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Die
Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung mit wenigstens einem
Planetenradsatz gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches
1 näher definierten Art.
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Aus
der
DE 10 2006
009 622 A1 ist eine Getriebevorrichtung mit einem getriebeausgangsseitig angeordneten
Planetenradsatz und mit einem auf der zu dem Getriebeeingang abgewandten
Seite benachbart zu dem Planetenradsatz angeordneten und hydraulisch
betätigbaren reibschlüssigen Schaltelement bekannt.
Das Schaltelement wird ausgehend von einem getriebeeingangsseitig
des Planetenradsatzes vorgesehenen Druckmittel führenden
Bereich, der mit einer Druckmittelquelle in Verbindung bringbar
ist, und über einen Planetenträger des Planetenradsatzes
und die Getriebeausgangswelle verlaufende Druckölkanäle
betriebszustandsabhängig mit Hydraulikfluid versorgt. Der
Planetenträger ist bauraumgünstig mit der Getriebeausgangswelle
einstückig ausgebildet.
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Die
einstückige Ausführung des Planetenträgers
des Planetenradsatzes und der Getriebeausgangswelle begünstigt
jedoch nachteilhafterweise eine Weiterleitung von im Betrieb der
Getriebevorrichtung im Bereich des Planetenradsatzes auftretenden
Verzahnungsgeräuschen in die Getriebeausgangswelle, was
jedoch einen Fahrkomfort eines mit der Getriebevorrichtung ausgeführten
Fahrzeuges in unerwünschtem Umfang beeinträchtigt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die aus
dem Stand der Technik bekannte Getriebevorrichtung derart weiterzubilden, dass
im Betrieb der Getriebevorrichtung eine Körperschallweiterleitung
ausgehend vom Planetenradsatz in Richtung der Getriebeausgangswelle
kostengünstig reduziert ist.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe mit einer Getriebevorrichtung mit den Merkmalen des
Patentanspruches 1 gelöst.
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Bei
der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung mit
wenigstens einem Planetenradsatz und einem hydraulisch betätigbaren
Schaltelement steht ein Planetenträger des Planetenradsatzes
mit einer Getriebeausgangswelle in Wirkverbindung. Die Wirkverbindung
zwischen dem Planetenträger und der Getriebeausgangswelle
ist über eine Steckverzahnung hergestellt und eine hydraulische
Betätigung des Schaltelementes erfolgt über die
Steckverzahnung, womit die Getriebeausgangswelle bzw. die Abtriebswelle
der Getriebevorrichtung auf konstruktiv einfache Art und Weise und
im Wesentlichen ohne zusätzlichen Bauraumbedarf vom Planetenradsatz entkoppelt
ist.
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Dies
resultiert aus der Tatsache, dass die hydraulische Versorgung des
hydraulisch betätigbaren Schaltelementes im Bereich der
Steckverzahnung zwischen der Getriebeausgangswelle und dem Planetenradsatz
angeordnet ist und einen Teil der Druckölversorgung des
Schaltelementes der aus dem Stand der Technik bekannten Getriebevorrichtung
ohne zusätzlichen Bauraumbedarf ersetzt. Damit ist die
erfindungsgemäße Lösung mit geringem konstruktivem
Aufwand kostengünstig in bekannte Getriebekonzepte implementierbar.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung nach der Erfindung
erfolgt die hydraulische Betätigung des Schaltelementes über
wenigstens einen im Bereich der Steckverzahnung vorgesehenen Kanal
mit definiertem Strömungsquerschnitt, womit über
die Steckverzahnung ein von den im Bereich der Steckverzahnung anliegenden
Belastungen im Wesentlichen unabhängiger definierter Hydraulikfluidvolumenstrom
führbar ist. Der Kanal ist beispielsweise während
eines Räumherstellprozesses der Nabe des Planetenträgers,
während dem die Zähne der Steckverzahnung des
Planetenträgers gefertigt werden, ohne Mehraufwand im Bereich
des Zahnprofils einbringbar.
