DE10163071B4 - Schaltbares Planetengetriebe - Google Patents
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Abstract
Schaltbares
Planetengetriebe (18) in koaxialer Anordnung zwischen einer Eingangswelle
(14) und einem anzutreibenden Rad (5), insbesondere Getrieberad,
welches an einem stationären
Teil (1 bis 4) axial und radial gelagert ist, mit
– einem konzentrisch im anzutreibenden Rad (5) axial unverschiebbar angeordneten, mit der Eingangswelle (14) drehfest verbundenen Sonnenrad (19),
– einem konzentrisch im anzutreibenden Rad (5) angeordneten, relativ zum anzutreibenden Rad drehfesten und zusammen mit allen Planetenrädern (20) axial zwischen zwei Endlagen verschiebbaren Planetenträger (21),
– einem konzentrisch im anzutreibenden Rad (5) angeordneten und axial mit dem Planetenträger (21) zwangsgekoppelten Hohlrad (31),
– einer in der einen axialen Endlage von Planetenträger (21) und Hohlrad (31) schließenden und bei Verlassen dieser Endlage öffnenden ersten Kupplung (23, 24) zwischen Sonnenrad (19) bzw. Eingangswelle (14) und Planetenträger (21) und
– einer in der anderen axialen Endlage von Planetenträger (21) und Hohlrad (31) schließenden und bei Verlassen dieser Endlage...
– einem konzentrisch im anzutreibenden Rad (5) axial unverschiebbar angeordneten, mit der Eingangswelle (14) drehfest verbundenen Sonnenrad (19),
– einem konzentrisch im anzutreibenden Rad (5) angeordneten, relativ zum anzutreibenden Rad drehfesten und zusammen mit allen Planetenrädern (20) axial zwischen zwei Endlagen verschiebbaren Planetenträger (21),
– einem konzentrisch im anzutreibenden Rad (5) angeordneten und axial mit dem Planetenträger (21) zwangsgekoppelten Hohlrad (31),
– einer in der einen axialen Endlage von Planetenträger (21) und Hohlrad (31) schließenden und bei Verlassen dieser Endlage öffnenden ersten Kupplung (23, 24) zwischen Sonnenrad (19) bzw. Eingangswelle (14) und Planetenträger (21) und
– einer in der anderen axialen Endlage von Planetenträger (21) und Hohlrad (31) schließenden und bei Verlassen dieser Endlage...
Description
- Die Erfindung betrifft ein schaltbares Planetengetriebe in koaxialer Anordnung zwischen einer Eingangswelle und einem anzutreibenden Rad, insbesondere Getrieberad, welches an einem stationären Teil axial und radial gelagert ist.
- Derartige Planetengetriebe sind in vielfältiger Form als Radnabengetriebe an Antriebsrädern von Schwerstfahrzeugen bekannt und üblich. Für solche Radnabengetriebe steht in Axialrichtung des Rades vergleichsweise viel Raum zur Verfügung. Deshalb sind die Planetenstufen solcher Getriebe typischerweise axial vor einer die axiale Mitte des anzutreibenden Rades durchsetzenden Radialebene angeordnet.
- Die
US 4,611,506 zeigt ein in einem Getrieberad angeordnetes Planetengetriebe mit den eingangs angegebenen Merkmalen. Dabei ist das Hohlrad des Planetengetriebes axial außerhalb der Radebene stationär angeordnet. Das Sonnenrad des Plane tengetriebes ist drehbar auf einer Eingangswelle des Planetengetriebes drehgelagert. Ein auf der Eingangswelle axial verschiebbares, jedoch mit der Eingangswelle drehfest gekoppeltes Kupplungsrad ist in seiner einen axialen Endlage mit einer an ihm angeordneten Stirnverzahnung in Eingriff mit einer am Sonnenrad angeordneten Stirnverzahnung. In der anderen Endlage greift das Kupplungsrad mit einer Außenverzahnung in einen Innenverzahnungsring ein, der über die Achsen der Planetenräder drehfest mit dem Planetenträger des Planetengetriebes verbunden ist. Der Planetenträger ist seinerseits drehfest mit der Nabe des Getrieberades verbunden. Je nach Axiallage des Kupplungsrades können also zwei unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zwischen Eingangswelle und Radnabe wirksam geschaltet werden. - Weitere Planetengetriebe für Getrieberäder gehen aus der
US 4,347,762 sowie derDE 34 44 562 C2 hervor. - Wenn schaltbare Planetengetriebe zwischen einer Eingangswelle und einem Getrieberad zur Antriebsübertragung angeordnet werden müssen, kann der zur Verfügung stehende Bauraum in Axialrichtung des anzutreibenden Rades relativ eng begrenzt sein. Insbesondere kann es erwünscht sein, den axialen Abstand zwischen den Lagern des anzutreibenden Rades unverändert zu lassen.
- Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, ein schaltbares Planetengetriebe zu schaffen, welches sich radial und axial voll ständig innerhalb eines anzutreibenden Rades unterbringen läßt.
- Diese Aufgabe wird bei einem Planetengetriebe der eingangs angegebenen Art gelöst mit
- – einem konzentrisch im anzutreibenden Rad axial unverschiebbar angeordneten, mit der Eingangswelle drehfest verbundenen Sonnenrad,
- – einem konzentrisch im anzutreibenden Rad angeordneten, relativ zum anzutreibenden Rad drehfesten und zusammen mit allen Planetenrädern axial zwischen zwei Endlagen verschiebbaren Planetenträger,
- – einem konzentrisch im anzutreibenden Rad angeordneten und axial mit dem Planetenträger zwangsgekoppelten Hohlrad,
- – einer in der einen axialen Endlage von Planetenträger und Hohlrad schließenden und bei Verlassen dieser Endlage öffnenden ersten Kupplung zwischen Sonnenrad bzw. Eingangswelle und Planetenträger und
- – einer in der anderen axialen Endlage von Planetenträger und Hohlrad schließenden und bei Verlassen dieser Endlage öffnenden zweiten Kupplung zwischen Hohlrad und stationärem Teil.
- Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, Planetenträger und Hohlrad gemeinsam axial verschiebbar anzuordnen und den Planetenträger mit dem anzutreibenden Rad axial verschiebbar jedoch drehfest zu kuppeln. Damit wird die Möglichkeit geboten, entweder den Planetenträger mit dem Sonnenrad oder das Hohlrad mit dem stationären Teil drehfest zu kuppeln, um entweder zwischen Eingangswelle und anzutreibenden Rad Drehzahlgleichheit oder eine Übersetzung ins Langsame herzustellen.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die axial. bewegliche, jedoch drehfeste Verbindung zwischen dem anzutreibenden Rad und dem Planetenträger durch entsprechend verlängerte Lagerachsen der Planetenräder erfolgen, wobei diese Achsen ständig in entsprechend angeordnete Bohrungen am anzutreibenden Rad bzw. an einem Teil dieses Rades axial eingreifen.
- Die erste Kupplung zwischen Sonnenrad bzw. Eingangswelle und Planetenträger kann in zweckmäßiger Ausgestaltung ein axial neben dem Sonnenrad angeordnetes und mit dem Sonnenrad drehfest verbundenes Zahnrad aufweisen, welches im Schließzustand der Kupplung in eine Innenverzahnung am Planetenträger eingreift. Im geöffneten Zustand dieser Kupplung ragt diese Innenverzahnung in einen axialen Freiraum zwischen dem vorgenannten Zahnrad und dem Sonnenrad.
- Die zweite Kupplung kann durch axial gegenüberliegende Verzahnungen, insbesondere Stirnverzahnungen, am stationären Teil und am Hohlrad bzw. Hohlradträger gebildet werden.
- Die vorzugsweise mit dem Sonnenrad einstückige Eingangswelle kann im Bereich des Sonnenrades ein auf einem stationären Teil abgestütztes Lager und zusätzlich nahe eines Eingangs flansches ein innerhalb des anzutreibenden Rades abgestütztes Lager besitzen.
- Das anzutreibende Rad ist vorzugsweise als mehrteiliges Zahnrad ausgebildet, welches aus einem Verzahnungsring und auf dessen Stirnseiten angeordneten und an stationären Teilen gelagerten ringförmigen Radteilen zusammengesetzt ist.
- Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben wird.
