DE102013210312A1

DE102013210312A1 - Umlaufrädergetriebe, insbesondere Achsgetriebe mit schaltbar veränderbarer Übersetzung

Info

Publication number: DE102013210312A1
Application number: DE102013210312.3A
Authority: DE
Inventors: Franz Kurth
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-06-04
Filing date: 2013-06-04
Publication date: 2014-12-04

Abstract

Die richtet sich auf ein Umlaufrädergetriebe zur Verzweigung der an einem Leistungseingang anliegenden Antriebsleistung auf einen ersten und auf einen zweiten Leistungsausgang. Das erfindungsgemäße Umlaufrädergetriebe umfasst eine erste Planetengetriebestufe die ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetensatz, einen ersten Planetenträger und ein erstes Hohlrad beinhaltet, sowie eine zweite Planetenstufe die ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetensatz, einen zweiten Planetenträger und ein zweites Hohlrad beinhaltet. Erfindungsgemäß wird über die erste Planetengetriebestufe eine Leistungsverzweigung auf den ersten Leistungsausgang und auf die zweite Planetenstufe bewerkstelligt, und in einem kinematisch zwischen dem Leistungseingang des Umlaufrädergetriebes und dem Leistungseingangs der ersten Planetenstufe liegenden Bereich ist ein Vorübersetzungsgetriebe vorgesehen und das Übersetzungsverhältnis ist zwischen dem Leistungseingang des Umlaufrädergetriebes und der ersten Planetenstufe schaltbar veränderbar.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung richtet sich auf ein Umlaufrädergetriebe, insbesondere in der Ausgestaltung eines Achsgetriebes zur Aufteilung der seitens einer Antriebseinrichtung bereitgestellten und über einen Leistungseingang zugeführten Antriebsleistung auf einen ersten und einen zweiten Leistungsausgang, wobei innerhalb des Umlaufrädergetriebes eine Übersetzung erfolgt, so dass der Leistungsabgriff an den beiden Leistungsausgängen auf einem gegenüber der Antriebsdrehzahl am Leistungseingang reduzierten Ausgangsdrehzahlniveau erfolgt.
Aus US 5,845,732 A ist ein Umlaufrädergetriebe der vorgenannten Art bekannt. Die Leistungsverzweigung innerhalb des Getriebes wird hier durch eine erste Planetenstufe bewerkstelligt die ein Sonnenrad, einen mit Planeten bestückten Planetenträger und ein Hohlrad umfasst. Die seitens eines Motors bereitgestellte Antriebsleistung wird über das insoweit als Leistungseingang fungierende Sonnenrad in das Getriebe eingeleitet, die Leistungsverzweigung erfolgt auf den Planetenträger sowie das Hohlrad. Der Planetenträger ist hierbei mit einer ersten Ausgangswelle gekoppelt. Das Hohlrad ist mit dem Sonnenrad der zweiten Planetenstufe gekoppelt. Die zweite Planetenstufe umfasst ein stationäres Hohlrad sowie einen mit Doppelplaneten bestückten Planetenträger. Dieser Planetenträger ist mit einer zweiten Ausgangswelle gekoppelt.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Umlaufrädergetriebe, insbesondere in Form eines Achsgetriebes zu schaffen, das sich durch einen kostengünstig realisierbaren, robusten und auch hinsichtlich seines mechanischen Betriebsverhaltens vorteilhaften Aufbau auszeichnet und dessen Gesamtübersetzung vorteilhaft auf die momentanen Betriebsbedingungen abstimmbar ist.
Erfindungsgemäße Lösung
Die vorangehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Umlaufrädergetriebe zur Verzweigung der an einem Leistungseingang anliegenden Antriebsleistung auf einen ersten und auf einen zweiten Leistungsausgang, mit:

– einer ersten Planetengetriebestufe die ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetensatz, einen ersten Planetenträger und ein erstes Hohlrad umfasst, und
– einer zweiten Planetenstufe die ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetensatz, einen zweiten Planetenträger und ein zweites Hohlrad umfasst, wobei
– über die erste Planetengetriebestufe eine Leistungsverzweigung auf den ersten Leistungsausgang und auf die zweite Planetenstufe bewerkstelligt wird, und
– in einem kinematisch zwischen dem Leistungseingang des Umlaufrädergetriebes und dem Leistungseingangs der ersten Planetenstufe liegenden Bereich ein Vorübersetzungsgetriebe vorgesehen ist, und das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Leistungseingang des Umlaufrädergetriebes und der ersten Planetenstufe schaltbar veränderbar ist.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, ein Achsdifferential zu schaffen, das neben einer symmetrischen Leistungsverzweigung eine hohe und in wenigstens zwei Stufen veränderbare Gesamtübersetzung bei einem hohen mechanischen Systemwirkungsgrad bietet.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Vorübersetzungsgetriebe als Umlaufrädergetriebe ausgeführt. Das Umlaufrädergetriebe umfasst hierbei ein Vorschalthohlrad, einen Vorschaltplanetenträger, einen Satz Vorschaltplaneten die auf dem Vorschaltplanetenträger gelagert sind, sowie auch ein Vorschaltsonnenrad. Das Vorschaltsonnenrad ist koaxial zum ersten Sonnenrad der ersten Getriebestufe angeordnet. Das Vorschalthohlrad ist vorzugsweise stationär festgelegt und der Vorschaltplanetenträger bildet jenes Getriebeglied über welches bei Betrieb des Umlaufrädergetriebes im Übersetzungsmodus die erste Planetengetriebestufe angetrieben wird.
Die kinematische Einbindung des Vorschaltgetriebes in das erfindungsgemäße Umlaufrädergetriebe wird vorzugsweise derart bewerkstelligt, dass das Vorschaltsonnenrad den Leistungseingang des Vorschaltgetriebes darstellt. Dieser Ansatz ermöglicht es, das System so auszuführen, dass im Rahmen eines ersten Schaltzustands das Vorschaltsonnenrad direkt die erste Planetengetriebestufe treibt, d.h. drehfest an diese angekoppelt ist, wogegen im Rahmen eines zweiten Schaltzustandes der Vorschaltplanetenträger direkt die erste Planetenstufe treibt.
Die Schaltmöglichkeit wird vorzugsweise über eine formschlüssig koppelnde Schaltkupplung, insbesondere Schiebemuffenkupplung realisiert. Diese Schiebemuffenkupplung ist dabei so ausgeführt, dass deren als Schiebemuffe ausgeführtes Koppelglied axial verschiebbar geführt ist. Im vorangehend genannten ersten Schaltzustand koppelt die Schiebemuffe dann den Leistungseingang der ersten Planetenstufe mit dem Vorschaltsonnenrad, d.h. das Sonnenrad des Vorschaltgetriebes wird direkt mit dem Leistungseingang der ersten Planetengetriebestufe gekoppelt. Im vorangehend genannten zweiten Schaltzustand koppelt die Schiebemuffe den Vorschaltplanetenträger mit dem Leistungseingang der ersten Planetengetriebestufe.
Die Schalteinrichtung kann weiterhin auch so ausgebildet sein, dass diese weitere Schaltzustände, insbesondere auch eine Freischaltung ermöglicht, bei welcher die Antriebsverbindung zwischen dem Vorschaltgetriebe und der ersten Planetengetriebestufe aufgehoben ist.
