DE3829550A1 - Einsteg-planetengetriebe - Google Patents

Description

Stand der Technik

Nach den Gesetzmäßigkeiten des Planetenradsatzes ist immer ein Glied Antrieb und ein Glied Abtrieb. Das dritte Glied wird festgehalten. Durch diese Rollenverteilung als Antrieb, Abtrieb und Festpunkt der verschiedenen Teile des Planetenradsatzes ent­ stehen die bekannten Übersetzungs-Möglichkeiten und die Drehrichtungs-Umkehrung. Die Automatik- Getriebe in Kraftfahrzeugen arbeiten nach diesem Prinzip. Das Festhalten eines bestimmten Gliedes erfolgt mit Bremsen. Um mehrere Funktionen eines Getriebes, verschiedene Übersetzungen oder beide Drehrichtungen zu erreichen, werden heute Getriebe mit mehreren Planetenradsätzen realisiert. Um stufen­ loses Wechseln der Übersetzungen zu ermöglichen, werden hydraulische Drehmomentwandler oder hydraulische Stellmotoren eingesetzt (DE-Prospekt der Firma Zahn­ radfabrik Friedrichshafen AG "ZF-Ecomat das Automat­ getriebe für Stadt- und Reisebusse" von 1987).

Aufgabe des Einsteg-Planetengetriebes ist es, nicht nur ein oder zwei bestimmte Funktionen eines Planeten­ radsatzes innerhalb eines Getriebes zu ermöglichen, sondern alle möglichen Funktionen, also alle mög­ lichen Übersetzungen und Drehrichtungen möglich zu machen. Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen vorgeschlagenen Merkmale des Planeten­ getriebes.

Vorteile dieses Einsteg-Planetengetriebes sind, daß es als stufenlos regelbares Getriebe mit vier Vorwärtsgängen und zwei Rückwärtsgängen in nahezu allen Antrieben einsetzbar ist. Durch die Kombination des Einsteg-Planetengetriebes mit anderen Getriebe­ bauelementen wird der Einsatzbereich noch erheblich erweitert.

Die Ausführungsbeispiele werden anhand der Zeichnungen 1 bis 4 erläutert.

Fig. 1 zeigt den Grundaufbau des Einsteg-Planeten­ getriebes ohne die Gehäusefestpunkte.

Fig. 2 zeigt den Einsatz des Einsteg-Planetengetriebes in Verbindung mit einem vorgeschalteten regelbaren Planetengetriebes mit einem Stellglied; dargestellt ist nur die Antriebseite.

Fig. 3 zeigt den Einsatz des Einsteg-Planetengetriebes mit Gehäusefestpunkten und Stirntrieben auf der An­ triebseite.

Fig. 4 zeigt den Einsatz des Einsteg-Planetengetriebes mit Gehäusefestpunkten und Stirntrieben auf der Ab­ triebseite.

Im folgenden wird das Einsteg-Planetengetriebe als Haupt-Planetengetriebe bezeichnet.

In Fig. 1 ist der Grundaufbau des Haupt-Planeten­ getriebes 2 mit sechs Funktionen und zugleich sechs verschiedenen Übersetzungs-Möglichkeiten dargestellt. Die drei Teile des Planetenradsatzes, Sonnenrad, Hohlrad und Steg, können wahlweise Antrieb 1 oder Abtrieb 3 sein oder festgehalten werden. Das Fest­ halten eines Teiles des Planetengetriebes ist hier nicht dargestellt.

Je nachdem, welche der antriebseitigen Kupplungen A, B, C gleichzeitig mit einer abtriebseitigen Kupplung D, E, F geschlossen ist, ist die Übersetzungs- Möglichkeit bestimmt. Dieses Schema zeigt, daß das Haupt-Planetengetriebe die möglichen sechs Funktionen erfüllen kann. Berechnungen haben ergeben, daß bei einer festlegbaren Zähnezahl (z. B. Sonnenrad z = 27, Planetenrad z = 26, Hohlrad z = 83) für die sechs möglichen Funktionen die Übersetzungen im Bereich von

• 1. 2,5-5,0 (z. B. 4,07)
• 2. 1,25-1,67 (z. B. 1,31)
• 3. 0,2-0,4 (z. B. 0,245)
• 4. 0,6-0,8 (z. B. 0,75)
• 5. -4,0-1,5 (z. B. -3,07)
• 6. -0,25-0,67 (z. B. -0,32)

vorhanden sind.

Fig. 2 zeigt den mechanischen Antrieb des Haupt-Planetengetriebes. Es ist nur die Antriebs­ seite dargestellt. Dort befinden sich die Lamellen­ kupplungen A, B und C, womit das Sonnenrad, der Planetensteg und das Hohlrad wahlweise angetrieben oder abgeschaltet werden können. Vor das Haupt- Planetengetriebe 6 ist ein hydraulisch regulierbares Einsteg-Planetengetriebe 4 gesetzt. Es dient zusammen mit den Lamellenkupplungen 5 und mit der Durchtriebs­ welle dazu, die Kraftführung während der Schaltvor­ gänge für das Haupt-Planetengetriebe zu übernehmen. Dazu besitzt das vorgeschaltete regulierbare Planeten­ getriebe Überbrückungskupplungen und das Stellglied. Mit diesem Getriebe können die Übersetzungssprünge von Funktion zu Funktion bei den sechs möglichen Funktionen des Haupt-Planetengetriebes ausgeglichen werden. Außerdem dient es zur Anfahrhilfe.