- Dabei zeigt
-
1 einen Axialschnitt eines Getrieberades mit darin angeordnetem schaltbaren Planetengetriebe, wobei im oberen Teil der Zeichnung eine erste Schaltlage und im unteren Teil der Zeichnung eine zweite Schaltlage dargestellt sind und -
2 ein entsprechendes Bild eines herkömmlichen, nicht schaltbaren Getriebes. - Im Beispiel der
1 besitzt ein nachfolgend näher beschriebenes Getriebe ein mehrteiliges Getriebegehäuse1 mit einem in der Zeichnung linken, schalenartigen Gehäuseteil2 und einem rechten Gehäuseboden3 . In einer entsprechenden Öffnung des Gehäusebodens3 ist ein Flanschteil4 mit einer in das Getriebegehäuse1 hineinragenden feststehenden Achse angeordnet, deren freies Ende einer Öffnung im Gehäuseteil2 axial gegenüberliegt. - Innerhalb des Getriebegehäuses
1 ist ein mehrteiliges Getriebezahnrad5 angeordnet, welches mit einem nur ausschnittsweise dargestellten weiteren Getriebezahnrad kämmt und im wesentlichen aus einem Außenverzahnungsring6 sowie einer auf dessen linker Stirnseite angeordneten Radscheibe7 und einer auf der rechten Stirnseite des Außenverzahnungsrings6 angeordneten weiteren Radscheibe8 besteht, wobei die vorgenannten Teile des Getriebezahnrades5 durch Schrauben9 axial miteinander verspannt sind. - Die Radscheibe
7 des Getriebezahnrades5 ist mittels eines Wälzlagers10 , welches auf dem Außenumfang eines ringförmigen Axialfortsatzes der Radscheibe7 angeordnet ist, in einer entsprechenden Ausnehmung des Gehäuseteils2 drehgelagert. Die weitere Radscheibe8 des Getriebezahnrades5 ist mittels eines radial innerhalb der Radhülse8 angeordneten Wälzlagers11 auf einer entsprechenden Ringstufe auf der Innenseite des Gehäusebodens3 sowie dem Außenumfang einer ringförmigen Stirnverzahnung12 gelagert, die an der Innenseite des Gehäusebodens3 an dessen Innenumfang ausgebildet ist. Der Außenumfang des Gehäusebodens3 ist mittels Schrauben13 mit benachbarten Teilen des Gehäuses1 verbunden. - In den Innenraum des Getriebezahnrades
5 ragt eine Eingangswelle14 hinein, die mittels eines zum Wälzlager10 konzen trisch angeordneten Wälzlagers15 an der Radscheibe7 des Getriebezahnrades5 und mittels eines Wälzlagers16 auf dem achsförmigen Fortsatz des Flanschteiles4 drehgelagert ist. Die Eingangswelle14 durchsetzt die dem Flanschteil4 gegenüberliegende Öffnung der Gehäuseschale2 und ist mit einem außenseitig der Gehäuseschale2 angeordneten Eingangsflansch17 drehfest verbunden. - Die Eingangswelle
14 ist mit dem Getriebezahnrad5 über ein schaltbares Planetengetriebe18 antriebsmäßig verbunden, welches innerhalb des Getriebezahnrades5 untergebracht ist. - Das Planetengetriebe
18 besitzt ein mit der Eingangswelle14 einstückig ausgebildetes Sonnenrad19 , welches mit dem Planetenrädern20 eines innerhalb des Getriebezahnrades5 axial verschiebbaren Planetenträgers21 kämmt. - Der Planetenträger
21 ist mit dem Getriebezahnrad5 drehfest gekoppelt, indem die zur Lagerung der Planetenräder20 des Planetenträgers21 dienenden Lagerachsen22 in der Zeichnung nach links aus der linken Stirnscheibe des Planetenträgers21 herausragen und in allen Axialpositionen des axial verschiebbaren Planetenträgers21 in entsprechende Bohrungen der Radscheibe7 hineinragen. - Die in der
1 linke Stirnscheibe des Planetenträgers21 besitzt eine Innenumfangsverzahnung23 , die in der axial linken Endlage des Planetenträgers21 in ein Zahnrad24 eingreift, welches einstückig mit der Eingangswelle14 ausge bildet und mit axialem Abstand vom Sonnenrad19 angeordnet ist, derart, daß zwischen dem Zahnrad24 und dem Sonnenrad19 ein axialer Freiraum verbleibt, in den die Innenverzahnung23 der linken Stirnscheibe des Planetenträgers21 in dessen axial rechter Endlage hineinragt. - Das Zahnrad
24 und das Sonnenrad19 können gleichartige Verzahnungen aufweisen, so daß sich diese Räder gemeinsam herstellen lassen. - Die in der Zeichnung rechte Stirnscheibe des Planetenträgers