Der Aufbau des Getriebesystems, insbesondere der ersten Planetengetriebestufe kann so getroffen sein, dass der geschaltete Ausgang des Vorschaltgetriebes das Sonnerad der ersten Planetengetriebestufe treibt. Bei einem entsprechenden Aufbau der ersten Planetengetriebestufe kann diese mit der zweiten Planetengetriebestufe durch Koppelung des ersten Hohlrades der ersten Stufe mit dem zweiten Sonnenrad der zweiten Stufe gekoppelt werden. Alternativ hierzu kann jedoch die Koppelung der ersten Planetengetriebestufe mit der zweiten Planetengetriebestufe auch durch Koppelung des ersten Planetenträgers mit dem zweiten Hohlrad bewerkstelligt werden.
Die Anbindung des ersten Leistungsausganges an die erste Planetengetriebestufe und die Anbindung des zweiten Leistungsausganges an die zweite Planetengetriebestufe wird vorzugsweise bewerkstelligt, indem der erste Leistungsausgang drehfest an den ersten Planetenträger (d.i. Planetenträger der ersten Planetenstufe) angebunden ist und der zweite Leistungsausgang drehfest an das zweite Hohlrad (d.i. Hohlrad der zweiten Planetenstufe) angebunden ist.
Wie nachfolgend noch vertieft ausgeführt werden wird, ist es in vorteilhafter Weise möglich, wenigstens einen der Planetensätze der ersten oder der zweiten Planetengetriebestufe als Stufenplanetensatz auszubilden. Hierdurch wird es insbesondere möglich, die Relativdrehzahlen der Planeten erheblich zu reduzieren.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Umlaufrädergetriebe dabei derart gestaltet, dass der erste Leistungsausgang eine erste Abtriebswelle umfasst, die koaxial durch das erste Sonnenrad und durch das Vorschaltsonnenrad hindurchgeführt ist. Das erste Sonnenrad und das Vorschaltsonnenrad können hierbei über eine Lageranordnung, insbesondere eine Wälzlageranordnung auf der ersten Abtriebswelle gelagert sein.
Die Leistungszufuhr zu dem Vorschaltsonnenrad erfolgt vorzugsweise über ein zum Vorschaltsonnenrad axial versetztes, und zum Vorschaltsonnenrad achsgleiches Antriebsrad das als Kettenrad oder Stirnrad oder auch als Laufscheibe eines Zugmitteltriebs ausgeführt ist. Dieses Antriebsrad ist vorzugsweise entweder integral mit dem Vorschaltsonnenrad ausgebildet, oder mit diesem über eine als Hohlwellenzapfen ausgeführte Antriebswelle gekoppelt.
Der zweite Leistungsausgang umfasst vorzugsweise eine zweite Abtriebswelle die drehfest an das zweite Hohlrad der zweiten Planetengetriebestufe angebunden ist. Über diese zweite Abtriebswelle kann ein Lagerzapfen bereitgestellt werden, über welchen das zweite Hohlrad radial gelagert werden kann. Das zweite Hohlrad kann zudem auch im Getriebegehäuse, oder an dem stationär festgelegten zweiten Planetenträger gelagert werden.
Die erste Planetenstufe fungiert als echtes Umlaufrädergetriebe das eine Leistungsverzweigung auf den ersten Planetenträger und das erste Hohlrad bewerkstelligt. Die zweite Planetenstufe fungiert aufgrund der Festlegung des Planetenträgers an sich als Stirnrad-Wendegetriebe mit einer Übersetzungswirkung „ins Langsame“.
Das Vorübersetzungsgetriebe, sowie die erste Planetengetriebestufe und die zweite Planetengetriebestufe können derart gestaltet werden, dass diese identische Standübersetzungen aufweisen. Hierbei wird es in vorteilhafter Weise möglich, die beiden Sonnenräder, die Planetenräder der beiden Planetenradsätze und ggf. auch die beiden Hohlräder als zumindest hinsichtlich der entsprechenden Zahngeometrien und Teilkreisdurchmesser baugleiche Komponenten zu fertigen. Es ist jedoch auch möglich, die erste Planetengetriebestufe und die zweite Planetengetriebestufe derart zu gestalten, dass diese unterschiedliche Standübersetzungen aufweisen.
Durch die Ausbildung des ersten Planetensatzes und vorzugsweise auch des zweiten Planetensatzes als sog. Stufenplanetensatz ergibt sich eine Reduktion der Eigenrotationsfrequenz der Planetenräder. Die jeweiligen Planetenräder bilden dabei einen ersten Stirnradabschnitt und einen zweiten, hinsichtlich seines Teilkreisdurchmessers größeren Stirnradabschnitt. Der jeweils hinsichtlich seines Teilkreisdurchmessers kleinere Stirnradkranz des jeweiligen Stufenplaneten steht dann mit dem jenem Planetensatz zugeordneten Sonnenrad und der hinsichtlich seines Durchmessers größere Stirnradkranz mit dem jenem Planetensatz zugeordneten Hohlrad in Eingriff.
Die beiden Stufenplanetensätze sowie die beiden Hohlräder sind auch hier wiederum vorzugsweise so ausgelegt, dass diese im entsprechenden Radialschnitt hinsichtlich ihrer Verzahnungsgeometrie gleichartig ausgebildet sind.
Kurzbeschreibung der Figuren
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
1 eine Schemadarstellung eines ersten, in zwei Schaltstufen betreibbaren Ausführungsbeispiels eines als Achsdifferentialgetriebe ausgeführten erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes, wobei die Koppelung der beiden Planetengetriebestufen durch Koppelung des ersten Hohlrades mit dem zweiten Sonnenrad bewerkstelligt wird;
2 eine Schemadarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines als schaltbares Achsdifferentialgetriebe ausgeführten erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes, bei welchem wiederum die Koppelung der beiden Planetengetriebestufen durch Koppelung des ersten Hohlrades mit dem zweiten Sonnenrad bewerkstelligt, wobei die Planeten der Planetensätze als sog. Stufenplaneten ausgeführt sind;
3 eine Schemadarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines als Achsdifferentialgetriebe ausgeführten erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes, wobei die Koppelung der beiden Planetengetriebestufen durch Koppelung des ersten Planetenträgers mit dem zweiten Hohlrad bewerkstelligt wird;
4 eine Schemadarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines als schaltbares Achsdifferentialgetriebe ausgeführten erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes, wiederum zur Veranschaulichung der operativen Verknüpfung der Getriebekomponenten, wobei wiederum die Koppelung der beiden Planetengetriebestufen durch Koppelung des ersten Planetenträgers mit dem zweiten Hohlrad bewerkstelligt und zudem die Planeten der Planetensätze als sog. Stufenplaneten ausgeführt sind;
5 eine Schemadarstellung eines fünften Ausführungsbeispiels eines als Achsdifferentialgetriebe ausgeführten erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes, wobei die Koppelung der beiden Planetengetriebestufen durch Koppelung des ersten Sonnenrades mit dem zweiten Sonnenrad bewerkstelligt wird und das erste Hohlrad der ersten Planetenstufe über das Vorschaltgetriebe angetrieben wird;
6 eine Schemadarstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels eines als schaltbares Achsdifferentialgetriebe ausgeführten erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes, wiederum zur Veranschaulichung der operativen Verknüpfung der Getriebekomponenten, wobei die Koppelung der beiden Planetengetriebestufen durch Koppelung des ersten Sonnenrades mit dem zweiten Sonnenrad bewerkstelligt wird und das erste Hohlrad der ersten Planetenstufe über das Vorschaltgetriebe angetrieben wird und zudem die Planeten der ersten Planetenstufe als sog. Stufenplaneten ausgeführt sind.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
Die Darstellung nach 1 zeigt in Form einer Schemadarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes das hier als Achsgetriebe für ein Kraftfahrzeug ausgeführt ist. Dieses erfindungsgemäße Umlaufrädergetriebe dient der Verzweigung der an einem Leistungseingang I anliegenden Antriebsleistung auf einen ersten und auf einen zweiten Leistungsausgang O1, O2. Das Umlaufrädergetriebe umfasst eine erste Planetengetriebestufe S1 die aus einem ersten Sonnenrad 1, einem ersten Planetensatz P, einem ersten Planetenträger C1 und einem ersten Hohlrad 2 besteht.
