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Mehrgängiges Planetenradgetriebe
Die Erfindung bezieht sich auf ein mehrgängiges Planetenradgetriebe mit mindestens vier Gliedern (Zentralräder, Planetenradträger). Mehrgängige Planetenradgetriebe sind bereits in verschiedenartigen
Ausführungsformen bekannt. Sie erfordern manchmal einen beträchtlichen Bauaufwand, wenn die Glieder des Planetengetriebes kompliziert ausgebildet sind und mehrfach ineinandergreifen.
Eine bereits bekann- te Getriebeausführung weist einen mit der Abtriebswelle des Getriebes in Triebverbindung stehenden Pla- netenradträger auf, wobei von den drei Zentralrädern zwei mittels je einer Kupplung mit der Eingangs- welle des Getriebes kuppelbar sind und mit voneinander verschiedenen, aber bei festgehaltenem dritten
Zentralrad den jeweils gleichen Drehsinn des Planetenradträgers ergebenden Übersetzungen mit diesem in
Triebverbindung stehen und wobei das zweite und dritte Zentralrad abbremsbar ausgebildet sind. Diese
Teile des Getriebes ermöglichen vier Vorwärtsgänge, die dadurch eingeschaltet werden, dass je eine der
Kupplungen oder beide Kupplungen eingeschaltet werden. Ein weiteres bekanntgewordenes Planetenrad- getriebe weist acht Glieder auf und ist dementsprechend kompliziert aufgebaut.
Trotzdem sind dort nur sechs Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang erzielbar.
Das Planetenradgetriebe nach der Erfindung bezweckt, die obengenannten oder ähnliche Getriebe ohne wesentlichen Mehraufwand zunächst in ein Getriebe mit Rückwärtsgang und darüber hinaus in Getriebe mit noch höheren Gangzahlen umzuwandeln bzw. Getriebe mit hoher Gangzahl bei einfacherer Bauweise zu schaffen.
Ausgegangen wird hiebei von dem zuletzt genannten Planetenradgetriebe mit mindestens vier, entsprechend der aufsteigenden oder absteigenden Reihenfolge ihrer Drehzahlen mit a. b. c, d bezeichneten Gliedern, von denen das als Planetenradträger ausgebildete Glied c mit der Abtriebswelle des Getriebes in Triebverbindung steht und von denen die Glieder a, b und d als Zentralräder ausgebildet sind, wobei von den Gliedern a, b und d das Glied b (erstes Zentralrad genannt) und ein weiteres Glied (a oder d ;
zweites Zentralrad genannt) mittels je eines als mechanische Kupplung, als btrömungskupplung, als Strömungswandler od. dgl. ausgebildeten, ein-und ausschaltbaren Wellen-Verbindungsmittels mit der Eingangswelle des Getriebes kuppelbar sind und wobei das Glied d bzw. a (drittes Zentralrad) eine Festhaltevorrichtung aufweist, mittels der dieses Glied an der Drehung zumindest in einer Drehrichtung gehindert werden kann. Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, dass beide mit der Antriebswelle verbindbaren Zentralräder (erstes und zweites Zentralrad) mit einer Festhaltevorrichtung, vorzugsweise einer Bremse oder einem Freilauf, versehen werden.
Was die Bezeichnungsweise der Glieder (a, b, c usw.) anlangt, so sei hiezu noch erläutert, dass bezüglich der auf einer Zahlengerade liegenden Drehzahlen die Glieder eines Planetenradgetriebes stets dieselbe Reihenfolge aufweisen, d. h. unabhängig davon, ob und welches Glied festgehalten wird. Die Drehzahl z. B. des Gliedes b liegt bei allen Schaltungen zwischen den Drehzahlen der benachbarten Glieder a und c. Bei gleichen Drehrichtungen kann dabei die Drehzahl des Gliedes a grösser oder kleiner als die Drehzahl des Gliedes b sein und somit die Drehzahl des Gliedes c kleiner bzw. grösser als die Drehzahl des Gliedes b. Wird das Glied b abgebremst, so dreht sich das Glied a entgegengesetzt zum Glied c.
