DE2751312A1

DE2751312A1 - Umlaufgetriebe fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2751312A1
Application number: DE19772751312
Authority: DE
Inventors: Kunio Ohtsuka; Takahiro Yamamori
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1976-12-13
Filing date: 1977-11-16
Publication date: 1978-06-15
Also published as: GB1536080A; JPS5616307B2; US4144776A; JPS5374665A

Description

PATE-NTANVMLTE

A. GRÜNECKER

OPL ING.

H. KINKELDEY W. STOCKMAIR

DR INC.

K. SCHUMANN

tJH !»ER MAT

P. H. JAKOB

CKV ING

G. BEZOLD

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

16. Nov. 1977

P 12 104

Nissan Motor Company, Limited

No. 2, Takara-maehi, Kanagawa-ku, Yokohama City, Japan

Umlaufgetriebe für Kraftfahrzeuge

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Umlaufgetriebe bzw. Übersetzungen mit wechselbaren Gängen für Kraftfahrzeuge, die von einem Primärantrieb über einen Drehmomentwandler oder eine Strömungsmittelkupplung angetrieben sind.

Obwohl bereits verschiedenartige Viergang-Getriebe mit einem Overdrive bisher vorgeschlagen wurden/ weisen sie die nachfolgenden Nachteile auf:

1. Wenn das übersetzungsverhältnis für den vierten Gang
(Overdrive) mit einem geeigneten Wert ausgewählt wird, dann liegen die Übersetzungsverhältnisse für den ersten, zweiten und dritten Gang fernab von praktischen Optimalwerten und umgekehrt.

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TELEFON (ΟΘΟ)

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2. Es gibt ein rotierendes Element, das schneller als eine Antriebs- oder Abtriebswelle während eines häufig verwendeten Betriebsbereiches vom ersten Gang bis zum vierten Gang umläuft, so daß eine Welle, die das rotierende Element drehbar lagert, überlastet sein wird, und die Drehung des Drehelements bei hoher Drehzahl ein Geräusch bzw. ein Klappern verursachen wird.

Kraftfahrzeuge, die mit einem automatischen Getriebe ausgerüstet sind, sind im allgemeinen bezüglich des wirtschaftlichen Kraftstoffverbrauchs schlechter als ihre Gegenstücke, die mit einem Handschaltgetriebe ausgerüstet sind. Um diesem Nachteil automatischer Getriebe abzuhelfen * wird ein automatisches Getriebe mit Overdrive vorgeschlagen. Ein herkömmliches automatisches Viergang-Getriebe mit einem Overdrive weist den Nachteil auf, daß das übersetzungsverhältnis für einen bestimmten Gang nicht für Kraftfahrzeuge geeignet ist. Ein anderer Nachteil liegt darin, daß es ein Drehelement gibt, das viel schneller als eine Antriebswelle umläuft.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Schaltgetriebe vorzusehen, das einen Overdrive aufweist und Übersetzungsverhältnisse vorsieht, die für jeweils alle Gänge geeignet sind.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Schaltgetriebe mit der oben erwähnten Charakteristik vorzusehen, das mehrere Planetengetriebesätze umfaßt.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist ein Umlaufgetriebe vorgesehen, das die folgenden Merkmale aufweist: Ein erster Grund-Planetengetriebesatz mit drei rotierenden Elementen, die ein Sonnenrad ,einen Träger und ein Innenzahnkranz sind; ein zweiter Grund-Planetengetriebesatz mit einem Sonnenrad, einem Träger und einem Innenzahnkranz; ein Planetengetriebesatz mit miteinander kämmenden Doppelplaneten-

