DE102010045876A1 - Drive unit with at least one drive and with at least one planetary differential - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit mit wenigstens einem Antrieb, und mit mindestens einem Planetendifferenzial, welches über zumindest einen Planetentrieb getrieblich mit dem Antrieb wirkverbunden ist und welches zumindest einen ersten Satz Ausgleichsplanetenräder, die mit einem ersten Sonnenrad im Zahneingriff stehen, sowie einen zweiten Satz Ausgleichsplanetenräder, die mit einem zweiten Sonnenrad und zugleich jeweils mit einem der Ausgleichsplanetenräder des ersten Satzes im Zahneingriff stehen, aufweist, wobei die Rotationsachsen der ersten und zweiten Sonnenräder gemeinsam konzentrisch auf einer Hauptachse der Antriebseinheit liegen und dabei der Planetentrieb zumindest einen dritten Satz Planetenräder aufweist, der mit dem Planetendifferenzial gekoppelt ist.The invention relates to a drive unit with at least one drive and with at least one planetary differential which is operatively connected to the drive via at least one planetary drive and which has at least a first set of differential planetary gears that mesh with a first sun gear, and a second set of differential planetary gears, which are in meshing engagement with a second sun gear and at the same time with one of the compensating planetary gears of the first set, the axes of rotation of the first and second sun gears lying concentrically on a main axis of the drive unit and the planetary drive having at least a third set of planetary gears, which with is coupled to the planetary differential.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit mit wenigstens einem Antrieb, und mit mindestens einem Planetendifferenzial, welches über zumindest einen Planetentrieb getrieblich mit dem Antrieb wirkverbunden ist und welches zumindest einen ersten Satz Ausgleichsplanetenräder, die mit einem ersten Sonnenrad im Zahneingriff stehen, sowie einen zweiten Satz Ausgleichsplanetenräder, die mit einem zweiten Sonnenrad und zugleich jeweils mit einem der Ausgleichsplanetenräder des ersten Satzes im Zahneingriff stehen, aufweist, wobei die Rotationsachsen der ersten und zweiten Sonnenräder gemeinsam konzentrisch auf einer Hauptachse der Antriebseinheit liegen und dabei der Planetentrieb zumindest einen dritten Satz Planetenräder aufweist, der mit dem Planetendifferenzial gekoppelt ist.The invention relates to a drive unit having at least one drive, and having at least one planetary differential, which is operatively connected to the drive via at least one planetary gear and which at least a first set of Ausgleichsplanetenräder that mesh with a first sun gear, and a second set of compensating planetary gears, which are in meshing engagement with a second sun gear and at the same time each with one of the compensating planetary gears of the first set, wherein the axes of rotation of the first and second sun gears are concentric together on a main axis of the drive unit and the planetary drive has at least a third set of planetary gears with coupled to the planetary differential.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Eine derartige Antriebseinheit ist in
Durch den Nebenantrieb können über ein Überlagerungsgetriebe zusätzlich Drehmomente in das Differenzial eingebracht und deren Verteilung auf die Differenzräder beeinflusst werden. Hauptantrieb und Nebenantrieb sind in diesem Fall Elektromotoren, die koaxial zueinander angeordnet sind. Das Überlagerungsgetriebe ist durch drei miteinander gekoppelte Planetentriebe gebildet. Derartige Antriebseinheiten sind unabhängig von anderen Antriebsquellen, z. B. unabhängig von Verbrennungsmotoren, oder zusammen mit diesen einsetzbar.Due to the auxiliary drive, additional torque can be introduced into the differential via an overlay gearbox and its distribution on the differential gears can be influenced. Main drive and PTO are electric motors in this case, which are arranged coaxially with each other. The superposition gear is formed by three coupled planetary gears. Such drive units are independent of other drive sources, eg. B. independent of internal combustion engines, or used together with these.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebseinheit zu schaffen, die kompakt ausgebildet ist, deren Bauteile eine lange Lebensdauer aufweisen und die sich trotzdem kostengünstig herstellen lässt.The object of the invention is to provide a drive unit which is compact, whose components have a long life and can still be produced inexpensively.