Das Umlaufrädergetriebe umfasst weiterhin eine zweite Planetenstufe S2 die ein zweites Sonnenrad 1´, einen zweiten Planetensatz P´, einen zweiten Planetenträger C2 und ein zweites Hohlrad 2´ aufweist. Das erste Sonnenrad 1 fungiert als Leistungseingang der ersten Planetenstufe S1. Das erste Hohlrad 2 ist mit dem zweiten Sonnenrad 1´ drehfest gekoppelt. Der zweite Planetenträger C2 ist stationär festgelegt und der erste Planetenträger C1 treibt den ersten Leistungsausgang O1. Das zweite Hohlrad 2´ treibt den zweiten Leistungsausgang O2 direkt. Über die erste Planetengetriebestufe S1 wird insoweit eine Leistungsverzweigung auf den ersten Leistungsausgang OS1 und auf die zweite Planetenstufe S2 bewerkstelligt.
In einem kinematisch zwischen dem Leistungseingang MD des Umlaufrädergetriebes und dem Leistungseingangs I der ersten Planetenstufe S1 liegenden Bereich ist ein Vorübersetzungsgetriebe PG vorgesehen. Das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Leistungseingang MD des Umlaufrädergetriebes ist in einem zwischen dem genannten Leistungseingang MD und der ersten Planetenstufe S1 liegenden Bereich schaltbar veränderbar. Konkret ist bei diesem Ausführungsbeispiel das Vorübersetzungsgetriebe PG als Umlaufrädergetriebe ausgeführt, wobei dieses Umlaufrädergetriebe ein Vorschalthohlrad V2, einen Vorschaltplanetenträger VC, Vorschaltplaneten VP und ein Vorschaltsonnenrad V1 umfasst. Jenes Vorschaltsonnenrad V1 ist koaxial zum ersten Sonnenrad 1 der ersten Getriebestufe S1 angeordnet. Das Vorschaltsonnenrad V1 stellt den Leistungseingang des Vorschaltgetriebes PG dar. Die Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebezugs zwischen dem Leistungseingang MD und dem Leistungseingang I der ersten Getriebestufe wir hier bewerkstelligt, indem in einer ersten Schaltstellung das Vorübersetzungsgetriebe überbrückt, bzw. in der zweiten Schaltstellung kinematisch aktiv ist. In der ersten Schaltstellung erfolgt eine direkte Übertragung des am Leistungseingang MD anliegenden Drehmomentes auf das erste Sonnenrad 1 der ersten Planetenstufe S1. In der zweiten Schaltstellung erfolgt ein untersetzter, d.h. drehzahlreduzierter/drehmomentenerhöhter Leistungsabgriff vom Planetenträger VC des Vorschaltgetriebes PG. Das Vorschaltgetriebe PG ist damit derart ausgebildet, dass im Rahmen eines ersten Schaltzustands (angedeutet durch Strichlinien) der das Vorschaltsonnenrad V1 tragende und zur Abtriebswelle O1 koaxiale Hohlwellenzapfen V4 direkt an die erste Getriebestufe S1 angekoppelt wird und damit ohne Transmissionswirkung die erste Planetengetriebestufe S1 treibt. Im Rahmen eines zweiten (hier gezeigten) Schaltzustandes ist der Vorschaltplanetenträger VC starr an die erste Planetenstufe S1 angekoppelt. Die kinematische Koppelung des Vorschaltgetriebes PG mit der ersten Planetengetriebestufe wird bei diesem ersten Ausführungsbeispiel bewerkstelligt indem der geschaltete Ausgang des Vorschaltgetriebes PG das Sonnerad 1 der ersten Planetengetriebestufe S1 treibt.
Die Koppelung des Vorschaltgetriebes PG mit der ersten Planetengetriebestufe S1 wird über eine formschlüssig koppelnde Schaltkupplung SK bewerkstelligt die hier beispielhaft als Schiebemuffenkupplung realisiert ist. Diese Schiebekupplung ist dabei so ausgeführt, dass deren als Schiebemuffe SK1 ausgeführtes Koppelglied axial verschiebbar geführt ist. Im vorangehend genannten ersten Schaltzustand koppelt die Schiebemuffe dann den Leistungseingang I der ersten Planetenstufe S1 mit dem Vorschaltsonnenrad VC. Im vorangehend genannten zweiten Schaltzustand koppelt die Schiebemuffe SK1 den Vorschaltplanetenträger VC mit dem Leistungseingang der ersten Planetengetriebestufe S1.
Die Schaltkupplung SK kann auch einen von der hier angedeuteten Bauform abweichenden Aufbau aufweisen. Die Schaltkupplung kann mit einer Synchronisationsmechanik versehen sein, die als solche den Schaltzustandswechsel erleichtert. Alternativ zu einer formschlüssig koppelnden Kupplungsmechanik kann die Schaltkupplung auch als reibschlüssig koppelnde Mechanik ausgeführt sein.
Der erste Leistungsausgang O1 umfasst eine erste Abtriebswelle OS1, die koaxial durch das Vorschaltsonnenrad V1 und erste Sonnenrad 1 hindurchgeführt ist. Der zweite Leistungsausgang O2 umfasst eine zweite Abtriebswelle OS2 die drehfest an das zweite Hohlrad 2´ angebunden ist. Die erste Planetengetriebestufe S1 und die zweite Planetengetriebestufe S2 sind hier derart gestaltet, dass diese identische Standübersetzungen aufweisen. Dies ermöglicht es, das Vorschaltgetriebe PG, sowie beide Planetengetriebestufen S1, S2 unter Rückgriffnahme auf weitgehend baugleiche Komponenten zu fertigen. Alternativ zu der hier gezeigten Ausführungsform der beiden Planetengetriebestufen S1, S2 mit gleichen Standübersetzungsverhältnissen ist es auch möglich, diese beiden Planetengetriebestufen S1, S2 derart unterschiedlich auszubilden, dass diese unterschiedliche Standübersetzungen liefern.
Das hier gezeigte Umlaufrädergetriebe ist als Achsgetriebe für ein Kraftfahrzeug ausgelegt. Die beiden Abtriebswellen OS1, OS2 führen zu einem linken, bzw. einem rechten Antriebsrad einer Fahrzeugachse. Das Umlaufrädergetriebe kann insbesondere auch als Verteilergetriebe bei einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, zur Aufteilung der Antriebsleistung auf eine vordere und eine hintere Fahrzeugachse.
Der Antrieb des ersten Sonnenrades S1 erfolgt über einen Hohlwellenzapfen 4. Dieser Hohlwellenzapfen 4 wird über das Vorschaltgetriebe PG angetrieben.
