DE102013215879A1

DE102013215879A1 - Planetary gear, in particular axle for a motor vehicle

Info

Publication number: DE102013215879A1
Application number: DE201310215879
Authority: DE
Inventors: Franz Kurth
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-08-12
Filing date: 2013-08-12
Publication date: 2015-02-12

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Umlaufrädergetriebe zur Verzweigung der an einem Leistungseingang anliegenden Antriebsleistung auf einen ersten und auf einen zweiten Leistungsausgang in Verbindung mit einer Reduktion der Ausgangsdrehzahl auf ein unter der Antriebsdrehzahl am Leistungseingang liegendes Drehzahlniveau, mit einer ersten Getriebestufe die ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetensatz, einen ersten Planetenträger und ein erstes Hohlrad umfasst, einer zweiten Getriebestufe die ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetensatz, einen zweiten Planetenträger und ein zweites Hohlrad umfasst, einer dritten Planetenstufe die ein drittes Sonnenrad, einen dritten Planetensatz und einen dritten Planetenträger umfasst, wobei das erste Sonnenrad als Leistungseingang fungiert, der erste Planetenträger mit dem dritten Sonnenrad drehfest gekoppelt ist, der zweite Planetenträger stationär festgelegt ist, das erste Hohlrad mit dem zweiten Sonnenrad gekoppelt ist, der erste Leistungsausgang über die dritte Getriebestufe bewerkstellig ist, und der zweite Leistungsausgang über das zweite Hohlrad der zweiten Getriebestufe bewerkstelligt ist.The invention relates to a planetary gear for branching the power applied to a power input drive power to a first and a second power output in conjunction with a reduction of the output speed to a below the input speed at the power input speed level, with a first gear, the first sun gear, a a first planetary gear set, a first planet carrier and a first ring gear, a second gear stage comprising a second sun gear, a second planetary gear set, a second planet carrier and a second ring gear, a third planetary gear including a third sun gear, a third planetary gear set and a third planet carrier, wherein the first sun gear acts as a power input, the first planet carrier is rotatably coupled to the third sun gear, the second planetary carrier is fixed stationary, the first ring gear is coupled to the second sun gear, the first Leist ungsausgang over the third gear stage is accomplished, and the second power output via the second ring gear of the second gear stage is accomplished.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

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 und mit einem gegenüber dem Drehmoment am Getriebeeingang erhöhten Ausgangsdrehmoment erfolgt.The invention is directed to a planetary gear, in particular in the configuration of a transaxle for dividing the provided by a drive device and supplied via a power input drive power to a first and a second power output, wherein within the Umlaufrädergetriebes a translation takes place, so that the power tap on the two Power outputs on a relation to the input speed at the power input reduced output speed level and with respect to the torque at the transmission input increased output torque takes place.

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.Out US 5,845,732 A is a planetary gear transmission of the aforementioned type known. The power split within the transmission is accomplished here by a first planetary stage, which includes a sun gear, a planet carrier equipped with planets and a ring gear. The drive power provided by an engine is introduced via the extent acting as a power input sun gear in the transmission, the power split takes place on the planet carrier and the ring gear. The planet carrier is in this case coupled to a first output shaft. The ring gear is coupled to the sun gear of the second planetary stage. The second planetary stage comprises a stationary ring gear, as well as a planet carrier equipped with double planets. This planet carrier is coupled to a second output shaft.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Umlaufrädergetriebe, insbesondere in Form eines Achsgetriebes zu schaffen, das sich durch einen kostengünstig realisierbaren, robusten und hinsichtlich seines mechanischen Betriebsverhaltens vorteilhaften Aufbau auszeichnet.The invention has for its object to provide a planetary gear, in particular in the form of a transaxle, which is characterized by an economically feasible, robust and advantageous in terms of its mechanical performance structure.

Erfindungsgemäße LösungInventive solution

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 auf einem gegenüber der Antriebsdrehzahl abgesenkten Drehzahlniveau, mit:

– einer ersten Getriebestufe die ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetensatz, einen ersten Planetenträger und ein erstes Hohlrad umfasst,
– einer zweiten Getriebestufe die ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetensatz, einen zweiten Planetenträger und ein zweites Hohlrad umfasst,
– einer dritten Planetenstufe die ein drittes Sonnenrad, einen dritten Planetensatz und einen dritten Planetenträger umfasst, wobei
– das erste Sonnenrad als Leistungseingang fungiert,
– der erste Planetenträger mit dem dritten Sonnenrad drehfest gekoppelt ist,
– der zweite Planetenträger stationär festgelegt ist,
– das erste Hohlrad mit dem zweiten Sonnenrad gekoppelt ist,
– der erste Leistungsausgang über die dritte Getriebestufe bewerkstellig ist, und
– der zweite Leistungsausgang über die zweite Getriebestufe bewerkstelligt ist, indem das zweite Hohlrad den zweiten Leistungsausgang darstellt.

