DE102005042119B3 - Five-shaft epicyclic gear for automobile with stepless gears, includes specified transmission path reducing hydrostatic losses - Google Patents

Five-shaft epicyclic gear for automobile with stepless gears, includes specified transmission path reducing hydrostatic losses Download PDF

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Abstract

Sun wheel (SOP1), bridge (SP1) with planet wheels (P1) and hollow wheel (HOP1), belong to stage (P1). Sun wheel (SOP2), bridge, planet wheels (P2) and the hollow wheel (HOP2) belong to stage (P2). Sun wheel (SOP2), bridge (SD) with stage planet wheels (P2-P3) and the sun wheel (SOP3), belong to stage (P3). Shaft (B) with sun wheels: (SOP1) and (SOP2) forms a unit. Shaft (D) forms a unit with hollow wheel (HOP1) and bridge (SD). Bridge (SP1) belongs to shaft (E). The hollow wheel (HOP2) belongs to shaft (A). The bridge SD comprises left, central and right faces, the central one forming the flange of the connection shaft (D), and is located between planet wheels (P2, P3) of the stage planet wheels (P2-P3) The design is further elaborated by detailing bolted connections.

Description

1 zeigt als Beispiel das Konzept eines Fahrzeuggetriebes mit einer koaxialen Lage der Wellen 1 für den Antrieb und 2 für den Abtrieb. Es besteht aus einem fünfwelligen Planetengetriebe mit den Anschlußwellen D und B sowie den Koppelwellen C, A und E und einem parallel angeordneten stufenlos einstellbaren hydrostatischen Getriebe mit der volumenverstellbaren Verdrängermaschine a und der volumenkonstanten Verdrängermaschine b sowie ferner aus einer abtriebsseitig sich befindenden Planetenstufe mit dem Sonnenrad son, dem Steg sn mit den Planetenrädern pn und dem mit dem Gehäuse 0 verbundenen Hohlrad hon. Der Steg sn gehört zur Abtriebswelle 2. Diese nachgeordnete Planetenstufe vermag vier Gänge zu realisieren. 1 shows as an example the concept of a vehicle transmission with a coaxial position of the waves 1 for the drive and 2 for the downforce. It consists of a five-shaft planetary gear with the connecting shafts D and B and the coupling shafts C, A and E and a parallel arranged continuously variable hydrostatic transmission with the volume adjustable displacement machine a and the volume constant displacement machine b and also from a driven side located planetary gear with the sun so n , the web s n with the planetary gears p n and connected to the housing 0 ring gear ho n . The bridge s n belongs to the output shaft 2 , This subordinate planetary stage can realize four gears.

Die Zahnräder a1, a2 und a3 verbinden die Verdrängermaschine a mit der Antriebswelle 1 und die Zahnräder b1, b2, b3 und b4 die Verdrängermaschine b mit der Anschlußwelle B.The gears a 1 , a 2 and a 3 connect the displacement machine a to the drive shaft 1 and the gears b 1 , b 2 , b 3 and b 4, the displacement machine b with the connecting shaft B.

Die Schaltkupplungen K vermögen Verbindungen herzustellen, und zwar K1 zwischen der Antriebswelle 1 und der Anschlußwelle D, K2 zwischen der Anfahrkoppelwelle C und dem Sonnenrad son für den 1. Gang, K3 zwischen der schnelldrehenden Koppelwelle A und wieder dem Sonnenrad son für den 2. Gang, K4 zwischen der langsamdrehenden Koppelwelle E und dem Steg sn für den 3. Gang und schließlich K5 zwischen der schelldrehenden Koppelwelle A und wieder dem Steg sn für den 4. Gang. Es besteht die Möglichkeit, die Anordnung der Wellen A und C zu vertauschen. In einem solchen Fall dienen die Schaltkupplungen K3 für den 1. Gang, K2 für den 2. Gang, K4 wieder für den 3. Gang und K6 für den 4. Gang. Mit der Schaltkupplung K7 läßt sich die Welle D für den Rückwärtsgang R gehäusefest setzen. Das Rückwärtsfahren geschieht rein hydrostatisch.The clutches K are able to make connections, namely K1 between the drive shaft 1 and the connecting shaft D, K2 between the Anfahrkoppelwelle C and the sun gear so n for the 1st gear, K3 between the rapidly rotating coupling shaft A and again to the sun gear so K4 n for the 2nd gear, between the slowly rotating coupling shaft E and the web s n for the third gear and finally K5 between the shaky coupling shaft A and again the bridge s n for the 4th gear. It is possible to exchange the arrangement of the shafts A and C. In such a case, the clutches serve K3 for the 1st gear, K2 for the 2nd gear, K4 again for the 3rd gear and K6 for the 4th gear. With the clutch K7, the shaft D can be fixed to the housing for the reverse gear R. Reversing is purely hydrostatic.