Von den sechs möglichen Funktionen des Haupt-Planeten­ getriebes entfallen zwei auf die Drehrichtungsumkehr. Damit diese beiden Funktionen stufenlos angefahren werden können, muß in das vorgeschaltete regulierbare Planetengetriebe 4 ein rückwärts drehender Planeten­ radsatz integriert sein. Der nicht dargestellte rückwärts drehbare Planetenradsatz ist ebenso wie der vorwärts drehbare regulierbar ausgebildet. Mit den beiden vorgeschalteten regulierbaren Planetenradsätzen, die auch an anderer Stelle des Getriebes untergebracht sein können, besitzt die Durchtriebswelle beide Dreh­ richtungen. Der oder die Stellglieder sind mit einer Pumpe 2 mit Energiespeicher verbunden.

In Fig. 3 besitzt das Haupt-Planetengetriebe 2 mit sechs Funktionen wahlweise einen mechanischen, einen hydraulischen, einen elektrischen, einen pneumatischen oder einen kombinierten Antrieb. Der Antrieb ist mit je einem Stirntrieb für das Sonnenrad, für den Planetensteg und für das Hohlrad des Haupt-Planetengetriebes verbunden. Die Verbindung kann fest oder schaltbar ausgebildet sein. Hier ist sie jeweils schaltbar dargestellt. Eine zweite schaltbare Verbindung für die Stirntriebe ist zu den drei Festhaltepunkten hergestellt. Damit können die drei Teile des Haupt-Planetengetriebes, das Sonnenrad, der Planetensteg und das Hohlrad antriebsseitig einzeln festgehalten oder gelöst werden. Auf der Abtriebsseite des Haupt-Planetengetriebes sind drei Lamellenkupplungen D, E, F vorhanden, mit welchen das Sonnenrad, der Planetensteg und das Hohlrad jeweils für sich und von­ einander getrennt Abtriebe bilden können. Außerdem kann das Getriebe eine schaltbare Durchtriebswelle, die in der Figur nicht dargestellt ist, besitzen.

Bei den Schaltvorgängen wird wie bei mechanischen Schaltgetrieben mit Reibkupplungen durch die Gasweg­ nahme der Antrieb kurzfristig kraftlos gestellt. Damit ist es möglich, die abtriebseitigen und bei Lastschaltungen hochbelasteten Lamellenkupplungen lastfrei umzuschalten. Die antriebseitigen Stirntriebe sind zugleich als Stellglieder zu verstehen, die das Haupt-Planetengetriebe regulierbar gestalten. Mit diesen Stellgliedern können auch die Festpunkte angefahren werden.

Die Fig. 4 zeigt die Abtriebseite des Haupt- Planetengetriebes. Das Sonnenrad, der Planetensteg und das Hohlrad sind über Stirntriebe 2 mit dem einwelligen Abtrieb 3 des Haupt-Planetengetriebes verbunden. Die drei Stirntriebe sind getrennt zu- und abschaltbar. Dazu besitzen die Stirntriebe jeweils Losradlagerungen, mit welchen die Losräder mit der durchgehenden Welle kraftschlüssig und ab­ schaltbar gestaltet werden können.

Da die abtriebseitigen Stirntriebe in einem Gehäuse untergebracht sind, können die einzelnen Teile des Haupt-Planetengetriebes, das Sonnenrad, der Planetensteg und das Hohlrad, über die Gehäusestege abgestützt und festgehalten werden. Die Lamellenkupplungen für die Losradlagerungen und für die Festpunkte sind in der Skizze nicht ausgeführt, sind jedoch Stand der Technik.

Die Anordnung mit antriebseitigen und abtriebseitigen Lamellenkupplungen oder mit antriebseitigen und ab­ triebseitigen Stirntrieben oder die kombinierte An­ ordnung kann für das jeweilige Haupt-Planetengetriebe wahlweise getroffen werden. Ferner ist die Übersetzung der Stirntriebe an- und abtriebsseitig wählbar.

Das abtriebseitige Haupt-Planetengetriebe kann so ausgebildet sein, daß die Festpunkte regulierbar und abstützbar sind und dazu jeweilig Stellmotoren besitzen. Ferner kann das Haupt-Planetengetriebe abtriebseitig eine schaltbare Durchtriebswelle besitzen.

Claims (4)

1. Planetengetriebe, bestehend aus Sonnenrad, Hohlrad und einem die Planetenräder tragenden Steg, aus einer Antriebswelle und einer Abtriebs­ welle, wobei alle Teile in einem Gehäuse drehbar gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der drei Teile des Planetenradsatzes, das Sonnen­ rad, das Hohlrad, der Planetensteg, jeweils wahlweise mit der Antriebswelle, der Abtriebswelle oder dem Gehäusefestpunkt über Kupplungen verbindbar sind.

2. Planetengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Kupplung hydraulisch, elektrisch, mechanisch oder pneumatisch betätigbar ist, daß sie elektronisch, elektrisch, hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch ansteuerbar ist, wobei eine Steuer- und Regeleinheit vorgesehen ist.

3. Planetengetriebe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Teil des Planeten­ radsatzes ein Stellglied zugeordnet ist, das mit einem Antrieb und einem Energiespeicher verbunden ist.

4. Planetengetriebe, wobei ein Einsteg-Planeten­ getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3 vor­ gesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Getriebeelemente wie z. B. Stirnradsätze, Planetenradsätze an- und/oder abtriebsseitig zuordnenbar sind.