DE2131483A1

DE2131483A1 - Automatisches Planetenradgetriebe

Info

Publication number: DE2131483A1
Application number: DE19712131483
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. P Antrag
Original assignee: Automobiles Peugeot SA; Renault SA
Current assignee: Automobiles Peugeot SA; Renault SA
Priority date: 1970-06-24
Filing date: 1971-06-24
Publication date: 1971-12-30
Also published as: US3741037A; ES393081A1; FR2148323B2; GB1347365A; FR2187064A5; FR2148323A2; JPS5240372B1; DE2131483C3; DE2131483B2; RO61125A

Description

Patentanwälte DIpl.-lng. R. Π.; ETZ sen.
DIpI-Im. K. LAMPiQECHT

Dr.-Incj. R. D ü E T 2 Jr.
8 München 22, Steinsdorfstr. 10

62-17.217P(17.218H) 24.6.1971

Automobiles Peugeot, Paris (Frankreich)

und
Regie Nationale des Usines Renault, Billancourt (Frankreich)

Automatisches Planetenradgetriebe

Die Erfindung bezieht sich auf ein automatisches Planetenradgetriebe mit hydraulischer Schaltung, umfassend zwei Kupplungen und zwei Bremsen, deren wahlweise Betätigung das Übersetzungsverhältnis des Getriebes bestimmt.

Bei bekannten Wechselgetrieben dieser Art sind mit dem Gehäuse fest verbundene zentrale Lager vorgesehen. Ein solches Lager trägt den Umlaufräderträger einer Umlaufrädergruppe und überträgt die unter Druck stehende Flüssigkeit zu einer oder mehreren umlaufenden Bremsen und Kupplungen. Dieses zentrale Lager dient außerdem als Abstützung für das durch einen Freilauf übertragene Drehmoment und dient manchmal zur Übertragung von Schmieröl zu den verschiedenen Übertragungsorganen.

Eine derartige Anordnung eines gesondert oder fest mit dem Gehäuse ausgebildeten Lagers hat folgende Nachteile: Die Dicke

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einer so gebildeten quer angeordneten Trennwand ist bedeutend und vermehrt den axialen Platzbedarf des Getriebes beträchtlich; es ist ein relativ teures Stück, denn es besteht häufig aus vergütetem Stahl; man muß im allgemeinen die Zwischenwelle, welche diese Trennwand durchquert, zweiteilig ausbilden, was ebenfalls aufwendig ist; außerdem entsteht im direkten Gang ein Reibverlust zwischen dem Umlaufräderträger und dem Außenring des Freilaufs und dem zentralen Lager, da der drehende Umlaufräderträger den Außenring des Preilaufs mitnimmt. Man kann außerdem feststellen, daß die Zuführung von hydraulischer Flüssigkeit zu den Kupplungen durch dieses zentrale Lager erfolgt, was mehrere Dichtungen erfordert und den Zuführweg verlängert.

Um den Platzbedarf in Längsrichtung und das Gewicht des zentralen Lagers und somit das Gewicht der gesamten Anordung zu verringern, hat man bereits das Lager aus zwei Blechen hergestellt, die zwischen sich eine Flüssigkeitskammer begrenzen, in welche Schmierkanäle für die verschiedenen Elemente des Getriebes einmünden. Eine derartige Anordnung ist bereits in dem am 4.2.1970 von den Anmelderinnen angemeldeten Patent Nr. 7 0Θ3 9Θ2 beschrieben, wobei eines der das zentrale Lager bildenden Bleche fest mit der Nabe des Freilaufs verbunden ist, dessen drehender Außenring dann mit dem Umlaufräderträger des Umlaufräderzüges verschweißt ist.

Das aus zwei Blechen gebildete zentrale Lager kostet verhältnismäßig viel, wenn auch dieses Lager eine wesentliche Einsparung gegenüber einem einstückig hergestellten zentralen Lager darstellt. Dadurch werden außerdem die oben genannten Nachteile nicht behoben.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Wechselgetriebe mit Umlaufrädergruppen, die hydraulisch geschaltet werden, zu

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schaffen, dessen axialer und radialer Platzbedarf vermindert ist und daß die vorher genannten Nachteile der früheren Anordnungen nicht aufweist, insbesondere was die Kosten anlangt.