Das hydrostatische Getriebe ermöglicht ein stufenloses Verändern der Übersetzung des Fahrzeuggetriebes in den einzelnen Gängen, die jeweils bei synchronen Drehzahlen wechseln. Da von der durchzusetzenden Leistung nur ein Teil über das hydrostatische Getriebe fließt, stellen sich für das Fahrzeuggetriebe relativ gute Wirkungsgrade ein. In jedem Gang gibt es einen Betriebspunkt, bei dem die hydrostatische Leistung Null ist.The hydrostatic transmission allows a stepless change the translation of the vehicle transmission in the individual gears, each with synchronous Change speeds. Since of the durchzusetzenden performance only one Part about The hydrostatic transmission flows, posing for the vehicle transmission relatively good efficiencies. There is an operating point in every gear, where the hydrostatic power is zero.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein fünfwelliges Planetengetriebe vorzuschlagen, bei dem im Vergleich zum Stand der Technik kleinere Verlustleistungen entstehen. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß bei jeder aktiven Koppelwelle die verlustbehafteten Gleitwälzleistungen nur über zwei in Serie liegende Zahneingriffe vom An- zum Abtrieb fließen. Außerdem soll ein solches fünfwelliges Planetengetriebe mit möglichst wenig Bauraum auskommen.The Invention sets itself the task of a five-shaft planetary gear to propose, in comparison to the prior art smaller power losses arise. This can be achieve that at each active coupling shaft the lossy Gleitwälzleistungen only over Two serially meshing teeth flow from the input to the output. In addition, should such a five-wave Planetary gear with as possible little space to get along.

Das fünfwellige Planetengetriebe nach der Schrift WO 89/09899A1 besteht aus drei Planetenstufen. Von der Stufe P1 gehören das Hohlrad 14 zur Welle D, das Sonnenrad 16 zur Welle B und der Steg 19 zur Welle E. Das Sonnenrad 17 der Stufe P2 steht mit der Welle A und das Hohrad 25 der Stufe P3 mit der Welle C in Verbindung. Zur Koppelung der drei Stufen bilden der Steg 12 von P2 und das Hohlrad 14 von P1 eine Einheit und ferner der Steg 19 von P1, das Hohlrad 20 von P2 und der Steg 24 von P3 einerseits und die Sonnenräder 17 von P2 und 22 von P3 andererseits jeweils ein zusammenhängendes Bauteil.The five-shaft planetary gear according to the document WO 89 / 09899A1 consists of three planetary stages. From stage P1 belong the ring gear 14 to the shaft D, the sun wheel 16 to wave B and the jetty 19 to the shaft E. The sun wheel 17 the stage P2 stands with the shaft A and the Hohrad 25 the stage P3 with the shaft C in combination. To couple the three stages form the bridge 12 of P2 and the ring gear 14 from P1 a unit and also the bridge 19 from P1, the ring gear 20 from P2 and the jetty 24 from P3 on the one hand and the sun gears 17 from P2 and 22 from P3 on the other hand in each case a coherent component.