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ritzein, der ein Sonnenrad, einen Träger und einen Innenzahnkranz aufweist; die Sonnenräder des ersten und zweiten Grundplenetengetriebesatzes sind zur gleichzeitigen Drehung miteinander verbunden; eine Antriebswelle; eine Abtriebswelle; die Träger des ersten Grund-Planetengetriebesatzes und des Planetengetriebesatzes mit miteinander kämmenden Doppelplanetenritzeln sind miteinander zur gleichzeitigen Drehung verbunden; der Träger des zweiten Grund-Planetengetriebesatzes und der Innenzahnkranz des Planetengetriebesatzes mit miteinander kämmenden Doppelplanetenritzeln sind miteinander zur gleichzeitigen Drehung verbunden; das Sonnenrad des Planetengetriebesatzes mit miteinander kämmenden Doppelplanetenritzeln ist mit der Antriebswelle zur gemeinsamen Drehung hiermit verbunden; der Zahnkranz des zweiten Grund-Planetengetriebesatzes ist mit der Abtriebswelle verbunden; eine erste Kupplungseinrichtung zum Zusammenschließen der Sonnenräder des ersten und zweiten Grund-Planetengetriebesatzes mit der Antriebswelle; eine zweite Kupplungseinrichtung zum Zusammenschließen des Innenzahnkranzes des ersten Grund-Planetengetriebesatzes mit der Antriebswelle; eine dritte Kupplungseinrichtung zum Zusammenschließen der drei rotierenden Elemente des ersten Grund-Planetengetriebesatzes miteinander; eine erste Bremseinrichtung zum Abbremsen der Sonnenräder des ersten und zweiten Grund-Planetengetriebesatzes; und eine zweite Bremseinrichtung zum Abbremsen des Trägers des zweiten Grund-Planetengetriebesatzes und des Innenzahnkranzes des Planetengetriebesatzes mit miteinander kämmenden Doppelplanetenritzeln.

Ein besonderer Gedanke der Erfindung liegt in einem Viergang-Getriebe mit einem Overdrive, das hierin geoffenbart ist und das zwei Grund-Planetengetriebesätze und einen Planetengetriebesatz mit miteinander kämmenden Doppelplanetenrädern sowie drei Kupplungen und zwei Bremsen umfaßt. Der Aufbau und die Anordnung ist derart, daß ein geeignetes Untersetzungsverhältnis für jeden Vorwärtsgang

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vorgesehen ist, ohne daß rotierende Teile zwischen Antriebsund Abtriebswelle veranlaßt werden, schneller als Antriebsund Abtriebswelle umzulaufen.

In den beigefügten Zeichnungen ist:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer oberen Hälfte eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Viergang-Getriebes,

Fig. 2 eine Vorderansicht eines repräsentativen Ausführungsbeispiels eines Grund-Planetengetriebesatzes, der in Fig. 1 mit eingeschlossen ist,

Fig. 3 eine Vorderansicht eines repräsentativen

Ausführungsbeispiels eines Planetengetriebesatzes mit miteinander kämmenden Doppelplanetenritzeln, der in Fig. 1 mit aufgenommen ist,

Fic,. 4 eine scneiaatische Ansicht eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Viergang-Getriebes,

Fig. 5 eine schematische Ansicht eines dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Viergang-Getriebes.

Das Getriebe, das in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, umfaßt einen ersten Grund-Planetengetriebesatz 10 und einen zweiten Grund-Planetengetriebesatz 12 (siehe Fig. 2). Der Getriebesatz 10 umfaßt einen Innenzahnkranz R₁, ein Sonnenrad S₁, einen Träger C₁ und Planetenritzel 14, die drehbar am Träger C₁ gelagert sind. Der Getriebesatz 12 umfaßt einen Innenzahnkranz R₂, ein Sonnenrad S,, einen Träger C₂ und Planetenritzel 16, die drehbar am Träger C_ gelagert sind.

Sonnenräder S₁ und S~ sind auf eine Hohlwelle 18 zur gleichzeitigen Drehung hiermit aufgekeilt oder hiermit verbunden.

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Falls gewünscht, können die Sonnenräder S₁ und S„ als ein gemeinsames Sonnenrad ausgebildet sein.

