In den USA vorwiegend, in zunehmendem Masse auch in Europa, werden bei Kraftwagen Kupplungsschaltgetriebe verwendet, bei denen dem eigentlichen durch Kupplungen und Bremsen betätigten Stufengetriebe Hydrodynamikwand ler vorgeschaltet sind. Diese automatisch wirkenden Getriebe weisen den Nachteil des schlechten Wirkungsgrades im Wandlerbereich auf, der in den USA bei den dort üblichen grossvolumigen Motoren nicht so sehr ins Gewicht fällt wie bei den in Europa üblichen Motoren zwischen ein und drei Liter Hubvolumen.
Es sind deshalb, besonders in England, eine Reihe von Entwicklungen durchgeführt worden, welche automatisch, zumindest ohne Kupplungspedal zu bedienende Stufengetriebe betrafen.
Diese Getriebe sind meistens an der Tatsache gescheitert, dass die zum Anfahren dienenden Kupplungen nur begrenzt belastetet werden konnten; ausserdem erfolgte das Schalten, um die Hauptkupplung zu entlasten, zu hart.
Vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, besonders für europäische Motoren Schaltgetriebe guten Wirkungsgrades bereitzustellen, die einfach im Aufbau sind und mit relativ geringem Fertigungsaufwand hergestellt werden können.
Das Getriebe der Erfindung besteht aus zwei hintereinandergeschalteten Planeten-Standgetrieben mit zweistufigem Planetenrad, von denen ein Planetengetriebe mit einer zum Anfahren dienenden Bremse ausgerüstet ist und ein Planetengetriebe zusätzlich ein Aussensonnenrad zum Umkehren der Drehrichtung aufweist. Dadurch werden vier Vorwärts- und eine Rückwärtsgangstufe hergestellt.
In weiterer Ausbildung wird die zum Anfahren dienende Bremse mit Wasserkühlung ausgerüstet, um sie verschleissfest zu machen und beispielsweise das Halten des Fahrzeugs an einer Steigung im Strassenverkehr ohne Bedienung der Bremse mit dem Gaspedal des Motors allein zu ermöglichen.
In noch weiterer Ausbildung der Erfindung wird das Drucköl zu den Schaltkupplungen durch konzentrisch angeordnete, ausserhalb der Druckräume der Schaltkupplungen liegende, axial dichtende Zuführungsringe zugeführt.
Durch diese Massnahme wird ein ruckfreies Schalten bei jeder Drehzahl gewährleistet, weil sich die auf das Öl wirkende Zentrifugalkraft nicht auswirken kann.
Die Motor-Kurbelwelle 1 mit Schwungrad 1t treibt über Laschen 2 den Mitnehmer 3 und damit die Antriebswelle 4 mit dem Zahnrad 5 des Planetengetriebes I ständig an. Das dreiwellige Einstegplanetengetriebe I weist einen Steg 6 auf, welcher auf den Stegwellen 7 die Doppelplanetenräder 8 und 9 trägt. Der Steg. 6 ist mit dem Lagerflansch 10, der mittels Kugellagers 11 im Kupplungsgehäuse 12 gelagert ist verschraubt. Im Trockenraum 121 des Kupplungsgehäuses läuft axial frei beweglich, zusammen mit dem Lagerflansch 10 die Bremslamelle 13 um, die zum Einschalten des Planetengetriebes I, also beispielsweise zum Anfahren, durch die wassergekühlte Bremsvorrichtung 14 mit Hydraulikzylinder 15 und Kolben 16 festgehalten werden kann.
Die hohlen Backen 14l und 142 der Bremsvorrichtng sind aus einem gut wärmeleitenden Metall, beispielsweise Hartkupfer, hergestellt und von Kühlwasser durchströmt. Diese Bremse ist als zusammengefasstes Gerät mit Bl bezeichnet.
