DE102011100596A1

DE102011100596A1 - Torque transmission device, particular switchable coupling, has drive shaft, output shaft and planetary gear with sun gear

Info

Publication number: DE102011100596A1
Application number: DE201110100596
Authority: DE
Inventors: Markus Kneissler
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-05-05
Filing date: 2011-05-05
Publication date: 2012-11-08

Abstract

The torque transmission device (10) has a drive shaft (12), an output shaft (14) and a planetary gear (16) with a sun gear (20). The wheels (28,34) are connected with a planet gear (32) in a rotating manner. The wheel of the planetary unit (22) is formed as magnet pole wheel. The structures of an arrangement (40) are formed as a magnet structure with a permanent magnet for transmitting torque between the planetary unit and the other wheel. An independent claim is also included for a drive train for a vehicle, with a drive unit, particularly an internal combustion engine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit einer Antriebswelle, einer Abtriebswelle und einem Planetenradsatz, der ein Sonnenrad, mindestens eine ein Planetenrad aufweisende Planeteneinheit, einen die Planeteneinheit tragenden Planetenträger und ein anderes Rad aufweist, wobei das Planetenrad eine Verzahnung zum Kämmen mit einer Verzahnung des Sonnenrades aufweist und das andere Rad und die Planeteneinheit jeweils Strukturen aufweisen, die zusammen eine Anordnung zur Drehmomentübertragung zwischen der Planeteneinheit und dem anderen Rad bilden. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug.The invention relates to a torque transmission device having a drive shaft, an output shaft and a planetary gear, which has a sun gear, at least one planetary gear planetary unit, a planetary carrier supporting the planet carrier and another wheel, wherein the planet gear has a toothing for meshing with a toothing of the sun gear and the other wheel and the planetary unit each have structures that together form an arrangement for transmitting torque between the planetary unit and the other wheel. The invention further relates to a drive train for a vehicle.

Eine derartige Drehmomentübertragungseinrichtung ist zum Beispiel als Planetengetriebe bekannt. Das Planetengetriebe oder der Planetenradsatz hat seinen Namen von der Bewegungsart der Planetenräder um das Sonnenrad. Bei einem einfachen Planetengetriebe ist das andere Rad als Hohlrad mit einer Innenverzahnung ausgebildet, wobei diese Verzahnung ebenfalls mit der Verzahnung der Planetenräder kämmt. Schon für ein solch einfaches Planetengetriebe gibt es dabei eine Vielzahl von Schaltungsmöglichkeiten.Such a torque transmission device is known, for example, as a planetary gear. The planetary gear or planetary gear has its name from the movement of the planetary gears around the sun gear. In a simple planetary gear, the other wheel is formed as a ring gear with an internal toothing, said toothing also meshes with the teeth of the planetary gears. Even for such a simple planetary gear there are a variety of circuit options.

Neben solchen als Getriebe ausgebildeten Drehmomentübertragungseinrichtungen gibt es auch als Kupplungen ausgebildete Drehmomentübertragungseinrichtungen. Eine Kupplung ist ein Maschinenelement zur Übertragung von Drehmomenten zwischen Wellen. Im Gegensatz zum Getriebe überträgt eine reine Kupplung im verbundenen Zustand ein unverändertes Drehmoment.In addition to such designed as a transmission torque transmission devices, there are also designed as a coupling torque transmission devices. A clutch is a machine element for transmitting torque between shafts. In contrast to the transmission transmits a pure clutch in the connected state an unchanged torque.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Drehmomentübertragungseinrichtung für einen Antriebsstrang und einen entsprechenden Antriebsstrang anzugeben, wobei die Drehmomentübertragungseinrichtung als Kupplung oder als Kombination aus Getriebe und Kupplung nutzbar ist.It is an object of the invention to provide a torque transmission device for a drive train and a corresponding drive train, wherein the torque transmission device can be used as a clutch or as a combination of transmission and clutch.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved by the features of the independent claims. Preferred embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das andere Rad und ein mit dem Planetenrad drehfest verbundenes weiteres Rad der Planeteneinheit als Magnetpolräder ausgebildet sind, die die als Magnetstrukturen mit Permanentmagneten ausgebildeten Strukturen der Anordnung zur Drehmomentübertragung zwischen der Planeteneinheit und dem anderen Rad aufweisen. Zur Übertragung eines Drehmoments ist die Antriebswelle mit dem Planetenträger verbunden und die Abtriebswelle mit dem Sonnenrad und gleichzeitig mit dem anderen Rad verbunden. Bevorzugt weist die Drehmomentübertragungseinrichtung mehrere Planeteneinheiten mit je einem Planetenrad und einem weiteren Rad auf. Die Drehmomentübertragung zwischen dem Planetenrad oder den Planetenrädern und dem Sonnenrad erfolgt über die Verzahnungen und somit kraft- und formschlüssig. Die Drehmomentübertragung zwischen dem weiteren Rad oder den weiteren Rädern und dem anderen Rad erfolgt über die Magnetkräfte und somit lediglich kraftschlüssig. Mit dieser Lösung ist eine berührungslose Kraft- beziehungsweise Momentübertragung möglich. Der Kraftschluss lässt die Drehmomentübertragungseinrichtung Kupplungseigenschaften haben.According to the invention, it is provided that the other wheel and a further wheel of the planetary unit rotatably connected to the planetary unit are designed as magnetic pole wheels which have the magnetic structures with permanent magnets formed structures of the arrangement for transmitting torque between the planetary unit and the other wheel. To transmit a torque, the drive shaft is connected to the planet carrier and the output shaft connected to the sun gear and simultaneously with the other wheel. The torque transmission device preferably has a plurality of planetary units each with a planetary gear and a further wheel. The torque transmission between the planet or the planetary gears and the sun takes place via the teeth and thus non-positively and positively. The torque transmission between the other wheel or the other wheels and the other wheel via the magnetic forces and thus only non-positively. With this solution, a non-contact force or torque transmission is possible. The frictional connection allows the torque transmission device to have clutch characteristics.

