DE2749137A1

DE2749137A1 - Wechselgetriebe

Info

Publication number: DE2749137A1
Application number: DE19772749137
Authority: DE
Inventors: Albert Arthur Miller
Original assignee: Volvo AB
Current assignee: Volvo AB
Priority date: 1976-11-05
Filing date: 1977-11-03
Publication date: 1978-05-18
Also published as: SU955876A3; NL7712179A; DE2749137C2; FR2370199B1; JPS5367059A; CA1087422A; NL183364C; SE7712510L; US4228697A; FR2370199A1; SE439965B; IT1087045B; NL183364B

Description

Wechselgetriebe

Die Erfindung betrifft ein Wechselgetriebe, insbesondere ein Fahrzeug-Wechselgetriebe, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Wechselgetriebe dieser Art werden immer häufiger in schweren Fahrzeugen, z.B. in Lastkraftwagen und in für lange Strecken vorgesehenen Autobussen, eingesetzt, weil sie große Drehmomente übertragen und insbesondere automatisch gesteuert werden können, was Ermüdungserscheinungen bei den Fahrern verringert. Die Einschaltung eines Drehmomentwandlers, der eine Drehmomentverstlrkung ermöglicht, in den Antrieb des Wechselgetriebes ermöglicht auch die Verwendung eines Wechselgetriebes mit weit beabstandeten übertragungsverhältniseen, da die Verluste im Drehmomentwandler, wenn dieser als Drehmomentverstärker wirkt, für kurze Zeitspannen, z.B. beim Beschleunigen des Fahrzeugs aus dem Stand heraus, erträglich sind. Wenn das Fahrzeug die Reisegeschwindigkeit erreicht hat, wird das Wechselgetriebe normalerweise im direkten Verhältnis betrieben, wobei sich das Planetengetriebe en bloc dreht, in welchem Fall der Drehmomentwandler als aus zwei Elementen bestehende Fluidkupplung wirksam ist und sich im Kupplungszustand ohne Drehmomentverstärkung befindet oder mittels einer Bremskupplung festgelegt ist.

Probleme ergeben sich, wenn das Fahrzeug eine Steigung bewältigen muß, die ausreicht, um das Fahrzeug unter die Reisegeschwindigkeit zu verlangsamen und den Drehmomentwandler in seine das Drehmoment verstärkende Betriebsart zu versetzen, falls dessen Bremskupplung ausgerückt 1st. Der Wirkungsgrad des Wechselgetriebes wird dann kleiner, was eine entsprechende Abnahme der verfügbaren Leistung zur Folge hat. Wird das nächst kleinere Verhältnis eingeschaltet, damit der Drehmomentwandler in seinem Kupplungszustand arbeiten kann, muß das Fahrzeug erheblich verlangsamt werden, um ein Oberdrehen des Motors zu vermeiden, weil die Stufe zwischen dem direkten Verhältnis und dem kleineren Verhältnis relativ groß ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Wechselgetriebe der eingangs bezeichneten Gattung zu schaffen, bei dem die unteren Verhältnisse relativ große Abstände, die näher beim Wert "1" llegen-

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den Verhältnissen dagegen relativ kleine Abstände aufweisen und bei dem gleichzeitig die Verwendung einer in Serie mit der Haupteinheit geschalteten, separaten Trennvorrichtung vermieden werden kann, um die Schwierigkeiten zu vermeiden, die sich beim Betrieb von zwei derartigen in Serie geschalteten Einheiten hinsichtlich der Synchronisation ergeben.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Zentralrad des dritten Planetengetriebes mitdrehbar am Planetenradträger des zweiten Planetengetriebes befestigt ist, daß der Planetenradträger des dritten Planetengetriebes mitdrehbar am inneren Zentralrad des zweiten Planetengetriebes befestigt ist und daß weitere Haltemittel zum Halten des inneren Zentralrads des dritten Planetengetriebes vorgesehen sind.

Im Bedarfsfall können eine erste Kupplung zum Lösen der Verbindung zwischen dem Antriebsteil und dem inneren Zentralrad des ersten Planetengetriebes und eine zweite Kupplung vorgesehen sein, die dann einrückbar ist, um den Antrieb vom Antriebstell auf das innere Zentralrad des zweiten Planetengetriebes zu übertragen und dadurch einen Rückwärtsgang oder einen Schnellgang zu schaffen. Außerdem kann eine dritte Kupplung zum wahlweisen übertragen des Antriebs vom Antriebsteil auf den Planetenradträger des zweiten Planetengetriebes zwecks wahlweiser Schaffung von zwei weiteren Schnellgängen vorgesehen sein.