21 ist mit einem hülsenförmigen Axialfortsatz30 verschraubt, welcher mittels eines Wälzlagers25 auf einer axial verschiebbaren Schieberhülse26 radial und axial gelagert ist. Diese Schieberhülse26 ist auf einer stationären Hülse27 verschiebbar gelagert, die fest auf dem Achsteil des Flanschteiles4 angeordnet ist und zusammen mit der Hülse26 zwei Ringräume28 und29 umschließt. - Durch Einleitung von Druckfluid in jeweils einen der Ringräume
28 und29 und Druckentlastung des jeweils anderen Ringraumes läßt sich die Schieberhülse26 in die im oberen Teil der1 dargestellte rechte bzw. in die im unteren Teil der1 dargestellte linke Endlage schieben. Bei den vorgenannten Verlagerungen der Schieberhülse26 wird der Planetenträger21 mit den Planetenrädern20 entsprechend axial verschoben. - Auf dem vorgenannten hülsenförmigen Axialfortsatz
30 der rechten Stirnscheibe des Planetenträgers21 ist das Hohlrad31 des Planetengetriebes18 mit seinem Hohlradträger31' axial gelagert, so daß das Hohlrad31 alle durch Verschiebung der Schieberhülse26 bewirkten Axialverschiebungen des Planetenträgers21 mitmacht. - An einem der Stirnverzahnung
12 axial gegenüberliegenden ringförmigen Fortsatz des Hohlradträgers31' ist eine in die Stirnverzahnung12 passende Stirnverzahnung32 ausgebildet, die in die Stirnverzahnung12 eingreift und damit das Hohlrad31 undrehbar festhält, wenn die Schieberhülse26 ihre rechte axiale Endlage einnimmt. Dieser Schaltzustand ist im oberen Teil der1 dargestellt. - Das dargestellte Getriebe funktioniert wie folgt:
Wenn der Ringraum28 mit Druck beaufschlagt wird und der Ringraum29 im wesentlichen druckfrei ist, geht die Schieberhülse26 in die im unteren Teil der1 dargestellte linke Endlage, mit der Folge, daß auch der Planetenträger21 und das Hohlrad31 die im unteren Teil der1 dargestellte axial linke Endlage einnehmen, in der die linke Stirnscheibe des Planetenträgers21 mit ihrer Innenumfangsverzahnung23 in das dem Sonnenrad19 axial benachbarte Zahnrad24 eingreift. Damit ist die Eingangswelle14 mit dem Planetenträger21 und durch die Achsen22 der Planetenräder20 mit dem Getriebezahnrad5 drehfest gekoppelt. - Wenn der Ringraum
28 druckfrei ist und der Ringraum29 mit Druck beaufschlagt wird, nehmen die Schieberhülse26 und dementsprechend auch der Planetenträger21 sowie das Hohlrad31 die im oberen Teil der1 dargestellte axial rechte Endlage ein, in der die Stirnverzahnung32 des Hohlradträgers31' in die stationäre Stirnverzahnung12 eingreift und die Innenumfangsverzahnung23 der linken Stirnscheibe des Planetenträgers21 aus dem Zahnrad24 ausgeschoben ist und eine Position axial zwischen dem Zahnrad24 und dem Sonnenrad19 einnimmt. Bei entsprechender Drehung der Eingangswelle14 wälzen sich die Planetenräder20 auf der Innenumfangsverzahnung des nunmehr undrehbar festgehaltenen Hohlrades31 ab, wobei sich der Planetenträger21 mit gegenüber der Eingangswelle14 verminderter Drehzahl in gleicher Richtung wie die Eingangswelle14 dreht. Die gleiche Drehung wird von dem Getriebezahnrad5 ausgeführt, welches über die Achsen22 der Planetenräder20 mit dem Planetenträger21 drehfest gekuppelt ist. - In dieser letzten Schaltstellung liegen das Sonnenrad
19 und die Planetenräder20 in einer gemeinsamen Radialebene, so daß die Verzahnungen von Sonnenrad19 und Planetenrädern20 mit ihrer vollen axialen Breite ineinandergreifen und hohe Drehmomente zu übertragen vermögen. - Abweichend von der Darstellung der
1 kann auch eine der Ringkammern28 und29 , insbesondere die Ringkammer28 , entfallen und durch Rückstellfedern ersetzt werden, durch die dann die Schieberhülse26 mit dem Planetenträger21 sowie dem Hohlrad31 in die jeweils eine Endlage geschoben wird, wenn die verbleibende Ringkammer, z.B. Ringkammer29 , druckfrei ist. Bei Druckbeaufschlagung dieser verbleibenden Ringkammer gehen dann Schieberhülse26 , Planetenträger21 und Hohlrad31 in die andere Endlage. - Die
2 zeigt in gleichem Maßstab wie die1 ein herkömmliches, nicht schaltbares Getriebe. Es wird erkennbar, daß das erfindungsgemäße Getriebe gemäß1 mit praktisch gleichem Bauvolumen, insbesondere mit gleicher axialer Länge L, verwirklicht werden kann.