Bei aktiver Koppelwelle C, d. h. im 1. Gang fließen verlustbehaftete Gleitwälzleistungen über die Planetenstufen P1, P2 und P3. Es sind dann fünf in Serie folgende Zahneingriffe beteiligt. Bei Betrieb mit der Koppelwelle A, d. h. im 2. und 4. Gang übertragen die Stufen P1 und P2 verlustbehaftete Gleitwälzleistungen. Es sind dann vier in Serie folgende Zahneingriffe betroffen. Lediglich im 3. Gang, d. h. bei aktiver Koppelwelle E ensteht nur in der Stufe P1 ein Gleitwälzleistungsfluß, den zwei in Serie folgende Zahneingriffe leiten.at active coupling wave C, d. H. in 1st gear lossy Gleitwälzleistungen flow over the planetary stages P1, P2 and P3. There are then five involved in series following dental procedures. When operated with the coupling shaft A, d. H. in the 2nd and 4th gear transfer the Steps P1 and P2 lossy Gleitwälzleistungen. It is then four consecutive dental procedures affected. Only in the 3. Gear, d. H. with active coupling shaft E occurs only in the stage P1 a Gleitwälzleistungsfluß, the two Conduct the following dental procedures in series.

Das fünfwellige Planetengetriebe nach 9 der Offenlegungsschrift DE 39 29 209 A1 besteht aus den Planetenstufen P1 und P2, die gekoppelt nebeneinander liegen. Zu P1 gehören das Sonnenrad 82, die Planetenräder 86 und das Hohlrad 81, zu P2 das Sonnenrad 90, die Planetenräder 87 und das Hohlrad 89. Beide Stufen haben einen gemeinsamen Steg 88. Die Planetenräder 86 und 87 kämmen jeweils miteinander. Es gehören das Hohlrad 81 zur Anschlußwelle D, das Holrad 89 zur Koppelwelle C für den 1. Gang, das Sonnenrad 90 zur Koppelwelle A für den 2. und 4. Gang, der Steg 88 zur Koppelwelle E für den 3. Gang und schließlich das Sonnenrad 82 zur Anschlußwelle B.The five-shaft planetary gearbox after 9 the published patent DE 39 29 209 A1 consists of the planetary stages P1 and P2, which are coupled next to each other. P1 includes the sun gear 82 , the planetary gears 86 and the ring gear 81 , to P2 the sun gear 90 , the planetary gears 87 and the ring gear 89 , Both steps have a common bridge 88 , The planet wheels 86 and 87 comb each other. It includes the ring gear 81 to the connecting shaft D, the Holrad 89 to the coupling shaft C for the 1st gear, the sun gear 90 to the coupling shaft A for the 2nd and 4th gear, the bridge 88 to the coupling shaft E for the 3rd gear and finally the sun gear 82 to connection shaft B.

Sowohl bei aktiver Koppelwelle C für den 1. Gang als auch bei aktiver Koppelwelle A für den 2. und 4. Gang übertragen die beiden Stufen P1 und P2 verlustbehaftete Gleitwälzleistungen über jeweils vier in Serie folgende Zahneingriffe. Bei leistungsführender Koppelwelle E, d. h. im 3. Gang entsteht nur in der Stufe P1 Gleitwälzleistung, die über zwei in Serie folgende Zahneingriffe fließt.Either with active coupling shaft C for the 1st gear and transmitted with active coupling shaft A for the 2nd and 4th gear the two stages P1 and P2 lossy Gleitwälzleistungen on each four consecutive dental procedures. At performance Coupling shaft E, d. H. in 3rd gear, only in stage P1 sliding roller power is generated, the above two consecutive dental procedures are flowing.

