DE102016204982A1 - vehicle transmissions - Google Patents
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- F16H57/00—General details of gearing
- F16H57/08—General details of gearing of gearings with members having orbital motion
- F16H57/082—Planet carriers
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeuggetriebe (1) mit einem Wechselgetriebe (4) zum schaltbaren Einstellen einer Mehrzahl von Drehzahlverhältnissen und mit einem Wenderadsatz (5) zur Drehrichtungsumkehr, wobei das Wechselgetriebe (4) und der Wenderadsatz (5) in einem gemeinsamen Getriebegehäuse (10) angeordnet sind, und wobei der Wenderadsatz (5) als Planetenradsatz mit einem gehäusefest angeordneten Planetenträger (13) ausgeführt ist. Der Planetenträger (13) weist eine erste Grundplatte (14) und eine zweite Grundplatte (15) zum Lagern von Planetenrädern (16) auf. Die erste und die zweite Grundplatte (14, 15) sind durch mehrere Stege (37) starr miteinander verbunden. Die erste Grundplatte (14) und ein Zwischengehäuse (8) des Getriebegehäuses (10) sind einstückig miteinander ausgebildet. The invention relates to a vehicle transmission (1) with a change gear (4) for switchably setting a plurality of speed ratios and with a reversing wheel (5) for reversing the direction of rotation, wherein the change gear (4) and the reversing wheel (5) in a common transmission housing (10). are arranged, and wherein the Wenderadsatz (5) is designed as a planetary gear set with a fixed housing fixed planet carrier (13). The planet carrier (13) has a first base plate (14) and a second base plate (15) for supporting planet gears (16). The first and the second base plate (14, 15) are rigidly connected to one another by a plurality of webs (37). The first base plate (14) and an intermediate housing (8) of the transmission housing (10) are integrally formed with each other.
Description
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeuggetriebe mit einem Wechselgetriebe zum schaltbaren Einstellen einer Mehrzahl von Drehzahlverhältnissen und mit einem Wenderadsatz zur Drehrichtungsumkehr, wobei das Wechselgetriebe und der Wenderadsatz in einem gemeinsamen Getriebegehäuse angeordnet sind. Der Wenderadsatz umfasst dabei einen Planetenradsatz mit einem gehäusefest angeordneten Planetenträger. The invention relates to a vehicle transmission with a change gear for the switchable setting of a plurality of speed ratios and with a Wenderadsatz to reverse the direction of rotation, wherein the change gear and the Wenderadsatz are arranged in a common transmission housing. The Wenderadsatz includes a planetary gear set with a housing fixedly arranged planet carrier.
Aus der
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein solches Fahrzeuggetriebe mit einem Planetenradsatz zu schaffen, das bei einfacher und kompakter Bauweise eine hohe Antriebsleistung übertragen kann. It is the object of the present invention to provide such a vehicle transmission with a planetary gear set, which can transmit a high drive power in a simple and compact design.
Die Lösung dieser Aufgabe wird durch ein Fahrzeuggetriebe gemäß Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor. The solution to this problem is achieved by a vehicle transmission according to
Vorgeschlagen wird ein Fahrzeuggetriebe mit einem Wechselgetriebe zum schaltbaren Einstellen einer Mehrzahl von Drehzahlverhältnissen und mit einem Wenderadsatz zur Drehrichtungsumkehr, das heißt zum Einstellen der Vorwärts- oder Rückwärts-Fahrtrichtung. Das Wechselgetriebe und der Wenderadsatz sind in einem gemeinsamen Getriebegehäuse angeordnet. Der Wenderadsatz ist dabei als Planetenradsatz mit einem gehäusefest angeordneten Planetenträger ausgeführt. Proposed is a vehicle transmission with a change gear for the switchable setting of a plurality of speed ratios and with a Wenderadsatz the direction of rotation reversal, that is, for adjusting the forward or reverse direction. The change gear and the Wenderadsatz are arranged in a common transmission housing. The Wenderadsatz is designed as a planetary gear set with a housing fixedly arranged planet carrier.