Ein Planetengetriebesatz mit miteinander kämmenden Doppelplanetenritzeln umfaßt einen Innenzahnkranz R , ein Sonnenrad S--, einen Träger C.,, Planetenritzelwellen 22, die am · Träger C, befestigt sind und Planetenritzel 24, die auf den Wellen 22 drehbar gelagert sind, so daß sie mit dem Sonnenrad S-, (siehe auch Fig. 3) kämmen. Die Ritzel 24 kämmen mit anderen Ritzeln 26, die ebenfalls mittels Ritzelwellen 28 am Träger C befestigt sind. Die Ritzel 26 kämmen mit dem Innenzahnkranz R^. Es wird darauf hingewiesen, daß der zweite Grund-Planetengetriebesatz 12 zwischen dem ersten Grund-Planetengetriebesatz 10 und dem Planetengetriebesatz 20 mit miteinander kämmenden Doppelplanetenritzeln angeordnet ist.

Die Träger C₁ und C, sind auf einer Hohlwelle 30, die sich durch die Hohlwelle 18 erstreckt, zur gleichzeitigen Drehung hiermit aufgekeilt oder mit ihr verbunden. Falls gewünscht, können die Träger C₁ und C_ als ein gemeinsamer Träger ausge bildet sein.

Der Innenzahnring R_ ist mit dem Träger C_ zur gleichzei tigen Drehung hiermit' verbunden.

Eine Antriebswelle 32 erstreckt sich durch die Hohlwelle 30. Das Sonnenrad S- ist auf die Antriebswelle 32 zur gemeinsamen Drehung hiermit aufgekeilt oder hiermit verbunden. Die Antriebswelle 32 wird von einem Motor über einen Drehmomentwandler oder eine Strömungsmittelkupplung angetrieben, obwohl diese Teile nicht gezeigt sind.

Eine Abtriebswelle 34 ist axial fluchtend mit der Welle 32 angeordnet. Ein Innenzahnkranz R_ ist auf die Abtriebswelle 34 zur gemeinsamen Drehung hiermit aufgekeilt oder hiermit verbunden.

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Eine erste Kupplung K₁ ist vorgesehen und dazu eingerichtet, die Antriebswelle 32 mit der Welle 18 in Eingriff zu bringen. Eine zweite Kupplung K_ ist vorgesehen und dazu eingerichtet, die Antriebswelle 32 mit dem Innenzahnkranz R₁ in Eingriff zu bringen. Eine dritte Kupplung K_ ist vorgesehen und dazu eingerichtet, den Innenzahnkranz R₁ mit der Welle 18 in Eingriff zu bringen.

Eine erste Bremse B₁ ist vorgesehen und dazu eingerichtet, die Welle 18 festzulegen. Eine zweite Bremse B ist vorgesehen und dazu eingerichtet, den Träger C₂ und den Innenzahnkranz R_ festzulegen.

Aus dem vorangehenden Text und aus Fig. 1 kann festgestellt werden, daß die Planetengetriebesätze 10, 12 und 20 konzentrisch um die Welle 32 angeordnet sind.

Das Schalten wird auf die folgende Weise gesteuert: 1. Gang

Für den ersten Gang wird die Kupplung K₃ in Eingriff gebracht und die Bremse B. angelegt, und die Leistung wird vom Sonnenrad S_ auf die Abtriebswelle 34 über den Träger C₃, den Träger C.., das Sonnenrad S₁, die Welle 18, das Sonnenrad S₂ und den Innenzahnkranz R₂ übertragen. Unter dieser Betriebsbedingung rotiert, da der Innenzahnkranz R_ stationär gehalten wird oder von der Bremse B» abgebremst wird, der Träger C_ in einer Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Sonnenrades S- (oder der Antreibswelle 32) mit einer verringerten Drehzahl. Diese verringerte Drehung des Trägers C_ wird auf den Träger C₁ über die Welle 30 übertragen. Da der Innenzahnkranz R₁ und das Sonnenrad S₁ durch die Kupplung K₃ gegeneinander gesperrt sind, läuft der erste Planetengetriebesatz 10 als eine Einheit um. Das Sonnenrad S- rotiert wegen der Wirkung der