Die verschiedenen Getriebeausführungen, die sich ferner ergeben und zum Teil eine erhebliche Gangzahl ermöglichen, und weitere Merkmale der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der zugehörigen Beschreibung erläutert. Hiebei zeigen Fig. 1 ein Viergang-Getriebe mit einem zusätzlichen Rückwärtsgang, Fig. 2 die dazugehörige Gangschalttabelle, Fig. 3 ein Fünfgang-Getriebe mit zwei zusätz-
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lichen Bremsgängen, Fig. 4 die dazugehörige Gangschalttabelle, Fig. 5 ein Siebengang-Getriebe, Fig. 6 die dazugehörige Gangschalttabelle, Fig. 7 ein Dreizehngang-Getriebe mit drei Rückwärtsgängen und
Fig. 8 die dazugehörige Gangschalttabelle.
Beim Viergang-Getriebe gemäss Fig. 1 ist eine Eingangswelle 101 über ein Stirnräderpaar 102, 103 mit einer Hohlwelle 104 verbunden, die an den Primärteil 120 zweier füll-und entleerbarer Strömungs- kupplungen 105, 106 angeschlossen ist. Deren Sekundärteile 121 und 122 stehen über eine Welle 107 mit einem als Sonnenrad ausgebildeten Zentralrad 109 (Glied a = zweites Zentralrad) bzw. über Hohlwellen
123 und 108 mit einem als Aussenkranz ausgebildeten und mittels einer Bremse 124 abbremsbaren Zen- tralrad 110 (Glied b = erstes Zentralrad) in Triebverbindung. Das zweite Zentralrad 109 sowie ein drittes Zentralrad 1120 kämmen mit einem Planetenrad 113, das zusammen mit einem Zwischenrad 111 in einem
Planetenradträger 114 gelagert ist. Das Zwischenrad 111 lässt das Zentralrad 110 mit dem Planetenrad 113 in Triebverbindung kommen.
Der Planetenradträger 114 ist mit der Abtriebswelle 115 des Getriebes ver- bunden. Das dritte Zentralrad 112 ist über eine Hohlwelle 116 und über einen Freilauf 117 mit einer
Bremse 125 verbunden (entspricht einem ausschaltbaren Freilauf). Schliesslich kann die Welle 107 mittels einer weiteren Bremse 119 abgebremst werden.
Aus Fig. 2 ist das Gangschaltschema zu ersehen. Der unterste Gang G 1 wird wirksam, wenn die Strö- mungskupplung 105 gefüllt und die Bremse 125 angezogen wird. Hiebei versucht das Zentralrad 112 ent- gegen der Drehrichtung der Welle 104 umzulaufen, wird aber durch den nun blockierenden Freilauf 117 daran gehindert. Weil der Freilauf selbst nicht willkürlich geschaltet wird, ist das Bezugszeichen 117 in
Fig. 2 in Klammern gesetzt. Die entsprechenden Kreuze bedeuten, dass der Freilauf blockiert. (Dieselbe
Darstellung ist in den übrigen Gangschalttabellen gewählt.) Der zweite Gang G 2 wird dadurch bewirkt, dass die Strömungskupplung 105 entleert und die Strömungskupplung 106 gefüllt wird, wobei der Freilauf
117 weiterhin blockiert ist. Im dritten Gang G 3 sind beide Kupplungen 105 und 106 eingeschaltet.
Hiebei läuft bei abgehobenem Freilauf 117 das Planetenradgetriebe als Ganzes um, so dass die Wellen 104 und
115 einander gleiche Drehzahlen aufweisen. Der oberste Gang G 4 ist gegenüber der Drehzahl der Welle
104 ins Schnelle übersetzt und wird wirksam, wenn lediglich die Strömungskupplung 106 und die Bremse
119 betätigt werden. Hiebei bleibt der Freilauf 117 gelöst. Bei den beiden unteren Gängen G 1 und G 2 muss zusätzlich, bei den Gängen G 3 und G 4 dagegen kann die Bremse 125 betätigt werden. Das Getriebe nach Fig. 1 gestattet ausserdem einen Rückwärtsgang R, der durch Füllen lediglich der Strömungskupp- lung 105 und durch Anziehen der Bremse 124 bewirkt wird. Der Freilauf 117 muss dabei ausgeschaltet sein, d. h. die Bremse 125 ist gelöst.