Der Planetenträger weist eine erste Grundplatte und eine zweite Grundplatte zum Lagern von Planetenrädern auf, wobei die erste Grundplatte und die zweite Grundplatte durch mehrere Stege miteinander verbunden sind. Die erste Grundplatte des Planetenträgers und ein Zwischengehäuse des Getriebegehäuses sind einstückig miteinander ausgebildet. Das Zwischengehäuse ist Teil des Getriebegehäuses und mit anderen Teilen des Getriebegehäuses fest verbunden. Dadurch können Kräfte und Spannungen, die im Planetenträger auftreten über die erste Grundplatte direkt in das Getriebegehäuse abgeleitet werden bzw. von dem Getriebegehäuse aufgenommen werden. Die Steifigkeit des Planetenträgers und des Wenderadsatzes ist dadurch deutlich erhöht, wodurch hohe Antriebsleistungen übertragbar sind. Insbesondere bei Fahrzeugen mit einer hohen Gesamtmasse wie Schienenfahrzeugen sind hohe Antriebsleistungen erforderlich. Daher eignet sich das vorgeschlagene Fahrzeuggetriebe mit hoher Festigkeit insbesondere für den Einsatz im Antriebsstrang eines Schienenfahrzeugs. The planet carrier has a first base plate and a second base plate for supporting planet gears, wherein the first base plate and the second base plate are interconnected by a plurality of webs. The first base plate of the planet carrier and an intermediate housing of the gear housing are integrally formed with each other. The intermediate housing is part of the transmission housing and firmly connected to other parts of the transmission housing. As a result, forces and stresses that occur in the planet carrier can be derived via the first base plate directly into the transmission housing or be absorbed by the transmission housing. The rigidity of the planet carrier and the Wenderadsatzes is thereby significantly increased, whereby high drive power can be transmitted. Especially in vehicles with a high total mass such as rail vehicles high drive power is required. Therefore, the proposed vehicle transmission with high strength is particularly suitable for use in the drive train of a rail vehicle.
Des Weiteren trägt die einstückige Ausbildung von erster Grundplatte und Zwischengehäuse zu einem kompakten Aufbau des Fahrzeuggetriebes bei. Furthermore, the one-piece design of the first base plate and intermediate housing contributes to a compact construction of the vehicle transmission.
Das Getriebegehäuse besteht aus mehreren Teilen, die mit dem Zwischengehäuse des Wenderadsatzes zu dem gesamten Getriebegehäuse zusammengefügt sind. Das Zwischengehäuse des Wenderadsatzes kann beispielsweise zwischen zwei anderen Teilen des Getriebegehäuses angeordnet sein. Das Getriebegehäuse erfüllt mehrere Funktionen. Zum Ersten umschließt das Getriebegehäuse das Wechselgetriebe und den Wenderadsatz und schützt beide somit vor äußeren Einflüssen, z.B. vor Spritzwasser oder Verschmutzungen. Zweitens kann das Getriebegehäuse auch dazu dienen ein Schmiermittel im Inneren des Getriebegehäuses zu halten und beispielsweise durch Ausformungen an und in der Gehäuseinnenwand in bestimmten Fließrichtungen zu führen. Zu den beiden genannten Zwecken kann das Zwischengehäuse gegenüber den andern Teilen des Getriebegehäuses abgedichtet werden. The transmission housing consists of several parts, which are joined together with the intermediate housing of the Wenderadsatzes to the entire transmission housing. The intermediate housing of the Wenderadsatzes can be arranged for example between two other parts of the transmission housing. The gearbox fulfills several functions. First, the transmission housing encloses the change gear and the reversing gear and thus protects both from external influences, e.g. from splashing water or dirt. Second, the transmission housing can also serve to hold a lubricant inside the transmission housing and to guide, for example, by formations on and in the housing inner wall in certain flow directions. For the two purposes mentioned, the intermediate housing can be sealed off from the other parts of the transmission housing.
Ferner können Elemente des Wechselgetriebes und des Wenderadsatzes in dem Getriebegehäuse gelagert werden. Das Getriebegehäuse dient somit auch als Tragstruktur des Fahrzeuggetriebes. Dazu kann das Getriebegehäuse wiederum Lagerstellen zum Lagern des Fahrzeuggetriebes in einem Fahrzeugrahmen oder in einem Drehgestell eines Fahrzeugs aufweisen. Furthermore, elements of the transmission and the Wenderadsatzes can be stored in the transmission housing. The transmission housing thus also serves as a support structure of the vehicle transmission. For this purpose, the transmission housing may in turn have bearings for supporting the vehicle transmission in a vehicle frame or in a bogie of a vehicle.
Das Wechselgetriebe kann beispielsweise als Automatgetriebe mit einer Mehrzahl von Planetenradsätzen zum schaltbaren Einstellen einer Mehrzahl von Drehzahlverhältnissen bzw. Gängen ausgeführt sein. