DE1213689B

DE1213689B - Planetary reversing and change gears

Info

Publication number: DE1213689B
Application number: DEH42421A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hugo Rambausek Jun
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Hurth Tooling GmbH
Priority date: 1961-04-27
Filing date: 1961-04-27
Publication date: 1966-03-31
Also published as: GB929333A

Description

Planetenräderwende- und -wechselgetriebe Die Erfindung bezieht sich auf ein Planetenräderwende- und -wechselgetriebe mit vier aus je einem inneren Zentralrad, einem äußeren Zentralrad und einem Planetenräderträger aufgebauten Planetenrädersätzen, von denen zwei Sätze das Wendegetriebe und zwei Sätze das Wechselgetriebe bilden, wobei das ins Langsame übersetzende Wendegetriebe, dessen beide inneren Zentralräder mit der Antriebswelle verbunden sind, dem ins Schnelle übersetzenden Wechselgetriebe vorgeschaltet ist, bei dem zur Erzielung von je drei Geschwindigkeitsstufen im Vorwärts-und Rückwärtsgang vier Bremsen und eine Kupplung vorgesehen sind, wodurch der Umlaufräderträger des ersten Planetenrädersatzes des Wendegetriebes und die äußeren Zentralräder der restlichen Planetenrädersätze abbremsbar sind und das Wechselgetriebe in sich bIockierbar ist.Planetary gear reversing and change gears The invention relates on a planetary gear reversing and change gear with four of each one inner central gear, an outer central gear and a planetary gear carrier built-up planetary gear sets, of which two sets form the reversing gear and two sets form the change gear, whereby the reversing gear translating into slow speed, its two inner central gears are connected to the drive shaft, the quick-change gearbox is connected upstream, in which to achieve three speed levels each in the forward and Reverse gear four brakes and a clutch are provided, whereby the planetary gear carrier of the first planetary gear set of the reversing gear and the outer central gears of the The rest of the planetary gear sets can be braked and the change gear can be locked in itself is.

Derartige Getriebe werden insbesondere für Industriefahrzeuge, also z. B. Baumaschinen und Gabelstapler, verwandt. Diese Fahrzeuge müssen nicht nur sehr wendig sein, sondern sie sollen auch bei Vor- und Rückwärtsfahrt möglichst die gleichen Eigenschaften aufweisen. Darüber hinaus sollen die Getriebe in möglichst wirtschaftlicher Bauweise herzustellen sein. Diesem Ziel kommt man um so näher, je mehr Maschinenelemente gleich sind oder mit gleichen Maschineneinstellungen gefertigt werden können.Such transmissions are especially for industrial vehicles, so z. B. construction machines and forklifts. These vehicles don't just have to be very manoeuvrable, but they should also be used when driving forwards and backwards have the same properties. In addition, the gears should be in as much as possible be economical to produce. One gets closer to this goal the more machine elements are the same or manufactured with the same machine settings can be.

Es sind bereits eine Anzahl Planetenräderwende-und -wechselgetriebe bekanntgeworden, die zwar mehrere Vorwärtsgänge, aber nicht jeweils die gleiche Anzahl von Rückwärtsgängen aufweisen; diese Getriebe eignen sich für den geschilderten Zweck nicht (deutsche Auslegeschrift 1031647, deutsche Patentschriften 701435, 709 599).There are already a number of planetary gear reversing and change gears became known that although several forward gears, but not the same in each case Have number of reverse gears; these gears are suitable for the described Purpose not (German Auslegeschrift 1031647, German patents 701435, 709 599).

Es ist auch ein PIanetenräderwende- und -wechselgetriebe bekannt, bei dem zwar sowohl drei Vorwärts- als auch drei Rückwärtsgänge vorhanden sind, doch ist bei diesem Getriebe nicht davon auszugehen, daß die Gänge in beiden Fahrtrichtungen gleich gestuft sind und sich für beide Richtungen gleiche Fahreigenschaften ergeben. Dieses Getriebe weist vier Bremsen und nur eine einzige Kupplung auf, doch ist diese bekannte Bauart ungünstig, weil die Kupplung als das bezüglich der Betätigungseinrichtung komplizierteste und damit empfindlichste der genannten Schaltelemente zwischen den Vor- und Rückwärtsplanetenrädersätzen angeordnet ist, so daß sie schwer zugänglich und unbequem zu warten ist. Vom Standpunkt der wirtschaftlichen Fertigung und Lagerhaltung hat das bekannte Getriebe den Nachteil, daß sehr viele verschieden verzahnte Elemente vorgesehen sind (britisches Patent 796 948). Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Planetenräderwende- und -wechselgetriebe zu schaffen, das bei Gewährleistung absolut gleicher Fahreigenschaften sowohl bei Vorwärts- als auch bei Rückwärtsfahrt möglichst viel gleich verzahnte Teile aufweist.There is also a planetary gear reversing and change transmission known, in which there are both three forward and three reverse gears, but it cannot be assumed with this transmission that the gears in both directions of travel are equally graded and the driving characteristics are the same for both directions. This transmission has four brakes and only one clutch, but this is it known design unfavorable because the clutch than that with respect to the actuating device most complicated and therefore most sensitive of the switching elements mentioned between the Forward and reverse planetary gear sets are arranged so that they are difficult to access and is inconvenient to wait. From the point of view of economical production and warehousing the known transmission has the disadvantage that a lot of differently toothed elements are provided (British Patent 796 948). The invention is based on the object To create a planetary gear reversing and change gearbox that is guaranteed absolutely the same driving characteristics both forwards and backwards has as many equally toothed parts as possible.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch die Kombination folgender Merkmale gelöst: a) Sämtliche äußeren Zentralräder sind gleich bemessen; b) der erste Planetenrädersatz des Wendegetriebes stimmt mit dem ersten Planetenrädersatz des Wechselgetriebes und der zweite Planetenrädersatz des Wendegetriebes mit dem zweiten Planetenrädersatz des Wechselgetriebes bezüglich der Abmessungen der Zahnräder überein, wobei die beiden inneren Zentralräder des Wechselgetriebes mit der A.btriebswelle verbunden sind; c) die Übersetzungen des Wendegetriebes sind im Vorwärts- und Rückwärtsgang gleich groß; d) das Wechselgetriebe ist mit einem Stufensprung von zwei geometrisch gestuft.The object on which the invention is based is achieved through the combination solved the following features: a) All outer central gears are dimensioned the same; b) the first planetary gear set of the reversing gear agrees with the first planetary gear set of the change gear and the second planetary gear set of the reversing gear with the second set of planetary gears of the gearbox with respect to the dimensions of the gears the two inner central gears of the gearbox with the A.btriebswelle are connected; c) the gear ratios of the reversing gear are in forward and reverse gear same size; d) the gearbox is geometrical with a step change of two tiered.

Das Getriebe nach der Erfindung hat den Vorteil, daß es sieh aus nur zwei Sorten innerer Sonnenräder, nur zwei Sorten Planetenrädern und nur einer einzigen Sorte äußerer Sonnenräder zusammensetzt.The transmission according to the invention has the advantage that it only looks two kinds of inner sun gears, only two kinds of planet gears and only one Composed variety of external sun gears.

In weiterer, vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kupplung, gerechnet vom Antrieb aus, das letzte Schaltelement ist. Nicht nur die Kupplung selbst ist dadurch leichter zugänglich als bei den bekannten Getrieben, sondern auch die Zuführung des Betriebsmittels, Öl oder elektrischer Strom, ist erleichtert.In a further, advantageous embodiment of the invention it is provided that the clutch, calculated from the drive, is the last switching element. not only the clutch itself is more easily accessible than with the known gearboxes, but also the supply of equipment, oil or electrical Electricity is relieved.