Claims (11)
- Schaltbares Planetengetriebe (
18 ) in koaxialer Anordnung zwischen einer Eingangswelle (14 ) und einem anzutreibenden Rad (5 ), insbesondere Getrieberad, welches an einem stationären Teil (1 bis4 ) axial und radial gelagert ist, mit – einem konzentrisch im anzutreibenden Rad (5 ) axial unverschiebbar angeordneten, mit der Eingangswelle (14 ) drehfest verbundenen Sonnenrad (19 ), – einem konzentrisch im anzutreibenden Rad (5 ) angeordneten, relativ zum anzutreibenden Rad drehfesten und zusammen mit allen Planetenrädern (20 ) axial zwischen zwei Endlagen verschiebbaren Planetenträger (21 ), – einem konzentrisch im anzutreibenden Rad (5 ) angeordneten und axial mit dem Planetenträger (21 ) zwangsgekoppelten Hohlrad (31 ), – einer in der einen axialen Endlage von Planetenträger (21 ) und Hohlrad (31 ) schließenden und bei Verlassen dieser Endlage öffnenden ersten Kupplung (23 ,24 ) zwischen Sonnenrad (19 ) bzw. Eingangswelle (14 ) und Planetenträger (21 ) und – einer in der anderen axialen Endlage von Planetenträger (21 ) und Hohlrad (31 ) schließenden und bei Verlassen dieser Endlage öffnenden zweiten Kupplung (12 ,32 ) zwischen Hohlrad (31 ) und stationärem Teil (1 bis4 ). - Planetengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenträger (
21 ) mit den Achsen (22 ) seiner Planetenräder (20 ) in entsprechende Bohrungen am anzutreibenden Rad (5 ) axial verschiebbar eingreift. - Planetengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kupplung ein axial neben dem Sonnenrad (
19 ) angeordnetes und mit dem Sonnenrad drehfest verbundenes Zahnrad (24 ) aufweist, welches im Schließzustand der Kupplung in eine Innenverzahnung (23 ) am Planetenträger (21 ) eingreift, die ihrerseits im geöffneten Zustand der Kupplung von einem axialen Freiraum zwischen dem Zahnrad (24 ) und dem Sonnenrad (19 ) aufgenommen wird. - Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kupplung durch axial gegenüberliegende Verzahnungen (
12 ,32 ) an einem stationären Teil (4 ) und am Hohlradträger (31' ) gebildet wird, die nur in der anderen axialen Endlage ineinander eingreifen. - Planetengetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungen (
12 ,32 ) als Stirnverzahnungen ausgebildet sind. - Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswelle (
14 ) mittels eines zum Sonnenrad (19 ) konzentrischen Lagers (16 ) auf einem stationären Teil (4 ) abgestützt ist. - Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswelle (
14 ) an einem sonnenradfernen Bereich mittels eines Lagers (15 ) radial innerhalb des anzutreibenden Rades (5 ) drehgelagert ist. - Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswelle (
14 ) einstückig mit dem Sonnenrad (19 ) und/oder dem Zahnrad (24 ) der ersten Kupplung (23 ,24 ) ausgebildet ist. - Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenträger (
21 ) mittels eines Lagers (25 ) radial und axial auf einer Schieberhülse (26 ) gelagert ist, welche auf einem stationären Teil (4 ) axial zwischen zwei Endlagen verschiebbar angeordnet ist. - Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlradträger (
31' ) am Planetenträger axial gelagert ist. - Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenräder (
20 ) und das Sonnenrad (19 ) bei geschlossener zweiter Kupplung12 ,32 ) auf ihrer gesamten axialen Breite miteinander kämmen.
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- 2001-12-20 DE DE2001163071 patent/DE10163071B4/de not_active Expired - Fee Related
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