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Welle 18 wie auch das Sonnenrad S . Da der Träger C von der Bremse B stationär gehalten wird, rotiert der Innenzahnkranz R„ in einer Richtung, die der Drehrichtung des Sonnenrades S entgegengesetzt ist, und zwar unter verringerter Drehzahl. Diese verringerte Drehzahl des Innenzahnkranzes Ry wird auf die Abtriebswelle 34 übertragen. Es wird darauf hingewiesen, daß die Drehung der Abtriebswelle 34 in derselben Richtung erfolgt wie bei der Antriebswelle 32, jedoch unter verringerter Drehzahl.

Aus dem vorangegangenen Text ist es ersichtlich, daß kein rotierendes Element vorliegt, das rascher umläuft als die Antriebswelle 32.

2. Gang

Für den zweiten Gang wird die Kupplung K in Eingriff gebracht und die Bremse B. angelegt, und die Leistung wird vom Sonnenrad S-. auf die Abtriebswelle 34 über den Innenzahnkranz R_, den Träger C„ und den Innenzahnkranz R übertragen, da der Träger C_ und das Sonnenrad S» stationär gehalten werden, denn der damit verbundene Innenzahnkranz R₁ und das Sonnenrad S₁ werden durch die Bremse B₁ stationär gehalten. Unter diesem Betriebszustand rotiert der Innenzahnkranz R- in derselben Richtung wie das Sonnenrad S (Antriebswelle 32), jedoch unter verringerter Drehzahl. Diese verringerte Drehzahl des Innenzahnkranzes R-. wird auf den Träger C„ übertragen. Es rotiert dann der Innenzahnkranz R„ in derselben Richtung wie der Träger C_ mit einer erhöhten Drehzahl, denn das Sonnenrad S₂ wird stationär gehalten. Diese Drehung des Innenzahnkranzes R_ wird auf die Abtriebswelle 34 übertragen.

Aus dem vorangegangenen Text ist ersichtlich, daß es kein rotierendes Element gibt, das schneller rotiert, als es bei der Antriebswelle 32 der Fall ist.

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3. Gang

Für den dritten Gang wird die Kupplung K- und die Kupplung K₂ in Eingriff gebracht. Unter diesem Betriebszustand wird ein Direktantrieb erzielt, denn alle Getriebesätze 10, und 20 rotieren als eine gemeinsame Einheit.

4. Gang (Overdrive)

Für den vierten Gang (Overdrive) wird die Kupplung K_ in Eingriff gebracht und die Bremse B, angelegt, und die Leistung wird vom Sonnenrad S₃ auf den Innenzahnkranz R_ über den Innenzahnkranz R_ und den Träger C_ übertragen, denn das Sonnenzahnrad S wird stationär gehalten, und der Träger C₃ läuft in derselben Richtung wie das Sonnenrad S.. um, jedoch unter verringerter Drehzahl. Da das Sonnenrad S stationär gehalten wird, wird die Drehung der Antriebswelle, die auf den Innenzahnkranz R₁ über die Kupplung Ki aufgebracht wird, an den Träger C, übertragen, und dann rotieren die Träger C₁ und C₃ in derselben Richtung wie die Antriebswelle 32, jedoch unter verringerter Drehzahl. Da der Träger C₃ in derselben Richtung wie das Sonnenrad S₃, jedoch unter verringerter Drehzahl, umläuft, rotieren der Innenzahnkranz R₃ und der Träger C- in derselben Richtung. Da das Sonnenrad S„ stationär gehalten wird, läuft der Innenzahnkranz R in derselben Richtung wie der Träger C₂ um, jedoch unter erhöhter Drehzahl. Deshalb kann durch geeignete Wahl der Zähnezahl jedes der rotierenden Elemente der Getriebesätze 10, 12 und 20, ein Overdrive bzw. ein Übersetzter Schnellgang erzielt werden.

Aus dem vorangegangenen Text ist es ersichtlich, daß es kein rotierendes Element gibt, das schneller umläuft als die Abtriebswelle 34.