Für den Fall, dass bei der Getriebeausführung nach Fig. 1 die Anschlüsse der Zentralräder 109 und 112 miteinander vertauscht werden, erhält man statt des Rückwärtsganges R einen weiteren Vorwärtsgang. In jedem Fall wird also durch die Bremsbarkeit der beiden ersten Zentralräder 109 und 110 ein fünfter Gang erzielt.
Es sei noch bemerkt, dass der Freilauf 117, dessen Funktionen an sich auch von der Bremse 125 mit übernommen werden könnten, dazu dient. die Umschaltung vom zweiten Gang G 2 zum dritten Gang G 3 kraftflussunterbrechungsfrei vor sich gehen zu lassen.
Das beschriebene Getriebe mit drei Zentralrädern (Glieder a, b, d), bei dem das erste Zentralrad (Glied b) abbremsbar ist, weist somit das besondere Kennzeichen auf, dass das dritte Zentralrad 112 (Glied d) über den ausschaltbaren Freilauf 117 mit der ortsfesten Abstützung verbunden ist, wobei der Freilauf derart angeordnet ist, dass er in jenen Gängen blockiert, in denen lediglich das dem Glied b (Zentralrad 110) zugeordnete Verbindungsmittel (Strömungskupplung 106) eingeschaltet ist.
Das Getriebe nach Fig. 3 zeigt gegenüber der vorhergehenden Getriebeausführung eine Variante im Getriebeaufbau, insofern nämlich, als das erste und zweite Zentralrad als Aussenkränze ausgebildet sind, die mit unterschiedlicher Übersetzung mit dem Planetenrad in Triebverbindung stehen. Allgemein zeigt dieses Getriebe folgende besondere Merkmale : Das erste und zweite Zentralrad (Glieder b, d) sind über je einen Freilauf mit einer ortsfesten Abstützung verbunden, wobei jeder der Freiläufe derart angeordnet ist, dass er dann blockiert, wenn bei Einschalten des mit dem andern Freilauf in Verbindung stehenden Verbindungsmittels die Abtriebswelle über den Planetenradträger angetrieben wird ; ferner ist das das Glied a darstellende dritte Zentralrad mittels einer schaltbaren Bremse abbremsbar.
Eine allerdings im Prinzip belanglose Änderung des Getriebes nach Fig. 3 gegenüber der Getriebeausführung nach Fig. 1 besteht darin, dass eine Strömungskupplung gegen einen Strömungswandler ausgetauscht ist. Der Strömungswandler erlaubt bei verhältnismässig hohem Wirkungsgrad eine von seiner Eingangsdrehzahl abweichende Ausgangsdrehzahl und sogar eine Drehmomentwandlung, wodurch sich der Anwendungsbereich der erfindungsgemässen Planetenradgetriebe noch vergrössert. Selbstverständlich könnte auch die zweite 0Strömungskupplung durch einen Strömungswandler ersetzt werden.
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Im einzelnen ist das Getriebe nach Fig. 3 wie folgt aufgebaut : Eine Eingangswelle 201 ist über ein Stirnräderpaar 202/203 und eine Hohlwelle 204 mit den Primärteilen 220 und 220a einer Strömungskupplung 205 bzw. eines Strömungswandlers 206 verbunden. Der Sekundärteil 221 der Strömungskupplung 205 steht über eine Hohlwelle 207 mit einem als Aussenkranz ausgebildeten Zentralrad 209, der Sekundärteil 222 des Strömungswandlers 206 über Hohlwellen 223 und 208 mit einem andern, ebenfalls als Aussenkranz ausgebildeten Zentralrad 210 in Verbindung. Ein drittes, auf einer Welle 216 sitzendes Zentralrad 212 kann mittels einer Bremse 225 abgebremst werden. Alle Zentralräder 209,210 und 212 - das zweitgenannte über ein Zwischenrad 211 - arbeiten mit einem Planetenrad 213 zusammen.
Ein mit der Abtriebswelle 215 des Getriebes verbundener Planetenradträger 214 trägt das Planetenrad 213 und das Zwischenrad 211. Die Hohlwelle 207 und damit das Zentralrad 209, ferner die Hohlwelle 208 und damit das Zentralrad 210 sind mit je einem Freilauf 226 bzw. 228 verbunden, der eine ortsfeste Abstützung 227 bzw. 229 aufweist. Zugleich können die beiden Hohlwellen 207 und 208 mittels je einer Bremse 230 bzw. 231 festgehalten werden. Beide Freiläufe 226 und 228 in Verbindung mit den Bremsen 230 bzw. 231 ergeben wirkungsmässig sperrbare Freiläufe.