Die Aufgabe ist mit einer Antriebseinheit nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved with a drive unit according to the features of
Jede einzelne Drehachse der Ausgleichsplanetenräder des ersten Satzes des Differenzials ist jeweils mit einem radialen Achsabstand zur Hauptachse beabstandet, welcher größer oder kleiner ist als der, also ungleich dem, Achsabstand der jeweiligen Drehachse jedes Ausgleichsplanetenrads des zweiten Satzes im gleichen Differenzial. Die erste Drehachse und die zweite Drehachse sind jeweils parallel zur Hauptachse der Antriebseinheit ausgeführt. Der Achsabstand der Drehachsen innerhalb eines Satzes ist gleich.Each individual axis of rotation of the differential planet gears of the first set of differential is each spaced at a radial center distance greater than or less than that of the respective axis of rotation of each counterbalance planetary gear of the second set in the same differential. The first axis of rotation and the second axis of rotation are each performed parallel to the main axis of the drive unit. The center distance of the rotary axes within a block is the same.
Der getrieblich zwischen den ersten Antrieb (Hauptantrieb) und das Differenzial geschaltete Planetentrieb weist mindestens einen dritten Satz Planetenräder auf, deren jeweilige Drehachse auch parallel zur Hauptachse angeordnet ist. Der Achsabstand der Drehachsen der Planetenräder untereinander ist innerhalb des dritten Satzes ist gleich. Außerdem ist dieser Achsabstand genauso groß, wie es die Achsabstände der Drehachsen eines Satzes der Ausgleichsplanetenräder im Planetendifferenzial sind.The geared between the first drive (main drive) and the differential planetary gear has at least a third set planetary gears, whose respective axis of rotation is also arranged parallel to the main axis. The center distance of the axes of rotation of the planetary gears with each other is the same within the third set. In addition, this center distance is just as large as the center distances of the axes of rotation of a set of Ausgleichsplanetenräder in the planetary differential.
Mit anderen Worten: Die Abstände der Drehachsen der Planetenräder des Planetentriebs zur Hauptachse, der zwischen den Hauptantrieb und das Planetendifferenzial geschaltet ist, sind gleich zu den Abständen der Drehachsen eines der Sätze Ausgleichsplanetenräder, entweder des ersten oder des zweiten Satzes, zur Hauptachse. Dementsprechend sind die Achsabstände der Drehachsen der Planetenräder des Planetentriebs zur Hauptachse gleichzeitig auch entweder größer oder kleiner als die Achsabstände der Drehachsen der Ausgleichsplanetenräder innerhalb des anderen Satzes zur Hauptachse.In other words, the distances of the rotational axes of the planetary gears of the planetary gear to the main axis, which is connected between the main drive and the planetary differential are equal to the distances of the axes of rotation of one of the sets Ausgleichsplanetenrad, either the first or the second set, to the main axis. Accordingly, the axial distances of the axes of rotation of the planet gears of the planetary gear to the main axis are at the same time either greater or smaller than the axial distances of the axes of rotation of the Ausgleichsplanetenräder within the other set to the main axis.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vorzugsweise vor, dass der Achsabstand der Drehachsen der Planetenräder des Planetentriebs zur Hauptachse dem Achsabstand der Drehachsen des Satzes der Ausgleichsplanetenräder zur Hauptachse entspricht, die weiter von der der Hauptachse entfernt liegen. In diesem Fall ist also der Achsabstand der Drehachsen der Planentenräder zur Hauptachse größer als der Achsabstand der Drehachsen der Ausgleichsplanetenräder eines Satzes im Planetendifferenzial zur Hauptachse. An embodiment of the invention preferably provides that the center distance of the axes of rotation of the planet gears of the planetary drive to the main axis corresponds to the axial distance of the axes of rotation of the set of Ausgleichsplanetenräder to the main axis, which are further away from the main axis. In this case, therefore, the center distance of the axes of rotation of the planetary gears to the main axis is greater than the axial distance of the axes of rotation of the compensating planet gears of a set in the planetary differential to the main axis.