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Rückwärtsgang

Für den Rückwärtsgang wird die Kupplung K. in Eingriff gebracht und die Bremse B„ angelegt. Bei diesem Betriebszustand rotiert, da das Sonnenrad S- wie die Antriebswelle 32 rotiert und der Träger C stationär gehalten wird, der Innenzahnkranz R„ in der entgegengesetzten Richtung zum Sonnenrad S- und unter verringerter Drehzahl.

Die Reihenfolge für den Eingriff und das Lösen oder die Freigabe der verschiedenen Kupplungen und Bremsen im Getriebe gemäß Fig. 1 wird in der nachfolgenden Tabelle erläutert. Die Übersetzungsverhältnisse sind unter der Annahme berechnet, daß a₁ = a~ = a., = 0,45, wobei: a.. das Verhältnis der Zähnezahl des Sonnenrads S₁ zu der Zähnezahl des Innenzahnkranzes R im ersten Grund-Planetengetriebesatz 10 ist, a„ das Verhältnis der Zähnezahl des Sonnenrads S2 zu der Zähnezahl des Innenzahnkranzes R₃ im zweiten Grund-Planetengetriebesatz 12 ist und a_ das Verhältnis der Zähnezahl des Sonnenrads S zur Zähnezahl des Innenzahnkranzes R, im Planetengetriebesatz 20 mit miteinander kämmenden Doppelplanetenritzeln ist.

In der nachfolgenden Tabelle zeigt das Zeichen X den Betriebszustand an, wenn sich ein spezielles Reibelement in Eingriff oder Anlage befindet.

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Tabelle

	^Kl	^K2	^K3	^Bl	V	ι- α 3	Ub^rset- 8&fnYi^r-
l.Gaog					X	α α 2 3	2,72
2. Gang			X			1	1,53
3. Gang		X	X	^x			1,00
4. Gang		X	X			1	0,83
iückwärt	* X			X •		ι α»	2,22
		X	(1+O₁O₃)(ι+α₂)
	1
α 2

Es wird nun Bezug auf das Ausführungsbeispiel in Fig. 4 genommen; dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel lediglich darin, daß anstelle der dritten Kupplung K₃ im ersten Ausführungsbeispiel eine dritte Kupplung K¹, vorgesehen ist und dazu eingerichtet ist, den Innenzahnkranz R₁ mit dem Träger C₁ zu verbinden.

Es wird nun Bezug auf das Ausführungsbeipiel gemäß Fig. 5 genommen; dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel lediglich darin, daß anstelle der dritten Kupplung K. im ersten Ausführungsbeispiel eine dritte Kupplung K" vorgesehen und dazu eingerichtet ist, den Träger C₁ über die Welle 18 mit dem Sonnenrad S₁ zu verbinden.

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Das gemäß der vorangegangenen Beschreibung aufgebaute Viergang-Getriebe weist die folgenden Vorteile auf:

1. Da drei Planetengetriebesätze, drei Kupplungen und zwei Bremsen in geeigneter Weise miteinander kombiniert sind, werden die optimalen Übersetzungsverhältnisse für die Verwendung mit Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, dadurch erreicht, daß man zwei_y Kupplungen und Bremsen in Eingriff bringt.

2. Da ein Overdrive bzw. ein Schnellgang vorgesehen ist, werden ein sparsamer Treibstoffverbrauch und ein leiser Betrieb eines Kraftfahrzeuges bewirkt, denn es . ist der Kraftfahrzeugbetrieb mit niedriger Motordrehzahl möglich.

3. Da während aller Vorwärtsgänge kein rotierendes Element vorliegt, das schneller rotiert als eine Antriebswelle oder eine Abtriebswelle, wird die Überlastung von Wellen, die drehbar rotierende Elemente lagern, und deren Klappern unterbunden. Obwohl ein rotierendes Element (Innenzahnkranz R₁) vorliegt, das während des Rückwärtsganges schneller rotiert als die Antriebswelle, ist dies kein Problem, denn die Motordrehzahl kann verringert werden.