Die Erfindung betrifft ein automatisches Planetenradgetriebe mit hydraulischer Schaltung, umfassend zwei Kupplungen und zwei Bremsen, deren wahlweise Betätigung das Überτ Setzungsverhältnis des Getriebes bestimmt und ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kupplungen und eine der Bremsen beinahe konzentrisch zueinander an einem Ende des Getriebes angeordnet sind, während der Umlaufrädergetriebezug am anderen Ende des Getriebes vorgesehen ist, wobei der mittlere Teil des Getriebes nahezu in einer Ebene und von innen nach außen nacheinander eine zentrale Welle, eine hohle Zwischenwelle, die drehbar auf der zentralen Welle gelagert ist, eine Freilaufnabe, die auf der Hohlwelle drehbar gelagert und drehfest mit dem Umlaufräderträger des Umlaufrädergetriebes verbunden ist, Sperrglieder für den Freilauf, einen äußeren Ring des Freilaufs und einen fest mit dem Gehäuse und dem Außenring verbundenen Ringkörper umfaßt, der zumindest einen Teil eines Zylinders bildet, welcher einen Kolben für die benachbarte Bremse aufnimmt.

Diese Anordnung ermöglicht eine Verringerung der Länge des Getriebes in axialer Richtung und stellt eine Ersparnis dar, da man die quer angeordnete Trennwand der bekannten Vorrichtungen entfernt.

Die Zuführung von hydraulischer Flüssigkeit zu der Kupplung sowie die Zuführung von Schmiermittel zu den verschiedenen Organen des Getriebes, wie z. B. zu dem Freilauf und den Planetenrädern, erfolgt ausgehend von einem in der zentralen Welle vorgesehenen axialen Kanal und durch radiale Bohrungen

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der zentralen Welle und der hohlen Zwischenwelle. Ein teilweise ausgehöhlter Ring sitzt auf der hohlen Welle und dient der Leitung der hydraulischen Flüssigkeit. Dieser Ring dient auch als Lauffläche für den Betätigungskolben der Kupplung. Wie noch näher in der folgenden Beschreibung ausgeführt wird, hilft ein derartiger Ring auch dem axialen Platzbedarf des mittleren Teiles des Getriebes zu verifeidern.

Man hat auch festgestellt, daß die Betätigungskolben der Kupplungen eine mit einer Dichtung versehene zylindrische Lauffläche aufweisen, die sich in axialer Richtimg in einer durch eine innere Trennwand der Kupplungsglocke gebildete Bohrung bewegt. Aber diese Glocke umfaßt außerdem einen mit Nuten versehenen Teil von vergrößertem Durchmesser, der die Kupplungsscheiben aufnimmt und einen Verbindungsabschnitt zwischen dem zylindrischen Teil und dem mit Nuten versehenen

der bilde't

Teil b4iöö* eine sogenannte verlorene Zone, die den axialen Platzbedarf unnötig vermehrt· Damit man den vorgesehenen Hub der Betätigungskolben für die Kupplungen beibehalten und dabei die axialaiAbmessungen der Glocken vermindern kann, ist gemäß der Erfindung im Inneren der Kupplungsglocke eine Hülse vorgesehen, deren Innenwand eine Lauffläche für den Befcätigungskolben der Kupplung bildet. Dieses Merkmal ermöglicht auch eine Verminderung des axialen Platzbedarfes.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele. In der Zeichnung zeigt:

Pig. I einen Längsschnitt durch ein hydraulisch gesteuertes Wechselgetriebe mit Planetenradsätzen gemäß der Erfindung; und

Fig. 2 bis 4 jeweils Teilschnitte durch abgeänderte Ausführungsformen·

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Gemäß Pig. 1 umfaßt ein Umlaufrädergetriebezug,wie er auch in dem vorerwähnten Patent beschrieben ist, mehrere Elemente, und zwar zwei Sonnenräder 110, 110' und zwei Sätze Umlaufräder mit unterschiedlichen Längen,von denen nur ein langes Planetenrad 111¹ dargestellt ist, welches auf einer Achse 113 drehbar gelagert ist, die zwischen zwei Planschen 112 und 112' eines Umlaufräderträgers angeordnet ist.

Die Kupplungen 114 und 114', die Bremsen 115 und 115' und ein Freilauf 120 gestatten drei Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang zu schalten. Die Abtriebswelle,an der die verschiedenen Übersetzungsstufen abgenommen werden können, ist mit 116 bezeichnet.

Die Kupplungen 114 und 114' und die Bremse 115' sind im linken Teil des Getriebes, in der Zeichnung betrachtet, beinahe konzentrisch angeordnet, während der Umlaufgetriebesatz im rechten Teil des Getriebes vorgesehen ist.