Ist der Kraftschluss über die Magnetkräfte manipulierbar, so kann die Drehmomentübertragungseinrichtung als schaltbare Kupplung, insbesondere als weich schaltbare Kupplung genutzt werden.If the frictional connection can be manipulated via the magnetic forces, then the torque transmission device can be used as a switchable clutch, in particular as a soft-switchable clutch.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umgibt das andere Rad mit seinen Magnetstrukturen das weitere Rad der Planeteneinheit mit seinen Magnetstrukturen in zumindest einem Axialabschnitt unter Ausbildung eines Luftspalts. Das andere Rad ist somit ein äußeres Magnetpolrad und das mit dem Planetenrad drehfest verbundene weitere Rad ist ein inneres Magnetpolrad. Die axiale Breite des Axialabschnitts gibt eine effektive Wirkfläche der Kraft- bzw. Momentübertragung an. Die Drehmomentübertragung zwischen Antriebs- und Abtriebswelle der Drehmomentübertragungseinrichtung skaliert mit beiden Größen (radiale Breite des Luftspalts und axiale Breite des Axialabschnitts).According to a preferred embodiment of the invention, the other wheel with its magnet structures surrounds the further wheel of the planetary unit with its magnet structures in at least one axial section to form an air gap. The other wheel is thus an outer magnetic pole and the rotatably connected to the planet further wheel is an inner Magnetpolrad. The axial width of the axial section indicates an effective effective area of the force or torque transmission. The torque transmission between the input and output shafts of the torque transmitting device scales with both sizes (radial width of the air gap and axial width of the axial portion).

Eine derartige Drehmomentübertragungseinrichtung ist als schaltbare Kupplung, insbesondere weich schaltbare Kupplung, nutzbar, wenn insbesondere die Breite des Luftspalts und/oder die Breite des Axialabschnitts und/oder die Stärke der Magnete veränderbar ist/sind.Such a torque transmission device can be used as a switchable clutch, in particular a soft clutch, if in particular the width of the air gap and / or the width of the axial section and / or the strength of the magnets is / are variable.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Magnetstrukturen des anderen Rades und/oder des weiteren Rades zur Änderung der Breite des Luftspalts radial verlagerbar angeordnet sind. Somit ergibt sich unmittelbar die Veränderbarkeit der Breite des Luftspalts.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the magnetic structures of the other wheel and / or of the further wheel are arranged to be radially displaceable in order to change the width of the air gap. This results directly in the variability of the width of the air gap.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Magnetstrukturen des anderen Rades und/oder des weiteren Rades zur Änderung der Breite des Axialabschnitts axial verlagerbar angeordnet sind.According to yet another preferred embodiment of the invention, it is provided that the magnetic structures of the other wheel and / or the other wheel are arranged so as to be axially displaceable in order to change the width of the axial section.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Drehmomentübertragungseinrichtung eine Vorrichtung zur Veränderung der Winkellage zwischen dem anderen Rad und dem weiteren Rad aufweist. Die Drehmomentübertragung zwischen Antriebs- und Abtriebswelle der Drehmomentübertragungseinrichtung skaliert mit der Winkellage der Magnetstruktur des anderen Rades zu der des weiteren Rades.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the torque transmission device is a device for Has change in the angular position between the other wheel and the other wheel. The torque transmission between the drive and output shafts of the torque transmission device scales with the angular position of the magnetic structure of the other wheel to that of the other wheel.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verhältnis des Durchmessers D1 des Sonnenrads zu dem Durchmesser D2 des Planetenrads oder jedes der Planetenräder der Polpaarzahl des anderen Rades entspricht. Die Polpaarzahl des weiteren Rades oder der weiteren Räder ist bevorzugt eins. Die entsprechende Magnetstruktur des weiteren Rades weist also einen Nordpol N und einen Südpol S auf.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the ratio of the diameter D1 of the sun gear to the diameter D2 of the planetary gear or each of the planetary gears corresponds to the pole pair number of the other wheel. The number of pole pairs of the other wheel or wheels is preferably one. The corresponding magnetic structure of the other wheel thus has a north pole N and a south pole S.