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Der
wenigstens eine Kanal ist bei einer weiteren Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung getriebeausgangsseitig
mit einem in radialer Richtung von der Getriebeausgangswelle und
einem Getriebegehäuse begrenzten Ringraum verbunden und
getriebeeingangsseitig mit einem in radialer Richtung von der Getriebeausgangswelle
und dem Planetenträger begrenzten weiteren Ringraum wirkverbunden,
um die Druckversorgung des hydraulisch betätigbaren Schaltelementes
im Betrieb der Getriebevorrichtung mit geringen hydraulischen Verlusten in
gewünschtem Umfang zur Verfügung stellen zu können.
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Bei
einer konstruktiv einfachen und kostengünstigen Weiterbildung
der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ist
der weitere Ringraum in axialer Richtung mittels einer zwischen
der Getriebeausgangswelle und dem Planetenträger angeordneten Dichteinrichtung
gegenüber einem Getriebeinnenraum abgedichtet.
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Die
Dichteinrichtung wird bei einer Weiterbildung der Getriebevorrichtung
nach der Erfindung mit einem Elastomerelement und einem das Elastomerelement
abstützenden Stützringelement ausgeführt. Damit
ist über die Dichteinrichtung eine hohe Dichtwirkung bei
gleichzeitig ausreichender Druckfestigkeit zur Verfügung
stellbar.
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Der
Planetenträger ist bei einer durch eine reduzierte Schwingungsanregung
gekennzeichneten Ausführungsform der Getriebevorrichtung
nach der Erfindung über eine Lagereinrichtung im Bereich
einer Getriebewelle zumindest in radialer Richtung abgestützt,
womit eine Verzahnungsakustik im Bereich des Planetenradsatzes im
Vergleich zu der aus dem Stand der Technik bekannten Getriebevorrichtung sowie
ein Fahrkomfort eines mit der Getriebevorrichtung nach der Erfindung
ausgeführten Fahrzeuges verbessert ist.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der Getriebevorrichtung nach der
Erfindung ist der Planetenträger über die Lagereinrichtung
im Bereich eines Sonnenrades des Planetenradsatzes gelagert, welches
drehbar auf der Getriebewelle angeordnet ist. Damit sind im Bereich
des Planetenradsatzes auftretende Verzahnungskräfte auf
direktem Weg im Bereich des Sonnenrades abstützbar und
die im Betrieb der Getriebevorrichtung im Bereich des Planetenradsatzes
auftretenden Verzahnungskräfte nicht über mehrere
Bauelemente der Getriebevorrichtung umfassende längere
Bauteilketten vom Planetenträger auf das Sonnenrad des
Planetenradsatzes zu führen. Dies bietet den Vorteil, dass
bei der Auslegung der Lagerung des Planetenträgers im Wesentlichen
lediglich die Fertigungstoleranzen des Planetenradsatzes zu berücksichtigen
sind.
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Der
Planetenträger ist bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung über
ein einfach montierbares Radiallager der Lagereinrichtung radial
abgestützt, welches geteilt ausgebildet ist und einen vorzugsweise
in das Sonnenrad des Planetenradsatzes einclipsbaren Nadelkranz
aufweist. Dies bietet die Möglichkeit einen inneren Radius
eines Druckausgleichraumes des Schaltelementes, der von dem äußeren
Radius des Sonnenrades und von dem äußeren Radius des
Radiallagers bestimmt ist, auf ein den Druckausgleich des Schaltelementes
gewährleistendes Niveau einzustellen und einen Druckausgleich
des vorzugsweise benachbart zu dem Planetenträger angeordneten
Schaltelementes in gewünschtem Umfang zu realisieren.
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Bei
einer konstruktiv einfachen und mit geringem Aufwand montierbaren
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Getriebevorrichtung stützt sich das Stützringelement
der Dichteinrichtung im Bereich eines Axiallagers der Lagereinrichtung
in axialer Richtung ab.