Das fünfwellige Planetengetriebe nach der Patentschrift DE 101 13 177 C1 besteht aus den Planetenstufen P1, P2 und P3. Diese Stufen haben einen gemeinsamen Steg s. Zur Stufe P1 gehören das Sonnenrad So1, die Stufenplanetenräder p1–p2, die Zwischenplanetenräder p2z und das Hohlrad Ho2, zur Stufe P2 das Sonnenrad So1, die Teilplanetenräder p1 und das Hohlrad Ho1 und schließlich zur Stufe P3 das Sonnenrad So1, die Stufenplanetenräder p1–p2 und das Sonnenrad So2. Es stehen der Steg s mit der Welle D, das Sonnenrad So1 mit der Welle B, das Sonnenrad So2 mit der Koppelwelle C für den 1. Gang, das Hohlrad Ho1 mit der Koppelwelle A für den 2. und 4. Gang und das Hohlrad Ho2 mit der Koppelwelle E für den 3. Gang in Verbindung.The five-shaft planetary gear according to the patent DE 101 13 177 C1 consists of the planetary stages P1, P2 and P3. These stages have egg a common footbridge s. The stage P1 includes the sun gear So 1 , the step planet gears p 1 -p 2 , the intermediate planet gears p 2z and the ring gear Ho 2 , the stage P2 the sun gear So 1 , the subplanetary gears p 1 and the ring gear Ho 1 and finally the stage P3 Sun gear So 1 , the stepped planet wheels p 1 -p 2 and the sun So 2 . It stand the bridge s with the shaft D, the sun So 1 with the shaft B, the sun So 2 with the coupling shaft C for the first gear, the ring gear Ho 1 with the coupling shaft A for the 2nd and 4th gear and the ring gear Ho 2 with the coupling shaft E for the 3rd gear in conjunction.

Bei leistungsführender Koppelwelle C überträgt nur die Stufe P3 und bei aktiver Koppelwelle A nur die Stufe P2 Gleitwälzleistung, die jeweils über zwei in Serie folgende Zahneingriffe fließt. Anders ist dies bei leistungsführender Koppelwelle E. Hier entsteht in der Stufe P1 Gleitwälzleistung, die infolge der Zwischenplanetenräder p2z vier in Serie folgende Zahneingriffe übertragen.In the case of a power-conducting coupling shaft C, only the step P3 transmits, and with active coupling shaft A, only the step P2 of sliding roller power, which flows in each case via two tooth engagements following in series. This is different in the case of a power-conducting coupling shaft E. Here, in the step P1, sliding roller power is produced which, as a result of the intermediate planetary gears p 2z, transmits four following gear meshes in series.

Das fünfwellige Planetengetriebe nach der Patentschrift DE 43 23 358 C1 besteht aus den Planetenstufen P1 mit dem Sonnenrad 1', den Stufenplanetenrädern p'–p''' und dem Sonnenrad 1''', aus P2 mit dem Sonnenrad 1' den Teilplanetenrädern p' und dem Hohlrad 2' und schließlich aus P3 mit dem Sonnenrad 1', den Stufenplanetenrädern p'–p'' und dem Sonnenrad 1''. Die drei Planetenstufen haben einen gemeinsamen Steg s. Es gehören der Steg s zur Anschlußwelle D, das Sonnenrad 1' zur Anschlußwelle B, das Sonnenrad 1'' zur Koppelwelle C, das Hohlrad 2' zur Koppelwelle A und das Sonnenrad 1''' zur Koppelwelle E.The five-shaft planetary gear according to the patent DE 43 23 358 C1 consists of the planetary stages P1 with the sun gear 1' , the stepped planet wheels p'-p '''and the sun gear 1'' ', from P2 with the sun gear 1' the partial planet wheels p 'and the ring gear 2 ' and finally from P3 with the sun gear 1' , the stepped planet wheels p'-p '' and the sun gear 1'' , The three planetary stages have a common bridge s. It includes the bridge s to the connecting shaft D, the sun 1' to the connecting shaft B, the sun gear 1'' to the coupling shaft C, the ring gear 2 ' to the coupling shaft A and the sun gear 1'' 'to the coupling shaft E.

Bei jeder aktiven Koppelwelle fließt Gleitwälzleistung nur über zwei in Serie folgende Zahneingriffe einer Planetenstufe. Untersuchungen zeigen aber, daß dieses fünfwellige Planetengetriebe einen zu großen Bauraum beansprucht und daher im allgemeinen für Fahrzeuggetriebe nicht in Frage kommt. Außerdem lassen sich die Koppelwellen nicht so anordnen, daß sie sich einseitig befinden, wobei die Wellen C und A innen angeordnet sind und die Welle E außen liegt.at each active coupling wave flows Gleitwälzleistung only over two series of teeth following a planetary stage. investigations but show that this five wave Planetary gear too big Space occupied and therefore not in general for vehicle transmission Question comes. Furthermore The coupling shafts can not be arranged so that they themselves are unilaterally, the shafts C and A are arranged inside and the wave E outside lies.