Insbesondere ist der Durchmesser D2 des Planetenrades kleiner als der Durchmesser D3 des die magnetischen Strukturen aufweisenden weiteren Rades.In particular, the diameter D2 of the planetary gear is smaller than the diameter D3 of the other wheel having the magnetic structures.

Der erfindungsgemäße Antriebsstrang für ein Fahrzeug weist eine Antriebsmaschine, insbesondere eine Brennkraftmaschine (einen Verbrennungsmotor, einen Abtrieb zum Anschluss an die Antriebsräder des Fahrzeugs und/oder einen zugehörigen Radantrieb zur Verteilung des Drehmoments auf diese Antriebsräder, sowie eine vorstehend genannte Einrichtung auf, deren Antriebswelle mit der Antriebsmaschine und deren Abtriebswelle mit dem Abtrieb des Antriebsstrangs zur Drehmomentübertragung verbunden ist.The powertrain according to the invention for a vehicle has an engine, in particular an internal combustion engine (an internal combustion engine, an output for connection to the drive wheels of the vehicle and / or an associated wheel drive for distributing the torque to these drive wheels, as well as an aforementioned device, whose drive shaft with the drive engine and the output shaft is connected to the output of the drive train for torque transmission.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Antriebsstrang eine als elektrische Maschine ausgebildete weitere Antriebsmaschine aufweist, wobei das andere Rad der Einrichtung mit seinen Magnetstrukturen ein Teil dieser elektrischen Maschine ist. Das Teil der elektrischen Maschine ist bevorzugt ein Rotor der elektrischen Maschine. Die elektrische Maschine ist insbesondere als Motorgenerator ausgebildet. Der entsprechende Antrieb ist ein Parallelhybrid-Antrieb.According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the drive train has a further drive machine designed as an electrical machine, wherein the other wheel of the device with its magnetic structures is a part of this electrical machine. The part of the electric machine is preferably a rotor of the electric machine. The electric machine is designed in particular as a motor generator. The corresponding drive is a parallel hybrid drive.

Die Erfindung betrifft schließlich noch die Verwendung der vorstehend genannten Einrichtung als Kupplung, insbesondere als schaltbare Kupplung. Eine derartige Kupplung ist eine welch schaltende Kupplung.Finally, the invention also relates to the use of the abovementioned device as a clutch, in particular as a shiftable clutch. Such a coupling is a switching coupling which.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings with reference to a preferred embodiment, wherein the features shown below, both individually and in combination may represent an aspect of the invention. Show it:

1: eine schematische Schnittdarstellung durch eine Drehmomentübertragungseinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, 1 FIG. 2 is a schematic sectional view through a torque transmission device according to a preferred embodiment of the invention. FIG.

2: eine schematische Darstellung der in 1 gezeigten Drehmomentübertragungseinrichtung in axialer Blickrichtung und 2 : a schematic representation of the in 1 shown torque transmission device in the axial direction and

3: eine Darstellung der in den 1 und 2 gezeigten Drehmomentübertragungseinrichtung, wobei die Darstellung in 3 der Darstellung in 2 bei einem um 45° gedrehten Planetenträger der Einrichtung entspricht. 3 : a representation of the in the 1 and 2 shown torque transmission device, wherein the representation in 3 the representation in 2 corresponds to a rotated by 45 ° planet carrier of the device.

Die 1 zeigt eine Drehmomentübertragungseinrichtung 10 mit einer Antriebswelle 12, einer Abtriebswelle 14 und einem zwischen Antriebswelle 12 und Abtriebswelle 14 angeordneten Planetenradsatz 16. Antriebswelle 12 und Abtriebswelle 14 der Einrichtung 10 sind dabei auf einer gemeinsamen Hauptachse 18 der Drehmomentübertragungseinrichtung 10 angeordnet. Der Planetenradsatz 16 weist ein Sonnenrad 20, mehrere (hier zwei) Planeteneinheiten 22, einen die Planeteneinheiten 22 tragenden Planetenträger 24 und ein als Hohlrad 26 ausgebildetes anderes Rad 28 auf. Jede der Planeteneinheiten 22 weist auf ihrer parallel zur Hauptachse 18 verlaufenden Achse 30 je ein Planetenrad 32 und axial beabstandet dazu je ein weiteres Rad 34 auf, wobei das Planetenrad 32 und das weitere Rad 34 über eine Welle drehfest miteinander verbunden sind. Die Planetenräder 32 haben – wie auch das Sonnenrad 18 – je eine Verzahnung an ihren Außenumfängen (nicht gezeigt). Die Planetenräder 32 rollen außen auf dem drehbar gelagerten Sonnenrad 20 ab, wobei die Verzahnung der Planetenräder 32 mit der Verzahnung des Sonnenrades 20 kämmt. Um dieses Abrollen der Planetenräder 32 auf dem Sonnenrad 20 zu ermöglichen, sind die Planeteneinheiten 22 drehbar auf dem Träger 24 gelagert. Der Planetenträger 24 ist seinerseits (innerhalb der Drehmomentübertragungseinrichtung 10) drehbar gelagert. Das Sonnenrad 20 und die Planetenräder 32 sind in einer ersten Ebene 36 senkrecht zur den Achsen 18, 30 angeordnet.The 1 shows a torque transmitting device 10 with a drive shaft 12 , an output shaft 14 and one between drive shaft 12 and output shaft 14 arranged planetary gear set 16 , drive shaft 12 and output shaft 14 the device 10 are on a common main axis 18 the torque transmitting device 10 arranged. The planetary gear set 16 has a sun wheel 20 , several (here two) planetary units 22 , one the planetary units 22 carrying planet carrier 24 and a ring gear 26 trained other wheel 28 on. Each of the planetary units 22 points to its parallel to the main axis 18 extending axis 30 one planet wheel each 32 and each axially spaced therefrom another wheel 34 on, with the planetary gear 32 and the other wheel 34 are rotatably connected to each other via a shaft. The planet wheels 32 have - as well as the sun 18 - Each gearing on their outer peripheries (not shown). The planet wheels 32 roll outside on the rotatably mounted sun gear 20 starting, with the teeth of the planet gears 32 with the teeth of the sun gear 20 combs. To this rolling off the planet wheels 32 on the sun wheel 20 to enable are the planetary units 22 rotatable on the carrier 24 stored. The planet carrier 24 is itself (within the torque transfer device 10 ) rotatably mounted. The sun wheel 20 and the planet wheels 32 are in a first level 36 perpendicular to the axes 18 . 30 arranged.

Axial versetzt zur ersten Ebene 36 sind das als Hohlrad 26 ausgebildete andere Rad 28 und die weiteren Räder 34 der Planeteneinheiten 22 in einer zweiten Ebene 38 angeordnet. Dabei umgibt das andere Rad 28 die weiteren Räder innerhalb dieser zweiten Ebene 38 vollumfänglich. Das andere Rad 28 weist eine in 2 gezeigte Magnetstruktur mit als N gekennzeichneten Nordpolen und mit als S gekennzeichneten Südpolen (beziehungsweise als N-S bezeichneten Polpaaren) auf. Dabei besitzt die Magnetstruktur des anderen Rades 28 zwei Polpaare N-S; N-S. Jedes der weiteren Räder 34 der Planeteneinheiten 22 weist ebenfalls eine Magnetstruktur mit als N gekennzeichneten Nordpolen und mit als S gekennzeichneten Südpolen (beziehungsweise als N-S bezeichneten Polpaaren) auf. Dabei besitzt die Magnetstruktur jedes der weiteren Räder 34 nur ein Polpaare N-S.Axially offset to the first level 36 are that as a ring gear 26 trained another wheel 28 and the other wheels 34 the planetary units 22 in a second level 38 arranged. It surrounds the other wheel 28 the other wheels within this second level 38 full. The other wheel 28 has an in 2 shown magnetic structure with N poles marked as N and with south poles marked as S (or pole pairs designated as NS). It has the magnetic structure of the other wheel 28 two pole pairs NS; NS. Each of the other wheels 34 the planetary units 22 also has a magnetic structure with north poles marked as N and with south poles marked as S (or pole pairs designated as NS). The magnetic structure has each of the other wheels 34 only one pole pair NS.

Das andere Rad 28 und die weiteren Räder 34 der Planeteneinheiten 22 bilden Strukturen einer Anordnung 40 zur Drehmomentübertragung zwischen den Planeteneinheiten 22 und dem anderen Rad 28. Diese Magnetstrukturen weisen zur Bildung der Polpaare N-S (nicht explizit gezeigte) Permanentmagnete auf. Das andere Rad 28 ist somit ein äußeres Magnetpolrad und die weiteren Räder 34 sind innere Magnetpolräder. Die Drehmomentübertragung zwischen der Rädern 28 und 34 erfolgt über magnetische Kräfte, also durch abstoßende Kräfte zwischen gleichen Polen (N-N; S-S) der unterschiedlichen Magnetstrukturen und durch anziehende Kräfte zwischen unterschiedlichen Polen (N-S; S-N) der unterschiedlichen Magnetstrukturen. Das Verhältnis des Durchmessers D1 des Sonnenrads 20 zu dem Durchmesser D2 jedes der Planetenräder 32 entspricht der Polpaarzahl des anderen Rades 28. In diesem Falle ist es 2:1.The other wheel 28 and the other wheels 34 the planetary units 22 form structures of an arrangement 40 for torque transmission between the planetary units 22 and the other wheel 28 , These magnetic structures have (not explicitly shown) permanent magnets for forming the pole pairs NS. The other wheel 28 is thus an outer Magnetpolrad and the other wheels 34 are inner magnetic pole wheels. The torque transmission between the wheels 28 and 34 is done by magnetic forces, ie by repulsive forces between the same poles (NN, SS) of the different magnetic structures and by attractive forces between different poles (NS, SN) of the different magnetic structures. The ratio of the diameter D1 of the sun gear 20 to the diameter D2 of each of the planet gears 32 corresponds to the number of pole pairs of the other wheel 28 , In this case it is 2: 1.