Ein nach der Erfindung geometrisch gestuftes Getriebe ergibt zusammen mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler einen guten Wirkungsgradverlauf über einen sehrgroßenBetriebsbereich.Der Grund hierfür ist darin ztr :sehen, daß der Wirkungsgradverlauf eines Drehp»omentwandlers aufgetragen über dem Verhältnis vöü Turbinendrehzahl zu Pumpendrehzahl mindesteis",'-'annähernd parabelförmig ist. Ein Grund für die Kombination eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers mit einem mehrstufigen mechanischen Getriebe ist, den Wirkungsgradverlauf über den ganzen Betriebsbereich oberhalb eines angenommenen Mindestwirkungsgrads dadurch zu halten, daß man die Wirkungsgradparabeln der einzelnen Geschwindigkeitsstufen so -überdeckt, daß ihre Schnittpunkte nichtniedriger liegen als der gewählte Mindestwirkungsgrad. . Da nun die Wirkungsgradparabeln mindestens--- annähernd symmetrisch sind und andererseits in Abhängigkeit vom Drehzahlverhältnis betrachtet werden, erreicht die Kombination von hydrodynamischen Wandlern mit einem Planetenräderweehselgetriebe mit geometrischer Stufung :den .geschilderten Vorteil des optimalen Wirkungsgradverlaufs, der sich in einem Wirkungsgrad-Drehzahlverhältnis-Diagramm so darstellt, daß alle Schnittpunkte der sich überdeckenden Wirkungsgradparabeln auf einer zur Abszisse parallelen Linie liegen. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist daher dadurch erzielbar, daß dem Planetengetriebe ein hydrodynamischer Drehmomentwandler vorgeschaltet ist. Auch die Kombination der Erfindung mit einer hydrodynamischen Kupplung hat besondere Vorteile. Wird nämlich ein geometrisch gestuftes Planetenräderwechselgetriebe beispielsweise mit einem Dieselmotor oder einer Antriebsmaschine ähnlichen Verhaltens mechanisch gekuppelt, so ist der höchste, mit günstigem Wirkungsgrad zu benutzende Stufensprung etwa 1,6 bis 1,7. Da bei dem Getriebe nach der Erfindung die Gänge mit zwei gestuft sind, ist in den geschilderten Fällen eine hydrodynamische Kupplung zwischen Antriebsmotor und Getriebe zweckmäßig. Die Kombination eines Getriebes mit einem hydrodynamischen Wandler oder einer hydrodynamischen Kupplung ist an sich bekannt (z. B. britische Patentschrift 796 948 oder deutsche Patentschrift 641148).A geometrically stepped transmission according to the invention results together with a hydrodynamic torque converter a good efficiency curve a very large operating range. The reason for this is partly: see that the Efficiency curve of a torque converter plotted against the ratio vöü Turbine speed to pump speed at least ", '-' is approximately parabolic. A Reason for combining a hydrodynamic torque converter with a multi-stage one mechanical transmission is the efficiency curve over the entire operating range to keep above an assumed minimum efficiency by the fact that the Efficiency parabolas of the individual speed levels covered so that their Intersections are not lower than the selected minimum efficiency. . Because now the efficiency parabolas are at least --- approximately symmetrical and on the other hand are considered depending on the speed ratio, the combination achieves of hydrodynamic converters with a planetary gear reversing gear with geometric Gradation: the.-Described advantage of the optimal efficiency curve, which in an efficiency-speed ratio diagram so that all points of intersection of the overlapping efficiency parabolas on a line parallel to the abscissa lie. An advantageous further development of the invention can therefore be achieved by that the planetary gear is preceded by a hydrodynamic torque converter. The combination of the invention with a hydrodynamic coupling is also special Advantages. Is a geometrically stepped planetary gear change for example with a diesel engine or a prime mover similar behavior mechanically coupled, it is the highest increment that can be used with favorable efficiency about 1.6 to 1.7. Since in the transmission according to the invention, the gears are stepped with two is, in the cases described, a hydrodynamic coupling between the drive motor and gearbox appropriate. The combination of a gearbox with a hydrodynamic Converter or a hydrodynamic coupling is known per se (e.g. British Patent specification 796 948 or German patent specification 641148).