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Zur
Ermittlung der Drehzahl der Getriebeausgangswelle ist eine vorteilhafte
Weiterbildung der Getriebevorrichtung mit einer Sensoreinrichtung ausgebildet,
welche ein am Planetenträger ausgebildetes Zahnprofil axial
oder radial berührungslos abtastet, wobei zur Verbesserung
des Sensorsignals bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Getriebevorrichtung zwischen der Getriebeausgangswelle und dem Planetenträger
eine Federeinrichtung zur Dämpfung von axialen Bewegungen
des Planetenträgers gegenüber der Getriebeausgangswelle angeordnet
ist.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Patentansprüchen und den unter Bezugnahme
auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen,
wobei zugunsten der Übersichtlichkeit in der Beschreibung
der Ausführungsbeispiele für bau- und funktionsgleiche
Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
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Es
zeigt:
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1 eine
Teillängsschnittansicht einer erfindungsgemäß ausgeführten
Getriebevorrichtung;
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2 eine
Teilquerschnittansicht der Getriebevorrichtung gemäß 1 entlang
einer Schnittlinie II-II;
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3 eine
vergrößerte Ansicht eines in 1 näher
gekennzeichneten Bereiches III; und
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4 eine
vergrößerte Ansicht eines in 1 näher
gekennzeichneten Bereiches IV einer zweiten Ausführungsform
der Getriebevorrichtung nach der Erfindung.
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1 zeigt
eine Teillängsschnittansicht einer Getriebevorrichtung 1 mit
mehreren Planetenradsätzen und mehreren reibschlüssigen
Schaltelementen, wobei in der Darstellung gemäß 1 lediglich
ein Planetenradsatz 2 und ein reibschlüssiges
Schaltelement 3 gezeigt sind. Ein Planetenträger 4 des
Planetenradsatzes 2 bildet das Ausgangselement des Planetenradsatzes 2 und
ist mit einer Getriebeausgangswelle 5 bzw. einer Abtriebswelle
der Getriebevorrichtung 1 über ein Keilwellenprofil 6 formschlüssig
und drehfest verbunden. Der Planetenträger 4 ist über
ein axial an dem Planetenträger 4 angrenzendes
Lager 7 im Bereich eines Getriebegehäuses 8 gelagert.
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Das
Lager 7 ist vorliegend als Wälzlager ausgebildet
und derart im Getriebegehäuse 8 angeordnet, dass
getriebeausgangsseitig in die Getriebeausgangswelle 5 eingeleitete
Axialkräfte über das Lager 7 am Getriebegehäuse 8 ohne
eine Rückwirkung auf dem Planetenträger 4 abgestützt
werden. Die Getriebeausgangswelle 5 ist wiederum über
ein axial benachbart zum Lager 7 angeordnetes weiteres
Lager 9 am Getriebegehäuse 8 gelagert,
welches als Rillenkugellager ausgeführt ist.
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Das
Schaltelement 3 ist auf der dem Getriebeausgang abgewandten
Seite des Planetenradsatzes 2 direkt neben dem Planetenradsatz 2 angeordnet
und der Planetenträger 4 des Planetenradsatzes 2 ist
in nicht näher dargestellter Art und Weise mit einem als
Zylinder ausgebildeten Außenlamellenträger des
als Lamellenkupplung ausgeführten reibschlüssigen
Schaltelementes 3 drehfest gekoppelt.
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Zusätzlich
wird das hydraulisch betätigbare reibschlüssige
Schaltelement 3 über das Keilwellenprofil bzw.
die Steckverzahnung 6 ausgehend von einer nicht näher
dargestellten Druckmittelquelle mit Hydraulikfluid beaufschlagt.
Hierfür sind im Bereich des Keilwellenprofils 6 vier über
den Umfang der Getriebeausgangswelle 5 verteilt angeordnete
und Hydraulikfluid führende Kanäle 10A bis 10D vorgesehen,
welche in der Querschnittansicht gemäß 2 ent lang
der in 1 näher dargestellten Schnittlinie II-II
gezeigt sind und einen getriebeeingangsseitigen Bereich des Planetenradsatzes 2 mit
einer dem Schaltelement 3 zugewandten Seite des Planetenradsatzes 2 verbinden.
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Die
Kanäle 10A bis 10D werden während des
Räumprozesses einer Nabe 11 des Planetenträgers 4 zusammen
mit Zähnen 12 der Steckverzahnung 6 ohne
zusätzlichen Aufwand am Innendurchmesser der Nabe 11 des
Planetenträgers 4 eingebracht. Die Kanäle 10A bis 10D sind
getriebeausgangsseitig mit einem in radialer Richtung von der Getriebeausgangswelle 5 und
dem Getriebegehäuse 8 begrenzten Ringraum 13 verbunden,
der mit einem mit der Druckquelle verbundenen Druckmittel führenden
Bereich 33 der Getriebegehäuses 8 in
Wirkverbindung steht und axial zwischen dem Lager 7 und dem
weiteren Lager 9 angeordnet ist.