Zur Übertragung eines Drehmoments ist die Antriebswelle 12 mit dem Planetenträger 24 und die Abtriebswelle 14 gleichzeitig mit dem Sonnenrad 20 und mit dem anderen Rad 28 verbunden. In der schematischen Darstellung der 1 ist die Antriebswelle 12 mit dem Planetenträger 24 drehfest verbunden dargestellt und sowohl des andere Rad 28 als auch das Sonnenrad 20 mit der Abtriebswelle 14 dem Planetenträger 24 drehfest verbunden dargestellt.To transmit a torque is the drive shaft 12 with the planet carrier 24 and the output shaft 14 simultaneously with the sun wheel 20 and with the other wheel 28 connected. In the schematic representation of 1 is the drive shaft 12 with the planet carrier 24 rotatably connected shown and both the other wheel 28 as well as the sun wheel 20 with the output shaft 14 the planet carrier 24 rotatably connected shown.

Es ergibt sich der folgende Kraftfluss, der im Folgenden für eine belastete Abtriebswelle 14 ausgehend von 2 beschrieben werden soll:
Über die Antriebswelle 12 wird der Planetenträger 24 und die darauf drehbar gelagerten Planeteneinheiten 22 mit Planetenrädern 32 und weiteren Rädern 34 in Drehung versetzt, also ein Drehmoment übertragen. Dabei steht das mit der Abtriebswelle 14 verbundene Sonnenrad 20 und das ebenfalls mit der Abtriebswelle 14 verbundene andere Rad 28 aufgrund der Last an der Abtriebswelle 14 entweder weiterhin still oder vollführt eine gleichförmige Drehbewegung unabhängig von dem über die Antriebswelle 12 eingeleiteten Kraftfluss. Durch die Drehung der mit den Planetenrädern 32 drehfest verbundenen weiteren Rädern 34 (den inneren Magnetpolrädern) mit ihren Magnetstrukturen kommt es nun zu einer Kraft- beziehungsweise Momentübertragung zwischen dem weiteren und dem anderen Rad 34, 28 (innere Magnetpolräder und äußeres Magnetpolrad). Diese Situation ist in 3 nach einer Drehung des Planetenträgers um 45° im Uhrzeigersinn gezeigt. Bei dieser Situation sind die nach außen gewandten Südpole S der Magnetstrukturen der weiteren Räder 34 (innere Magnetpolräder) jeweils genau zwischen den N-S Polpaaren der Magnetstruktur des anderen Rades 28 (äußeres Magnetpolrad) angeordnet, sodass sich eine resultierende Momentübertragung zwischen den Magnetstrukturen der weiteren Räder 34 und dem anderen Rad 28 ergibt. Mit der Drehbewegung des anderen Rades (des äußeren Magnetpolrades) 28 kommt es zu einer resultierenden Bewegung des Sonnenrades 20 und der Abtriebswelle 14. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 10 überträgt ein Drehmoment von der Antriebswelle 12 auf die Abtriebswelle 14. Die Stärke der Drehmomentübertragung hängt nun stark von der Konfiguration der Anordnung 40 ab.This results in the following power flow, the following for a loaded output shaft 14 starting from 2 to be described:
About the drive shaft 12 becomes the planet carrier 24 and the planetary units rotatably mounted thereon 22 with planet wheels 32 and other wheels 34 set in rotation, so transmit a torque. It stands with the output shaft 14 connected sun gear 20 and that too with the output shaft 14 connected another wheel 28 due to the load on the output shaft 14 either continues to stand still or performs a uniform rotational movement independently of that via the drive shaft 12 initiated power flow. By the rotation of the planetary gears 32 rotatably connected other wheels 34 (The inner magnetic pole wheels) with their magnetic structures, there is now a force or torque transmission between the other and the other wheel 34 . 28 (inner magnetic pole wheels and outer magnetic pole wheel). This situation is in 3 after a rotation of the planet carrier by 45 ° clockwise. In this situation, the south facing outward poles S are the magnetic structures of the other wheels 34 (inner magnetic pole wheels) respectively exactly between the NS pole pairs of the magnetic structure of the other wheel 28 (Outer Magnetpolrad) arranged so that a resulting torque transfer between the magnetic structures of the other wheels 34 and the other wheel 28 results. With the rotation of the other wheel (outer magnetic pole wheel) 28 There is a resulting movement of the sun gear 20 and the output shaft 14 , The torque transmitting device 10 transmits torque from the drive shaft 12 on the output shaft 14 , The strength of the torque transfer now depends heavily on the configuration of the assembly 40 from.