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Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER H. KINKELDEY OR-INa W. STOCKMAIR OT R 1 91 1 DRING A^E(CAUKH L I 0 1 »J I Z K SCHUMANN . OR HER NAT DIPL-PHTS P. H. JAKOB cm--NWi G. BEZOLD OR HER NAT OfV-CMEM 8 MÜNCHEN MAXIUIUANSTRASSE Ansprüche

1.) Wechselgetriebe, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Merkmale:

ein erster Grund-Planetengetriebesatz (10) mit drei rotierenden Elementen, die ein Sonnenrad (S₁), ein Träger (C₁) und ein Innenzahnkranz (R₁) sind, ein zweiter Grund-Planetengetriebesatz (12) mit einem Sonnenrad (S_), einem Träger (C.) und einem Innenzahnkranz (R₂) ,

ein Planetengetriebesatz (20) mit miteinander kämmenden Doppelplanetenritzeln, der ein Sonnenrad (S_) , einen Träger und einen Innenzahnkranz (R.) aufweist, die Sonnenräder (S₁, S₂) des ersten und zweiten Grund-Planetengetriebesatzes sind zur gleichzeitigen Drehung miteinander verbunden,
eine Antriebswelle (32),
eine Abtriebswelle (34),

die Träger (C₁, C_) des ersten Grund-Planetengetriebesatzes und des Planetengetriebesatzes mit miteinander kämmenden Doppelp]ÄQet§M:i.taeLn. sind miteinander zur

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gleichzeitigen Drehung verbunden, der Träger (C_) des zweiten Grund-Planetengetriebesatzes (12) und der Innenzahnkranz (R ) des Planetengetriebesatzes (20) mit miteinander kämmenden Doppelplanetenritzeln sind miteinander zur gleichzeitigen Drehung verbunden,

das Sonnenrad (S-) des Planetengetriebesatzes (20) mit miteinander kämmenden Doppelplanetenritzeln ist mit der Antriebswelle (32) zur gemeinsamen Drehung hiermit verbunden,

- der Innenzahnkranz (R ) des zweiten Grund-Planetengetriebesatzes (12) ist mit der Abtriebswelle (34) verbunden,

eine erste Kupplungseinrichtung (K₁) zum Zusammenschließen der Sonnenräder (S₁, S„) des ersten und zweiten Grund-Planetengetriebesatzes (10, 12) mit der Antriebswelle (32),

eine zweite Kupplungseinrichtung (K,,) zum Zusammenschließen des Innenzahnkranzes (R₁) des ersten Grund-Planetengetriebesatzes (10) mit der Antriebswelle (32), eine dritte Kupplungseinrichtung (K-) zum Zusammenschließen der drei rotierenden Elemente des ersten Grund-Planetengetriebesatzes (10) miteinander,

- eine erste Bremseinrichtung (B₁) zum Abbremsen der Sonnenräder (S₁, S_) des ersten und zweiten Grund-Planetengetriebesatzes (10, 12), und

- eine zweite Bremseinrichtung zum Abbremsen des Trägers (C-) des zweiten Grund-Planetengetriebesatzes (12) und des Innenzahnkranzes (R ) des Planetengetriebesatzes (20) mit miteinander kämmenden Doppelplanetenritzeln.

2. Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenzahnkranz (R₁) des ersten Grund-Planetengetriebesatzes (10) und dessen Sonnenrad durch die dritte Kupplungseinrichtung (K ) miteinander in Verbindung bringbar sind.

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3. Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenzahnkranz (R-) des ersten Grund-Planetengetriebesatzes (10) und dessen Träger (C₁) durch die dritte Kupplungseinrichtung (K-) in Eingriff bringbar sind.

4. Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (C₁) des ersten Grund-Planetengetriebesatzes (10) und dessen Sonnenrad (S₁) von der dritten Kupplungseinrichtung (K-) in Verbindung bringbar sind.

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