Der Abtrieb von den Planetenrädern 9 geht auf das Zentralrad 17, welches mit dem Antriebsrad 18 des Planetengetriebes II aus einem Stück hergestellt ist Zum Kurzschliessen des Planetengetriebes I dienteine Kupplung K1, welche aus der an der mit dem Zentralrad 17 verbundenen Glocke 191 aufgehängten Lamelle 19 und dem im Lagerflansch 10 in Umfangsrichtung kraftschlüssig axial frei beweglich aufgehängten Ringkolben 20 besteht Der Ringraum hinter dem Ringkolben 20 erhält sein Drucköl über den im Kupplungsge häuse 12 angeordneten Zuführungsring 21. Im betätigten Zu stand wird die Lamelle zwischen dem mit dem Lagerflansch
10 umlaufenden Ringkolben 20 und dem Steg 6 eingespannt, so dass der Steg 6 mit dem Abtriebsrad 17 verbunden ist und das Planetengetriebe I kurzgeschlossen wird.
Das eben falls als dreiwelliges Einstegplanetengetriebe ausgebildete Ge triebe II, welches zum Unterschied vom Planetengetriebe 1, abgesehen von der anderen Übersetzung, zum Schalten des
Rückwärtsganges zusätzlich ein Aussensonnenrad besitzt, weist einen Steg 22 auf, auf dessen Stegwellen 23 die Doppel planeten 24 und 25 gelagert sind. Der Steg 22 kann durch eine Bandbremse - 26 mit B2 bezeichnet - festgehalten wer den. Dann geht der Abtrieb entweder bei Vorwärtsfahrt über das Abrriebsrad 27 oder bei Rückwärtsfahrt über das Aussensonnenrad 28 in die Abtriebskardanwelle 29.
Zum Vorwärts- und Rückwärtsschalten sind die Kupplungen K3 und K2 vorgesehen. Beide Kupplungen weisen ein die Betätigungskolben 30 und 31 tragendes, mit dem Abtriebslagerflansch 32 verbundenes Kupplungsmittelstück 33 auf, das auf der dem Abtriebslagerflansch 32 gegenüberliegenden Seite den Kupplungsdeckel 34 trägt. Die Ölzuführung zur Kupplung K2 erfolgt über den im Getriebegehäuse 35 gelagerten Zuführungsring 36 mit gestrichelt gezeichneter Bohrung 37, die Ölzuführung zur Kupplung K3 über den im Getriebegehäusedeckel 38 untergebrachten Zuführungsring 39 und Bohrung 40.
Die Lamellen 41 der Kupplung K2 sind über die Innenglocke 42 mit dem Aussensonnenrad 28 in Umfangsrichtung kraftschlüssig verbunden und die Lamellen 43 der Kupplung K3 mit dem auf dem Wellenfortsatz 271 des Abtriebsrades sitzenden Kupplungsträger 44, der im Abtriebsflansch 32 gelagert ist. Der Abtriebsflansch ist wiederum mittels Kugellagers 45 im Gehäusedeckel 38 gelagert.
Die Zuführungsringe 21, 36 und 39 sind gleich ausgebildet und im Ausschnitt Fig. 2 vergrössert dargestellt. Sie bestehen aus dem Ringträger 46, dessen Druckringraum 47 mit dem nicht mit dargestellten Steuerventil des Getriebes verbunden ist, sowie dem aus verschleissfestem Werkstoff, beispielsweise phosphatierten Kolbenringgrauguss, bestehenden Laufring 48. Dichtringe 49 und 50 halten den Druckringraum 47 des Ringträgers druckdicht. Über die Bohrungen 51 gelangt das Drucköl in den Ringraum 52, von wo es über die Bohrung 40 in den umlaufenden Kupplungsdruckraum geführt wird. Die Fläche des Druckraumes 47 ist mindestens so gross wie die Fläche des Ringraumes 52, um einen Druckausgleich bzw. einen leichten Anpressdruck zu erzeugen.
Der Stufenringraum 53 ist über eine Bohrung 54 druckausgeglichen.
Die Druckölpumpe wird im vorliegenden Beispiel von der Welle 4 angetrieben und besteht aus dem aussen verzahnten Pumpeninnenrad 55, dem innen verzahnten Pumpenaussenrad 56, der Sichel 57, dem abgedichteten Gehäuse 58 und dem Deckel 59. Gehäuse 58 mit Deckel 59 wird über eine Lasche 60 am Kupplungsgehäuse in Umfangsrichtung festgehalten.