Das andere Rad 28 umgibt mit seinen Magnetstrukturen das weitere Rad 34 der Planeteneinheit 22 mit seinen Magnetstrukturen in zumindest einem Axialabschnitt unter Ausbildung eines Luftspalts 42 zwischen den beiden Rädern 28, 34 beziehungsweise deren Magnetstrukturen. Die Magnetstruktur des anderen Rades 28 (des äußeren Magnetpolrades) erstreckt sich dazu bis zu einem Innenumfang 44 des anderen Rades 28 und die Magnetstruktur des weiteren Rades 34 (des inneren Magnetpolrades) erstreckt sich dazu bis zu einem Außenumfang 46 des weiteren Rades 34. Der Luftspalt 42 ergibt sich somit zwischen besagtem Innenumfang 44 und Außenumfang 46. Die axiale Breite des Axialabschnitts gibt eine effektive Wirkfläche der Kraft- bzw. Momentübertragung an. Die Drehmomentübertragung zwischen Antriebs- und Abtriebswelle 12, 14 der Drehmomentübertragungseinrichtung 10 skaliert mit beiden Größen (radiale Breite des Luftspalts und axiale Breite des Axialabschnitts). Ist zumindest eine dieser Größen veränderbar, so ist eine derartige Drehmomentübertragungseinrichtung 10 als schaltbare Kupplung nutzbar.The other wheel 28 surrounds the other wheel with its magnetic structures 34 the planetary unit 22 with its magnetic structures in at least one axial section to form an air gap 42 between the two wheels 28 . 34 or their magnetic structures. The magnetic structure of the other wheel 28 (the outer magnetic pole wheel) extends to an inner circumference 44 the other wheel 28 and the magnetic structure of the other wheel 34 (the inner magnetic pole wheel) extends to an outer periphery 46 the other wheel 34 , The air gap 42 thus results between said inner circumference 44 and outer circumference 46 , The axial width of the axial section indicates an effective effective area of the force or torque transmission. The torque transmission between drive and output shaft 12 . 14 the torque transmitting device 10 scaled with both sizes (radial width of the air gap and axial width of the axial section). If at least one of these variables is variable, such a torque transmission device is 10 usable as a switchable coupling.

Die Drehmomentübertragungseinrichtung 10 ähnelt im Grundprinzip einem mitlaufenden, permanenterregten Gleichstrommotor. Allerdings wird die Energie hier nicht durch eine elektromechanisch oder elektrisch kommutierte Spule zugeführt, sondern mechanisch durch die Eingangswelle 12 in Kombination mit an den Magnetpolrädern 28, 34 angebrachten Permanentmagneten. Diese Einrichtung 10 sorgt dafür, dass die Magnetkräfte ein Moment übertragen und die grundsätzliche Lage der Magnetfelder sich analog zu einem Gleichstrommotor verhalten.The torque transmitting device 10 is basically similar to a follower, permanent-magnet DC motor. However, the energy is not supplied by an electromechanically or electrically commutated coil, but mechanically by the input shaft 12 in combination with the magnetic wheels 28 . 34 attached permanent magnets. This device 10 ensures that the magnetic forces transmit a moment and the basic position of the magnetic fields behave analogously to a DC motor.

Für den nicht gezeigten Antriebsstrang ergibt sich die folgende Situation: Eine Brennkraftmaschine treibt über die Antriebswelle 12 den Planetenträger 24 an, in/an dem die Planetenräder 32 und die weiteren Räder 34 (inneren Magnetpolräder) gelagert sind. Die Planetenräder 32 kämmen mit dem Sonnenrad 20, das ebenso wie das andere Rad (das äußere Magnetpolrad) 28 mit der Abtriebswelle 14 verbunden ist.For the drive train, not shown, the following situation arises: An internal combustion engine drives over the drive shaft 12 the planet carrier 24 on, in / at which the planet wheels 32 and the other wheels 34 (inner magnetic pole wheels) are stored. The planet wheels 32 comb with the sun wheel 20 that as well as the other wheel (the outer magnetic pole wheel) 28 with the output shaft 14 connected is.