Der Patentanspruch beschreibt die Lösung der oben gestellten Aufgabe.Of the Claim describes the solution of task set above.

2 zeigt das Konzept des erfindungsgemäßen fünfwelligen Planetengetriebes. Es besteht aus den Planetenstufen P1, P2, und P3. Es gehören zu P1 das Sonnenrad soP1, der Steg sP1 mit den Planetenrädern p1 und das Hohlrad hoP1, zu P2 das Sonnenrad soP2, die Teilplanetenräder p2 und das Hohlrad hoP2 und schließlich zu P3 das Sonnenrad soP2, die Stufenplanetenräder p2–p3 und das Sonnenrad soP3. Die Stufen P2 und P3 haben einen gemeinsamen Steg sD. Dieser gehört zur Anschlußwelle D. Ihr Flansch befindet sich im Raum zwischen den Teilplanetenrädern p2 und p3 und verbindet über Bolzen in den freien Räumen jeweils zwischen zwei Stufenplanetenrädern die rechte und die linke Stegwange. Die letztere steht mit dem Hohlrad hoP1 in Verbindung. Es stellen das Sonnenrad soP3 die Koppelwelle C, das Hohrad hoP2 die Koppelwelle A und der Steg sP1 die Koppelwelle E und ferner die eine Einheit bildenden Sonnenräder soP1 und soP2 die Anschlußwelle B dar. 2 shows the concept of the five-shaft planetary gear according to the invention. It consists of the planetary stages P1, P2, and P3. P1 includes the sun gear P1 , the bridge s P1 with the planetary gears p 1 and the ring gear ho P1 , P2 the sun gear P2 , the partial planet wheels p 2 and the ring gear ho P2 and finally P3 the sun gear P2 , Stair planetary wheels p 2 -p 3 and the sun gear so P3 . The steps P2 and P3 have a common web s D. This is part of the connecting shaft D. your flange is located in the space between the planetary gears part p 2 and p 3 and connects by means of bolts in the free spaces between each two stepped planet wheels, the right and left cheek web. The latter is in communication with the ring gear ho P1 . The sun gear P3 thus constitutes the coupling shaft C, the hooter ho P2 the coupling shaft A and the web s P1 the coupling shaft E and also the sun wheels forming a unit P1 and thus P2 the connecting shaft B.

3 zeigt einen konstruktiven Entwurt im Achsschnitt auf Basis des Konzeptes nach 2. 3 shows a constructive design in axial section based on the concept 2 ,

4 stellt den Steg sD räumlich dar. Der Flansch der Welle D steht einerseits über Antriebsbolzen BL mit der linken Wange und andererseits über Antriebsbolzen BR mit der rechten Wange des Steges in Verbindung. Außerdem sind die Bolzen Bp zu sehen, auf denen die Stufenplanetenräder drehen. Die linke Wange des Steges sD und das Hohlrad hoP1 der Stufe P1 stellen ein Bauteil dar. 4 represents the web s D space. The flange of the shaft D is the one hand via driving pins B L with the left cheek and via drive pin B R with the right cheek of the web in connection. You can also see the bolts B p on which the stepped planet gears turn. The left cheek of the web s D and the ring gear ho P1 of the stage P1 represent a component.

Bei dem erfindungsgemäßen fünfwelligen Planetengetriebe fließt die Gleitwälzleistung bei aktiver Koppelwelle C über die Stufe P3, bei aktiver Koppelwelle A über die Stufe P2 und bei aktiver Koppelwelle E über die Stufe P1, und zwar jeweils nur über zwei in Serie folgende Zahneingriffe. Im Vergleich zum Stand der Technik reduzieren sich so die Verlustleistungen und dies nach Untersuchungen bei kleinerer Baugröße. Die eingangs gestellte Aufgabe ist also gelöst.at the five-shaft planetary gear according to the invention flows the Gleitwälzleistung with active coupling shaft C via the stage P3, with active coupling shaft A via the stage P2 and active Coupling shaft E over the stage P1, in each case only two in series following Dental procedures. Compared to the prior art reduce so the power losses and this after investigations at smaller Size. The initially asked task is solved.