Zum Anfahren im 1. Vorwärtsgang ist die Bandbremse B2 geschlossen, ebenso die Vorwärtskupplung K3; die Bremse B1 wird schleifend betätigt. Dadurch werden beide Planetengetriebe I und II eingeschaltet. Beim Gangwechsel in den 2. Gang wird die Kupplung Kl geschlossen und die Bremse Bl gelöst. Damit ist das Planetengetriebe I kurzgeschlossen und die Übersetzung durch das Planetengetriebe II hergestellt Im 3. Gang muss die Übersetzung des Planetengetriebes I bei kurzgeschlossenem Getriebe II geschaltet werden. Hierzu muss die Bremse Bl geschlossen, Bremse B2 und Kupplung Kl gelöst, Kupplung K2 und Kupplung K3 dagegen geschlossen sein. Im 4. Gang endlich müssen beide Getriebe I und II kurzgeschlossen werden.
Hierzu sind die Bremsen Bl und B2 gelöst und sämtliche Kupplungen Kl, K2 und K3 geschlossen. Im Rückwärtsgang ist die Bremse B2 des Getriebes II angezogen, die Kupplung K, offen, Kupplung K2 geschlossen, Kupplung KR offen. Die Bremse Bl wird zum An fahren schleifend betätig. Getriebe I wird dadurch wie im 1. Vorwärtsgang eingeschaltet, Getriebe II dagegen treibt über die Aussensonne in umgekehrter Richtung, zusätzlich übersetzt, die Abtriebswelle an.
Mit der Planetengetriebeausbildung der Erfindung können die für Automobile praktisch erforderlichen Übersetzungen hergestellt werden. Die im vorliegenden Beispiel angewendeten Radgrössen ergeben etwa die Übersetzungsreihe
Rückwärtsgang 3,9
1. Vorwärtsgang 3,3
2. Vorwärtsgang 2,2
3. Vorwärtsgang 1,5
4. Vorwärtsgang 1,0
Auch andere fiir Kraftfahrzeuge sinnvolle Übersetzun gen sind möglich.
In the USA predominantly, and increasingly also in Europe, manual clutch transmissions are used in motor vehicles in which hydrodynamic converters are connected upstream of the actual multi-step transmission operated by clutches and brakes. These automatically acting transmissions have the disadvantage of poor efficiency in the converter area, which is not as important in the USA with the large-volume motors customary there as in the motors between one and three liters displacement customary in Europe.
Therefore, especially in England, a number of developments have been carried out which concerned multi-step transmissions that could be operated automatically, at least without a clutch pedal.
These transmissions mostly failed due to the fact that the clutches used for starting could only be loaded to a limited extent; In addition, the shifting to relieve the main clutch was too hard.
The present invention has set itself the task of providing manual transmissions of good efficiency, especially for European motors, which are simple in construction and can be manufactured with relatively little manufacturing effort.
The transmission of the invention consists of two planetary stationary gears connected in series with two-stage planetary gears, one of which is equipped with a brake for starting and one planetary gear additionally has an external sun gear for reversing the direction of rotation. This produces four forward and one reverse gear stages.
In further training, the brake used for starting is equipped with water cooling to make it wear-resistant and, for example, to enable the vehicle to be stopped on an incline in road traffic without operating the brake with the accelerator pedal of the engine alone.
In yet another embodiment of the invention, the pressurized oil is supplied to the clutches by means of concentrically arranged, axially sealing feed rings located outside the pressure spaces of the clutches.
This measure ensures smooth shifting at any speed because the centrifugal force acting on the oil cannot have any effect.
The engine crankshaft 1 with the flywheel 1t continuously drives the driver 3 and thus the drive shaft 4 with the gear 5 of the planetary gear I via tabs 2. The three-shaft single-bar planetary gear I has a web 6 which carries the double planetary gears 8 and 9 on the web shafts 7. The bridge. 6 is screwed to the bearing flange 10, which is mounted in the coupling housing 12 by means of ball bearings 11. In the dry space 121 of the clutch housing, the brake disk 13 runs freely axially, together with the bearing flange 10, and can be held in place by the water-cooled brake device 14 with hydraulic cylinder 15 and piston 16 to switch on the planetary gear I, for example to start up.
The hollow jaws 14l and 142 of the braking device are made of a metal with good thermal conductivity, for example hard copper, and cooling water flows through them. This brake is designated as a combined device with Bl.