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Getriebeeingangsseitig
stehen die Kanäle 10A bis 10D mit einem
in radialer Richtung von der Getriebeausgangswelle 5 und
dem Planetenträger 4 begrenzten weiteren Ringraum 14 in
Wirkverbindung, der wiederum mit einem im Planetenträger 4 verlaufenden
Druckmittelkanal 15 in Verbindung steht. Der Druckmittelkanal 15 mündet
in einen Druckraum 16 des reibschlüssigen Schaltelementes 3,
um das Schaltelement 3 mit dem jeweils betriebszustandsabhängigen
Betätigungsdruck beaufschlagen zu können. Ein
Kolben 17 des Schaltelementes 3 wird in Abhängigkeit
des im Druckraum 16 wirkenden Betätigungsdruckes
ausgehend von einem im Wesentlichen geöffneten Betriebszustand
des Schaltelementes 3 entgegen einer Federeinrichtung 18 axial
verschoben, um eine Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes 3 anzuheben
und das Schaltelement 3 in einen im Wesentlichen geschlossenen
Betriebszustand überführen zu können.
Eine Stauscheibe 19 begrenzt mit dem Kolben 17 einen
Druckausgleichsraum 20 des Schaltelementes 3,
in welchem vorliegend die Federeinrichtung 18 angeordnet
ist.
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Der
weitere Ringsraum 14 ist über eine Dichteinrichtung 21 gegenüber
einem Getriebeinnenraum 22 abgedichtet. Die Dichteinrichtung 21 ist
in 3 in einer vergrößerten Einzelansicht
eines in 1 näher gekennzeichneten
Bereiches III dargestellt und weist neben einem Elastomerelement 23 ein
das Elastomerelement 23 abstützendes Stützringelement 24 auf,
welches vorliegend als Stahlring ausgebildet ist. In Abhängigkeit
des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles besteht alternativ hierzu auch
die Möglichkeit, das Stützringelement als ein aus
Aluminium hergestelltes Ringteil auszuführen. Das Stützringelement 24 stützt
sich in axialer Richtung an einem zwischen dem Planetenträger 4 und einem
Sonnenrad 25 des Planetenradsatzes 2 angeordneten
Axiallager 26 einer Lagereinrichtung 27 ab.
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Die
im Gegensatz zu der aus dem Stand der Technik bekannten Getriebevorrichtung
geteilte Ausführung des Planetenträgers 4 und
der Getriebeausgangswelle 5 ist zur Reduzierung der Körperschallabkopplung
zwischen dem Planetenträger 4 und der Getriebeausgangswelle 5 vorgesehen.
Um den Planetenträger 4 in radialer Richtung kippsteif
lagern zu können, ist der Planetenträger 4 im
Bereich eines Radiallagers 28 der Lagereinrichtung 27 gelagert, über welches
am Planetenträger 4 angreifende Radialkräfte
im Bereich des Sonnenrades 25, welches wiederum drehbar
auf der Getriebeausgangswelle 5 angeordnet ist, abgestützt
werden.
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Das
Radiallager 28 ist vorliegend geteilt ausgebildet und mit
einem in das Sonnenrad 25 des Planetenradsatzes 2 einclipsbaren
Nadelkranz 29 ausgeführt. Damit ist gewährleistet,
dass ein Innendurchmesser der Stauscheibe 19 einen für
die Gewährleistung des Druckausgleiches im Bereich des
reibschlüssigen Schaltelementes 3 erforderlichen
Grenzwert nicht überschreitet. Dies resultiert aus der
Tatsache, dass oberhalb des Grenzwertes des Innendurchmessers die
im Druckausgleichsraum 20 jeweils wirkenden hydraulischen
Druckkräfte im Vergleich zu den im Druckraum 16 wirkenden
hydraulischen Druckkräften zu klein werden und der für
die einwandfreie Funktionsweise des Schaltelementes 3 erforderliche
Druckausgleich im Bereich des Schaltelementes nicht in gewünschtem
Umfang durchführbar ist.