Mit dem Getriebe können fünf Vorwärtsgänge G 1 - G 5 geschaltet werden, u. zw. die untersten beiden Gänge G 1 und G 2 und der vierte Gang G 4 - wie aus Fig. 4 ersichtlich ist-in derselben Weise wie bei dem bisher besprochenen Getriebe durch Betätigen der Verbindungsmittel, hier durch Füllen der Strömungskreisläufe 205 und 206 - einzeln und gemeinsam. Bei den beiden untersten Gängen G 1 und G 2 blockiert dabei der Freilauf 228 bzw. 226. Der dritte und fünfte Gang G 3 und G 5 werden ebenfalls durch Füllen je eines derbeiden Strömungskreisläufe 205 und 206 unter gleichzeitiger Betätigung der Bremse 225 bewirkt.
Sobald bei den Getrieben nach den Fig. 1 und 3 ein Gang durch Einschalten gleichzeitig beider Ver-
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Eingangswelle, also z. B. durch einen Motor, herangezogen werden (eine Einschränkung dieser Bremsung liegt dann vor, wenn ein Verbindungsmittel als Strömungswandler ausgebildet ist). Bei den übrigen Gän- gen ist dies nicht möglich, da in diesem Fall der Freilauf bzw. einer der Freiläufe sich lösen würde. Das trifft insbesondere auf die unteren Gänge zu, in denen oft gebremst werden muss, z. B. bei Bergfahrt. Um auch in diesen Gängen über die Eingangswelle bremsen zu können, wird vorgeschlagen, die Freiläufe als an sich bekannte sperrbare Freiläufe auszubilden. Bei dem Getriebe nach Fig. 3 sind die Freiläufe 226 und
228 sperrbar, indem die Welle 207 bzw. 208 mittels der Bremse 230 bzw. 231 abbremsbar ist.
Bei Betätigen der Bremse 231 oder 230 im Gang G 1 bzw. G 2 kann damit über die Eingangswelle 201 des Getriebes gebremst werden (Bremsgänge B 1 und B 2), sofern statt des Strömungswandlers 206 z. B. eine Strömungskupplung verwendet wird (daher die Klammer bei B 1).
Das Getriebe nach Fig. 5 stellt eine Weiterentwicklung des Getriebes nach Fig. 3 dar, u. zw. ist das Planetengetriebe fünfgliedrig ausgebildet (Glieder a-e). Die Teile mit den Bezugsziffern 302 - 316, 320 - 323 und 325-329 in Fig. 5 entsprechen den Teilen mit den Bezugsziffern 201 - 216, 220 - 223 und 225 - 229 in Fig. 3. Die Bezugsziffern 306 und 322 kennzeichnen jedoch keinen Strömungswandler wie 206 und 222, sondern eine Strömungskupplung. Zwischen dem Planetenradträger 314 und der Ausgangswelle 315 ist ferner ein Stirnräderpaar 332/333 angeordnet. Das hinzugekommene vierte Zentralrad 334, über ein Zwischenrad 335 mit dem Planetenrad 313 verbunden, kann mittels einer weiteren Bremse 336 abgebremst werden.
Das Prinzip dieses Getriebes besteht darin, dass das das Glied e darstellende vierte Zentralrad 334 mit einer gegenüber dem das Glied a darstellenden dritten Zentralrad 312 unterschiedlichen Übersetzung mit dem Planetenrad 313 in Triebverbindung steht und dass das vierte Zentralrad mittels der schaltbaren Bremse abbremsbar ist. Das Getriebe nach Fig. 5 erlaubt gegenüber dem Getriebe nach Fig. 3 mit Hilfe ledig- lich des zusätzlichen abbremsbaren vierten Zentralrades zwei weitere Gänge, mithin also insgesamt sieben Gänge. Davon werden die Gänge G 1. G 2, G 3, G 5 und G 7 (s. Fig. 6) wie beim Getriebe nachFig. 3 geschaltet, wogegen die restlichen Gänge G 4 und G 6 durch Betätigen der Bremse 336 und Füllen der Strömungskupplung 305 bzw. 306 erreicht werden.