Das erste Sonnerad 1 greift in die Planeten P1 des ersten Planetensatzes P ein. Diese ersten Planeten P1 sind auf dem ersten Planetenträger C1 gelagert. Der erste Planetenträger C1 ist starr, d.h. drehfest mit der ersten Ausgangswelle OS1 gekoppelt. Die ersten Planeten P1 wälzen in dem ersten Hohlrad 2 ab. Das erste Hohlrad 2 ist in dem hier nicht näher gezeigten Getriebegehäuse drehbar gelagert und starr, d.h. drehfest mit dem zweiten Sonnenrad S1´ gekoppelt. Das erste Hohlrad 2 und das zweite Sonnerad S1´ können durch Abschnitte eines glockenartigen Integralteils gefertigt werden. Es ist aber auch möglich, am ersten Hohlrad 2 eine Anschlussstruktur auszubilden die als solche eine drehfeste Anbindung des zweiten Sonnerades S1´ ermöglicht. Diese Anschlussstruktur kann so gestaltet sein, dass diese auch zur Anschlussgeometrie der zweiten Abtriebswelle OS2 kompatibel ist. In diesem Falle können dann die beiden Hohlräder 2, 2´ baugleich ausgeführt sein, oder zumindest aus weitgehend gleichartigen Ausgangskomponenten gefertigt werden.
Das zweite Sonnenrad 1´ greift in die zweiten Planeten P1´ der zweiten Getriebestufe S2 ein. Diese zweiten Planeten P1´ sind an einem Planetenträger C2 gelagert. Dieser Planetenträger C2 ist im Getriebegehäuse drehfest gesichert. Die zweiten Planeten P1´ greifen von innen her in das zweite Hohlrad 2´ ein. Dieses zweite Hohlrad 2´ ist im Getriebegehäuse drehbar gelagert und drehfest mit der zweiten Abtriebswelle OS2 gekoppelt.
Die erste Getriebestufe S1 fungiert als Verzweigungsgetriebe und stellt ein echtes Umlaufrädergetriebe dar. Die zweite Getriebestufe S2 fungiert als Wendegetriebe und ist in diesem Falle an sich eine Stirnradstufe mit einer der Anzahl der Planeten P1´ entsprechenden Zahl an parallelen Kraftübertragungswegen zwischen dem zweiten Sonnerad 1´ und dem zweiten Hohlrad 2´. Kinematisch betrachtet fungiert die zweite Getriebestufe S2 als einfaches Stirnradgetriebe das die hinsichtlich der Ausgangsdrehmomente ungleiche Verzweigungswirkung der ersten Getriebestufe S1 kompensiert.
Bei dem dargestellten Umlaufrädergetriebe ist die Auslegung so getroffen, dass das Vorschaltgetriebe PG und die beiden Teilgetriebestufen S1, S2 identische Abwälzverhältnisse aufweisen, d.h. die Hohlräder gleiche Teilkreisdurchmesser aufweisen, die Sonnenräder gleiche Teilkreisdurchmesser aufweisen und auch die Planetenräder gleiche Teilkreisdurchmesser aufweisen. Wenn z.B. alle Standübersetzungen auf den Wert –1,62 gesetzt sind, können alle drei Getriebesegmente (PG, S1, S2) mit hohem Gleichteilegrad realisiert werden. Das erfindungsgemäße bietet dann zwei Gänge mit einer Spreizung von 262%. Insbesondere ist es möglich, die drei Getriebesegmente PG, S1, S2 konstruktiv identisch auszuführen.
In 2 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines als Achsgetriebe ausgelegten, erfindungsgemäßen und in zwei unterschiedlichen Schaltzuständen betreibbaren Umlaufrädergetriebes dargestellt. 2 zeigt hierbei wiederum eine Prinzipskizze der Erfindung. Das Antriebsdrehmoment wird über einen Kettentrieb 6 auf das Eingangsrad 5 und damit zum Sonnenrad V1 des Vorschaltgetriebes übertragen. Das Eingangsrad 5 entspricht insoweit dem Leistungseingang MD des Vorschaltgetriebes PG. Für den Aufbau des Vorschaltgetriebes PG und jene zwei Schaltzustände ermöglichende Schaltkupplung SK gelten die Ausführungen zu 1 sinngemäß.
Die als Überlagerungsgetriebe ausgeführte erste Getriebestufe S1 des wälzenden Differentials dient auch hier der Leistungsteilung. Die Zuleitung der Antriebsleistung zu der zweiten Getriebestufe S1 erfolgt hier in gleicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 durch Antrieb des Sonnenrades 1 der ersten Planetengetriebestufe S1. Die am ersten Sonnenrad 1 anliegende Antriebsleistung wird (zumindest bei Geradeausfahrt) zu gleichen Teilen auf den Planetenträger C1 und das erste Hohlrad 2 aufgeteilt. Da das erste Hohlrad 2 und der Planetenträger C1 des Überlagerungsgetriebes S1 zwar gleiche Leistungen jedoch unterschiedliche Drehmomente führen bedarf es eines durch die zweite Getriebestufe S2 realisierten weiteren Wendegetriebes, um letztlich gleiche Drehmomente an den Abtriebswellen OS1, OS2 zu erzeugen. Die Standübersetzungen der beiden Planetengetriebestufen S1, S2 sind daher voneinander abhängig.
Im Gegensatz zum Aufbau nach 1 weisen die Planetengetriebestufen S1, S2 nunmehr gestuft ausgeführte Planetenräder P, P´ auf. Jedes Planetenrad P, P´ umfasst jeweils einen hinsichtlich seines Durchmessers kleineren Stirnradkranz P1, P1´ und einen hinsichtlich seines Teilkreisdurchmessers größeren Stirnradkranz P2, P2´, wobei der hinsichtlich seines Teilkreisdurchmessers kleinere Stirnradkranz P1, P1´ des jeweiligen Stufenplaneten mit dem jenem Planetensatz S1, S2 zugeordneten Sonnenrad 1, 1´ und der hinsichtlich seines Durchmessers größere Stirnradkranz P2, P2´mit dem jenem Planetensatz S1, S2 zugeordneten Hohlrad 2, 2´ in Eingriff steht.
Die beiden Getriebestufen S1, S2 sind hier so gestaltet, dass diese im entsprechenden Radialschnitt hinsichtlich ihrer Verzahnungsgeometrie gleichartig ausgebildete Stufenplaneten P, P´ aufweisen. Auch die beiden Hohlräder 2, 2´ sind im Radialschnitt hinsichtlich ihrer Verzahnungsgeometrie baugleich ausgebildet.
Die Stufung der Planeten P, P´ ist zwar im Hinblick auf die Gesamtübersetzurig nicht nötig, jedoch wird die Teilübersetzung zwischen Planet und Sonne bzw. zwischen Planet und Hohlrad derart geändert dass kleinere Planetenrelativdrehzahlen auftreten. Hierdurch werden gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach 1 die Planetenrelativdrehzahlen mit den exemplarisch gewählten Zähnezahlen von 13.600 U/min auf ca. 6.300 U/min im Überlagerungsgetriebe S1 gesenkt und von 5200 U/min auf 2400 U/min im Wendegetriebe S2. Somit wird ein erweiterter Betriebsbereich bzgl. der Höchstgeschwindigkeit erreicht.
Die Darstellung nach 3 zeigt in Form einer Schemadarstellung ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes das hier als zweistufig schaltbares Achsgetriebe für ein Kraftfahrzeug ausgeführt ist. 3 zeigt hierbei wiederum eine Prinzipskizze der Erfindung. Das Antriebsdrehmoment wird analog zum Aufbau nach 2 über einen Kettentrieb 6 auf das Eingangsrad 5 und damit zum Sonnenrad V1 des Vorschaltgetriebes übertragen. Das Eingangsrad 5 entspricht damit wiederum dem Leistungseingang MD des Vorschaltgetriebes PG. Für den Aufbau des Vorschaltgetriebes PG und jene zwei Schaltzustände ermöglichende Schaltkupplung SK gelten die Ausführungen zu 1 sinngemäß.