In dem Planetendifferenzial steht die Verzahnung des ersten Satzes Ausgleichsplanetenräder mit der Verzahnung des zweiten Satzes der Ausgleichsplanetenräder im Zahneingriff. Die Anzahl der Zähne der Ausgleichsplanetenräder des ersten Satzes entspricht dabei vorzugsweise der Anzahl der Zähne der Verzahnung der Ausgleichsplanetenräder des zweiten Satzes, kann aber auch anders sein. Gleichzeitig steht die Verzahnung der Ausgleichsplanetenräder eines der Sätze im Zahneingriff mit der Verzahnung nur einem Sonnenrad, ohne dass die Verzahnung der Ausgleichsplanetenräder dieses Satzes mit der Verzahnung des anderen Sonnenrads im Zahneingriff steht. Dazu müssen die Ausgleichsplanetenräder dieses einen Satzes „länger”, d. h. axial breiter sein als die Zähne der Ausgleichsplanetenräder des anderen Satzes und das andere Sonnenrad axial übergreifen ohne dieses zu berühren.In the planetary differential, the teeth of the first set of compensating planet gears mesh with the teeth of the second set of compensating planetary gears. The number of teeth of the compensating planet gears of the first set preferably corresponds to the number of teeth of the teeth of the compensating planetary gears of the second set, but may also be different. At the same time, the toothing of the compensating planetary gears of one of the sets meshing with the toothing is only one sun gear, without the toothing of the compensating planet gears of this set meshing with the toothing of the other sun gear. For this purpose, the balancing planet wheels of this one sentence "longer", d. H. be axially wider than the teeth of the balance planetary gears of the other set and axially overlap the other sun gear without touching it.
Da die längeren Ausgleichsplanetenräder zwecks Zahneingriff mit den kürzeren Ausgleichsplanetenrädern das eine der Sonnenräder axial übergreifen müssen, muss das axial übergriffene Sonnenrad eine geringere Anzahl an Zähnen, also einen geringeren Durchmesser, aufweisen als das benachbarte Sonnenrad. Alternativ und vorzugsweise weist die Verzahnung des axial übergriffenen Sonnenrades jedoch die gleiche Anzahl an Zähnen auf wie das andere, ist jedoch mit einem kleineren Kopfkreis ausgelegt. Die gleiche Anzahl der Zähne und gleiche Durchmesser der Ausgleichsplanetenräder beider Sätze untereinander sind in diesem Fall vorausgesetzt.Since the longer Ausgleichsplanetenräder for the purpose of meshing with the shorter Ausgleichsplanetenrädern the one of the sun gears must overlap axially, the axially overlapped sun gear a smaller number of teeth, so a smaller diameter, have than the adjacent sun gear. Alternatively and preferably, however, the toothing of the axially overlapped sun gear has the same number of teeth as the other, but is designed with a smaller tip circle. The same number of teeth and the same diameter of the Ausgleichsplanetenräder both sets are mutually assumed in this case.
Die unterschiedlichen Kopfkreisdurchmesser der Sonnenräder können durch die der Fachwelt bekannte Profilverschiebung erreicht werden. Der Zahnkontakt der Sonnenräder mit dem größeren Kopfkreis ist dabei durch positive Profilverschiebung und entsprechend der Zahnkontakt der im Kopfkreis kleineren Sonnenräder durch negative Profiverschiebung erreichbar. Der Kopfkreis ist ein gedachter Kreis, der die Zähne einer Verzahnung mit gleich großen Zähnen außen umgibt. Der Kopfkreisdurchmesser ist dementsprechend der Außendurchmesser einer solchen Stirnverzahnung. Er bestimmt von der Drehachse bzw. Rotationsachse aus den Platzbedarf eines Zahnrades in alle radiale Richtungen. Gleichzeitig ist der Achsabstand des übergriffenen Sonnenrades zum Ausgleichsplanetenrad, mit dem es im Zahneingriff steht, kleiner, damit die kurzen Zahnräder mit diesem kämmen können Die übereinstimmenden Übersetzungen zwischen den Ausgleichsplanetenrädern des ersten Satzes und dem ersten Sonnenrad sowie zwischen den Ausgleichsplanetenrädern des zweiten Satzes und dem zweiten Sonnenrad sind in diesem Fall vorausgesetzt.The different tip diameter of the sun gears can be achieved by the profile shift known in the art. The tooth contact of the sun gears with the larger tip circle is achieved by positive profile shift and according to the tooth contact of the smaller circle in the head circle sun by negative professional shift. The head circle is an imaginary circle that surrounds the teeth of a toothing with equal teeth outside. The tip diameter is accordingly the outside diameter of such a face gear. It determines from the axis of rotation or axis of rotation of the space required by a gear in all radial directions. At the same time, the center distance of the overlapped sun gear to the counterbalancing planetary gear meshing therewith is smaller so that the short gears can mesh with it. The matching gear ratios between the first planetary gear balancing wheels and the first sun gear and between the second planetary gear balancing wheels and the second Sun gear are required in this case.
