DE3613331A1

DE3613331A1 - Planetenraeder-wechselgetriebe

Info

Publication number: DE3613331A1
Application number: DE19863613331
Authority: DE
Inventors: Walter Kuhn; Hans 7990 Friedrichshafen Müller
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1985-05-04
Filing date: 1986-04-19
Publication date: 1986-11-06
Also published as: WO1986006808A1; US4823641A; JPH01501725A; EP0221120A1

Description

ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN ... . _ .. Akte 5990 F

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Planetenräder-Wechselgetriebe

Aus SAE 750381 vom Februar 1975, Seiten 4 und 12, ist ein Vierganggetriebe bekannt, das aus einem Simpsonsatz und aus einem nach diesem angeordneten einfachen Planetensatz besteht, und zwei Kupplungen und drei Bremsen aufweist. Dem Getriebe vorgeschaltet ist noch eine hydrodynamische Einheit.

Solche Getriebe mit dem Simpsonsatz als Dreigangteil haben sich insbesondere bei automatisch zu schaltenden Getrieben bewährt.

Ihr Aufbau ist jedoch kompliziert und der Aufwand zu ihrer Herstellung hoch. Die Baulänge ist nicht befriedigend und die Lage der Kupplungen und Bremsen zu den Planetensätzen ist nicht optimal.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Planetenräder-Getriebe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 weiterzuentwickeln, das preisgünstiger hergestellt werden kann, günstige Gangabstufungen auch mit einem Overdrive ermöglicht, kurz baut und ohne großen Bauaufwand, insbesondere in der Viergang-Ausführung, in bezug auf Ganganzahl erweiterbar ist.

Diese Aufgabe wird mit den Kennzeichenmerkmalen vom Anspruch 1 erfüllt.

Die gewählte reduzierte Zweistegeinheit ergibt in Verbindung mit einer weiteren Räderkette eine besonders günstige Gangabstufung und die feste Verbindung der Getriebeabtriebswelle mit den beiden Planetenträgern einen einfachen, kurzbauenden Getriebeaufbau. Es sind keine Mitnahmeverzahnungen für diese Verbindungen der Planetenträger untereinander und mit der Getriebeabtriebswelle erforderlich, und für die Abtriebswelle ist nur ein einziges Lager notwendig.

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Ir; den Ansprüchen 2-11 wird die Erfindung besonders vorteilhaft ausgestaltet. In Verbindung mit einem Stufenplaneten in der Räderkette ergibt sich neben den günstigen Gangabstufungen noch ein oftmals gewünschter Overdrive. Auch in dieser Ausgestaltung kann die feste Verbindung der beiden Planetenträger mit der Abtriebswelle beibehalten werden, so daß die gleichen schon beschriebenen Vorteile sich ergeben. Damit ist eine Schnellgangausführung mit der günstigen Übersetzung 0,75 und mit nur einem Schaltelement ohne wesentliche Veränderungen des viergängigen Grundgetriebes erzielbar.

Die Direktgang-Ausführung - die dritte Räderkette ist ein einfacher Planetensatz - eignet sich von den erzielbaren Übersetzungen her besonders gut für die Erweiterung zu einem Fünfganggetriebe, wobei der fünfte Gang ein Overdrive ist. Die Vorteile der Fünfgang-Ausgestaltung liegen insbesondere in den direkten konstruktiven Lösungen. So kann das Hohlrad von der drit ten Räderkette mit gleicher Zähnezahl verlängert und für die Planeten der vierten Räderkette mitverwendet werden, und die Achsmitte des vierten Rädersatzes hat den gleichen Radius wie der dritte Rädersatz, so daß das Drehmoment unter Umgehung des Planetenträgers auf die Sonne des vierten Satzes übertragen wird. Weiter ist keine Trennung der Abtriebswelle nötig, was bei der starken Dimensionierung dieser Welle von besonderem Vorteil ist.

Der Getriebeaufbau beider Varianten der Viergang-Lösung sowie auch die Fünfgang-Lösung läßt zu, die Kupplung A in einfacher Weise als Klauenkupplung zu gestalten, ohne daß damit die Lastschaltbarkeit in den Vorwärtsgängen und aus der Neutralstellung heraus in die Vorwärtsgänge beeinträchtigt wird. Weiter ist ein axialer Ausgleich der Getriebewelle nicht notwendig, weil die Feder zum Einrücken der Kupplung A die Anpreßkraft für das Axiallager mit erzeugt. Und schließlich ist es möglich, durch Verlängerung der Planetenachse des Rädersatzes 3 die Planeten des Rädersatzes 4 fliegend zu lagern, was zu einer Vereinfachung bei der Montage und der Fertigung beiträgt.