Das erfindungsgemäße Umlaufrädergetriebe dient der Verzweigung der an einem Leistungseingang MD anliegenden Antriebsleistung auf einen ersten und auf einen zweiten Leistungsausgang O1, O2. Das Umlaufrädergetriebe umfasst neben dem bereits genannten Vorschaltgetriebe PG wiederum eine erste Planetengetriebestufe S1 die ein erstes Sonnenrad 1, einen ersten Planetensatz P, ersten einen ersten Planetenträger C1 und ein erstes Hohlrad 2 umfasst.
Das Umlaufrädergetriebe umfasst weiterhin eine zweite Planetenstufe S2 die ein zweites Sonnenrad 1´, einen zweiten Planetensatz P´, einen zweiten Planetenträger C2 und ein zweites Hohlrad 2´ umfasst. Das erste Sonnenrad 1 fungiert als Leistungseingang der ersten Planetengetriebestufe S1. Diese Variante zeichnet sich neben der Einbindung des Vorschaltgetriebes PG dadurch aus, dass der erste Planetenträger C1 mit dem zweiten Hohlrad 2´ drehfest gekoppelt ist und der zweite Planetenträger C2 stationär festgelegt ist. Zudem treibt das erste Hohlrad 2 den ersten Leistungsausgang O1 und das zweite Sonnenrad 1´ treibt direkt den zweiten Leistungsausgang O2.
Der erste Leistungsausgang O1 umfasst eine erste Abtriebswelle OS1, die koaxial durch das erste Sonnenrad 1 hindurchgeführt ist. Der zweite Leistungsausgang O2 umfasst eine zweite Abtriebswelle OS2 die drehfest an das zweite Sonnenrad 1´ angebunden ist. Die erste Planetengetriebestufe S1 und die zweite Planetengetriebestufe S2 sind hier derart gestaltet, dass diese identische Standübersetzungen aufweisen. Dies ermöglicht es hier beide Planetengetriebestufen S1, S2 unter Rückgriffnahme auf baugleiche Komponenten zu fertigen.
Alternativ zu der hier gezeigten Ausführungsform der beiden Planetengetriebestufen S1, S2 mit gleichen Standübersetzungsverhältnissen ist es jedoch auch möglich, diese beiden Planetengetriebestufen S1, S2 derart unterschiedlich auszubilden, dass diese unterschiedliche Standübersetzungen liefern.
Der Antrieb des ersten Sonnenrades S1 erfolgt über einen Hohlwellenzapfen 4. Dieser Hohlwellenzapfen 4 wird über die Schiebemuffe SK1 der Kupplungseinrichtung SK angetrieben. Das den Leistungseingang MD des Vorschaltgetriebes PG darstellende Eingangsrad 5 ist hier als Kettenrad ausgeführt und wird über eine Antriebskette 6 angetrieben die als solche eine kinematische Verbindung zwischen dem hier gezeigten Umlaufrädergetriebe und einem nicht näher gezeigten, vorgelagerten Getriebe, insbesondere einem Automatik- oder Schaltgetriebe, oder ggf. auch einem elektromechanischen Antrieb herstellt.
Das erste Sonnerad 1 der ersten Planetengetriebestufe S1 greift in die Planeten P1 des ersten Planetensatzes P ein. Diese ersten Planeten P1 sind auf dem ersten Planetenträger C1 gelagert. Der erste Planetenträger C1 ist starr, d.h. drehfest mit dem zweiten Hohlrad 2´ gekoppelt. Die ersten Planeten P1 wälzen in dem ersten Hohlrad 2 ab. Das erste Hohlrad 2 ist mit der Ausgangswelle OS1 starr, d.h. drehfest gekoppelt.
Das zweite Sonnenrad 1´ greift in die zweiten Planeten P1´ der zweiten GeS2 ein. Diese zweiten Planeten P1´triebestufe sind an einem Planetenträger C2 gelagert. Dieser Planetenträger C2 ist im Getriebegehäuse drehfest gesichert. Die zweiten Planeten P1´ greifen von innen her in das zweite Hohlrad 2´ ein. Dieses zweite Hohlrad 2´ ist im Getriebegehäuse drehbar gelagert und wie bereits angesprochen, drehfest mit dem ersten Planetenträger C1 gekoppelt. Die erste Getriebestufe S1 fungiert als Verzweigungsgetriebe und stellt ein echtes Umlaufrädergetriebe dar. Die zweite Getriebestufe S2 fungiert als Wendegetriebe und ist in diesem Falle an sich eine Stirnradstufe mit einer der Anzahl der Planeten P1´ entsprechenden Zahl an parallelen Kraftübertragungswegen zwischen dem zweiten Hohlrad 2´ und dem zweiten Sonnerad 1´. Kinematisch betrachtet fungiert die zweite Getriebestufe S2 als einfaches Stirnradgetriebe das die hinsichtlich der Ausgangsdrehmomente ungleiche Verzweigungswirkung der ersten Getriebestufe S1 kompensiert.
Wird die Standübersetzung in beiden Planetengetrieben zu –1.62 gewählt, so ergibt sich eine Gesamtübersetzung von –3,24. Die beiden Getriebestufen S1, S2 können somit identisch ausgeführt werden, wodurch eine sehr einfache Konstruktion realisiert wird.
Werden die Standübersetzungen unterschiedlich gewählt, so sind höhere und auch niedrigere Gesamtübersetzungen möglich. Folglich können nicht alle Teile der beiden Getriebe gleich ausgeführt werden.
Bei der gezeigten Variante ergeben sich relativ hohe Planetendrehzahlen. Bei relativ kleinen Standübersetzungen werden vorzugsweise kleine Planetenräder eingesetzt. Bei einer Achsdrehzahl von 1.000 U/min ergibt sich dann beispielsweise eine Planetenrelativdrehzahl von ca. 5.200 U/min im Überlagerungsgetriebe sowie von 3.200 U/min im Wendegetriebe, weshalb vorzugsweise ein Einsatz bei Kraftfahrzeugen mit moderater Höchstgeschwindigkeit erfolgt. Das erfindungsgemäße Umlaufrädergetriebe eignet sich insbesondere als Achsantrieb für Pkw´s mit negativer Final-Drive-Übersetzung, sowie für den Einsatz bei Kraftfahrzeugen in Verbindung mit elektrischen Antriebssystemen.
In 4 ist eine vierte bevorzugte Ausführungsform eines als Achsgetriebe ausgelegten erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes dargestellt das hier in gleicher Weise wie die vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele als zweistufig schaltbares Achsgetriebe für ein Kraftfahrzeug ausgeführt ist. 4 zeigt hierbei wiederum eine Prinzipskizze der Erfindung. Das Antriebsdrehmoment wird analog zum Aufbau nach den 2 und 3 über einen Kettentrieb 6 auf das Eingangsrad 5 und damit zum Sonnenrad V1 des Vorschaltgetriebes übertragen. Das Eingangsrad 5 entspricht damit wiederum dem Leistungseingang MD des Vorschaltgetriebes PG. Für den Aufbau des Vorschaltgetriebes PG und jene zwei Schaltzustände ermöglichende Schaltkupplung SK gelten die Ausführungen zu 1 sinngemäß.