The above-mentioned object is achieved by a planetary gear for branching the voltage applied to a power input drive power to a first and to a second power output on a relative to the drive speed lowered speed level, with:

A first gear stage comprising a first sun gear, a first planetary gear set, a first planet carrier and a first ring gear,
A second gear stage comprising a second sun gear, a second planetary gear set, a second planet carrier and a second ring gear,
- A third planetary stage comprising a third sun gear, a third planetary gear set and a third planet carrier, wherein
- the first sun gear acts as a power input,
- The first planetary carrier is rotatably coupled to the third sun gear,
The second planetary carrier is stationary,
The first ring gear is coupled to the second sun gear,
- The first power output via the third gear stage is accomplished, and
- The second power output via the second gear stage is accomplished by the second ring gear represents the second power output.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, ein Achsdifferential zu schaffen, das eine symmetrische Leistungsverzweigung und einen hohen mechanischen Systemwirkungsgrad bietet.This advantageously makes it possible to provide an axle differential that provides symmetrical power split and high mechanical system efficiency.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Umlaufrädergetriebe derart gestaltet, dass der Antrieb des ersten Sonnerades über einen Hohlwellenzapfen erfolgt durch welchen eine an den ersten Leistungsausgang angebundene erste Abtriebswelle koaxial hindurchgeführt ist. Das erste Sonnenrad kann hierbei über eine Lageranordnung, insbesondere eine Wälzlageranordnung auf der ersten Abtriebswelle gelagert sein. According to a particularly preferred embodiment of the invention, the epicyclic gear is designed such that the drive of the first Sonnerades via a hollow shaft journal takes place through which a connected to the first power output first output shaft is passed coaxially. The first sun gear can in this case be mounted on the first output shaft via a bearing arrangement, in particular a rolling bearing arrangement.

Die Leistungszufuhr zu dem ersten Sonnenrad erfolgt vorzugsweise über ein zum Sonnenrad axial versetztes, und zum ersten Sonnenrad achsgleiches Antriebsrad das als Kettenrad, Kegelrad oder Stirnrad oder auch als Laufscheibe eines Zugmitteltriebs ausgeführt ist. Dieses Antriebsrad ist vorzugsweise entweder integral mit dem ersten Sonnenrad ausgebildet, oder mit diesem über den genannten Hohlwellenzapfen oder Antriebswellenstutzen gekoppelt. The power supply to the first sun gear preferably takes place via an axially offset to the sun gear, and the same axis to the first sun drive wheel which is designed as a sprocket, bevel or spur gear or as a running disk of a traction drive. This drive wheel is preferably formed either integrally with the first sun gear, or coupled thereto via said hollow shaft journal or drive shaft stub.

Der zweite Leistungsausgang umfasst vorzugsweise eine zweite Abtriebswelle die drehfest an das zweite Hohlrad angebunden ist. Über diese zweite Abtriebswelle kann ein Lagerzapfen bereitgestellt werden, über welchen der dritte Planetenträger radial gelagert werden kann. Das zweite Hohlrad ist vorzugsweise über eine Wälzlageranordnung im Getriebegehäuse, und/oder ebenfalls über eine Wälzlagerung an dem stationär festgelegten zweiten Planetenträger gelagert.The second power output preferably comprises a second output shaft which is non-rotatably connected to the second ring gear. About this second output shaft, a bearing pin can be provided, via which the third planet carrier can be mounted radially. The second ring gear is preferably mounted via a roller bearing assembly in the gear housing, and / or also via a rolling bearing on the stationary fixed second planet carrier.

Die erste Planetenstufe fungiert als echtes Umlaufrädergetriebe oder Überlagerungsgetriebe das eine Leistungsverzweigung auf seinen Planetenträger sowie auf sein Hohlrad und damit auf das zweite Sonnenrad und auf das dritte Sonnenrad bewerkstelligt. Die zweite Planetenstufe fungiert aufgrund der Festlegung des zweiten Planetenträgers an sich als Stirnrad-Wendegetriebe mit einer Übersetzungswirkung „ins Langsame“.The first planetary stage acts as a real epicyclic gearing or superposition gearing which is a power split on his Planet carrier as well as on its ring gear and thus accomplished on the second sun gear and on the third sun gear. The second planetary stage acts due to the determination of the second planet carrier per se as a spur gear reversing gear with a translation effect "slow".

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.The first planetary gear stage and the second planetary gear stage can be designed such that they have identical state ratios. In this case, it is possible in an advantageous manner, the two sun gears, the planetary gears of the two planetary gear sets and possibly also the two ring gears as at least in terms of the corresponding tooth geometries and pitch circle diameter identical components to manufacture. However, it is also possible to design the first planetary gear stage and the second planetary gear stage such that they have different state ratios.

Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den dritten Planetensatz als sog. Stufenplanetensatz auszubilden. Die jeweiligen Planetenräder bilden dabei einen ersten Stirnradabschnitt und einen zweiten, hinsichtlich seines Teilkreisdurchmessers größeren Stirnradabschnitt. Der jeweils hinsichtlich seines Teilkreisdurchmessers größere Stirnradkranz des jeweiligen Stufenplaneten steht dann mit dem dritten Sonnenrad und der hinsichtlich seines Durchmessers kleinere Stirnradkranz mit einem jenem dritten Planetensatz zugeordneten Abtriebssonnenrad in Eingriff.According to a particular aspect of the present invention, it is possible to form the third planetary gear set as a so-called stepped planetary gear set. The respective planetary gears thereby form a first spur gear section and a second spur gear section, which is larger in terms of its pitch circle diameter. The larger in each case with respect to its pitch diameter spur gear of the respective stepped planet is then with the third sun gear and the smaller in terms of its diameter Stirnradkranz with a third planetary gearset associated output sun gear engaged.

Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:Further details and features of the invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the drawings. It shows:

1 eine Schemadarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines als Achsdifferentialgetriebe ausgeführten erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes, zur Veranschaulichung der operativen Verknüpfung der Getriebekomponenten; 1 a schematic representation of a first embodiment of a running as axle differential gear according to the invention Umlaufrädergetriebes, to illustrate the operative linkage of the transmission components;

2 eine Schemadarstellung des Ausführungsbeispiels nach 1 in Verbindung mit einer graphischen Darstellung der Leistungsverzweigung; 2 a schematic representation of the embodiment according to 1 in conjunction with a graphical representation of the power split;

3 eine Schemadarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines als Achsdifferentialgetriebe ausgeführten erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes, zur Veranschaulichung der operativen Verknüpfung der Getriebekomponenten; 3 a schematic representation of a second embodiment of a designed as axle differential planetary gear according to the invention, to illustrate the operative linkage of the transmission components;

4 eine Schemadarstellung des Ausführungsbeispiels nach 3 in Verbindung mit einer graphischen Darstellung der Leistungsverzweigung. 4 a schematic representation of the embodiment according to 3 in conjunction with a graphical representation of the power split.

Ausführliche Beschreibung der FigurenDetailed description of the figures

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 G1 die ein erstes Sonnenrad S1, einen ersten Planetensatz P1, ersten einen ersten Planetenträger C1 und ein erstes Hohlrad H1 umfasst.The representation after 1 shows in the form of a schematic representation of a first embodiment of a planetary gear according to the invention which is designed here as axle drive for a motor vehicle. This planetary gear transmission according to the invention serves to branch the power applied to a power input I drive power to a first and to a second power output O1, O2. The planetary gear transmission comprises a first planetary gear stage G1 which comprises a first sun gear S1, a first planetary gear set P1, a first planet carrier C1 and a first ring gear H1.

Das Umlaufrädergetriebe umfasst eine zweite Planetenstufe G2 die ein zweites Sonnenrad S2, einen zweiten Planetensatz P2, einen zweiten Planetenträger C2 und ein zweites Hohlrad H2 aufweist. Das Umlaufrädergetriebe umfasst zudem eine dritte Planetenstufe G3 die ein drittes Sonnenrad S3, einen dritten Planetensatz P3, einen dritten Planetenträger C3 und ein drittes Hohlrad H3 aufweist. The epicyclic gear comprises a second planetary gear G2 having a second sun gear S2, a second planetary gear set P2, a second planet carrier C2 and a second ring gear H2. The epicyclic gearbox also includes a third planetary gear G3 having a third sun gear S3, a third planetary gear set P3, a third planet carrier C3 and a third ring gear H3.

Das erste Sonnenrad S1 fungiert als Leistungseingang. Das erfindungsgemäße Umlaufrädergetriebe zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Planetenträger C1 mit dem dritten Sonnenrad S3 drehfest gekoppelt ist und der zweite Planetenträger C2 stationär festgelegt ist. Zudem treibt das erste Hohlrad H1 das zweite Sonnenrad S2 an. Der dritte Planetenträger C3 treibt ersten Leistungsausgang O1 und das zweite Hohlrad H2 treibt direkt den zweiten Leistungsausgang O2.The first sun gear S1 acts as a power input. The planetary gear transmission according to the invention is characterized in that the first planetary carrier C1 is rotatably coupled to the third sun gear S3 and the second planetary carrier C2 is fixed stationary. In addition, the first ring gear H1 drives the second sun gear S2. The third planet carrier C3 drives first power output O1 and the second ring gear H2 directly drives the second power output O2.

Der erste Leistungsausgang O1 umfasst eine erste Abtriebswelle OS1, die koaxial durch das erste Sonnenrad S1 hindurchgeführt ist. Der zweite Leistungsausgang O2 umfasst eine zweite Abtriebswelle OS2 die drehfest an das zweite Hohlrad H2 angebunden ist. Die erste Planetengetriebestufe S1 und die zweite Planetengetriebestufe S2 sind hier derart gestaltet, dass diese unterschiedliche Standübersetzungen aufweisen. Alternativ zu der hier gezeigten Ausführungsform der beiden Planetengetriebestufen S1, S2 mit unterschiedlichen Standübersetzungsverhältnissen ist es jedoch auch möglich, diese beiden Planetengetriebestufen S1, S2 derart unterschiedlich auszubilden, dass diese gleiche Standübersetzungen liefern. Dies ermöglicht es hier beide Planetengetriebestufen S1, S2 unter Rückgriffnahme auf baugleiche Komponenten zu fertigen.The first power output O1 comprises a first output shaft OS1, which is passed coaxially through the first sun gear S1. The second power output O2 comprises a second output shaft OS2 which is connected non-rotatably to the second ring gear H2. The first planetary gear S1 and the second planetary gear S2 are here designed such that they have different state ratios. As an alternative to the embodiment of the two planetary gear stages S1, S2 shown here having different stand ratios, however, it is also possible to design these two planetary gear stages S1, S2 differently such that they deliver the same level ratios. This makes it possible to manufacture both planetary gear stages S1, S2 by recourse to identical components.

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. In letzterem Falle kann das Getriebesystem, soweit gefordert auch eine unsymmetrische Momentenaufteilung realisieren.The planetary gear shown here is designed as a final drive for a motor vehicle. The two output shafts OS1, OS2 lead to a left or a right drive wheel of a vehicle axle. The epicyclic gearing can also be used as a transfer case in particular Motor vehicle be used to divide the drive power to a front and a rear vehicle axle. In the latter case, the transmission system, if required, also realize an asymmetrical torque distribution.

