DE102010001748A1

DE102010001748A1 - Planetengetriebe und Verwendung desselben

Info

Publication number: DE102010001748A1
Application number: DE102010001748A
Authority: DE
Inventors: Manuel Wenny
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2010-02-10
Filing date: 2010-02-10
Publication date: 2011-08-11
Also published as: WO2011098182A1

Abstract

Es wird ein Planetengetriebe mit einem Sonnenrad (1) als Antrieb, mit zumindest einer ersten Gruppe von Planetenrädern, mit zumindest einer zweiten Gruppe von Planetenrädern, mit einem Hohlrad (2) als Abstützglied und mit einem Planetenradträger (3) als Abtrieb vorgeschlagen, wobei die Planetenräder der ersten und der zweiten Gruppe in radialer Richtung im Wesentlichen etwa zwischen der Rotationsachse des Sonnenrades (1) und des Außenumfanges des Hohlrades (2) angeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Planetengetriebe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Aus der Druckschrift DE 197 20 255 A1 ist ein Planetengetriebe bekannt, welches ein mit einer angetriebenen Zentralwelle verbundenes Sonnenrad, ein Hohlrad, eine Gruppe von ersten Stufenplaneten und eine Gruppe von zweiten Stufenplaneten aufweist. Das zentrale Sonnenrad steht in einer axialen Ebene mit mehreren großen Stufenrädern der zweiten Stufenplaneten in Eingriff. in einer anderen Ebene stehen die kleinen Stufenrädern der zweiten Stufenplaneten gleichzeitig mit einem Paar von benachbarten großen Stufenrädern der ersten Stufenplaneten in Eingriff. Schließlich stehen in einer dritten Ebene alle kleinen Stufenrädern der ersten Stufenplaneten mit dem Hohlrad in Eingriff. Dadurch ergibt sich nur eine teilweise Leistungsverzweigung, da bei der letzten Stufe keine Leistungsverzweigung vorliegt. Zudem ergibt sich ein erheblicher Bauraumbedarf in axialer Richtung aufgrund der drei vorgesehenen Eingriffsebenen und zusätzlich bei den abgestuften Planeten insbesondere über die Abmessungen des Hohlrades hinaus.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Planetengetriebe der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, welches trotz eines hohen Übersetzungsverhältnisses möglichst kompakt aufgebaut ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen.
Es wird ein Planetengetriebe mit einem Sonnenrad als Antrieb, mit zumindest einer ersten Gruppe von Stufen-Planetenrädern, mit zumindest einer zweiten Gruppe von Stufen-Planetenrädern, mit einem Hohlrad als Abstützglied und mit einem Planetenradträger als Abtrieb vorgeschlagen, wobei die Planetenräder der ersten und der zweiten Gruppe in radialer Richtung im Wesentlichen etwa zwischen der Rotationsachse des Sonnenrades und des Außenumfanges des Hohlrades angeordnet sind.
Auf diese Weise wird ein vollständig leistungsverzweigtes Planetengetriebe mit hohem Übersetzungsverhältnis realisiert, welches trotz der Mehrstufigkeit sehr kompakt aufgebaut ist. Im Gegensatz zu bekannten Planetengetrieben erstrecken sich die axial hintereinander angeordneten Planetenräder der beiden Gruppen bezogen auf die radiale Ausrichtung im Wesentlichen innerhalb der äußeren Abmessungen des Hohlrades, sodass nur ein Minimum an radialem Bauraum für das erfindungsgemäße Planetengetriebe erforderlich ist.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Rotationsachsen der Planetenräder der ersten und der zweiten Gruppe im Wesentlichen etwa einem Kreis zugeordnet sind, der mit vorbestimmtem Radius um das zentral angeordnete Sonnenrad innerhalb des Hohlrades verläuft. Aufgrund der mehrfachen Leistungsverzweigung ergibt sich ein besonders günstiger Kraftfluss und die Zahnbreite der Verzahnungen können entsprechend reduziert werden. Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung der Rotationsachsen liegen die Mittelpunkte der Planetenräder annähernd auf dem Kreis, wobei die direkten Verbindungslinien zwischen den Mittelpunkten der Planetenräder nahezu ein regelmäßiges Sechseck bilden.
Vorzugsweise können die Planetenräder der ersten Gruppe jeweils als Doppelplaneten mit einer gemeinsamen Rotationsachse und die Planetenräder der zweiten Gruppe jeweils als Einzelplaneten ausgebildet sein. Vorzugsweise können die Doppelplaneten der ersten Gruppe jeweils ein großes Stufenrad und ein kleineres Stufenrad an der gemeinsamen Rotationsachse aufweisen. Beispielsweise können bei der ersten Gruppe drei Doppelplaneten und bei der zweiten Gruppe drei Einzelplaneten vorgesehen sein. Die Anzahl an verwendeten Planetenrädern kann aber auch je nach Anwendung variiert werden.
Bevorzugt kann das große Stufenrad jeweils mit dem angetriebenen Sonnenrad in Eingriff stehen und das kleinere Stufenrad jeweils mit zwei zugeordneten Einzelplaneten der zweiten Gruppe in Eingriff stehen. Dadurch ergeben sich nur zwei axiale Eingriffsebenen, so dass nicht nur der radiale Bauraumbedarf sondern auch der axiale Bauraumbedarf bei dem erfindungsgemäßen Planetengetriebe minimiert wird.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Lagerung der Doppelplaneten jeweils zwischen dem großen Stufenrad und dem kleineren Stufenrad an der gemeinsamen Rotationsachse vorgesehen ist. Dies ist besonders zweckmäßig, um die auftretenden Kippmomente durch die Zahneingriffskräfte aufzunehmen. Bei dieser Art der Lagerung sind jedoch mehrteilige beziehungsweise zerlegbare Doppelplaneten erforderlich. Es ist jedoch auch möglich, eine andere Lagerung vorzusehen, so dass dann die Doppelplaneten einteilig ausgebildet werden können.