Die Figur zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Planetenrädergetriebe, das aus vier Planetenrädersätzen 1; 2, 3, 4 zusammengesetzt ist. Jeder der Planetenrädersätze weist ein inneres Zentralrad 11, 21, 31, 41, ein äußeres Zentralrad 12, 22, 32, 42 und Planetenräder 13, 23, 33, 43 auf. Die letzteren sind auf Planetenräderträgem 14, 24, 34, 44 gelagert. Der Planetenräderträger 14 des Planetenrädersatzes 1 und die äußeren Zentralräder 26, 36, 46 der übrigen Planetenrädersätze sind mit Bremsen 16, 26, 36, 46 abbremsbar.The figure shows, as an embodiment of the invention, a planetary gear transmission, which consists of four planetary gear sets 1; 2, 3, 4 is composed. Each of the planetary gear sets has an inner central gear 11, 21, 31, 41, an outer central gear 12, 22, 32, 42 and planetary gears 13, 23, 33, 43. The latter are mounted on planet gear carriers 14, 24, 34, 44 . The planetary gear carrier 14 of the planetary gear set 1 and the outer central gears 26, 36, 46 of the other planetary gear sets can be braked with brakes 16, 26, 36, 46.

Die äußeren Zentralräder 12 und 32 sind jeweils mit dem Planetenräderträger 24 bzw. 44 des benachbarten Planetenrädersatzes verbunden. Außerdem sind die Planetenräderträger 24 und 34 der mittleren beiden Planetenrädersätze gekuppelt. Die inneren Zentralräder 11 und 21- der ersten beiden Planetenrädersätze sitzen fest auf einer Antriebswelle 10, und die inneren Zentralräder 31 und 41 der letzten .beiden Planetenrädersätze@ -sind auf einer Abtriebswelle 40 befestigt. Die Abtriebswelle 40 kann mit dem äußeren Zentralrad 42 mittels einer Kupplung 50 verbunden werden.The outer central gears 12 and 32 are each connected to the planet gear carrier 24 and 44 of the adjacent set of planet gears. In addition, the planetary gear carriers 24 and 34 of the middle two planetary gear sets are coupled. The inner central gears 11 and 21 of the first two planetary gear sets sit firmly on a drive shaft 10, and the inner central gears 31 and 41 of the last two planetary gear sets are attached to an output shaft 40. The output shaft 40 can be connected to the outer central wheel 42 by means of a coupling 50.

Wird Bremse 26 angezogen und Bremse 16 gelöst, so drehen sich die Planetenräderträger 24, 34 in einer Drehrichtung, die als Vorwärtsgang V bezeichnet werden möge. Wird dagegen die Bremse 16 angezogen und Bremse 26 gelöst, so wirkt der Planetenradsatz 1 als Standgetriebe, und das äußere Zentralrad 12 treibt die Planetenradträger 24 und 34 in entgegengesetzter Drehrichtung an; dies soll der Rückwärtsgang R sein. Die Übersetzungen beider Planetenrädersätze sind so gewählt, daß die Drehzahlen rechts und links herum gleich sind.If brake 26 is applied and brake 16 is released, the rotates Planetary gear carriers 24, 34 in a direction of rotation which is referred to as forward gear V. may be. If, on the other hand, the brake 16 is applied and the brake 26 is released, then it acts the planetary gear set 1 as a stationary gear, and the outer central gear 12 drives the Planet carrier 24 and 34 in the opposite direction of rotation; this should be the Be reverse gear R. The gear ratios of both planetary gear sets are chosen so that that the speeds to the right and left are the same.

Zur ersten Geschwindigkeitsstufe I wird die Kupplung 50 eingerückt und die Bremsen 36 und 46 gelöst. Dadurch wird das gesamte nachgeschaltete Wechselgetriebe blockiert, so daß mit der Drehzahl des Wendegetriebeabtriebes abgetrieben wird.For the first speed stage I, the clutch 50 is engaged and the brakes 36 and 46 released. This is the entire downstream change gear blocked so that it is driven off at the speed of the reverse gear output.

Für den 2. Gang 1I wird die Kupplung 50 gelöst und die Bremse 46 eingerückt. Die Räderübersetzungen sind in :dem Wechselgetriebe so gewählt, daß jetzt mit der doppelten Drehzahl abgetrieben wird.For 2nd gear 1I, clutch 50 is released and brake 46 is engaged. The gear ratios are selected in: the change gear so that now with the double speed is driven off.