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In besonders vorteilhafter Weise ist es möglich, die Kupplungen A und B und die Bremse C in einer senkrecht zur Getriebe achse liegenden Ebene anzuordnen, was zu einer weiteren Verkürzung des Getriebes beiträgt. Der zur Verfügung stehende radiale Bauraum ermöglicht diese Bauweise, weil die Kupplung A als Klauenkupplung AA ausgeführt werden kann.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen erläutert, wobei die Einzelheiten der Zeichnung Gegenstand der Erfindung sind.

Es zeigen:

Fig. 1 das Getriebeschema der viergängigen Direktgang- und fünfgängigen Overdrive-Ausführung.

Fig. 2 die Übersetzungen und geschalteten Kupplungen in den Gängen nach Fig. 1.

Fig. 3 Schema der Schnellgang-Ausführung mit vier Gängen.

Fig. 4 die Übersetzungen und geschalteten Kupplungen nach Fig. 3.

Fig. 5 einen Teilschnitt der konstruktiven Ausgestaltung im Bereich der Hohlräder, Räderkette 3 und 4.

Fig. 6 einen Teilschnitt der konstruktiven Ausgestaltung im Bereich der Kupplung A.

Fig. 7 einen Teilschnitt einer weiteren konstruktiven

Ausgestaltung im Bereich der Kupplungen A, B und der Bremse C.

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In Fig. 1 ist 'mit durchgezogenen Strichen schematisch das Vierganggetriebe mit der direkten Übersetzung im höchsten Gang und den Räderketten I, II, III dargestellt, wobei mit 1 die Eingangswelle zum hydrodynamischen Drehmomentwandler X bezeichnet ist. Die Turbinenwelle 11 führt zu den Kupplungen A und B, wobei die Kupplung A in den Vorwärtsgängen und in der Neutralstellung eingeschaltet ist, während die Kupplung B nur im Rückwärtsgang und zur Leistungsteilung im vierten Gang aktiviert ist. Mit der Turbinenwelle 11 ist noch eine hydrodynamische Bremse Retarder XI- verbunden. Im Bereich der ersten I und zweiten Räderkette II ist eine reduzierte ZweiStegeinheit angeordnet und die dritte Räderkette III wird von einem einfachen Planetenrädersatz gebildet. Zum viergängigen Grundgetriebe der ersten drei Räderketten gehören noch die Bremsen C, D, E, und es bestehen folgende getriebliche Verbindungen:

- Die Kupplung A mit der Turbinenwelle 11 der Kupplung B und dem Hohlrad 5B der zweiten II und dem Sonnenrad 4B der dritten Räderkette III.

Die Bremse C mit der Kupplung B und dem Sonnenrad 4A in der zweiten Räderkette II.

Die Bremse D mit dem Hohlrad 5A in der ersten Räderkette I. Die Bremse E mit dem Hohlrad 5C in der dritten Räderkette III.

- Der gemeinsame Planetenträger 3A von der ersten und zweiten Räderkette I und II mit dem Planetenträger 3B der dritten Räderkette III und der Abtriebswelle 6A. Die reduzierte Zweistegeinheit in den Räderketten I und II hat Doppelplaneten 2A, 2B, wobei die₌Planetenräder 2A über beide Räderketten sich erstrecken und mit dem Hohlrad 5B, das mit der Kupplung A und dem Sonnenrad 4A, das mit der Kupplung B verbunden ist, kämmen. Die Planetenräder 2B kämmen mit dem Hohlrad 5A, das mit der Bremse D verbunden ist.

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Der Fünfgang-Teil des Getriebes ist in der Fig. 1 rrit unter brochenen Linien dargestellt. Räderketten V und VI, wobei folgende getriebliche Verbindungen bestehen: Das Hohlrad 5D der vierten Räderkette V mit dem Hohlrad 5C der dritten Räderkette III.

Der Planetenträger 3C der vierten Räderkette V mit dem Planetenträger 3B der dritten Räderkette III und dem Hohlrad 5E der fünften Räderkette VI.

Das Sonnenrad 4C der vierten Räderkette V mit dem Planetenträger 3D der fünften Räderkette VI. Das Sonnenrad 4D mit der Bremse F.

Dabei können die Planetenträger 3B und 3C sowie die Hohlräder 5C und 5D einteilig ausgebildet sein.

Aus der Fig. 2 sind die in den jeweiligen Gängen eingeschalteten Kupplungen und Bremsen in einfacher Weise erkennbar. Wie aus der Spalte i ableitbar, sind die den Gängen zugeordneten Übersetzungen besonders günstig, weil nicht nur die Übersetzungen selbst vorteilhaft sind, sondern auch die Übersetzungssprünge, wie die Spalte zeigt, den praktischen Anforderungen in einem hohen Maße entsprechen.