Der Antrieb des ersten Sonnenrades S1 erfolgt über einen Hohlwellenzapfen 4. Dieser Hohlwellenzapfen 4 wird über ein Eingangsrad 5 angetrieben. Das Eingangsrad 5 ist beispielsweise als Kettenrad ausgeführt und wird über eine Antriebskette 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.The drive of the first sun gear S1 via a hollow shaft journal 4 , This hollow shaft journal 4 is via an input gear 5 driven. The entrance wheel 5 is for example designed as a sprocket and is driven by a drive chain which as such produces a kinematic connection between the epicyclic gear shown here and a not shown in detail, upstream gearbox, in particular an automatic or manual transmission, or possibly also an electromechanical drive.

Das erste Sonnerad S1 greift in die Planeten des ersten Planetensatzes P1 ein. Diese ersten Planeten sind auf dem ersten Planetenträger C1 gelagert. Der erste Planetenträger C1 ist starr, d.h. drehfest mit dem dritten Sonnerad S3 gekoppelt. Die ersten Planeten wälzen in dem ersten Hohlrad H1 ab. Das erste Hohlrad H1 ist mit dem zweiten Sonnerad S2 der zweiten Getriebestufe S2 starr, d.h. drehfest gekoppelt. The first sun gear S1 engages in the planets of the first planetary set P1. These first planets are mounted on the first planet carrier C1. The first planet carrier C1 is rigid, i. rotatably coupled to the third Sonnerad S3. The first planets roll in the first ring gear H1. The first ring gear H1 is rigid with the second sun gear S2 of the second gear stage S2, i. rotatably coupled.

Das zweite Sonnenrad S2 greift in die zweiten Planeten der zweiten Getriebestufe S2 ein. Diese zweiten Planeten sind an einem zweiten Planetenträger C2 gelagert. Dieser Planetenträger C2 ist im Getriebegehäuse drehfest gesichert. Die zweiten Planeten greifen von innen her in das zweite Hohlrad H2 ein. Dieses zweite Hohlrad H2 ist im Getriebegehäuse drehbar gelagert und wie bereits angesprochen, drehfest mit dem zweiten Leitungsausgang O2, OS2 gekoppelt.The second sun gear S2 engages in the second planetary gear of the second gear S2. These second planets are mounted on a second planet carrier C2. This planet carrier C2 is secured against rotation in the gear housing. The second planets engage from inside into the second ring gear H2. This second ring gear H2 is rotatably mounted in the gear housing and, as already mentioned, rotatably coupled to the second line output O2, OS2.

Die erste Getriebestufe S1 fungiert als Verzweigungsgetriebe und stellt ein echtes Umlaufrädergetriebe dar. Die zweite Getriebestufe S2 und die dritte Getriebestufe S3 bilden ein Wendegetriebe mit zwei separaten Wendestufen. Die zweite Getriebestufe S2 ist an sich aufgrund der Festlegung ihres Planetenträgers C2 eine Stirnradstufe mit einer der Anzahl der Planeten P2 entsprechenden Zahl an parallelen Kraftübertragungswegen zwischen dem zweiten Sonnerad S2 und dem zweiten Hohlrad H2. Kinematisch betrachtet fungiert die zweite Getriebestufe S2 als einfaches Stirnradgetriebe das die hinsichtlich der Ausgangsdrehmomente ungleiche Verzweigungswirkung der ersten Getriebestufe S1 zumindest teilweise kompensiert. The first gear stage S1 acts as a branching gear and represents a true epicyclic gear. The second gear S2 and the third gear S3 form a reversing gear with two separate turning stages. The second gear stage S2 is in itself due to the definition of its planetary carrier C2, a spur gear with a number of planets P2 corresponding number of parallel power transmission paths between the second sun gear S2 and the second ring gear H2. Viewed kinematically, the second gear stage S2 functions as a simple helical gear which at least partially compensates for the branching effect of the first gear stage S1 that is unequal in terms of the output torques.

Das erfindungsgemäße Umlaufrädergetriebe eignet sich insbesondere als Achsantrieb für Pkw´s mit positiver Final-Drive-Übersetzung, sowie für den Einsatz bei Kraftfahrzeugen in Verbindung mit elektrischen Antriebssystemen.The planetary gear according to the invention is particularly suitable as a final drive for cars with positive final drive ratio, as well as for use in motor vehicles in conjunction with electric drive systems.

