DE102011010080B4

DE102011010080B4 - Planetengetriebe mit integriertem Freilauf

Info

Publication number: DE102011010080B4
Application number: DE102011010080.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Misala
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2011-02-01
Filing date: 2011-02-01
Publication date: 2017-08-10
Anticipated expiration: 2031-02-02
Also published as: DE102011010080A1

Abstract

Planetengetriebe (10) mit den Elementen Sonnenrad (12), Planetenträger (16) mit zumindest einem Planetenrad (18) und Hohlrad (24), bei dem unter Einsatz zumindest eines an einem ersten (16) der Elemente angeordneten Freilaufkörpers (28) ein Freilauf zwischen dem ersten (16) der Elemente und einem zweiten Element (12) bereitgestellt ist, wobei der Freilaufkörper (28) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass er zwischen Zähne (14) des zweiten Elements (12) einbringbar ist, und bei dem Planetengetriebe (10) das erste Element, an dem der Freilaufkörper (28) angeordnet ist, der Planetenträger (16) ist, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Scheibe aufweist, in der eine Aussparung (26), welche eine gezahnte Kontur aufweist, bereitgestellt ist, durch die der Freilaufkörper (28) geführt ist, wobei die gezahnte Kontur eine Mehrzahl von Zähnen (36, 38, 40) mit in eine Richtung sich vergrößernden Zahnzwischenräumen aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe mit einem integriertem Freilauf, nämlich nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die üblichen Elemente Sonnenrad, Planetenträger mit zumindest einem Planetenrad und Hohlrad umfassen jeweils Zähne. An einem ersten dieser Elemente ist ein Freilaufkörper angeordnet, um einen Freilauf zwischen diesem ersten Element und einem zweiten Element bereitzustellen.
Ein solches Planetengetriebe ist aus der DE 196 16 666 B4 und der WO 01/77 520 A1 bekannt.
Die DE 196 16 666 B4 beschreibt hierzu, dass als Freilaufkörper Klemmstücke vorgesehen sind, die in einer Aussparung eines der Elemente bereitgestellt sind, dort federabgestützt sind und eine Radialkraft auf den Topfrand eines der anderen Elemente ausüben. Dadurch, dass der Freilauf reibschlüssig erfolgt, muss die Federkraft relativ hoch sein, also müssen die Federn relativ groß sein. Dies ist nicht vereinbar mit dem Erfordernis, das Planetengetriebe reibungsarm und relativ kompakt zu bauen.
Die WO 01/77 520 A1 beschreibt ein Planetengetriebe, bei dem an einem Element, z. B. dem Sonnenrad, ein Klemmkörper vorgesehen ist, welcher an einem hierfür eigens bereitgestellten Gegenstück eines anderen Elements einrasten kann. Nachteilig hieran ist es, dass die Freilauffunktion nicht unmittelbar bereitgestellt ist, sondern eine Relativdrehung der beiden Elemente zueinander erfolgen muss, bis der Klemmkörper auf eine entsprechende Einraststelle getroffen ist.
Das Planetengetriebe aus der WO 01/77 520 A1 wird dazu eingesetzt, zumindest ein Nebenaggregat mit einem Hauptaggregat zu koppeln. Beispielsweise kann eine Brennkraftmaschine über das Planetengetriebe mit einem Starter-Generator verbunden werden.
Ferner sind aus dem Stand der Technik die Druckschriften US 2 542 015 A , DE 20 05 894 A , DE 103 30 870 A1 , DE 199 27 905 A1 und AT 14 725 B bekannt.
Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe, das ebenso zum Kuppeln eines Nebenaggregats mit einem Hauptaggregat einsetzbar ist. Insbesondere bei einem solchen Einsatz muss aber das Planetengetriebe kompakt bauen. Je schneller der Freilauf seine Freilauffunktion ausübt, desto besser ist es. Dies gilt insbesondere deswegen, weil in einem Kraftfahrzeug eine schnelle Reaktion des Antriebs auf Fahrerwünsche erforderlich ist.
Somit besteht die vorliegende Aufgabe darin, ein Planetengetriebe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bereitzustellen, das gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Eigenschaften hat, insbesondere kompakt baut und/oder eine schnelle Reaktion ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch ein Planetengetriebe mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Somit ist der Freilaufkörper derart ausgebildet und angeordnet, dass er zwischen Zähne des zweiten Elements einbringbar ist.
Mit anderen Worten greift der Freilaufkörper zum Koppeln des ersten und zweiten Elements in einen Zahnzwischenraum des zweiten Elements ein, ist aber gleichzeitig an das erste Element angebunden. Auf diese Weise wird eine formschlüssige Verbindung geschaffen, und da über den gesamten Umfang des zweiten Elements Zähne bereitgestellt sind, muss auch nicht eine Drehung des zweiten Elements in größerem Ausmaße erfolgen, bis ein Eingreifen des Freilaufkörpers erfolgen kann.
Bevorzugt ist der Freilaufkörper mithilfe einer Feder an dem ersten Element abgestützt, und es ist diese Feder, die den Freilaufkörper bei einer vorbestimmten Richtung einer Drehung des ersten Elements relativ zum zweiten Element zwischen die Zähne des zweiten Elements drängt und damit das erste und zweite Element miteinander koppelt, so dass keine weitere Relativdrehung mehr möglich ist. Bei der entgegen gesetzten Drehrichtung hingegen soll dies gerade nicht der Fall sein.
Das Verwenden einer Feder hat den Vorteil, dass der Freilauf selbsttätig wirkt und es nicht einer Auslösung von außen bedarf.