Für den 3. Gang HI wird Bremse 36 allein eingerückt, so daß nur der dritte Planetenrädersatz im Wechselgetriebe wirkt, während das äußere Zentralrad 42 sich frei drehen kann. Die Abtriebsdrehzahl ist dann das vierfache der Drehzahl des direkten Gangs. Der Stufensprung beträgt also zwei.Brake 36 is only engaged for 3rd gear HI, so that only the third set of planet gears in the change gear acts while the outer central gear 42 can rotate freely. The output speed is then four times the speed of direct gait. So the increment is two.

Durch diese geometrische Stufung ist es möglich, die Zähnezahlen aller äußeren Zentralräder gleich auszuführen. Ferner können jeweils die inneren Zentralräder 11 und 31 bzw. 21 und 41 sowie die Planetenräder 13 und 33 bzw. 23 und 43 mit gleichen Zähnezahlen ausgestattet werden.This geometric gradation makes it possible to have the same number of teeth on all outer central gears. Furthermore, the inner central gears 11 and 31 or 21 and 41 and the planet gears 13 and 33 or 23 and 43 can be equipped with the same number of teeth.

Die Kupplung 50 bildet das letzte Glied vor dem Abtrieb, so daß das Betriebsmittel, beispielsweise Druckmittel, wenn eine hydraulische Steuerung gewählt ist, sehr bequem zugeführt werden kann.The clutch 50 forms the last link before the output, so that the Operating medium, for example pressure medium, if hydraulic control is selected is, can be fed very conveniently.

Das geometrisch gestufte Getriebe hat, wie bereits geschildert, besondere Vorteile in Kombination mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler. Das Ausführungsbeispiel zeigt einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einer Pumpe 5; einem Leitrad 6 und einer Turbine 7. Die Turbine ist mit der Antriebswelle 10 verbunden. Die Kombination eines geometrisch gestuften Planetenräderwechselgetriebes mit einer hydrodynamischen Kupplung bietet ebenfalls Vorzüge, die vorher eingehend erörtert wurden.As already described, the geometrically stepped transmission has special features Advantages in combination with a hydrodynamic torque converter. The embodiment shows a hydrodynamic torque converter with a pump 5; a guide wheel 6 and a turbine 7. The turbine is connected to the drive shaft 10. The combination a geometrically stepped planetary gear change transmission with a hydrodynamic Coupling also offers benefits that have been discussed in detail beforehand.

Claims

Claims: 1. Planetary gear reversing and change-speed gearboxes with four planetary gear sets each made up of an inner central gear, an outer central gear and a planetary gear carrier, of which two sets form the reversing gear and two sets form the change gear, with the reversing gear that translates into slow speed and its two inner central gears are connected to the drive shaft, upstream of the speed-shifting change gearbox, in which four brakes and a clutch are provided to achieve three speed levels in forward and reverse gear, whereby the planetary gear carrier of the first planetary gear set of the reversing gear and the outer central gears of the remaining planetary gear sets can be braked and the change gear can be locked, characterized by the combination of the following features: a) All outer central gears (12, 22, 32, 42) are dimensioned the same; b) the first set of planet gears (11, 12, 13, 14) of the reversing gear (1, 2) matches the first set of planet gears (31, 32, 33, 34) of the change gear (3, 4) and the second set of planet gears (21, 22) , 23, 24) of the reversing gear with the second planetary gear set (41, 42, 43, 44) of the change gear with respect to the dimensions of the gear wheels, the two inner central gears (31, 41) of the change gear being connected to the output shaft (40); c) the gear ratios of the reversing gear are the same in forward and reverse gear; d) the change gear is geometrically stepped with a step jump of two.

2. Planetary gear transmission according to claim 1, characterized in that the clutch (50), calculated from the drive, is the last switching element.

3. Planetary gear transmission according to claim 1 and 2, characterized in that a hydrodynamic torque converter (5 to 7) or a hydrodynamic clutch is connected upstream of it in a manner known per se. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 641148, 701435, 709 599; German Auslegeschrift No. 1031647; French additional patent specification No. 56,406 to patent No. 988599; British Patent No. 796,948; Poppinga, Reemt, spur gear, Stuttgart 1949, Fig. 36; VDIZ, Vol. 92, November 1950, pp. 933 to 944.