Wenn nun das Durchmesserverhältnis von Sonnenrad 20 zu den einzelnen Planetenrädern 32 gleich der Polpaarzahl des äusseren Magnetpolrades 28 ist, überträgt die Einrichtung 10 ein Drehmoment von der Antriebs- auf die Abtriebswelle 12, 14. Um dieses Moment zu modulieren, kommen mehrere Varianten in Betracht:

1.) Feldschwächung durch gesteuerte elektrische Spulen im Zentrum der Einrichtung 10 oder am anderen Rad (äusseren Magnetpolrad) 28,
2.) Luftspaltveränderung durch variablen axialen Versatz zwischen den Magnetpolrädern 28, 34,
3.) Vergrößerung des Axialabschnitts durch radiale Verschiebung der Magnetpolräder 28, 34 gegeneinander und
5.) Verändern der mechanischen Winkellage (Phasenlage) zwischen den Magnetpolrädern 28, 34.

Now if the diameter ratio of sun gear 20 to the individual planet wheels 32 equal to the number of pole pairs of the outer Magnetpolrades 28 is, transfers the device 10 a torque from the drive to the output shaft 12 . 14 , To modulate this moment, several variants come into consideration:

1.) Field weakening by controlled electric coils in the center of the device 10 or on the other wheel (outer magnetic pole wheel) 28 .
2.) air gap change by variable axial displacement between the magnetic pole wheels 28 . 34 .
3.) Enlargement of the axial section by radial displacement of the magnetic pole wheels 28 . 34 against each other and
5.) Changing the mechanical angular position (phase angle) between the magnetic poles 28 . 34 ,

Die Drehmomentübertragungseinrichtung 10 hat in dem gezeigten Beispiel der 1 bis 3 die Eigenschaft, dass sich kein gleichförmiges Moment ausbildet. Ist jedoch ein möglichst gleichförmiges Moment erwünscht, so sind folgende Maßnahmen alternativ oder in Kombination möglich:

• Anbringen der Einrichtung 10 im Antriebsstrang zwischen Antriebsmaschine und einem Schwungrad,
• Wahl der Winkellage zur Motorwelle der Antriebsmaschine in einer Weise, dass die Ungleichförmigkeiten des Maschine selbst sich nicht mit den Ungleichförmigkeiten der Einrichtung 10 addieren, sondern sich nach Möglichkeit sogar gegenseitig ganz oder teilweise gegenseitig aufheben,
• Aufbau der Einrichtung 10 mit höherer Polzahl und Maßnahmen analog zu Techniken in Gleichstrommotoren (z. B. Schränkungen),
• Variation des Getriebes (Schwankungen sind zum Beispiel abhängig von der Epizykloidenbahn) und
• Kombination der Einrichtung 10 mit einer Reib- oder Klauenkupplung, um höhere Momentenbereiche zu ermöglichen.

The torque transmitting device 10 has in the example shown the 1 to 3 the characteristic that no uniform moment develops. However, if the most uniform possible moment is desired, the following measures are possible alternatively or in combination:

• Attach the device 10 in the drive train between prime mover and a flywheel,
• Choice of angular position to the motor shaft of the prime mover in such a way that the nonuniformities of the machine itself do not interfere with the nonuniformities of the device 10 add, but if possible even cancel each other completely or partially,
• Structure of the facility 10 with a higher number of poles and measures analogous to techniques in direct current motors (eg brackets),
• Variation of the gearbox (variations are dependent on the epicyclic orbit, for example) and
• Combination of the device 10 with a friction or dog clutch to allow higher torque ranges.

Da die gesamte Anordnung 40 aus den Magnelpolrädern 28, 34 mitdreht, können die Komponenten relativ genau zueinander positioniert werden. Dadurch sollte der Luftspalt 42 klein dimensionierbar sein, sowie eine möglicherweise erforderliche Abdichtung gegen eindringende Stahlspäne realisierbar sein. Da sich im Betrieb ein Gleichgewicht zwischen den magnetischen Kräften einstellt, sollte auch eine gute Dämpfung gegen Momentenspitzen eintreten. Im Überlastfall ist keine Zerstörung zu erwarten, es entsteht Schlupf.Because the whole arrangement 40 from the Magnelpol wheels 28 . 34 rotates, the components can be positioned relatively accurately to each other. This should be the air gap 42 be small dimensioned, as well as a possibly required seal against penetrating steel chips can be realized. Since a balance between the magnetic forces sets in the operation, should also be a good damping against torque peaks. In case of overload, no destruction is expected, slip occurs.