Die Einzelplaneten der zweiten Gruppe bilden eine zweite axiale Eingriffsebene und stehen jeweils mit dem feststehenden Hohlrad und gleichzeitig mit jeweils zwei kleineren Stufenrädern der dritten Doppelplaneten der ersten Gruppe in Eingriff. Da der mit der Abtriebswelle verbundene Planetenradträger sowohl die Planetenräder der ersten Stufe als auch die Planetenräder der zweiten Stufe lagert, wird der Leistungsabtrieb über die Lagerung der Einzelplaneten realisiert, wobei die Lagerung der Doppelplaneten die Kippmomente durch die Zahneingriffkräfte aufnimmt, denn Leistung wird über die Doppelplaneten nur wenig abgeführt.
Mit der Erfindung wird ein Planetenumlaufgetriebe mit mehrfacher Leistungsverzweigung und hohem Übersetzungsverhältnis realisiert, welches zudem eine besonders kompakte Bauform realisiert, so dass die vorgegebenen Randbedingungen für den Einsatz als direkten Radantrieb bei einem Fahrzeug auf einfachste Weise erfüllt werden. Eine Verwendung als Einzelradantrieb ist besonders vorteilhaft, bei dem das erfindungsgemäße Planetengetriebe antriebsseitig z. B. mit einem Elektromotor und abtriebsseitig direkt mit der Radnabe verbunden ist. Das sehr kompakt aufgebaute Planentengetriebe kann ohne weiteres zumindest teilweise oder auch komplett in dem Radkopf untergebracht werden. Es sind jedoch auch andere Einsatzgebiete denkbar.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Draufsicht auf eine mögliche Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes;
2 eine geschnittene Seitenansicht des erfindungsgemäßen Planetengetriebes;
3 eine schematische dreidimensionale Ansicht des erfindungsgemäßen Planetengetriebes; und
4 eine Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Planetengetriebes.
In den 1 bis 4 ist eine mögliche Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes dargestellt. Beispielsweise kann das Planetengetriebe als Radantrieb bei einem Fahrzeug verwendet werden, wobei das Planetengetriebe über zum Beispiel einen Elektromotor angetrieben wird und abtriebsseitig mit einer Radnabe eines anzutreibenden Fahrzeugrades verbunden ist.
Das Planetengetriebe umfasst ein zentrales Sonnenrad 1 als Antrieb. Ferner sind eine erste Gruppe von Stufen-Planetenrädern und eine zweite Gruppe von Stufen-Planetenrädern vorgesehen. Als Abstützglied ist ein Hohlrad 2 und als Abtrieb ist ein Planetenradträger 3 vorgesehen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Planetenräder der ersten und der zweiten Gruppe in radialer Richtung im Wesentlichen etwa zwischen der Rotationsachse des Sonnenrades 1 und des Außenumfanges des Hohlrades 2 angeordnet sind.
Gemäß 1 wird deutlich, dass die Rotationsachsen der Planetenräder der ersten und der zweiten Gruppe im Wesentlichen entlang eines gemeinsamen Kreises 4 angeordnet sind, der mit vorbestimmtem Radius um das zentral angeordnete Sonnenrad 1 verläuft. Dadurch ergibt sich eine besonders bauraumsparende Anordnung, bei der die direkten Verbindungslinien zwischen den einzelnen Mittelpunkten der Planetenräder nahezu ein regelmäßiges Sechseck 6 bilden.
Insbesondere aus 2 ist ersichtlich, dass das Sonnenrad 1 mit einer Antriebswelle 5 verbunden ist. Der Planetenradträger 3 ist mit einer nicht weiter dargestellten Abtriebswelle verbunden. Die Planetenräder der ersten Gruppe sind jeweils als Doppelplaneten mit einer gemeinsamen Rotationsachse ausgebildet, wobei die Planetenräder der zweiten Gruppe jeweils als Einzelplaneten 7, 7A, 7B ausgebildet sind. Die zweite Gruppe umfasst bei der dargestellten Ausführungsvariante exemplarisch drei Einzelplaneten 7, 7A, 7B.
Jeder Doppelplanet weist jeweils ein großes Stufenrad 8, 8A, 8B und ein kleineres Stufenrad 9, 9A, 9B an einer gemeinsamen Rotationsachse auf. Die großen Stufenrädern 8, 8A, 8B kämmen jeweils mit dem Sonnenrad 1, wobei die kleineren Stufenräder 9, 9A, 9B jeweils mit zwei Einzelplaneten 7, 7A, 7B der zweiten Gruppe in Eingriff stehen. Zudem stehen die Einzelplaneten 7, 7A, 7B der zweiten Gruppe jeweils mit dem stillstehenden Hohlrad 2 in Eingriff. Bei der ersten Gruppe sind exemplarisch drei Doppelplaneten mit drei großen Stufenrädern 8, 8A, 8B und mit drei kleineren Stufenrädern 9, 9A, 9B vorgesehen.
Die 1 und 3 zeigen, dass die Planetenräder der ersten und der zweiten Gruppe in radialer Erstreckung innerhalb des Hohlrades 2 angeordnet sind, wodurch eine besonders bauraumsparende Anordnung realisiert wird. Zudem wird insbesondere aus 3 ersichtlich, dass zwei axiale Eingriffsebenen bei dem erfindungsgemäßen Planetengetriebe gebildet werden, so dass auch der axiale Bauraum auf ein Minimum reduziert wird. Die einzelnen Bauteile des vorgeschlagenen Planetengetriebes werden im Rahmen der Explosionsdarstellung gemäß 4 verdeutlicht.
Bei dem vorgeschlagenen Planetengetriebe ergibt sich in vorteilhafter Weise eine sehr kompakte Bauweise trotz des hohen Übersetzungsverhältnisses. Durch die mehrfache Leistungsverzweigung ergibt sich ein günstiger Kraftfluss und die Zahnbreite der verwendeten Räder des Planetengetriebes kann reduziert werden. Die vorgegebenen Randbedingungen bei einem Radantrieb, bei dem das erfindungsgemäße Planetengetriebe zumindest mit einer Gruppe von Planeten in dem Radkopf angeordnet wird, werden somit erfüllt.
Bezugszeichenliste