Die Kombination der bisher beschriebenen Getriebe ergibt Getriebe mit noch grösserer Gangzahl. Hiebei ist es besonders zweckmässig, auf welche Weise die Getriebe miteinander kombiniert sind. Das in Fig. 7 gezeigte Getriebe stellt ein Beispiel, u. zw. eine Kombination aus Getrieben nach Fig. 1 dar. Bei diesem Kombinationsbeispiel entsprechen die Bezugsziffern 401 - 425 und 504 - 525 in Fig. 7 jeweils den Bezugsziffern 101-125 nach Fig. 1. Die Ausgangswelle 415 des ersten Planetenradgetriebes 400 (Teile 401 - 425) ist ferner mit der Welle 508 des zweiten Planetenradgetriebes 500 (Teile 504 - 525) verbunden. Der Pri-
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märteil 520 der Strömungskupplung 505 ist mit der Welle 504, der Sekundärteil 521 mit der Welle 507 verbunden. Die Welle 504 steht über ein Zahnradpaar 537/538 mit der Eingangswelle 401 in Verbindung.
Zwischen dem Planetenradträger 514 und der Ausgangswelle 515 ist ein weiteres Zahnradpaar 532/533 angeordnet.
Das Getriebe nach Fig. 7 mit der Eingangswelle 401 und der Ausgangswelle 515 weist dreizehn Vor- wärtsgänge G 1 - G 13 und drei Rückwärtsgänge R1 - R3 auf, deren Schaltungen aus dem Schema nach Fig. 8 hervorgehen und mit Ausnahme des Ganges G1 analog zu dem Schaltschema nach Fig. 2 erfolgen.
Bei jeder der Ganggruppen G 2 - G 5, G 6 - G 9 und G 10 - G 13 wird das erste Planetenradgetriebe 400 wie nach Fig. 2 geschaltet und ausserdem das zweite Planetenradgetriebe 500 gar nicht geschaltet bzw. ist nur die Strömungskupplung 505 gefüllt bzw. nur die Bremse 519 angezogen. Der Gang G1 wird eingelegt, indem lediglich die Strömungskupplung 505 gefüllt wird. Die Numerierung der Gänge entspricht hiebei nicht den Übersetzungswenen, sondern der Analogie der Schaltbewegungen. Die Übersetzungsfolge richtet sich dagegen nach den geometrischen Verhältnissen. So können die Gänge G 10 und G 11 auch Rück- wärtsgänge sein. An Schaltelementen für diese dreizehn Vorwärtsgänge sind hiebei lediglich drei Strömungskupplungen zu füllen und zu entleeren bzw. vier Bremsen zu betätigen.
Für die Rückwärtsgänge müssen zwei weitere Bremsen bedient werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Mehrgängiges Planetenradgetriebe mit mindestens vier entsprechend der aufsteigenden oder absteigenden Reihenfolge ihrer Drehzahlen mit a, b. c, d bezeichneten Gliedern, von denen das als Planetenradträger ausgebildete Glied c mit der Abtriebswelle des Getriebes in Triebverbindung steht und von denen die Glieder a, b und d als Zentralräder ausgebildet sind, wobei von den Gliedern a, b und d das Glied b (erstes Zentralrad genannt) und ein weiteres Glied (a oder d ;
zweites Zentralrad genannt) mittels je eines als mechanische Kupplung, als Strömungskupplung, als Strömungswandler od. dgl. ausgebildeten, ein-und ausschaltbaren Wellen-Verbindungsmittels mit der Eingangswelle des Getriebes kuppelbar sind und wobei das Glied d bzw. a (drittes Zentralrad) eine Festhaltevorrichtung aufweist, mittels der dieses Glied an der Drehung zumindest in einer Drehrichtung gehindert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass beide mit der Antriebswelle (101 ; 201 ; 301) verbindbaren Zentralräder (erstes Zentralrad 110 ; 209 ; 309 und zweites Zentralrad 109 ; 210 ; 310) eine Festhaltevorrichtung, vorzugsweise eine Bremse (124 ; 119) oder einen Freilauf (226 ; 326). aufweisen.