Das erfindungsgemäße Umlaufrädergetriebe dient im Kern der hinsichtlich der Gesamtübersetzung zweistufig schaltbaren, drehmomentsymmetrischen Verzweigung der an einem Leistungseingang MD anliegenden Antriebsleistung auf einen ersten und auf einen zweiten Leistungsausgang O1, O2. Die als Überlagerungsgetriebe ausgeführte erste Getriebestufe S1 des wälzenden Differentials dient der Leistungsteilung. Die Antriebsleistung des ersten Sonnenrades 1 wird auf den Planetenträger C1 und das erste Hohlrad 2 aufgeteilt. Da das erste Hohlrad 2 und der Planetenträger C1 des Überlagerungsgetriebes S1 unterschiedliche Drehmomente führen bedarf es eines durch die zweite Getriebestufe S2 realisierten weiteren Wendegetriebes, um letztlich gleiche Drehmomente an den Abtriebswellen OS1, OS2 zu erzeugen. Die Standübersetzungen der beiden Planetengetriebestufen S1, S2 sind daher voneinander abhängig.
Im Gegensatz zum Aufbau nach 3 weisen die Planetengetriebestufen S1, S2 nunmehr gestuft ausgeführte Planetenräder P, P´ auf. Jedes Planetenrad P, P´ umfasst jeweils einen hinsichtlich seines Durchmessers kleineren Stirnradkranz P1, P1´ und einen hinsichtlich seines Teilkreisdurchmessers größeren Stirnradkranz P2, P2´, wobei der hinsichtlich seines Teilkreisdurchmessers kleinere Stirnradkranz P1, P1´ des jeweiligen Stufenplaneten mit dem jenem Planetensatz S1, S2 zugeordneten Sonnenrad 1, 1´ und der hinsichtlich seines Durchmessers größere Stirnradkranz P2, P2´ mit dem jenem Planetensatz S1, S2 zugeordneten Hohlrad 2, 2´ in Eingriff steht.
Die beiden Getriebestufen S1, S2 sind hier so gestaltet, dass diese im entsprechenden Radialschnitt hinsichtlich ihrer Verzahnungsgeometrie gleichartig ausgebildete Stufenplaneten P, P´ aufweisen. Auch die beiden Hohlräder 2, 2´ sind im Radialschnitt hinsichtlich ihrer Verzahnungsgeometrie baugleich ausgebildet.
Die Stufung der Planeten P, P´ ist zwar im Hinblick auf die Gesamtübersetzung nicht nötig, jedoch wird die Teilübersetzung zwischen Planet und Sonne bzw. zwischen Planet und Hohlrad derart geändert dass kleinere Planetenrelativdrehzahlen auftreten. Hierdurch werden gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach 1 die Planetenrelativdrehzahlen mit den exemplarisch gewählten Zähnezahlen von 5.200 U/min auf ca. 2.400 U/min im Überlagerungsgetriebe S1 gesenkt und von 3.200 U/min auf 1.500 U/min im Wendegetriebe S2. Somit wird ein erweiterter Betriebsbereich bzgl. der Höchstgeschwindigkeit erreicht.
Die Erfindung betrifft im Kern ein Differential in der Bauform als miteinander gekoppelte. wälzende Planetengetriebe (sog. wälzendes Differential) Die Einheit stellt eine Kombination aus Differential und Final-Drive-Übersetzungsstufe dar. Das Differential kann im Bereich des Achsantriebs verwendet, wenn eine zusätzliche Übersetzung gefordert ist.
Die Darstellung nach 5 zeigt in Form einer Schemadarstellung ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes das hier wiederum als Achsgetriebe für ein Kraftfahrzeug ausgeführt ist. Dieses erfindungsgemäße Umlaufrädergetriebe dient der zweistufig schaltbaren Verzweigung der an einem Leistungseingang MD eines Vorschaltgetriebes PG anliegenden Antriebsleistung auf einen ersten und auf einen zweiten Leistungsausgang O1, O2. Das Umlaufrädergetriebe umfasst neben der Vorschaltgetriebestufe PG eine erste Planetengetriebestufe S1 die ein erstes Sonnenrad 1, einen ersten Planetensatz P, ersten einen ersten Planetenträger C1 und ein erstes Hohlrad 2 umfasst.
Das Umlaufrädergetriebe umfasst weiterhin eine zweite Planetenstufe S2 die ein zweites Sonnenrad 1´, einen zweiten Planetensatz P´, einen zweiten Planetenträger C2 und ein zweites Hohlrad 2´ umfasst. Das erste Hohlrad 2 fungiert als Leistungseingang. Das erfindungsgemäße Umlaufrädergetriebe zeichnet sich neben der speziellen Anbindung des Vorschaltgetriebes PG auch dadurch aus, dass das erste Sonnenrad 1 mit dem zweiten Sonnenrad 1´ drehfest gekoppelt ist und der zweite Planetenträger C2 stationär festgelegt ist. Zudem treibt der erste Planetenträger C1 den ersten Leistungsausgang O1 und das zweite Hohlrad 2´ treibt direkt den zweiten Leistungsausgang O2.
Das Vorschaltgetriebe PG ist hier derart ausgeführt, dass dessen Hohlrad V2 den Leistungseingang MD darstellt. Das Hohlrad V2 wird über ein Kettenrad 5 und eine Antriebskette 6 angetrieben. Die Schaltkupplung SK ist so ausgelegt, das diese in der hier gezeigten ersten Schaltstellung das Hohlrad V2 an das Hohlrad 2 der ersten Planetengetriebestufe S1 ankoppelt. In der zweiten Schaltstellung der Schaltkupplung SK koppelt diese den Planetenträger VC der Vorschaltgetriebestufe PG an das Hohlrad 2 der ersten Getriebestufe S1 an. In dieser zweiten Schaltstellung wird damit über die Vorschaltgetriebestufe eine Drehmomentenerhöhung erreicht, wogegen in der ersten Schaltstellung ein Direktantrieb des Hohlrades 2 der ersten Getriebestufe S1 über das Kettenrad 5 erreicht wird. Das Sonnenrad V1 der Vorschaltgetriebestufe PG ist hier stationär festgelegt. Es ist möglich, diese Festlegung über eine hier nicht näher dargestellte Schalt- oder Bremseinrichtung zu bewerkstelligen, so dass bei Freigabe des Sonnenrades V1 des Vorschaltgetriebes PG und bei Einschaltung des zweiten Schaltzustands das System in einen Leerlaufzustand gelangt. Dieses spezielle Konzept ermöglicht es durch definiertes Festbremsen des Sonnenrades V1 das Ausgangsmoment des Vorschaltgetriebes präzise abzustimmen.
Der erste Leistungsausgang O1 umfasst eine erste Abtriebswelle OS1, die gleichachsig zur zweiten Abtriebswelle OS2 angeordnet ist. Letztere ist wie bereits ausgeführt drehfest an das zweite Hohlrad 2´ angebunden, ggf. mit diesem zu einer in sich starren Struktur vereinigt. Die erste Planetengetriebestufe S1 und die zweite Planetengetriebestufe S2 sind weitgehend unter Rückgriffnahme auf baugleiche Ausgangs-Komponenten gefertigt.
Alternativ zu der hier gezeigten Ausführungsform der beiden Planetengetriebestufen S1, S2 mit unterschiedlichen Standübersetzungsverhältnissen ist es auch möglich, diese beiden Planetengetriebestufen S1, S2 derart auszubilden, dass diese zumindest annähernd gleiche Standübersetzungen liefern. Insgesamt sind die Standübersetzungen vorzugsweise so abgestimmt, dass sich an den Ausgangswellen OS1, OS2 gleiche Drehmomente ergeben.