Claims (1)

Fünfwelliges Planetengetriebe bestehend aus drei gekoppelten Planetenstufen P1, P2, P3 für Fahrzeuggetriebe mit in der Übersetzung stufenlosen Gängen, von dem die Welle D die Anschlußwelle für die Antriebswelle 1, die Welle C die Anfahrkoppelwelle, die Welle A die schnelldrehende Koppelwelle, die Welle E die langsamdrehende Koppelwelle und die Welle B die Anschlußwelle für die volumenkonstante Verdrängermachine b eines stufenlos einstellbaren hydrostatischen Getriebes bilden, wobei die volumenveränderliche Verdrängermaschine a mit der Antriebswelle 1 des Fahrzeuggetriebes in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stufe P1 das Sonnenrad soP1, der Steg sP1 mit den Planetenrädern p1 und das Hohlrad hoP1 gehören daß zur Stufe P2 das Sonnenrad soP2, der Steg so mit den Teilplanetenrädern p2 und das Hohlrad hoP2 gehören daß zur Stufe P3 das Sonnenrad soP2, der Steg sD mit den Stufenplanetenrädern p2–p3 und das Sonnenrad soP3 gehören daß die Welle B mit den Sonnenrädern soP1 und soP2 eine Einheit bildet daß die Welle D mit dem Hohlrad hoP1 und dem Steg sD eine Einheit bildet daß der Steg sP1 zur Welle E gehört daß das Hohlrad hoP2 zur Welle A gehört daß das Sonnenrad soP3 zur Welle C gehört daß der Steg sD aus einer linken, einer mittleren und einer rechten Wange besteht, wobei die mittlere den Flansch der Anschlußwelle D bildet und sich zwischen den Teilplanetenrädern p2 und p3 der Stufenplanetenräder p2–p3 befindet und über Bolzen BL mit der linken Wange und über Bolzen BR mit der rechten Wange in Verbindung steht und wobei die Bolzen Bp für die Stufenplanetenräder p2–p3 einerseits von der linken und andererseits von der rechten Wange aufgenommen werden und wobei Bohrungen in der mittleren Wange die Montage der Stufenplaneten p2–p3 ermöglichen.Five-shaft planetary gear consisting of three coupled planetary stages P1, P2, P3 for vehicle transmission with continuously variable in the gears, of which the shaft D is the connecting shaft for the drive shaft 1 , the shaft C is the Anfahrkoppelwelle, the shaft A, the fast-rotating coupling shaft, the shaft E, the low-speed coupling shaft and the shaft B, the connection shaft for the volume constant displacement machine b of a continuously variable hydrostatic transmission, wherein the variable volume displacement machine a with the drive shaft 1 of the vehicle transmission, characterized in that the stage P1, the sun gear so P1 , the bridge s P1 with the planetary gears p 1 and the ring gear ho P1 include that the P2 stage, the sun gear so P2 , the bridge so with the sub-planetary gears p 2nd and the ring gear ho P2 that are to step P3 as the sun gear P2, the web D s p with the stepped planet wheels 2 -p 3 and includes the sun gear P3 such that the shaft B with the sun gears so P1 and P2 so a unit forms that the shaft D with the ring gear ho P1 and the bridge s D forms a unit that the bridge s P1 belongs to the shaft E that the ring gear ho P2 belongs to the shaft A that the sun gear so P3 belongs to the shaft C that the web s D consists of a left, a middle and a right cheek, wherein the middle forms the flange of the connecting shaft D and is located between the planetary gears p 2 and p 3 of the stepped planetary gears p 2 -p 3 and bolt B L with the left cheek and via bolt B R is in communication with the right cheek and wherein the bolts B p are received for the stepped planetary gears p 2 -p 3 on the one hand from the left and on the other hand the right cheek and holes in the middle cheek, the assembly of the stepped planetary p 2 -p 3 enable.
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