The output from the planetary gears 9 goes to the central gear 17, which is made in one piece with the drive gear 18 of the planetary gear II. A clutch K1 is used to short-circuit the planetary gear I, which consists of the plate 191 suspended from the bell 191 connected to the central gear 17 the annular piston 20, which is axially freely movably suspended in a non-positive manner in the circumferential direction in the bearing flange 10. The annular space behind the annular piston 20 receives its pressure oil via the feed ring 21 arranged in the clutch housing 12
10 circumferential annular piston 20 and the web 6 clamped, so that the web 6 is connected to the output gear 17 and the planetary gear I is short-circuited.
The just if designed as a three-shaft single-bar planetary gear Ge gear II, which, in contrast to the planetary gear 1, apart from the other translation, for switching the
Reverse gear additionally has an outside sun gear, has a web 22, on whose web shafts 23 the double planets 24 and 25 are mounted. The web 22 can be held by a band brake - 26 labeled B2 - who the. The output then goes into the output cardan shaft 29 either when traveling forwards via the abrasion gear 27 or when traveling backwards via the outer sun gear 28.
The clutches K3 and K2 are provided for forward and reverse shifting. Both clutches have a clutch center piece 33 which carries the actuating pistons 30 and 31 and is connected to the output bearing flange 32 and which carries the clutch cover 34 on the side opposite the output bearing flange 32. The oil supply to clutch K2 takes place via the supply ring 36 mounted in the gear housing 35 with a bore 37 shown in dashed lines, the oil supply to clutch K3 via the supply ring 39 and bore 40 accommodated in the gear housing cover 38.
The disks 41 of the clutch K2 are frictionally connected via the inner bell 42 to the outer sun gear 28 in the circumferential direction and the disks 43 of the clutch K3 with the clutch carrier 44, which is seated on the shaft extension 271 of the output gear and which is mounted in the output flange 32. The output flange is in turn mounted in the housing cover 38 by means of ball bearings 45.
The feed rings 21, 36 and 39 have the same design and are shown enlarged in the detail in FIG. They consist of the ring carrier 46, the pressure ring chamber 47 of which is connected to the control valve of the transmission (not shown), and the race 48 made of wear-resistant material, for example phosphated cast iron piston ring. Sealing rings 49 and 50 keep the pressure ring chamber 47 of the ring carrier pressure-tight. The pressure oil reaches the annular space 52 via the bores 51, from where it is guided via the bore 40 into the circumferential clutch pressure space. The area of the pressure space 47 is at least as large as the area of the annular space 52 in order to produce pressure compensation or a slight contact pressure.
The step ring space 53 is pressure-balanced via a bore 54.
In the present example, the pressure oil pump is driven by the shaft 4 and consists of the externally toothed pump inner wheel 55, the internally toothed pump outer wheel 56, the sickle 57, the sealed housing 58 and the cover 59.Housing 58 with cover 59 is attached to the Clutch housing held in the circumferential direction.
To start in 1st forward gear, the band brake B2 is closed, as is the forward clutch K3; the brake B1 is applied in a dragging manner. This activates both planetary gears I and II. When changing gears to 2nd gear, clutch Kl is closed and brake Bl is released. The planetary gear I is short-circuited and the transmission is established by the planetary gear II. In 3rd gear, the transmission of the planetary gear I must be switched when the gear II is short-circuited. For this purpose, the brake B1 must be closed, the brake B2 and clutch Kl must be released, while the clutch K2 and clutch K3 must be closed. Finally, in 4th gear, both transmissions I and II must be short-circuited.
For this purpose, the brakes B1 and B2 are released and all clutches Kl, K2 and K3 are closed. In reverse gear, brake B2 of transmission II is applied, clutch K, open, clutch K2 closed, clutch KR open. The brake Bl is actuated dragging to drive on. Gearbox I is switched on as in 1st forward gear, gearbox II, on the other hand, drives the output shaft via the outside sun in the opposite direction, with an additional gear ratio.
With the planetary gear training of the invention, the translations required in practice for automobiles can be produced. The wheel sizes used in the present example result in the gear ratio series
Reverse gear 3.9
1st forward gear 3.3
2nd forward gear 2.2
3rd forward gear 1.5
4th forward gear 1.0
Other translations that make sense for motor vehicles are also possible.