1: Sonnenrad
2: Hohlrad
3: Planetenradträger
4: Kreis
5: Antriebswelle
6: Sechseck
7, 7A, 7B: Einzelplanet
8, 8A, 8B: große Stufenrad
9, 9A, 9B: kleineres Stufenrad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19720255 A1 [0002]

Claims

Planetengetriebe mit einem Sonnenrad (1) als Antrieb, mit zumindest einer ersten Gruppe von Stufen-Planetenrädern, mit zumindest einer zweiten Gruppe von Stufen-Planetenrädern, mit einem Hohlrad (2) als Abstützglied und mit einem Planetenradträger (3) als Abtrieb, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenräder der ersten und der zweiten Gruppe in radialer Richtung im Wesentlichen etwa zwischen der Rotationsachse des Sonnenrades (1) und des Außenumfanges des Hohlrades (2) angeordnet sind.
Planetengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachsen der Planetenräder der ersten und der zweiten Gruppe im Wesentlichen einem Kreis (4) zugeordnet sind, der mit vorbestimmtem Radius um das zentral angeordnete Sonnenrad (1) innerhalb des Hohlrades (2) verläuft.
Planetengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenräder der ersten Gruppe jeweils als Doppelplaneten mit einer gemeinsamen Rotationsachse und die Planetenräder der zweiten Gruppe jeweils als Einzelplaneten (7, 7A, 7B) ausgebildet sind.
Planetengetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das die Doppelplaneten der ersten Gruppe jeweils ein großes Stufenrad (8, 8A, 8B) und ein kleineres Stufenrad (9, 9A, 9B) an der gemeinsamen Rotationsachse aufweisen, wobei die großen Stufenräder (8, 8A, 8B) jeweils mit dem angetriebenen Sonnenrad (1) in Eingriff stehen und die kleineren Stufenräder (9, 9A, 9B) jeweils mit zwei zugeordneten Einzelplaneten (7, 7A, 7B) der zweiten Gruppe in Eingriff stehen.
Planetengetriebe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung jedes Doppelplaneten jeweils zwischen dem großen Stufenrad (8, 8A, 8B) und dem kleineren Stufenrad (9, 9A, 9B) an der gemeinsamen Rotationsachse vorgesehen ist.
Planetengetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet dass jeder Doppelplanet einteilig ausgebildet ist.
Planetengetriebe nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelplaneten (7, 7A, 7B) der zweiten Gruppe jeweils mit dem feststehenden Hohlrad (2) und gleichzeitig mit jeweils zwei kleineren Stufenrädern (9, 9A, 9B) der Doppelplaneten der ersten Gruppe in Eingriff stehen.
Verwendung eines Planetengetriebes nach einem der vorangehenden Ansprüche als Abtriebsstufe bei einem Radantrieb eines Fahrzeuges.