Das erste Sonnenrad weist bevorzugt den größeren und das zweite Sonnenrad den kleineren Kopfkreis auf. In diesem Fall ist der Achsabstand zwischen dem ersten Sonnenrad und den Drehachsen der langen Ausgleichsplanetenräder des ersten Satzes größer als der Achsabstand der Rotationsachse des zweiten Sonnenrades zu der jeweiligen Drehachse des zweiten Satzes mit den kurzen Ausgleichsplanetenrädern. In diesem Fall sind die Ausgleichsplanetenräder des ersten Satzes die langen Ausgleichsplanetenräder, die das zweite Sonnenrad axial übergreifen. Das zweite Sonnenrad steht nur mit den kürzeren Ausgleichsplanetenrädern im Zahneingriff. Diese Anordnung kann auch umgekehrt ausgeführt sein, so dass der Achsabstand zwischen den Drehachsen des zweiten Satzes Ausgleichsplanetenräder und der Rotationsachse des jeweiligen zweiten Sonnenrads größer ist als der Achsabstand zwischen der Rotationsachse des ersten Sonnenrades und den Drehachsen der Ausgleichsplanetenräder des ersten Satzes. In diesem Fall sind die Ausgleichsplanetenräder des zweiten Satzes die langen und die des ersten Satzes die kurzen Ausgleichsplanetenräder.The first sun gear preferably has the larger and the second sun gear on the smaller tip circle. In this case, the axial distance between the first sun gear and the axes of rotation of the long compensation planetary gears of the first set is greater than the axial distance of the axis of rotation of the second sun gear to the respective axis of rotation of the second set with the short compensation planetary gears. In this case, the balancing planetary gears of the first set are the long balancing planetary gears that axially overlap the second sun gear. The second sun gear meshes only with the shorter counterbalance planetary gears. This arrangement can also be reversed, so that the center distance between the axes of rotation of the second set of Ausgleichsplanetenräder and the axis of rotation of the respective second sun gear is greater than the axial distance between the axis of rotation of the first sun gear and the axes of rotation of the compensating planetary gears of the first set. In this case, the compensating planet wheels of the second set are the long and the first set of short balancing wheels.
Die Erfindung sieht mit einer Ausgestaltung vor, dass der Achsabstand der Drehachsen der Planetenräder im Planetentrieb zur Hauptachse erstens entweder mit dem längeren Achsabstand zwischen der Rotationsachse des im Kopfkreis größeren Sonnenrades und der Drehachse der langen Ausgleichsplanetenrädern oder zweitens mit dem kürzeren Achsabstand zwischen der Rotationsachse des anderen im Kopfkreis kleineren Sonnenrades und den Drehachsen der kurzen Ausgleichsplanetenrädern gleich ist. Dadurch ergeben sich vorteilhaft zwei unterschiedliche Gestaltungsmöglichkeiten hinsichtlich des zur Verfügung stehenden Bauraums wie folgt beschrieben:
- a. Wenn die Achsabstände im Planetentrieb den größeren Achsabständen zwischen dem größeren Sonnenrad und den langen Planeten entsprechen, muss der jeweilige Kräfte übertragende Anteil der. Verzahnungen aller Zahnräder des Planetentriebs und des Differenzials vergleichsweise axial breiter ausgelegt sein.
- b. In dem Fall, in dem die Achsabstände im Planetentrieb gleich den kleineren Achsabständen zwischen der kleineren Sonne und dem kurzen Planetenrad ist, kann die Antriebseinheit, gleiche Drehmomente wie bei a. vorausgesetzt, axial schmal ausgelegt und der Bauraum radial erweitert werden.
- a. If the center distances in the planetary drive correspond to the larger center distances between the larger sun gear and the long planets, the respective forces transmitting portion of the. Gear teeth of all gears of the planetary gear and the differential be designed comparatively axially wider.
- b. In the case where the center distances in the planetary gear is equal to the smaller center distances between the smaller sun and the short planetary gear, the drive unit, the same torques as in a. provided, designed axially narrow and the space to be expanded radially.