Zusätzliche Verhältnisse lassen sich durch Einführung eines vierten Planetengetriebes schaffen, das zwischen dem Planetenradträger des ersten Planetengetriebes und einem Abtriebsteil angeordnet ist, das Bit dem Planetenradträger des vierten Planetengetriebes verbunden ist, wobei der Planetenradträger des ersten Planetengetriebes mitdrehbar am äußeren Zentralrad des vierten Planetengetriebes und das innere Zentralrad des vierten Planetengetriebes mitdrehbar am inneren Zentralrad des ersten Planetengetriebes befestigt ist. Hierbei kann zusätzlich zu des wahlweise verfügbaren Schnellgangverhältnieeen ein weiteres Schnellgangverhältnis erhalten werden, indem das- Antriebsteil mit dem Planetenradträger des ersten Planetengetriebes verbunden wird.

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Im Bedarfsfall kann ein zusätzliches kleines Verhältnis durch zusätzliche Verwendung eines fünften Planetengetriebes erhalten werden, dessen äußeres Zentralrad mit dem Abtriebsteil verbunden und dessen inneres Zentralrad mitdrehbar am äußeren Zentralrad des vierten Planetengetriebes befestigt ist und dem wahlweise betätigbare Halteeinrichtungen für den Planetenradträger des fünften Planetengetriebes zugeordnet sind.

Die Erfindung wird nachfolgend an drei Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Fig. 1 bis 3 der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellt sind.

Das Wechselgetriebe nach Fig. 1 enthält eine Antriebswelle 10 (Eingang), die mit dem Antriebsteil einer Kupplung C1 verbunden ist, deren Abtriebsteil an einer Welle 11 befestigt ist. Das Wechselgetriebe enthält außerdem drei Planetengetriebe 1, 2 und 3, die Je ein inneres Zentralrad (Sonnenrad) S, ein mit Innengewinde versehenes äußeres Zentralrad R (Hohlrad) und einen Satz von Planetenrädern P aufweisen, die mit den beiden Zentralrädern R und S kämmen und um ihre Achsen drehbar in einem Planetenradträger L gelagert sind, der seinerseits um die gemeinsame Achse des Wechselgetriebes drehbar gelagert ist.

Die Welle 11 ist mit dem inneren Zentralrad S1 verbunden. Der Planetenradträger L1 ist mit einem Abtriebsteil 20 (Ausgang) des Wechselgetriebes und mit dem äußeren Zentralrad R2 des zweiten Planetengetriebe s verbunden. Der Planetenradträger L2 des zweiten Planetengetriebes ist mit den äußeren Zentralrädern R1 und R3 des ersten und dritten Planetengetriebes verbunden und kann mittels einer die Welle 11 umgebenden Hülse 12 wahlweise mit dem Abtriebsteil einer Kupplung C3 verbunden sein. Eine weitere Hülse 13 verbindet das innere Zentralrad S2 des zweiten Planetengetriebes und den Planetenradträger L3 des dritten Planetengetrlebes mit dem Abtriebsteil einer Kupplung C2, deren Antriebsteil durch eine zylindrische Wand 14 mit den Antriebsteilen der Kupplungen C1 und C3 und daher auch mit dem Antriebsteil 10 verbunden ist. Wahlweise einschaltbare Bremseinrichtungen (oder Kupplungen) B1, B2 und B3 können unabhängig eingeschaltet werden, um das äußere Zentralrad R1 bzw. das innere Zentralrad S2 bzw. das innere Zentralrad S3 ortsfest zu halten. Eine alternative Lage

für die zweite Bremseinrichtung B2, nämlich auf der gegenüberliegenden Seite der dritten Bremseinrichtung, ist in Fig. 1 angedeutet.

Wenn die Zahl der Zähne bei den verschiedenen Elementen der Planetengetriebe wie folgt ist:

Zahl der Zähne Planetengetriebe

	3	2	1
äußeres Zentralrad	78	78	84
Planetenräder	21	21	28
inneres Zentralrad	36	36	28,

dann ergeben sich durch Einrücken der verschiedenen Kupplungen und Bremseinrichtungen die aus der nachfolgenden Tabelle 1 ersichtlichen Verhältnisse.

	Tabelle 1
1. Gang	4.00 :'
2. Gang	1.95 '.'
3. Gang	1.38 i^J
4. Gang	1.00 :'
5. Gang	0.873 :1
6. Gang	0.684 :<
7. Gang	0.597 :1
Rückwärtsgang	-2.17 :1

I C1 η
I C1 π
I C1 η
I C1 η
I C3 η
I C3 η
I C2 H
I C2 η

h B1
h B2
y B3
η C2 (oder C3)
►■ B3
κ B2
η B3
κ B1

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dadurch, daß zwischen das erste Planetengetriebe 1 und eine Abtriebswelle 20· (Ausgang) ein viertes Planetengetriebe 4 geschaltet ist, dessen Elemente bei diesem Ausführungsbeispiel dieselbe Anzahl von Zähnen wie die entsprechenden Elemente des ersten Planetengetriebes 1 aufweisen. Der Planetenradträger L4 des vierten Planetengetriebes ist mit der Abtriebswelle 20' verbunden. Das innere Zentralrad S4 ist mitdrehbar am inneren Zentral-

rad S1 befestigt, und das äußere Zentralrad R4 ist mitdrehbar am Planetenradträger L1 befestigt. Außerdem kann das äußere Zentralrad R4 mit einer vierten Bremseinrichtung stillgesetzt werden. Die verfügbaren Verhältnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 2 angegeben.