Die Kupplungsglocken aus Preßblech 123 und 134, die mit ihren öffnungen gegeneinander gerichtet sind, sind an ihren im Durchmesser verringerten Teil mit einer Hülse 127 bzw. 128 versehen, die jeweils eine Führung für den zugeordneten Betätigungskolben 125 bzw. 137 bildet. Das Vorhandensein einer solchen Hülse gestattet den Teil der Glocke zu kürzen, der gewöhnlich unmittelbar zur Führung des Kolbens dient und man kann insbesondere die Länge des Übergangsstückes der Glocke zwischen den Teilen mit unterschiedlichen Durchmessern sparen. Dieser Übergangsteil ist gewöhnlich verloren.

Der festgelegte Außenring 119' des Freilaufs ist mit einem

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Zylinder Il8 verbunden, der den Betätigungskolben 142 der Bremse 115' aufnimmt.

Gemäß den Fig. 1 und 2 wird die Drehung der Zylinder 118¹ und 2l8 durch eine Blechscheibe l60 verhindert, an die der Zylinder 118' bzw. 218 angeschweißt ist. Die Scheibe ΐβθ weist an ihrem Umfang Zähne 121 auf, die in Nuten 122 des Gehäuses 117 bzw. 217 eingreifen und als Widerlager bei der Drehmomentübertragung dienen.

Gemäß Fig. 1 ist ein Ringkörper 118 mit einem U-förmigen Querschnitt angeordnet, dessen äußerer Schenkel etwas langer als der innere Schenkel ist, wobei die beiden Schenkel eine Führung für den Kolben bilden.

Die Zuführung von hydraulischer Flüssigkeit zu der Kupplung 114' erfolgt auf folgendem Wege: Ein axialer Kanal 101 ist in der Eingangswelle 10© des Wechselgetriebes angeordnet, ein axialer Kanal 105 ist in der Welle 104 vorgesehen, die mit der Nabe 126 der Kupplung 114 fest verbunden ist und radiale Kanäle 162 und 1©3 sind in der zentralen Welle bzw. in der Hohlwelle 137 vorgesehen.

Zum Zwecke der Reduzierung des Platzbedarfes in axialer Richtung läßt man den Kanal 103 in einen Ring I63 ausmünden, der über einen Teil seiner Länge ausgehöhlt ist, um einen axialen Kanal 64 zur Zuführung von Flüssigkeit in eine Kammer 136 zu begrenzen. Aufgrund dieser Ausgestaltung kann das axiale Spiel, welches zwischen dem Ende des Ringes 163 und dem Boden der Glocke 134 notwendig ist, sehr klein gewählt werden, wobei der Durchtrittsquerschnitt für die Flüssigkeit ausreichend ist, denn der Durchtritt für diese Flüssigkeit verteilt sich auf den gesamten Umfang des Ringes· Es folgt heraus, daß der Kolben 135 und insbesondere seine der

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Achse am nächsten gelegene Führung nahe an den Boden der
Glocke 134 heranreichen kann, was unmöglich wäre, wenn,wie bei der bekannten Anordnung der radiale Kanal 103 direkt in die Kammer 1J>6 einmünden würde. Man erreicht auf diese Weise eine Verringerung des Platzbedarfes in axialer Richtung.

Bei dem in Pig. I dargestellten Ausführungsbeispiel
dreht sich die Nabe II9 des Freilaufs auf der drehenden Hohlwelle 157* wobei ein Satz Lagerschalen 166 zwischen diesen Teilen vorgesehen ist· Die Nabe ist außerdem mit einer
Scheibe aus Lagermetall 166* fest verbunden, die auf einem gezähmten Blech I67 befestigt ist, dessen nicht dargestellte Zähne in die Nabe II9 eingreifen· Man erkennt, daß auf diese Weise die Nabe II9 in seitlicher Richtung gesichert werden kann und daß der Platzbedarf in axialer Richtung bedeutend vermindert wird·

Die Nabe II9 des Freilaufs ist mit dem Flansch 112 fest verbunden, der einen Teil des Umlaufräderträgers des Umlaufrädergetriebezuges bildet· Der Flansch 112 weist eine Innenverzahnung 168 auf, die so ausgebildet ist, daß eine aus
der Nabe 119* der Hohlwelle ljJ7 und dem Sonnenrad HO¹ gebildete Gruppe konzentrisch zu dem Uralaufräderträger angeordnet werden kann, während der Außendurchmesser des Sonnenrades wesentlich größer ist als der Innendurchmesser des
Umlaufräderträgers.