In 2 ist die Leistungsverzweigung im Bereich der ersten Getriebestufe G1 und der Leistungsfluss in den beiden weiteren Stufen G2, G3 veranschaulicht. Das Antriebsdrehmoment wird auf das Eingangsrad 5 und damit zum wälzenden Differential übertragen. Die als Überlagerungsgetriebe ausgeführte erste Getriebestufe G1 des wälzenden Differentials dient der Leistungsteilung. Die Antriebsleistung des ersten Sonnenrades S1 wird auf den Planetenträger C1 und das erste Hohlrad H1 aufgeteilt. Da das erste Hohlrad H1 und der erste Planetenträger C1 des Überlagerungsgetriebes S1 unterschiedliche Drehmomente führen bedarf es eines durch die zweite und die dritte Getriebestufe G2, G3 realisierten weiteren Wendegetriebes, um letztlich gleiche Drehmomente an den Abtriebswellen OS1, OS2 zu erzeugen. Die Standübersetzungen der Planetengetriebestufen G1, G2 und G3 sind daher voneinander abhängig. Der erste Leistungsausgang O1. d.h. die erste Abtriebswelle OS1 wird über den dritten Planetenträger C3 der dritten Getriebestufe G3 angetrieben. Der zweite Leistungsausgang O2, d.h. die zweite Abtriebswelle OS2 wird über das zweite Hohlrad H2 der zweiten Getriebestufe G2 angetrieben. Insgesamt sind die erste, die zweite und die dritte Getriebestufe G1, G2, G3 so aufeinander abgestimmt, dass an beiden Leistungsausgängen O1, O2 gleiche Antriebsdrehmomente anliegen. In 2 is the power split in the first gear stage G1 and the power flow in the two other stages G2, G3 illustrated. The drive torque is applied to the input gear 5 and thus transferred to the rolling differential. The designed as a superposition gear first gear G1 of the rolling differential is the power division. The drive power of the first sun gear S1 is distributed to the planet carrier C1 and the first ring gear H1. Since the first ring gear H1 and the first planetary carrier C1 of the superposition gear S1 lead different torques required by the second and the third gear stage G2, G3 further reversing gear to ultimately produce equal torques on the output shafts OS1, OS2. The state ratios of the planetary gear stages G1, G2 and G3 are therefore interdependent. The first power output O1. that is, the first output shaft OS1 is driven via the third planet carrier C3 of the third gear stage G3. The second power output O2, ie the second output shaft OS2 is driven via the second ring gear H2 of the second gear stage G2. Overall, the first, the second and the third gear G1, G2, G3 are coordinated so that applied to both power outputs O1, O2 same drive torque.

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 werden, wenn eine zusätzliche Übersetzung gefordert ist.The invention basically relates to a differential in the design as mutually coupled, rolling planetary gear (so-called. Rolling differential). The unit represents a combination of differential and final drive ratio stage. The differential can be used in the area of the final drive, if an additional Translation is required.

Die Erfindung umfasst die Weiterentwicklung bisheriger wälzender Differentiale zur Erzielung sehr hoher Gesamtübersetzungen. Hierzu werden insgesamt drei Getriebestufen G1, G2, G3 in der beschriebenen Weise kinematisch gekoppelt. Das Antriebsdrehmoment wirkt auf die Sonne S1 des Überlagerungsgetriebes G1 des wälzenden Differentials. Das Überlagerungsgetriebe G1 dient zur Leistungsteilung die Antriebsleistung der Sonne wird zu gleichen Teilen auf den Planetenträger C1 und das Hohlrad H1 aufgeteilt. Da das Hohlrad H1 und der Planetenträger C1 des Überlagerungsgetriebes zwar gleiche Leistungen jedoch unterschiedliche Drehmomente führen bedarf es eines weiteren Wendegetriebes (G2, G3) um letztlich gleiche Drehmomente an den Abtriebswellen OS1, OS2 zu erzeugen. Das Wendegetriebe der hier gezeigten Lösung weist Teilgetriebe G2, G3 auf welche das Planetenträger- und das Hohlraddrehmoment des Überlagerungsgetriebes G1 wandeln. Zur Erzielung gleicher Abtriebsmomente an den Rädern können alle Teilgetriebe G1, G2, G3 in diesem Aufbau mit gleichen Standübersetzungen ausgeführt sein. Hierbei ist die Standübersetzung frei wählbar. Die Gesamtübersetzung ist mit i_ges gleich 24/32 demnach vergleichsweise hoch. Der Leistungsfluss im Getriebe ist wie angesprochen in der Darstellung nach 2 veranschaulicht. The invention includes the development of previous rolling differentials to achieve very high overall ratios. For this purpose, a total of three gear stages G1, G2, G3 are kinematically coupled in the manner described. The driving torque acts on the sun S1 of the superposition gear G1 of the rolling differential. The superposition gearing G1 is used for power sharing the drive power of the sun is divided equally between the planet carrier C1 and the ring gear H1. Since the ring gear H1 and the planetary gear carrier C1 of the superimposed gear while identical powers but different torques lead requires a further reversing gear (G2, G3) to ultimately produce equal torques on the output shafts OS1, OS2. The reversing gear of the solution shown here has partial transmissions G2, G3 to which the planet carrier and the Hohlraddrehmoment the superposition G1 convert. To achieve the same output torques on the wheels, all partial transmissions G1, G2, G3 in this structure with the same Stand translations be executed. Here, the stand translation is freely selectable. The total ratio is therefore comparatively high with i _ges equal to 24/32. The power flow in the transmission is as mentioned in the illustration below 2 illustrated.

Das erfindungsgemäße Getriebe eignet sich in besonderem Maße für den Einsatz bei Fahrzeugen mit Elektroantrieben, insbesondere Antrieben mit Drehfeldmotoren bei welchen das an der ersten Getriebestufe G1 anliegende Antriebsdrehmoment durch einen relativ hoch drehenden Rotor unter einem relativ niedrigen Drehmoment bereitgestellt wird. Jener Elektromotor kann gleichachsig zur Umlaufachse des ersten Sonnenrades S1, oder auch radial zu dieser versetzt angeordnet sein. The transmission according to the invention is particularly suitable for use in vehicles with electric drives, in particular drives with rotating field motors in which the drive torque applied to the first gear G1 is provided by a relatively high-torque rotor at a relatively low torque. That electric motor can be arranged coaxially to the axis of rotation of the first sun gear S1, or also radially offset to this.