	Tabelle 2	C1	₊	B4
1. Gang	β 4.00 :1	C1	+	B1
2. Gang	2.286 :1	C1	+	B2
3. Gang	- 1.574 i1	C1	+	B3
4. Gang	- 1.261 :1	C1	+	C2
5. Gang	- 1.00 :1	C2	+	B4
1. Rückwärtsgang	- -4.22 :1	C2	+	B1
2. Rückwärtsgang	- -1.24 :1	C2	•f	B3
Schnellgang	- 0.545 :1

Durch Einrücken der Kupplung C2 und der Bremseinrichtung B3 kann ein Schnellgangverhältnis von 0,545:1 erhalten werden.

Die in Fig. 2 dargestellten, wahlweisen Kupplungen C3 und C4, die den Planetenradträgern L2 und L1 einen Antrieb vermitteln können, ermöglichen bei Voraussetzung der oben angegebenen Zähnezahlen die folgenden zusätzlichen Verhältnisse:

6. Gang - 0.913 :1 C4 + B3

7. Gang - 0.808 :1 C4 + B2

8. Gang - 0.797 :1 C3 + B3

9. Gang - 0.553 :1 C3 + B2 3. Rückwärtsgang - 1.333 :1 C3 + B4.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist ein fünftes Planetengetriebe 5 vorgesehen, dessen äußeres Zentralrad R5 an einem Abtriebsteil 20" befestigt ist, dessen inner·« Zentralrad S5 mitdrehbar am äußeren Zentralrad R4 befestigt ist und dessen Planetenradträger L5 eine Bremseinrichtung B5 zugeordnet ietijf Venn das äußere Zentralrad R5 84 Zähne, die Planetenräder P5 jeweils 18 Zähne und das innere Zentralrad S5 48 Zähne besitzt und die Elemente der anderen Planetengetriebe dieselbe Zähnezahl wie bei dem anhand von Fig. 2 beschriebenen Ausfuhrungebeispiel aufweisen, dann können durch Einrücken der

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— ο —

Kupplung C1 und der Bremseinrichtung B5 ein zusätzliches niedriges Verhältnis von 9,25:1 und durch Einrücken der Kupplung C2 und der Bremseinrichtung B5 ein zusätzliches niedriges Rückwärtsverhältnis von -13,36:1 erhalten werden. Zwei weitere Rückwärtsverhältnisse von -5,42:1 und -1,75:1 lassen sich dureh Einrücken der Kupplungen C3 oder C4 und der Bremseinrichtung B5 erhalten, sofern die Kupplungen C3 und/oder C4 vorgesehen sind.

Zwischen die Hülse 13 und die Wand 14 kann weiterhin ein Freilauf FW geschaltet sein, sofern eine der beiden Kupplungen C3 oder C4 oder beide Kupplungen C3 und C4 vorgesehen sind. Seine Funktion besteht darin, einen weichen Übergang vom direkten (en bloc) Antrieb zu irgendeinem der verfügbaren Schnellgangverhältnisse oder umgekehrt zu erleichtern, wenn entweder die Kupplung C3 oder die Kupplung C4 eingerückt ist.

Wenn der Freilauf FW verhindert, daß das innere Zentralrad des Planetengetriebes 2 schneller als das Antriebsteil in demselben Drehsinn dreht, dann kann der direkte Antrieb dadurch übertragen werden, daß eine der Schnellgang-Kupplungen C3 oder C4 allein eingerückt wird, schlange das Drehmoment positiv ist. Somit können alle anderen Kupplungen, die eindruckt sein könrten, um einen blockierten direkten Antrieb vorzusehen (bei positivem oder negativem Drehmoment) ausgerückt werden, bevor die Bremseinrichtung eingerückt wird, die zusammen mit der Kupplung C3 oder C4 das Schnellgangverhältnis herstellt. Dies ermöglicht einen Übergang ohne durch das Wechselgetriebe verursachte Verluste an Antriebsdrehmoment. Dasselbe gilt für den übergang vom Schnellgangverhältnis zum direkten Antrieb, sofern dieselbe Folge von Betätigungen der Bremseinrichtungen und Kupplungen umgekehrt wird.