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Aufgrund
der geteilten Ausführung des Planetenträgers 4 des
Planetenradsatzes 2 und der Getriebeausgangswelle 5 führt
der Planetenträger 4 im Betrieb der Getriebevorrichtung 1 in
Bezug auf die Getriebeausgangswelle 5 und auch in Bezug
auf das Getriebegehäuse 8 in axialer Richtung
der Getriebevorrichtung 1 Schwingungsbewegungen aus, die eine
einwandfreie Sensierung der Drehzahl der Getriebeausgangswelle 5 unter
Umständen beeinträchtigen. Die Drehzahl der Getriebeausgangswelle 5 wird
vorliegend mittels einer gehäusefesten Sensoreinrichtung 30 ermittelt,
die gegenüber den axialen Bewegungen des Planetenträgers 4 unempfindlich ist.
Die Unempfindlichkeit der Sensoreinrichtung 30 resultiert
aus der im Gegensatz zu der bei der bekannten Getriebevorrichtung,
bei der die Drehzahl des Getriebeausgangswelle durch axiales berührungsloses
abtasten eines Zahnprofiles des Planetenträgers erfolgt,
berührungslosen radialen Abtastung eines am Planetenträger 4 vorgesehenen
Zahnprofiles 31. Das bedeutet, dass die Sensoreinrichtung 30 der
Getriebevorrichtung 1 als ein gegenüber axialen
Bewegungen unempfindlicherer Radialsensor ausgeführt ist,
der ohne konstruktiven Mehraufwand im Wesentlichen an der gleichen
Stelle wie der Axialsensor bei der bekannten Getriebevorrichtung positioniert
ist.
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4 zeigt
eine vergrößerte Ansicht eines in 1 näher
gekennzeichneten Bereiches IV einer zweiten Ausführungsform
der Getriebevorrichtung 1, die wie die aus dem Stand der
Technik bekannte Getriebevorrichtung mit einer als Axialsensor ausgebildeten
Sensoreinrichtung 30 ausgeführt ist. Die Getriebevorrichtung 1 weist
eine axial im Bereich zwischen dem Planetenträger 4 und
der Getriebeausgangswelle 5 angeordnete und die axialen
Bewegungen des Planetenträgers 4 dämpfende
weitere Federeinrichtung 32 auf, um ein Sensorsignal bzw.
ein Drehzahlsignal der Sensoreinrichtung 30 auch mit einem
im Vergleich zu einem Radialsensor hinsichtlich axialer Bewegungen
des Plane tenträgers 4 sensibleren Axialsensor
mit einer gewünschten Güte zur Verfügung
stellen zu können.
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Wiederum
alternativ hierzu besteht auch die Möglichkeit, eine als
Axialsensor ausgeführte Sensoreinrichtung zu verwenden,
die auf einen dynamischen Spalt von etwa 1 mm ertüchtigt
ist und somit ebenfalls eine geringe Störanfälligkeit
gegenüber den axialen Betriebsschwingungen des Planetenträgers 4 aufweist.
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- 1
- Getriebevorrichtung
- 2
- Planetenradsatz
- 3
- Schaltelement
- 4
- Planetenträger
- 5
- Getriebeausgangswelle
- 6
- Keilwellenprofil
- 7
- Lager
- 8
- Getriebegehäuse
- 9
- weiteres
Lager
- 10A
bis 10D
- Kanal
- 11
- Nabe
des Planetenträgers
- 12
- Zähne
der Steckverzahnung
- 13
- Ringraum
- 14
- weiterer
Ringraum
- 15
- Druckmittelkanal
- 16
- Druckraum
- 17
- Kolben
- 18
- Federeinrichtung
- 19
- Stauscheibe
- 20
- Druckausgleichsraum
- 21
- Dichteinrichtung
- 22
- Getriebeinnenraum
- 23
- Elastomerelement
- 24
- Stützringelement
- 25
- Sonnenrad
- 26
- Axiallager
- 27
- Lagereinrichtung
- 28
- Radiallager
- 29
- Nadelkranz
- 30
- Sensoreinrichtung
- 31
- Zahnprofil
des Planetenträgers
- 32
- weitere
Federeinrichtung
- 33
- Druckmittel
führender Bereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006009622
A1 [0002]