Die Darstellung nach 3 zeigt in Form einer Schemadarstellung ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes das hier wiederum als Achsgetriebe für ein Kraftfahrzeug ausgeführt ist. Dieses erfindungsgemäße Umlaufrädergetriebe dient in gleicher Wiese wie das Achsgetriebe nach 1 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 G1 die ein erstes Sonnenrad S1, einen ersten Planetensatz P1, ersten einen ersten Planetenträger C1 und ein erstes Hohlrad H1 umfasst.The representation after 3 shows in the form of a schematic representation of a second embodiment of a planetary gear according to the invention which in turn is designed here as axle drive for a motor vehicle. This planetary gear transmission according to the invention is used in the same way as the axle drive 1 the branching of the drive power applied to a power input I to a first and to a second power output O1, O2. The planetary gear transmission comprises a first planetary gear stage G1 which comprises a first sun gear S1, a first planetary gear set P1, a first planet carrier C1 and a first ring gear H1.

Das Umlaufrädergetriebe umfasst eine zweite Planetenstufe G2 die ein zweites Sonnenrad S2, einen zweiten Planetensatz P2, einen zweiten Planetenträger C2 und ein zweites Hohlrad H2 aufweist. Das Umlaufrädergetriebe umfasst zudem eine dritte Planetenstufe G3 die ein drittes Sonnenrad S3, einen dritten Planetensatz P3, und einen dritten Planetenträger C3, jedoch kein Hohlrad aufweist. The epicyclic gear comprises a second planetary gear G2 having a second sun gear S2, a second planetary gear set P2, a second planet carrier C2 and a second ring gear H2. The epicyclic gearbox also includes a third planetary gear G3 having a third sun gear S3, a third planetary gear set P3, and a third planet carrier C3, but no ring gear.

Das erste Sonnenrad S1 fungiert als Leistungseingang. Das erfindungsgemäße Umlaufrädergetriebe zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Planetenträger C1 mit dem dritten Sonnenrad S3 drehfest gekoppelt ist und der zweite und der dritte Planetenträger C2, C3 stationär festgelegt sind. Zudem treibt das erste Hohlrad H1 das zweite Sonnenrad S2 an. Der dritte Planetensatz P3 ist als sog. Stufenplanetensatz ausgebildet. Die jeweiligen Planetenräder W3 des Stufenplanetensatzes bilden dabei einen ersten Stirnradabschnitt W3a und einen zweiten, hinsichtlich seines Teilkreisdurchmessers kleiner Stirnradabschnitt W3b. Der jeweils hinsichtlich seines Teilkreisdurchmessers größere Stirnradkranz W3a des jeweiligen Stufenplanetensatzes P3 steht dann mit dem dritten Sonnenrad S3 und der hinsichtlich seines Durchmessers kleinere Stirnradkranz W3b mit einem jenem dritten Stufenplanetensatz P3 zugeordneten Abtriebssonnenrad S3a in Eingriff. Dieses Abtriebssonnenrad S3a treibt ersten Leistungsausgang O1 und das zweite Hohlrad H2 treibt direkt den zweiten Leistungsausgang O2.The first sun gear S1 acts as a power input. The planetary gear transmission according to the invention is characterized in that the first planet carrier C1 is rotatably coupled to the third sun gear S3 and the second and the third planet carrier C2, C3 are fixed stationary. In addition, the first ring gear H1 drives the second sun gear S2. The third planetary set P3 is designed as a so-called stepped planetary set. The respective planet gears W3 of the stepped planetary set form a first spur gear W3a and a second, with respect to its pitch diameter smaller spur gear W3b. The respective larger in terms of its pitch diameter spur gear W3a of the respective stepped planetary set P3 is then connected to the third sun gear S3 and the smaller in terms of its diameter Stirnradkranz W3b with a third stepped planetary gear set P3 associated output sun gear S3a. This output sun gear S3a drives first power output O1 and the second ring gear H2 directly drives the second power output O2.

Der erste Leistungsausgang O1 umfasst eine erste Abtriebswelle OS1, die koaxial durch das erste Sonnenrad S1 hindurchgeführt ist. Der zweite Leistungsausgang O2 umfasst eine zweite Abtriebswelle OS2 die drehfest an das zweite Hohlrad H2 angebunden ist. Die erste Planetengetriebestufe S1 und die zweite Planetengetriebestufe S2 sind hier derart gestaltet, dass diese gleiche Standübersetzungen (z.B. -2, -2; -3, -3) aufweisen. Dies ermöglicht es hier beide Planetengetriebestufen S1, S2 unter Rückgriffnahme auf baugleiche Komponenten zu fertigen.The first power output O1 comprises a first output shaft OS1, which is passed coaxially through the first sun gear S1. The second power output O2 comprises a second output shaft OS2 which is connected non-rotatably to the second ring gear H2. The first planetary gear stage S1 and the second planetary gear stage S2 are here designed to have equal state ratios (e.g., -2, -2, -3, -3). This makes it possible to manufacture both planetary gear stages S1, S2 by recourse to identical components.

Bei den beiden Getriebestufen G2, G3 sind die Planetenträger C2, C3 miteinander starr gekoppelt und stationär im Getriebegehäuse festgelegt. Die Planeten W2 des zweiten Planetensatzes P2 und die Stufenplaneten W3 des zweiten Planetensatzes P3 sitzen auf gemeinsamen Lagerbolzen B23. In the two gear stages G2, G3, the planet carrier C2, C3 are rigidly coupled together and fixed stationary in the gear housing. The planets W2 of the second planetary gearset P2 and the stepped planets W3 of the second planetary gearset P3 are seated on common bearing bolts B23.