Wenn beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 das 28 Zähne aufweisende Innere Zentralrad gegen ein inneres Zentralrad mit 42 Zähnen und die 28 Zähne aufweisenden Planetenräder gegen Planetenräder mit 21 Zähnen ausgewechselt werden, dann stehen die folgenden veränderten Verhältnisse zur Verfügung:

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1. Gang * 3.0 :1

2. Gang « 1.63 :1

3. Gang « 1.254 :1

4. Gang » 1.00 :1

5. Gang - 0.873 :1

6. Gang » 0.684 :1

7. Gang - 0.597 :1 Rückwärtsgang - -2.17 :1.

Es ergeben sich somit bei jeden der beschriebenen Ausführungsbeispiele indirekte Vorwärtsverhältnisse, die durch Stufen beabstandet sind, die kleiner werden, wenn sich die Verhältnisse den Wert "1" nähern. Außerdem lassen sich ohne Einfügung weiterer Getriebestufen Schnellgangverhältnisse erhalten.

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Leerseite

Claims

Patentanwalt

Diplom-Physiker

Relnfri«d Frhr. v. Schorlemer

D-35OO Kassel Brüder-Grimm-Platz 4 Telefon (O561) 15335

D 4813

AB Volvo, Göteborg (Schweden)
Patentansprüche

( 1); Wechselgetriebe mit wenigstens drei Planetengetrleben, die je ein ^■inneres Zentralrad, ein mit Innengewinde versehenes äußeres Zentralrad und wenigstens ein mit den beiden Zentralrädern kämmendes Planetenrad aufweisen, das um seine Achse drehbar in einem Planetenradtrager gelagert ist, der drehbar um die gemeinsame Achse der Zentralräder gelagert ist, wobei beispielsweise der Abtrieb vom Planetenradträger des ersten Planetengetriebes abgenommen 1st, der mitdrehbar am äußeren Zentralrad des zweiten Planetengetriebes befestigt ist, wobei ferner ein Antriebeteil mit dem inneren Zentralrad des ersten Planetengetriebes verbunden 1st, wobei ferner Haltemittel vorgesehen sind, um das äußere Zentralrad des ersten Planetengetrlebes und/oder das innere Zentralrad des zweiten Planetengetriebes gegen Antriebsreaktionen zu halten, und wobei Kupplungen vorgesehen sein können, um das Antriebsteil wahlweise mit dem inneren Zentralrad des zweiten Planetengetriebe· zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Zentralrad (R3) des dritten Planetengetriebes (3) mitdrehbar am Planetenradtrager (L2) des zweiten Planetengetriebes (2) befestigt ist, daß der Planetenradtrager (L3) des dritten Planetengetriebes (3) mitdrehbar am inneren Zentralrad (S2) des zweiten Planetengetriebes befestigt 1st und daß weitere Haltemittel (B3) zum Halten des Inneren Zentralrads (S3) des dritten Planetengetriebes vorgesehen sind.

Z) Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Kupplung (C1) zum Lösen der Verbindung zwischen dem Antriebsteil (10) und dem inneren Zentralrad (S1) des ersten Planetengetriebes (1) und eine zweite Kupplung (C2) vorgesehen sind, die dann ein-

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rückbar 1st, um den Antrieb vom Antriebsteil (10) auf das innere Zentralrad (S2) des zweiten Planetengetriebes (2) zu Übertragen und dadurch einen Rückwärtsgang oder einen Schnellgang zu schaffen.

3) Wechselgetriebe nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine dritte Kupplung (C3) zum wahlweisen Übertragen des Antriebs vom Antriebsteil (10) auf den Planetenradträger (L2) des zweiten Planetengrtri·- bes zwecks wahlweiser Schaffung von zwei weiteren Schnellgängen.

4) Wechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein viertes Planetengetriebe (4, Fig. 2,3)_t das zwischen dem Planetenradträger (L1) des ersten Planetengetriebes und einem Abtriebsteil (20',20") angeordnet ist, das mit dem Planetenträger (IA) des vierten Planetengetriebes verbunden ist, wobei der Planetenradträger (L1) des ersten Planetengetriebes (1) mitdrehbar am äußeren Zentralrad (R4) des vierten Planetengetriebes (4) und das innere Zentralrad (S4) des vierten Planetengetriebes (4) mitdrehbar am inneren Zentralrad (S1) des ersten Planetengetriebes (1) befestigt ist.

5) Wechselgetriebe nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein fünftes Planetengetriebe (5, Fig. 3), dessen äußeres Zentralrad (R5) mit einem Abtriebsteil (20") verbunden und dessen inneres Zentralrad (S5) mitdrehbar am äußeren Zentralrad (R4) des vierten Planetengetriebes (4) befestigt ist, und durch wahlweise betätigbare Halteeinrichtungen (B5) für den Planetenradträger (L5) des fünften Planetengetriebes (5).

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