Eine Viergang-Ausführung mit Overdrive ist aus Fig. 3 erkennbar. Diese Ausführung entspricht der Fig. 1 für den Viergang-Teil bis auf die dritte Räderkette IV, in der anstelle einer einfachen Räderkette ein Stufenplanet 8 angeordnet ist, dessen eine Verzahnung mit dem Sonnenrad 4E, das mit der Kupplung A trieblich verbunden ist, kämmt, während die andere Verzahnung mit dem Sonnenrad 4F kämmt, das gleichzeitig noch trieblich mit der Bremse G verbunden ist.

Die Fig. 4 zeigt analog zur Fig. 2 die in jedem Gang eingeschalteten Kupplungen und Bremsen sowie die Übersetzungen und Übersetzungssprünge.

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In der konstruktiven Ausgestaltung nach Fig. 5 ist das Hohlrad 5C der dritten Räderkette III mit dem Hohlrad 5D der vierten Räderkette V fest verbunden, und beide Hohlräder haben die gleiche Zähnezahl. Der Planetenträger 3B und 3C ist einteilig und trägt die Planetenräder 7A und 7B. Zwischen diesen beiden Planetenträdern ist der Flansch 6BF der Abtriebswelle 6B befestigt und das Sonnenrad 4C ist mit dem Planetenträger 3D einteilig.

Der konstruktive Ausschnitt nach Fig. 6 zeigt die formschlüssige Kupplung A, die in der Neutrallage und in allen Vorwärtsgängen eingerückt und nur im Rückwärtsgang über Druckmittel - Druckraum AD - ausgerückt wird. Die Einrückstellung wird von einer Feder AF fixiert.

Die Anordnung der Kupplung AA und B sowie der Bremse C in einer senkrecht zur Getriebelängsachse 9 liegenden Ebene zeigt Fig. 7, wobei die Klauenkupplung AA radial innenliegt und der Innenlamellenträger Bl der Kupplung B gleichzeitig die äußeren Klauen AAl der Klauenkupplung AA trägt. Die Kupplung B, die in radialer Richtung zwischen der Bremse C und der Klauenkupplung AA angeordnet ist, hat einen Druckkolben B2, der über zwei Druckräume B3, B4 alternativ beaufschlagt wird (z. B. B3 im R.-Gang, B4 im vierten Gang). Gleichzeitig ist in Verbindung mit dem Druckkolben B2 noch ein Druckausgleichsraum B5 angeordnet, der einem eventuellen Druckaufbau in den Druckräumen infolge der auftretenden Fliehkräfte entgegenwirkt. Damit wird eine Bewegung in Richtung der Schließstellung der Kupplung B oder in die Schließstellung selbst verhindert.

ZAHNRM)FABRIK FRIEDRICHSHAFEN

Aktiengesellschaft

Friedrichshafen

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Akte 5990 F

TZS/pz-ms

23. 04. 198=--

Bezugszeichen

I, II, III, IV, V, VI X, XI

A, B

C, D, E, F, G

2A/2B 3A, 3B, 3C, 3D, 3E 4A, 4B, 4C, 4D, 4E, 4F 5A, 5B, 5C, 5D, 5E 6A, 6B 6BF 7, 7A, 7B

Räderketten Hydrodynamische Einheiten (Drehmomentwandler, Retarder) Kupplungen Innenlamellenträger Druckkolben Druckraum Druckraum Druckausgleichsraum Klauenkupplung äußere Klauen Druckraum Feder
Bremsen
Eingangswelle Turbinenwelle Doppelplanet Planetenträger Sonnenräder Hohlräder Abtriebswelle Flansch der Abtriebswelle Planetenräder Stufenplanet Getriebelängsachse

Claims

ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN -- - .. .- Akte 5990 F Aktiengesellschaft "- "- "; ;";_:_ '..:.. TZS/pz-ms Friedrichshafen .:. - .":**: :: : 23.04.1985 Ansprüche

1. Planetenräder-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge mit fest gekoppelten Teilgetrieben (I + Ii; III; V + VI) und wenigstens einer am Getriebeeingang angeordneten hydrodynamischen Einheit (X, XI) einer vom ersten bis zum höchsten Gang im Prinzip abnehmenden Gangsprungfolge und mit Schaltkupplungen (A, B) und Bremsen (C, D, E, F, G) zur automatischen Schaltung von zumindest 4 Vorwärtsgängen, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten beiden Räderketten (I, II) in Form eines reduzierten Koppelgetriebes ausgebildet sind mit einem Doppelplanetensatz (2A, 2B), wobei die einen Planeten (2A) sich über beide Räderketten erstrecken und die anderen Planeten (2B) nur in der ersten Räderkette angeordnet sind und mit dem abbremsbaren Hohlrad (5A) und den Planeten (2A) kämmen, und daß in der zweiten Räderkette noch ein Sonnenrad (4A) und ein Hohlrad (5B) angeordnet sind und der gemeinsame Planetenträger (3A) mit dem Planetenträger (3B) einer einen weiteren Gang bildenden dritten Räderkette (III; IV) und der Abtriebswelle (6A) fest verbunden sind.