Die Drehmomentübertragungseinrichtung 10 und der entsprechende Antriebsstrang sind für Fahrzeuge mit Vollhybridantrieben interessant. Dort hat der elektrische Rotor der elektrischen Maschine eine Dimension, die ihn als anderes Rad (äußeres Magnetpolrad) 28 nutzbar macht. Da das maximale Moment durch den Luftspalt 42 und die Feldstärke der Permanentmagnete definiert ist, könnte eine optimale Umsetzung des Konzepts ein übertragbares Motormoment in ähnlicher Höhe wie das Moment der E-Maschine liefern. Damit könnten Kosten und Bauraum in dieser Kombination günstiger ausfallen als bei Anwendungen, bei denen die gezeigte Kupplung als reiner Ersatz für die konventionelle Technik dient.The torque transmitting device 10 and the corresponding powertrain are interesting for vehicles with full hybrid drives. There, the electric rotor of the electric machine has a dimension making it as another wheel (outer magnetic pole wheel) 28 usable. Because the maximum moment through the air gap 42 and the field strength of the permanent magnets is defined, an optimal implementation of the concept could provide a transmittable motor torque at a similar level as the moment of the electric motor. This could cost more cost and space in this combination cheaper than in applications where the coupling shown serves as a pure replacement for conventional technology.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: DrehmomentübertragungseinrichtungTorque transfer device
1212: Antriebswelledrive shaft
1414: Abtriebswelleoutput shaft
1616: Planetenradsatzplanetary gear
1818: Hauptache (Einrichtung)Main thing (institution)
2020: Sonnenradsun
2222: Planeteneinheitplanetary unit
2424: Planetenträgerplanet carrier
2626: Hohlradring gear
2828: anderes Radanother bike
3030: Achseaxis
3232: Planetenradplanet
3434: weiteres Radanother bike
3636: erste Ebenefirst floor
3838: zweite Ebenesecond level
4040: Anordnungarrangement
4242: Luftspaltair gap
4444: Innenumfanginner circumference
4646: Außenumfangouter periphery
D1D1: Durchmesser SonnenradDiameter sun gear
D2D2: Durchmesser PlanetenradDiameter planetary gear
D3D3: Durchmesser weiteres RadDiameter further wheel
NN: NordpolNorth Pole
SS: SüdpolSouth Pole

Claims

Torque transmission device ( 10 ) with a drive shaft ( 12 ), an output shaft ( 14 ) and a planetary gear set ( 16 ), which has a sun wheel ( 20 ), at least one planetary gear ( 32 ) having planetary unit ( 22 ), the planetary unit ( 22 ) carrying planet carrier ( 24 ) and another wheel ( 28 ), wherein the planetary gear ( 32 ) a toothing for combing with a toothing of the sun gear ( 20 ) and the other wheel ( 28 ) and the planetary unit ( 22 ) each have structures which together form an arrangement ( 40 ) to Torque transmission between the planetary unit ( 22 ) and the other wheel ( 28 ), characterized in that the other wheel ( 28 ) and one with the planetary gear ( 32 rotatably connected further wheel ( 34 ) of the planetary unit ( 22 ) are formed as magnetic pole wheels which form the magnetic structures with permanent magnets formed structures of the arrangement ( 40 ) for transmitting torque between the planetary unit ( 22 ) and the other wheel ( 28 ), wherein for transmitting a torque, the drive shaft ( 12 ) with the planet carrier ( 24 ) and the output shaft ( 14 ) with the sun wheel ( 20 ) and at the same time with the other wheel ( 28 ) connected is.

Device according to claim 1, characterized in that the other wheel ( 28 ) with its magnetic structures the further wheel ( 34 ) of the planetary unit ( 22 ) with its magnetic structures in at least one axial section to form an air gap ( 42 ) surrounds circumferentially.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the magnetic structures of the other wheel ( 28 ) and / or the other wheel ( 34 ) for changing the width of the air gap ( 42 ) are arranged radially displaceable.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the magnetic structures of the other wheel ( 28 ) and / or the other wheel ( 34 ) are arranged axially displaceable to change the width of the axial section.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized by a device for changing the angular position between the other wheel ( 28 ) and the further wheel ( 34 ).

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the ratio of the diameter (D1) of the sun gear ( 20 ) to the diameter (D2) of the planetary gear ( 32 ) of the pole pair number of the other wheel ( 28 ) corresponds.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the diameter (D2) of the planetary gear ( 32 ) is smaller than the diameter (D3) of the magnetic structure having further wheel ( 34 ).

Drive train for a vehicle, with a drive machine, in particular an internal combustion engine, with an output for connection to the drive wheels of the vehicle and / or an associated wheel drive for distributing the torque to these drive wheels, and with a device ( 10 ) according to one of claims 1 to 7, whose drive shaft ( 12 ) with the prime mover and its output shaft ( 14 ) is connected to the output of the drive train for torque transmission.

Drive train according to Claim 8, characterized by a further drive machine designed as an electric machine, in particular as a motor generator, wherein the other wheel ( 28 ) of the institution ( 10 ) is a part of this electrical machine with its magnetic structures.

Use of the device according to one of claims 1 to 7 as a coupling, in particular switchable coupling. [soft switching clutch]

Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that cancel the nonuniformities of the torque on the drive shaft and the nonuniformity of the torque transmission of the magnetic coupling completely or partially mutually.