Das hier gezeigte Umlaufrädergetriebe ist als Achsgetriebe für ein Kraftfahrzeug ausgelegt. Die beiden Abtriebswellen OS1, OS2 führen zu einem linken, bzw. einem rechten Antriebsrad einer Fahrzeugachse. Das Umlaufrädergetriebe kann insbesondere auch als Verteilergetriebe bei einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, zur Aufteilung der Antriebsleistung auf eine vordere und eine hintere Fahrzeugachse.
Der Antrieb des ersten Hohlrades 2 erfolgt über das Kupplungsorgan SK1 der Kupplungseinrichtung SK. Das Achsgetriebe kann seitlich an ein Schaltgetriebe angesetzt sein. Das Achsgetriebe kann auch als Hinterachsdifferential ausgeführt sein, wobei der Antrieb des Hohlrades V2 des Vorschaltgetriebes dann vorzugsweise über ein auf diesem koaxial sitzendes Tellerrad erfolgt das Teil eines Winkelgetriebes bildet.
Die Planeten P1 des ersten Planetensatzes P greifen in das erste Sonnerad 1 ein. Diese ersten Planeten P1 sind auf dem ersten Planetenträger C1 gelagert. Der erste Planetenträger C1 ist drehbar gelagert und dabei starr, d.h. drehfest mit der ersten Ausgangswelle OS1 gekoppelt. Die ersten Planeten P1 wälzen in dem ersten Hohlrad 2 ab. Das erste Hohlrad 2 stellt den Leistungseingang der ersten Getriebestufe S1 dar und wird über das Vorschaltgetriebe PG angetrieben.
Das zweite Sonnenrad 1´ greift in die zweiten Planeten P1´ der zweiten Getriebestufe S2 ein. Diese zweiten Planeten P1´ sind an einem Planetenträger C2 gelagert. Dieser Planetenträger C2 ist im Getriebegehäuse drehfest gesichert. Die zweiten Planeten P1´ greifen von innen her in das zweite Hohlrad 2´ ein. Dieses zweite Hohlrad 2´ ist im Getriebegehäuse drehbar gelagert und drehfest mit der zweiten Abtriebswelle OS2 gekoppelt.
Die erste Getriebestufe S1 fungiert als Verzweigungsgetriebe und stellt ein echtes Umlaufrädergetriebe dar. Die zweite Getriebestufe S2 fungiert als Wendegetriebe und ist in diesem Falle an sich eine Stirnradstufe mit einer der Anzahl der Planeten P1´ entsprechenden Zahl an parallelen Kraftübertragungswegen zwischen dem zweiten Sonnerad 1´ und dem zweiten Hohlrad 2´. Kinematisch betrachtet fungiert die zweite Getriebestufe S2 als einfaches Stirnradgetriebe das die hinsichtlich der Ausgangsdrehmomente ungleiche Verzweigungswirkung der ersten Getriebestufe S1 kompensiert.
Die Axialpositionen des als Kettenrad oder ggf. auch als Stirn- oder Tellerrad ausgeführten Antriebsrades 5 und die Axialposition des Hohlrades V2 sind so aufeinander abgestimmt, dass sich eine koaxial ineinander geschachtelte Anordnung ergibt. Das Hohlrad V2 des Vorschaltgetriebes sitzt also im wesentlichen auf dem gleichen Axialniveau wie das dieses treibende Antriebsrad 5 und damit sitzt der Planetensatz VP des Vorschaltgetriebes PG nicht nur innerhalb des Hohlrades V2, sondern auch innerhalb des Antriebsrades 5. Hierdurch ergibt sich eine vorteilhafte axiale Bauraumersparnis. Das Antriebsrad 5 kann integral mit dem Hohlrad V2 ausgebildet sein, oder auch auf dieses aufgesetzt oder anderweitig drehfest an dieses angebaut sein. Das Hohlrad V2 kann über eine Wälzlagerung im Getriebegehäuse gelagert sein.
Wie aus der in die Darstellung beispielhaft eingebundenen Tabelle ersichtlich, können die beiden Getriebestufen hinsichtlich ihrer Standübersetzungen so ausgelegt sein, dass diese unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse aufweisen. Das Übersetzungsverhältnis der ersten Getriebestufe S1 ist dabei einerseits negativ und zudem betragsmäßig kleiner als das Übersetzungsverhältnis der zweiten Getriebestufe S2. Insgesamt ist die Auslegung jedoch so getroffen, dass sich auf die Ausgangswellen OS1, OS2 eine symmetrische Momentenaufteilung ergibt. Insgesamt wird das Getriebe vorzugsweise so ausgelegt, dass sich nur eine relativ geringe Achsübersetzung insbesondere im Bereich von 1,6 bis 3 ergibt. Insbesondere Ausführungsformen mit höheren Achsübersetzungen eignen sich in besonderem Maße als Achsgetriebe für elektromechanische Antriebe. Der entsprechende Elektromotor kann dabei koaxial zur Hauptachse des erfindungsgemäßen Getriebes, d.h. gleichachsig zur Umlaufachse des ersten Hohlrades angeordnet sein.
Wird die Standübersetzung des Überlagerungsgetriebes S1 zu –2,00 (–3,00) und die des Wendegetriebes S2 zu –3,00 (–4,00) gewählt, so ergibt sich eine Gesamtübersetzung von +3,00 (+2,66). Das Überlagerungsgetriebe S1 kann zumindest teilweise innerhalb der Schaltkupplung SK angeordnet werden, was zu einer kurzen axialen Baulänge führt.
In 6 ist eine sechste bevorzugte Ausführungsform eines als Achsgetriebe ausgelegten erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes dargestellt. 6 zeigt hierbei wiederum eine Prinzipskizze der Erfindung. Auch dieses erfindungsgemäße Umlaufrädergetriebe dient der zweistufig schaltbaren Verzweigung der an einem Leistungseingang MD eines Vorschaltgetriebes PG anliegenden Antriebsleistung auf einen ersten und auf einen zweiten Leistungsausgang O1, O2. Das Umlaufrädergetriebe umfasst neben der Vorschaltgetriebestufe PG eine erste Planetengetriebestufe S1 die ein erstes Sonnenrad 1, einen ersten Planetensatz P, ersten einen ersten Planetenträger C1 und ein erstes Hohlrad 2 umfasst.
Das Umlaufrädergetriebe umfasst weiterhin eine zweite Planetenstufe S2 die ein zweites Sonnenrad 1´, einen zweiten Planetensatz P´, einen zweiten Planetenträger C2 und ein zweites Hohlrad 2´ umfasst. Das erste Hohlrad 2 fungiert als Leistungseingang der ersten Getriebestufe S1. Das erfindungsgemäße Umlaufrädergetriebe zeichnet sich neben der speziellen Anbindung des Vorschaltgetriebes PG dadurch aus, dass das erste Sonnenrad 1 mit dem zweiten Sonnenrad 1´ drehfest gekoppelt ist und der zweite Planetenträger C2 stationär festgelegt ist. Zudem treibt der erste Planetenträger C1 den ersten Leistungsausgang O1 und das zweite Hohlrad 2´ treibt direkt den zweiten Leistungsausgang O2.