Erfindungsgemäß ist das erste Element, also das Element, an dem der Freilaufkörper angeordnet ist, der Planetenträger. Dieser weist eine Scheibe auf, in der eine Aussparung bereitgestellt ist, durch die der Freilaufkörper hindurch geführt ist. Durch die Aussparung wird der Freilaufkörper positioniert. Insbesondere kann er sich an der Kontur der Aussparung entlang bewegen, vor allem, wenn er der Wirkung einer Federkraft unterliegt. Durch die Form der Aussparung kann dann die Freilauffunktion beliebig eingestellt werden.
Ferner weist die Aussparung eine gezahnte Kontur auf, damit der Freilaufkörper in diese Kontur einrasten kann. Dies soll insbesondere bevorzugt dann geschehen, wenn die Freilauffunktion gebraucht wird. Der Freilaufkörper rastet dann wahlweise in die Zähne der gezahnten Kontur oder in die Zähne des zweiten Elements ein, und einmal koppelt er das erste und das zweite Element nicht miteinander, und im anderen Fall tut er dies.
Ferner weist die gezahnte Kontur eine Mehrzahl von Zähnen mit in einer Richtung sich von Zahnzwischenraum zu Zahnzwischenraum vergrößernden Zahnzwischenräumen auf. Auf diese Weise wird eine Art Rampe gebildet, die es ermöglicht, dass sich der Freilaufkörper von der Position, in der er die beiden Elemente miteinander koppelt, in eine Freilaufposition bewegen kann, in der er in die gezahnte Kontur einrastet.
Bevorzugt ist das zweite Element das Sonnenrad. Der Freilaufkörper bewegt sich daher entgegen der Fliehkraft, so dass eine erhöhte Sicherheit gegeben ist, dass der Freilauf zuverlässig funktioniert. Ein Freilauf zwischen den Planetenträger und dem Sonnenrad ist insbesondere auch dann erwünscht, wenn der Planetenträger mit einer Verbrennungskraftmaschine gekoppelt ist und das Sonnenrad mit einer elektrischen Maschine gekoppelt ist. Zwar ließe sich theoretisch die elektrische Maschine auch mit dem Hohlrad koppeln, wegen der Übersetzungsverhältnisse ist die Ankoppelung an das Sonnenrad jedoch in der Regel die vorteilhaftere.
Bevorzugt weist der Freilaufkörper einen walzenförmigen oder stabförmigen Abschnitt auf, also eine Art Stift, der in die Zahnzwischenräume des zweiten Elements bzw. gegebenenfalls auch der gezahnten Kontur der Aussparung eingreifen kann. Dadurch ist die Ankopplung besonders einfach.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, in der
1 eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes in axialer Draufsicht ist und
2 einen axialen Schnitt des Planetengetriebes aus 1 in dem Falle zeigt, dass ein Freilaufkörper in Zahnzwischenräume an einem Sonnenrad des Planetengetriebes eingreift.
Ein im Ganzen mit 10 bezeichnetes Planetengetriebe weist ein Sonnenrad 12 auf, das Zähne 14 hat. Ein Planetenträger 16 trägt Planetenräder 18, die Zähne 20 aufweisen, die mit den Zähnen 14 des Sonnenrades 12 kämmen. Gleichzeitig kämmen die Zähne 20 der Planetenräder 18 mit Zähnen 22 eines Hohlrades 24 des Planetengetriebes 10.
Der Planetenträger 16 weist vorliegend eines Aussparung 26 auf, durch die ein Freilaufkörper 28 geführt ist, der mithilfe einer Feder 30 an dem Planetenträger 16 abgestützt ist. Die Kontur der Aussparung 26 ist nun bezüglich eines von der Drehachse A des Sonnenrades 12, des Planetenträgers 16 und des Hohlrades 24 ausgehenden radialen Strahles asymmetrisch: Ein erster Bereich 32 der Kontur befindet sich näher an den Zähnen 14 als ein zweiter Bereich 34 der Kontur. Im Übergang von dem ersten Bereich 32 zum zweiten Bereich 34 der Kontur sind immer größer werdende Zähne 36, 38, 40 bereitgestellt.
Die Feder 30 drückt nun den Freilaufkörper 28 radial nach innen. Dreht sich nun der Planetenträger 16 gemäß dem Pfeil 42 in eine erste Drehrichtung bezüglich des Sonnenrades 12, dann drückt die Feder 30 den Freilaufkörper 28 in die den Zähnen 14 nähere Ecke, den Bereich 32. Der Freilaufkörper 28 umfasst nun einen walzenförmigen Abschnitt 44, der von einer Deckplatte 46 abgeschlossen ist (s. 2). Auf der entgegengesetzten Seite umfasst der Freilaufkörper 28 eine größere Grundscheibe 48. Der Freilaufkörper hat somit die Form einer asymmetrischen Hantel. Gelangt der Freilaufkörper 28 in den Bereich 32, so erhält man die in 2 gezeigte Situation: Der walzenförmige Abschnitt 44 greift zwischen die Zähne 14 des Sonnenrades 12, rastet dort ein und der Planetenträger 16 nimmt in seiner Drehung nunmehr das Sonnenrad 12 mit, die Drehung erfolgt also gekoppelt.
Ändert sich nun die Drehrichtung gemäß dem Pfeil 50 in eine zweite Drehrichtung, dann wird der Freilaufkörper 28 in Richtung des zweiten Bereichs 34 der Kontur der Aussparung 26 gedrängt. Er gleitet hierbei nach und nach über die Zähne 36, 38 und 40, bis er im Bereich 34 angekommen ist. Im Bereich 34 ist der Freilaufkörper 28 dann soweit von den Zähnen 14 entfernt, dass er sicher von diesen entkoppelt ist. Bei Drehung gemäß der Drehrichtung 50 ist somit die Freilauffunktion gegeben.
Zur Realisierung der Erfindung in einem Planetengetriebe ist es lediglich notwendig, eine Aussparung 26 in dem Planetenträger 16 vorzusehen und den Freilaufkörper 28 mit der Feder 30 bereitzustellen. Es wird so gut wie kein zusätzlicher Platz für den Freilaufkörper 28 benötigt, der nicht ohnehin zur Verfügung stehen würde. Auf diese Weise kann das Planetengetriebe 10 trotz des Freilaufs kompakt bauen. Der so gestaltete Freilauf hat eine sehr schnelle Reaktion auf eine Änderung der Drehrichtung.