2. Planetenräder-Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die dritte Räderkette (III) ein einfacher Planetensatz mit einem Sonnenrad (4B), einem Hohlrad (5C) und Einfachplaneten (7) ist.

3. Planetenräder-Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die dritte Räderkette (IV) durch einen Stufenplanetensatz mit einem Stufenplaneten (8) und zwei Sonnenrädern (4E, 4F) gebildet wird (Fig. 3).

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4. Planetenräder-Wechselgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß folgende triebliche Bindungen bestehen:

die Kupplung (A) mit der Turbinenwelle (11), der Kupplung (B) und dem Hohlrad (5B) der zweiten (II) und dem Sonnenrad (4B) der dritten Räderkette (III), die Bremse (C) mit der Kupplung (B) und dem Sonnenrad (4A) in der zweiten Räderkette (II),

die Bremse (D) mit dem Hohlrad (5A) in der ersten Räder kette (I),

die Bremse (E) mit dem Hohlrad (5C) in der dritten Räderkette (III),

- der gemeinsame Planetenträger (3A) von der ersten und zweiten Räderkette mit dem Planetenträger (3B) der dritten Räderkette und der Abtriebswelle (6A, Fig. 1).

5. Planetenräder-Wechselgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß folgende triebliche Bindungen bestehen:

- die Kupplung (A) mit der Turbinenwelle (11)/ der Kupplung (B) und dem Hohlrad (5B) der zweiten (II) und dem ersten Sonnenrad (4E) des Stufenplaneten (8) in der dritten Räderkette (III),

die Bremse (C) mit der Kupplung (B) und dem Sonnenrad (4A) in der zweiten Räderkette (II) ,

die Bremse (D) mit dem Hohlrad (5A) in der ersten Räderkette (I) ,

- die Bremse (G) mit dem zweiten Sonnenrad (4F) vom Stufenplaneten (8) in der dritten Räderkette (IV),

- der gemeinsame Planetenträger (3A) mit dem Planetenträger (3C) der dritten Räderkette (IV) und der Abtriebswelle (6B)(Fig. 3).

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6. Planetenräder-Wechselgetriebe nach einem der Ansprüche 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß zur Erzielung eines fünften Ganges zwei einfache Räderketten (V, VI) mit zwei Hohlrädern (5D, 5E) und zwei Sonnenrädern (4C, 4D) und einer Bremse (F) mit folgenden Bindungen angeordnet sind:

das Hohlrad (5D) der vierten Räderkette (V) mit dem Hohlrad (5C) der dritten Räderkette (III), der Planetenträger (3C) der vierten Räderkette (V) mit dem Planetenträger (3B) der dritten Räderkette (III) und dem Hohlrad (5E) der fünften Räderkette (VI), das Sonnenrad (4C) der vierten Räderkette (V) mit dem Planetenträger der fünften Räderkette (VI), das Sonnenrad (4D) mit der Bremse (F) (Fig. 1).

7. Planetenräder-Wechselgetriebe nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Kupplung (A) als Klauenkupplung (AA) gebildet ist und die Feder (AF) zum Halten der Kupplung in der eingerückten Stellung gleichzeitig die Anpreßkraft für das Axiallager von der Getriebewelle erzeugt (Fig. 6).

8. Planetenräder-Wechselgetriebe nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Abtriebswelle (6A, 6B) mit dem gemeinsamen Planetenträger (3A) der ersten und zweiten Räderkette (I, II) und dem Planetenträger (3B oder 3E) in der dritten Räderkette (III oder IV) bei einem Vierganggetriebe oder den Planetenträgern (3A, 3B, 3C) der ersten vier Räderketten (I, II, III, V) fest verbunden ist.

9. Planetenräder-Wechselgetriebe nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß für die Abtriebswelle (6A, 6B) nur ein Lager (61) angeordnet ist, und daß die zweite Abstützung über die Planetenträger (3A, 3B; 3A, 3E; 3A, 3B, 3C) erfolgt.

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10. Planetenräder-Wechselgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Hohlrad (5C) der dritten Räderkette mit gleicher Zähnezahl verlängert und mit den Planetenrädern (7B) der vierten Räderkette (V) im Eingriff ist, und daß die Achsmitte der Planetenträger (3B, 3C) dieser beiden Räderketten den gleichen Radius aufweisen, und daß die Planetenbolzen (3B, 3C) einstückig ausgebildet sind.

11. Planetenräder-Wechselgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Klauenkupplung (AA), die Kupplung (B) und die Bremse (C) in einer zur Getriebeachse (9) senkrechten ebene angeordnet sind (Fig. 7).