Der hier gezeigte Ansatz der Realisierung der dritten Getriebestufe G3 mit einem Stufenplanetensatz und der Bewerkstelligung des Leistungsabgriffs aus der dritten Getriebestufe G3 über ein Abtriebssonnenrad S3a macht es möglich, auf das bei der Variante nach 1 vorgesehene dritte Hohlrad (vgl. 1, Bezugszeichen H3) zu verzichten.The approach shown here of realizing the third gear stage G3 with a stepped planetary gear set and the achievement of the power pickup from the third gear stage G3 via a driven sun gear S3a makes it possible to do this in the variant 1 provided third ring gear (see. 1 , Reference H3) to dispense.

In 4 ist bezüglich der Ausführungsform nach 3 die Leistungsverzweigung im Bereich der ersten Getriebestufe G1 und der Leistungsfluss in den beiden weiteren kinematisch parallelen Stufen G2, G3 veranschaulicht. Das Antriebsdrehmoment wird auf das Eingangsrad 5 und damit wie bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 zum wälzenden Differential übertragen. Die als Überlagerungsgetriebe ausgeführte erste Getriebestufe G1 des wälzenden Differentials dient der Leistungsteilung. Die Antriebsleistung des ersten Sonnenrades S1 wird auf den Planetenträger C1 und das erste Hohlrad H1 aufgeteilt. Das erste Hohlrad H1 und der erste Planetenträger C1 des Überlagerungsgetriebes S1 führen unterschiedliche Drehmomente und so bedarf es wiederum eines durch die zweite und die dritte Getriebestufe G2, G3 realisierten weiteren Wendegetriebes, um letztlich gleiche Drehmomente an den Abtriebswellen OS1, OS2 zu erzeugen. Die Standübersetzungen der Planetengetriebestufen G1, G2 und G3 sind somit auch hier voneinander abhängig.In 4 is with respect to the embodiment according to 3 the power split in the region of the first gear stage G1 and the power flow in the two other kinematically parallel stages G2, G3 illustrated. The drive torque is applied to the input gear 5 and thus as in the embodiment according to 1 transmitted to the rolling differential. The designed as a superposition gear first gear G1 of the rolling differential is the power division. The drive power of the first sun gear S1 is distributed to the planet carrier C1 and the first ring gear H1. The first ring gear H1 and the first planetary carrier C1 of the superposition gear S1 lead different torques and so again requires a through the second and the third gear G2, G3 further reversing gear to ultimately produce equal torques on the output shafts OS1, OS2. The state ratios of the planetary gear stages G1, G2 and G3 are therefore also interdependent here.

Der erste Leistungsausgang O1. d.h. die erste Abtriebswelle OS1 wird über das in einen Stirnradkranz W3b eines Stufenplaneten P3 eingreifende Abtriebssonnenrad S3a durch die dritte Getriebestufe G3 angetrieben. Der zweite Leistungsausgang O2, d.h. die zweite Abtriebswelle OS2 wird wie bei der Variante nach 1 über das zweite Hohlrad H2 der zweiten Getriebestufe G2 angetrieben. Insgesamt sind die erste, die zweite und die dritte Getriebestufe G1, G2, G3 so aufeinander abgestimmt, dass an beiden Leistungsausgängen O1, O2 gleiche Antriebsdrehmomente anliegen. The first power output O1. that is, the first output shaft OS1 is driven by the third gear stage G3 via the output sun gear S3a engaging in a spur gear W3b of a stepped planetary P3. The second power output O2, ie the second output shaft OS2 is as in the variant according to 1 over the second ring gear H2 of the second gear G2 driven. Overall, the first, the second and the third gear G1, G2, G3 are coordinated so that applied to both power outputs O1, O2 same drive torque.

Die Ausführungsbeispiele nach den 1 und 3 unterscheiden sich wie ausgeführt hinsichtlich der Gestaltung der dritten Getriebestufe G3. Während bei der Variante nach 1 der Leistungsabgriff aus der dritten Getriebestufe G3 über den umlaufenden dritten Planetenträger C3 erfolgt, ist bei der Variante nach 3 dieser dritte Planetenträger C3 in gleicher Weise wie der zweite Planetenträger C2 stationär im Getriebegehäuse festgelegt und der dritte Planetensatz P3 bildet Stufenplaneten W3. Diese Stufenplaneten W3 werden durch das dritte Sonnenrad S3 angetrieben und der Leistungsabgriff erfolgt durch das Abtriebssonnenrad S3a.The embodiments of the 1 and 3 differ as stated with regard to the design of the third gear G3. While in the variant after 1 the power tap is taken from the third gear G3 on the rotating third planetary carrier C3 is in the variant after 3 this third planet carrier C3 fixed in the same manner as the second planet carrier C2 stationary in the gear housing and the third planetary gear set P3 forms stepped planet W3. These stepping planets W3 are driven by the third sun gear S3 and the power takeoff is performed by the output sun gear S3a.