Claims

Planetengetriebe (10) mit den Elementen Sonnenrad (12), Planetenträger (16) mit zumindest einem Planetenrad (18) und Hohlrad (24), bei dem unter Einsatz zumindest eines an einem ersten (16) der Elemente angeordneten Freilaufkörpers (28) ein Freilauf zwischen dem ersten (16) der Elemente und einem zweiten Element (12) bereitgestellt ist, wobei der Freilaufkörper (28) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass er zwischen Zähne (14) des zweiten Elements (12) einbringbar ist, und bei dem Planetengetriebe (10) das erste Element, an dem der Freilaufkörper (28) angeordnet ist, der Planetenträger (16) ist, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Scheibe aufweist, in der eine Aussparung (26), welche eine gezahnte Kontur aufweist, bereitgestellt ist, durch die der Freilaufkörper (28) geführt ist, wobei die gezahnte Kontur eine Mehrzahl von Zähnen (36, 38, 40) mit in eine Richtung sich vergrößernden Zahnzwischenräumen aufweist.
Planetengetriebe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilaufkörper (28) mithilfe einer Feder (30) an dem ersten Element (16) abgestützt ist, wobei die Feder (30) den Freilaufkörper bei einer vorbestimmten Richtung (42) einer Drehung des ersten bezüglich des zweiten Elements zwischen die Zähne (14) des zweiten Elements (12) drängt und damit das erste und das zweite Element miteinander koppelt, und bei der entgegengesetzten Drehrichtung (50) nicht.
Planetengetriebe (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element das Sonnenrad (12) ist.
Planetengetriebe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilaufkörper (28) einen walzenförmigen Abschnitt (44) aufweist.