Das Vorschaltgetriebe PG ist derart ausgeführt, dass dessen Hohlrad V2 den Leistungseingang MD darstellt. Das Hohlrad V2 wird über ein Kettenrad 5 und eine Antriebskette 6 angetrieben. Die Schaltkupplung SK ist so ausgelegt, das diese in der hier gezeigten ersten Schaltstellung das Hohlrad V2 an das Hohlrad 2 der ersten Planetengetriebestufe S1 ankoppelt. In der zweiten Schaltstellung der Schaltkupplung SK koppelt diese den Planetenträger VC der Vorschaltgetriebestufe PG an das Hohlrad 2 der ersten Getriebestufe S1 an. In dieser zweiten Schaltstellung wird über die Vorschaltgetriebestufe eine Drehmomentenerhöhung erreicht, wogegen in der ersten Schaltstellung ein Direktantrieb des Hohlrades 2 der ersten Getriebestufe S1 über das Kettenrad 5 erreicht wird. Das Sonnenrad V1 der Vorschaltgetriebestufe PG ist hier stationär festgelegt. Auch hier ist es wie bezüglich 5 beschrieben möglich, diese Festlegung über eine hier nicht näher dargestellte Schalt- oder Bremseinrichtung zu bewerkstelligen, so dass bei Freigabe des Sonnenrades V1 des Vorschaltgetriebes PG und bei Einschaltung des zweiten Schaltzustands das System in einen Leerlaufzustand gelangt. Dieses spezielle Konzept ermöglicht es durch definiertes Festbremsen des Sonnenrades V1 das Ausgangsmoment des Vorschaltgetriebes präzise abzustimmen.
Das Antriebsdrehmoment wird über den Kettentrieb 6 auf das Eingangsrad 5 und damit zum Vorschaltgetriebe PG übertragen. Die als Überlagerungsgetriebe ausgeführte erste Getriebestufe S1 des wälzenden Differentials dient der Leistungsteilung. Die am ersten Hohlrad 2 anliegende Antriebsleistung wird über den Planetensatz P auf den Planetenträger C1 und das erste Sonnenrad 1 verzweigt. Da das erste Sonnenrad 1 und der erste Planetenträger C1 des Überlagerungsgetriebes S1 unterschiedliche Drehmomente führen, bedarf es eines durch die zweite Getriebestufe S2 realisierten weiteren Wendegetriebes, um letztlich gleiche Drehmomente an den Abtriebswellen OS1, OS2 zu erzeugen. Die Standübersetzungen der beiden Planetengetriebestufen S1, S2 sind daher voneinander abhängig.
Im Gegensatz zum Aufbau nach 5 weist die Planetengetriebestufe S1 nunmehr gestuft ausgeführte Planetenräder P auf. Jedes Planetenrad P umfasst jeweils einen hinsichtlich seines Durchmessers kleineren Stirnradkranz P1 und einen hinsichtlich seines Teilkreisdurchmessers größeren Stirnradkranz P2, wobei der hinsichtlich seines Teilkreisdurchmessers kleinere Stirnradkranz P1 des jeweiligen Stufenplaneten P mit dem, dem Planetensatz S1 zugeordneten Sonnenrad 1 in Eingriff steht, und der hinsichtlich seines Durchmessers größere Stirnradkranz P2, mit dem ihm zugeordneten Hohlrad 2 in Eingriff steht. Die Stufung der Planeten P, ist zwar im Hinblick auf die Gesamtübersetzung nicht nötig, jedoch wird die Teilübersetzung zwischen Planet und Sonne bzw. zwischen Planet und Hohlrad derart geändert dass kleinere Planetenrelativdrehzahlen auftreten. Hierdurch werden gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach 5 die Planetenrelativdrehzahlen gesenkt. Somit wird ein erweiterter Betriebsbereich bzgl. der Höchstgeschwindigkeit erreicht.
Soweit sich bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen eine Drehrichtungsumkehr ergibt, ist diesem Umstand ist durch entsprechende Drehrichtungsfestlegung auf der Seite des Leistungseingangs, d.h. durch geeignete Festlegung der Drehrichtung des Motors, oder durch Einbindung einer Zwischenstufe Rechnung zu tragen.
Bei den Ausführungsformen nach den 5 und 6 ergibt sich eine relativ geringe Getriebespreizung, da die Übersetzung von Hohlrad zum Träger nicht sehr groß ist. Auch bei diesen Varianten ist ein Eingang über die Sonne möglich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5845732 A [0002]

Claims

Umlaufrädergetriebe zur Verzweigung der an einem Leistungseingang (MD) anliegenden Antriebsleistung auf einen ersten und auf einen zweiten Leistungsausgang (O1, O2), mit: – einer ersten Planetengetriebestufe (S1) die ein erstes Sonnenrad (1), einen ersten Planetensatz (P), einen ersten Planetenträger (C1) und ein erstes Hohlrad (2) umfasst, und – einer zweiten Planetenstufe (S2) die ein zweites Sonnenrad (1´), einen zweiten Planetensatz (P´), einen zweiten Planetenträger (C2) und ein zweites Hohlrad (2´) umfasst, wobei – über die erste Planetengetriebestufe (S1) eine Leistungsverzweigung auf den ersten Leistungsausgang (O1) und auf die zweite Planetenstufe (S2) bewerkstelligt wird, und – in einem kinematisch zwischen dem Leistungseingang (MD) des Umlaufrädergetriebes und dem Leistungseingangs der ersten Planetenstufe (S1) liegenden Bereich ein Vorübersetzungsgetriebe (PG) vorgesehen ist, und das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Leistungseingang (MD) des Umlaufrädergetriebes und der ersten Planetenstufe (S1) schaltbar veränderbar ist.
Umlaufrädergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorübersetzungsgetriebe (PG) als Umlaufrädergetriebe ausgeführt ist, und dass dieses Umlaufrädergetriebe ein Vorschalthohlrad (V2), einen Vorschaltplanetenträger (VC) und ein Vorschaltsonnenrad (V1) umfasst, wobei jenes Vorschaltsonnenrad (V1) koaxial zum ersten Sonnenrad (1) der ersten Getriebestufe (S1) angeordnet ist.
Umlaufrädergetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschaltsonnenrad (V1) den Leistungseingang des Vorschaltgetriebes (PG) darstellt.
Umlaufrädergetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen eines ersten Schaltzustands das Vorschaltsonnenrad (V1) direkt die erste Planetengetriebestufe (S1) treibt.
Umlaufrädergetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen eines zweiten Schaltzustandes der Vorschaltplanetenträger (VC) direkt die erste Planetenstufe (S1) treibt.
Umlaufrädergetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der geschaltete Ausgang des Vorschaltgetriebes (PG) das Sonnerad (1) der ersten Planetengetriebestufe (S1) treibt.
Umlaufrädergetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelung der ersten Planetengetriebestufe (S1) mit der zweiten Planetengetriebestufe (S2) durch Koppelung des ersten Hohlrades (2) mit dem zweiten Sonnenrad (1´) bewerkstelligt wird.
Umlaufrädergetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelung der ersten Planetengetriebestufe (S1) mit der zweiten Planetengetriebestufe (S2) durch Koppelung des ersten Planetenträgers (C1) mit dem zweiten Hohlrad (2´) bewerkstelligt wird.
Umlaufrädergetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der geschaltete Ausgang des Vorschaltgetriebes (PG) das Hohlrad (2) der ersten Planetengetriebestufe (S1) treibt.
Umlaufrädergetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leistungsausgang (O1) drehfest an den ersten Planetenträger (C1) angebunden ist und dass der zweite Leistungsausgang (O2) drehfest an das zweite Hohlrad (2´) angebunden ist.