Bei beiden vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen fungiert die erste Getriebestufe G1 als Verzweigungs- oder Überlagerungsgetriebe. Die beiden weiteren Getriebestufen G2, G2 sind zueinander kinematisch parallel angeordnete Getriebeuntersysteme die als solche die unsymmetrische Drehmomentenaufteilung der ersten Getriebestufe G1 kompensieren. Die Sonnenräder S1, S2, S3 sind zueinander gleichachsig und dabei koaxial zur Getriebehauptachse X angeordnet. Die drei Getriebestufen G1, G2, G3 sind räumlich axial abfolgend angeordnet und die Leistungsausgänge des O1, O2 Achsgetriebes erstrecken sich in einander abgewandte Richtungen. Eine Abtriebswelle – hier die Abtriebswelle OS1 – ist aus der dritten Getriebestufe G3 durch die erste Getriebestufe G1 hindurch nach außen geführt. Die zweite Abtriebswelle – hier die Abtriebswelle OS2 – ist an die „mittlere, also innere“ zweite Getriebestufe G2 angebunden indem ein entsprechendes Drehmoment-führendes Organ die dritte Getriebestufe G3 von außen her übergreift und an das Hohlrad H2 der zweiten Getriebestufe G2 ankoppelt. Die Herausführung des Ausgangsdrehmomentes auf der Seite des Leistungseingangs I des Getriebesystems erfolgt damit durch eine Innenwelle die durch alle drei Sonnenräder S1, S2, S3 hindurchgeführt ist und entweder an den dritten Planetenträger C3 (Variante nach 1) oder an das dem Stufenplanetensatz P3 zugeordnete nach 1) oder an das dem Stufenplanetensatz P3 zugeordnete Abtriebssonnerad S3a ankoppelt (Variante nach 3). Die Herausführung des Ausgangsdrehmomentes auf der dem Leistungseingang I abgewandten Seite des Getriebesystems erfolgt durch außenseitiges Übergreifen der dem Leistungseingang I m weitesten abgewandten Getriebestufe G3 mit einer glockenartigen Struktur und Ankoppelung dieser glockenartigen Struktur an das Hohlrad H2 der zweiten, „der mittleren“ Getriebestufe G2. Diese glockenartige Struktur trägt das zweite Hohlrad H2 und ist vorzugsweise in dem Getriebegehäuse oder an dem zweiten oder dritten Planetenträger C2, C3 radial gelagert. In both embodiments described above, the first gear stage G1 functions as a branch or superposition gear. The two further gear stages G2, G2 are mutually parallel kinematically arranged gear subsystems which compensate as such the unbalanced torque distribution of the first gear G1. The sun gears S1, S2, S3 are mutually coaxially coaxial with the transmission main axis X. The three gear stages G1, G2, G3 are spatially arranged axially successive and the power outputs of the O1, O2 axle drive extending in opposite directions. An output shaft - here the output shaft OS1 - is guided out of the third gear stage G3 through the first gear stage G1 to the outside. The second output shaft - here the output shaft OS2 - is connected to the "middle, ie inner" second gear G2 by a corresponding torque-leading member engages the third gear G3 from the outside and couples to the ring gear H2 of the second gear G2. The output of the output torque on the side of the power input I of the transmission system is thus carried out by an inner shaft which is passed through all three sun gears S1, S2, S3 and either to the third planet carrier C3 (variant 1 ) or to the step planetary set P3 assigned after 1 ) or coupled to the stepped planetary gear S3 assigned to the stepped planetary set P3 (variant according to FIG 3 ). The output of the output torque on the side facing away from the power input I side of the transmission system takes place by outside overlapping the power input I m farthest away gear stage G3 with a bell-like structure and coupling this bell-like structure to the ring gear H2 of the second, "middle" gear stage G2. This bell-type structure carries the second ring gear H2 and is preferably radially mounted in the gear housing or on the second or third planet carrier C2, C3.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 5845732 A [0002]

Claims

Epicyclic gearbox for branching the input power applied to a power input (I) to a first and to a second power output (O1, O2) in conjunction with a reduction of the output speed to a speed below the input speed at the power input (I), comprising: A first gear stage (G1) comprising a first sun gear (S1), a first planetary gear set (P1), a first planet carrier (C1) and a first ring gear (H1), A second gear stage (G2) which comprises a second sun gear (S2), a second planetary gear set (P2), a second planet carrier (C2) and a second ring gear (H2), A third planetary stage (G3) comprising a third sun gear (S3), a third planetary gear set (P3) and a third planet carrier (C3), in which The first sun gear (S1) acts as a power input, - The first planet carrier (C1) with the third sun gear (S3) is rotatably coupled, The second planetary carrier (C2) is stationary, The first ring gear (H1) is coupled to the second sun gear (S2), - The first power output (O1) via the third gear stage (G3) is accomplished, and - The second power output (O2) via the second ring gear (H2) of the second gear stage (G2) is accomplished.

Planetary gear according to claim 1, characterized in that the first power output (O1) comprises an output shaft (OS1) which is passed coaxially through the first sun gear (1).

Planetary gear according to claim 1 or 2, characterized in that the output shaft (OS1) in the first sun gear (S1) is mounted.

Planetary gear according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the second power output (O2) comprises an output shaft (OS2) which is non-rotatably connected to the second ring gear (H2).

Planetary gear according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the first planetary gear stage (S1) and the second planetary gear stage (S2) are designed such that they have identical stationary ratios.

Planetary gear according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the third gear stage (G3) comprises a third ring gear (H3) which is non-rotatably coupled to the second planet carrier (C2).

Planetary gear according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the third planet carrier (C3) and the second output shaft (OS2) are rotatably centered against each other.

Planetary gear according to claim 7, characterized in that the second ring gear (H2) and the third planet carrier (C3) are supported by a bearing means to each other.

Planetary gear according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the first ring gear (H1) on the first output shaft (OS1) is mounted.

Planetary gear according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that the third sun gear (S3) is mounted on the first output shaft (OS1).