Die Kombination a. kann gewählt werden, wenn für die Auslegung der Antriebseinheit wenig radialer Bauraum aber axial ausreichend Bauraum zur Verfügung steht. Die Kombination b. wird vorzugsweise dann angewendet, wenn axial wenig Bauraum aber radial größerer Bauraum zur Verfügung steht.The combination a. can be selected if there is little radial space available for the design of the drive unit but axially sufficient space available. The combination b. is preferably used when axially little space but radially larger space is available.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mit dem Planetendifferenzial ein durch einen Nebenantrieb angetriebenes Überlagerungsgetriebe getrieblich gekoppelt ist. In dem Fall, in dem zu den vom Hauptantrieb eingebrachten Momenten weitere Momente vom Nebenantrieb über den zweiten der Planetensätze des Differenzials in das Differenzial eingebracht werden sollen, müssen die Planetenräder des zweiten Satzes die kurzen Planetenräder sein. Die zusätzliche Antriebsleistung kann beispielsweise über eine mit dem Überlagerungsgetriebe wirkverbundene zweite Antriebswelle eines weiteren Antriebs, des Nebenantriebs; in das Überlagerungsgetriebe eingeleitet werden, wobei die Rotationsachse der Antriebswelle vorzugsweise konzentrisch auf der Hauptachse liegt.An embodiment of the invention provides that with the planetary differential driven by a PTO superposition gearbox is coupled by gearing. In the case where other moments are to be introduced from the power take-off via the second of the planetary gear sets of the differential into the differential to the moments introduced by the main drive, the planet gears of the second set must be the short planetary gears. The additional drive power can, for example, via an operatively connected to the superposition gear second drive shaft of another drive, the auxiliary drive; be introduced into the superposition gear, wherein the axis of rotation of the drive shaft is preferably concentric with the main axis.
Das Überlagerungsgetriebe weist wenigstens einen vierten Satz Planetenräder auf, in dem die zur Hauptachse parallelen Drehachsen der Planetenräder genauso weit von der Hauptachse entfernt sind, wie die Drehachsen der Planetenräder des dritten Satzes.The superposition gearing comprises at least a fourth set of planetary gears, in which the axes of rotation of the planet gears parallel to the main axis are just as far away from the main axis as the axes of rotation of the planet gears of the third set.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass das Gehäuse des Planetenträgers und des Differenzials einteilig ausgeführt werden kann. Der Planetenträger der Planeten des Planetendifferenzials ist gleichzeitig Planetenträger des zwischen Hauptantrieb und Planetendifferenzials angeordneten Planetentriebs. Weiter besteht die Möglichkeit die Planetenradbolzen zu verlängern und zugleich die Ausgleichsräder des Differenzials und die Planeten auf der gleichen Welle zu lagern. Weiter können unter Umständen gleiche oder zumindest ähnliche Planetenträger verbaut werden, so dass insgesamt die Anzahl der Einzelteile, die für die Herstellung der Antriebseinheit benötigt werden, gering ist.Another advantage of the invention is that the housing of the planet carrier and the differential can be made in one piece. The planet carrier of the planets of the planetary differential is at the same time a planet carrier of the planetary drive arranged between the main drive and the planetary differential. It is also possible to extend the planetary pin and at the same time to store the differential gears and the planets on the same shaft. Furthermore, under certain circumstances the same or at least similar planet carriers can be installed, so that overall the number of individual parts required for the production of the drive unit is low.
Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings
Das Gehäuse
Das erste Sonnenrad
Das zweite Sonnenrad
Ein Sonnenrad
Der Planetenträger
Ein erster Planetensatz des Planetendifferenzials
Der zweite Planetensatz ist durch die Ausgleichsplanetenräder
Ein weiterer Planetensatz ist durch die Planetenräder
Ein konzentrisch in dem Gehäuse
Die Planetenräder
Die Planetenräder
Auf jedem Planetenbolzen
Von den Ausgleichsplanetenrädern
Das Hohlrad
Die Planetenräder
Die Planetenräder
Außer den Planetenrädern
Das erste Sonnenrad
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20120827 Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20120827 |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20140211 Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20140211 |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20150123 |
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R016 | Response to examination communication |