Der Zuführungsweg für die Schmierflüssigkeit zu dem Freilauf und den Planetenrädern umfaßt ausgehend von dem axialen Kanal der zentralen Welle 104 die radialen Kanäle l62^f und 103', die in der zentralen Welle und der Hohlwelle I37 angeordnet sind, die radialen Kanäle 158 in der Nabe des Freilaufs

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und die Kanäle 139 und 14©, die im Umlaufräderträger selbst vorgesehen sind. Ein am Flansch 112 (Fig. 1) befestigtes Ablenkblech 141 erleichtert den Durchgang dieser Flüssigkeit zu dem Umlauf räderträger · Diese Anordnung ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 vervollkommnet, in welcher ein Formblech 143 so gestaltet ist, daß es sich an einer Schräge 144 abstützt, die an einer seitlichen Verlängerung der Freilaufnabe vorgesehen ist und in eine Hohlkehle 145 eingreift, die am Flansch 112 ausgebildet ist. Aufgrund dieser Anordnung gelangt das durch den Kanal 146 gelieferte öl unter Druck in die Kammer 147 aufgrund der zentrifugalen Wirkung und wird gegen Kanäle 139 geschleudert> wodurch die Schmierung der Planetenräder verbessert wird, was die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer des Getriebes steigert.

Bei der Ausführungsform gemäß Flg.2 sind diejenigen Teile, die denen in Fig. 1 entsprechen,mit einer um 100 vermehrten Bezugszahl versehen. Die Änderungen sind folgende: Der durch die Hohlwelle 137 getragene Ring 263 liegt auf einem Zwischenstück 265 aus gewelltem Blech, das zwei Durchgänge und 270 für die Zuführung des Öls zu der Kupplung und zu Schmierzwecken aufweist. Außerdem weist die Kupplungsglocke 234 eine Verlängerung 234a auf, die unmittelbar mit dem Sonnenrad 210' und der Nabe 219 verbunden und mit dem Flansch 212 des Umlaufräderträgers verschweißt ist. Die andere Änderung bezieht sich auf die Ausbildung des Zylinders, der den Betätigungskolben 242 für die Bremse aufnimmt, die der Bremse II5¹ entspricht. Dieser Zylinder ist zum Teil gebildet durch einen Ringkörper 218, der im Querschnitt L-förmig ausgebildet ist und zum Teil durch die Außenwand des Ringes 219* des Freilaufs. Diese Lösung kann den Vorteil einer Vergrößerung der Abmessungen dieses Ringes in sich bergen, wodurch seine Festigkeit erhöht wird.

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Was die Fig. 4 betrifft, so zeigt diese eine Abänderung des Ringkörpers Jl8,der zumindest teilweise den Zylinder begrenzt, welcher den Betätigungskolben für die Bremse aufnimmt. Die neue Anordnung zielt auf eine nochmalige Verminderung des Platzbedarfs, indem man den gezahnten Ring l60 wegläßt, der bei der Ausführungsform gemäß Pig. I vorgesehen ist. Daher weist der Ringkörper 3l8 einen Kragen 319 auf,der in^adialer Richtung nach außen gerichtet ist, wobei dieser Kragen gezahnt ist und mit Nuten 320 zusammenwirkt, die im Gehäuse 317 vorgesehen sind, um eine Drehbewegung des Zylinders 3518 und des Außenringes des Frei lauf s zu verhindern. Außerdem bildet dieser Kragen durch das Anschlagen an die Ringschulter 3*21 des Gehäuses eine Sicherung in der einen axialen Richtung, während ein Sprengring 322 in der anderen axialen Richtung sichert. Man sieht also, daß man den Ring sowie eines der beiden Sicherungsringe weggelassen hat, die in Fig. 1 vorgesehen sind. Darüber hinaus gestattet diese Lösung die axiale Dicke der Bremsscheibe 332 merklich zu verringern, da sie sich am Boden des Ringkörpers 318 abstützt·

Die wesentlichen Vorteile des Wechselgetriebes gemäß der Erfindung sind folgende:

Eine optimale Ausnutzung des verfügbaren Raumes, insbesondere die Verminderung des Platzbedarfes in axialer Richtung, was besonders auf das Weglassen der zentralen Trennwand zurückzuführen ist, die das Lager bildet, wegen der Anordnung des Kolbens in der Kupplungsglocke duroh Anordnung einer Hülse 128 und eines Ringes I63 und wegen des Ringkörpers J5l8, der den Betätigungskolben einer der Bremsen aufnimmt*

eine verbesserte Schmierung unter erhöhtem Druck der bewegbaren Teile des Getriebes aufgrund der Zuführung des Schmiermittels ausgehend von dem Zentrum des Getriebes und wegen

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der Anwendung der Zentrifugalkraft;

die Unterdrückung der Reibverluste im dritten Gang, da bei diesem Übersetzungsverhältnis der Umlaufräderträger, die Nabe des Freilaufs und die benachbarte drehende Hohlwelle mit der gleichen Geschwindigkeit umlaufen.

Es sei darauf hingewiesen, daß anstelle einer hydraulischen Steuerung eine elektrische und/oder elektronische Steuerung vorgesehen sein kann und daß insbesondere die Vorrichtung zum automatischen Auswählen sowie verschiedene Steuerelemente elektrische und/oder elektronische Bauteile aufweisen können.

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Claims

213U83 - li - Patentansprüche

1.) Automatisches Planetenradgetriebe mit hydraulischer Schaltung, umfassend zwei Kupplungen und zwei Bremsen, deren wahlweise Betätigung das Übersetzungsverhältnis des Getriebes bestimmt, dadurch geke nnzelehnet, daß die beiden Kupplungen (114, 114') und eine der Bremsen (115') beinahe konzentrisch zueinander an einem Ende des Getriebes angeordnet sind, während der Umlaufrädergetriebezug am anderen Ende des Getriebes vorgesehen ist, wobei der mittlere Teil des Getriebes nahezu in einer Ebene und von innen nach außen nacheinander eine zentrale Welle (104), eine hohle Zwischenwelle (137)* die drehbar auf der zentralen Welle gelagert ist, eine Freilaufnabe (119)* die auf der Hohlwelle (137) drehbar gelagert und drehfest mit de« Umlaufräderträger des Umlaufrädergetriebes verbunden ist, Sperrglieder für den Freilauf, einen äußeren Ring des Freilaufs (119') und einen fest mit dem Gehäuse (117) und dem Außenring verbundenen Ringkörper (118) umfaßt, der zumindest einen Teil eines Zylinders bildet, welcher einen Kolben (142) für die benachbarte Bremse (115¹) aufnimmt.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung von SteuerflUssigkeit für die Kupplung (114¹) ausgehend von der zentralen Welle (104) durch radiale Kanäle (162, 103), die in der zentralen Welle und der benachbarten Hohlwelle (137) vorgesehen sind,erfolgt, wobei ein in seinem dem Boden der Glocke benachbarten Teil ausgehöhlter Ring (163) auf der Hohlwelle (137) vorgesehen ist, der als Lauffläche für den Betätigungskolben (135) der Kupplung dient und der mit der Zwischenwelle (137) einen Kanal (164) für die Steuerflüssigkeit begrenzt·

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3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, umfassend zumindest eine Kupplungsglocke, die einen beinahe zylindrischen Teil und einen mit Nuten versehenen Teil mit größerem Durchmesser aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Glocke in ihrem zylindrischen Teil eine Hülse (127, 128) trägt, die als Lauffläche für den Betätigungskolben der Kupplung dient.

4. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hohlwelle (237) und der Freilaufnabe (219) ein Zwischenstück (265) und eine am Umlaufräderträger befestigte Verlängerung der Kupplungsglocke angeordnet sind (Fig. 2).

5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der Schmierflüssigkeit ausgehend von der zentralen Welle (104) durch in der zentralen Welle und in der hohlen Zwischenwelle angeordnete radiale Kanäle (I62¹, 103')und durch in der Nabe (119) vorgesehene radiale Kanäle erfolgt.

6. Getriebe nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß auf der Gesamtanordnung von Freilauf und Umlaufräderträger eine Ringscheibe angebracht ist, die eine Kammer (147) begrenzt, in die mindestens ein in die Nabe eingebrachter Zufuhrkanal (146) und in dem Umlaufräderträger eingebrachte Schmierkanäle (139) münden.

7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (119) des Freilaufs und der Umlaufräderträger (112) zusätzliche Zähne aufweisen, wobei die Zähne des Umlaufräderträgers mit denen des Sonnenrades (HO') kämmen.

8« Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (HS) einen U-förmigen Querschnitt

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hat, dessen innerer Schenkel mit dem Außenring des Freilaufs (119') und dessen äußerer Schenkel mit dem Gehäuse (117) fest verbunden ist, wobei dieser Ringkörper zwei Laufflächen für den Betätigungskolben (142) der Bremse bildet.

9. Getriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (218) einen L-förmigen Querschnitt hat und eine der Laufflächen für den zugeordneten Kolben (242) bildet, wobei die andere Lauffläche durch die Außenfläche des Außenringes des Freilaufs (219') (Fig. 2 und 3) gebildet ist.

10. Getriebe nach Anspruch 8 oder 9* dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (518) einen gezahnten Kragen (319) aufweist, der mit Nuten (320) und mit einer Schulter (321) zusammenwirkt, die am Gehäuse vorgesehen sind, um eine Drehsperre und einen axialen Anschlag für den Ringkörper gegenüber dem Gehäuse (317) zu bilden.

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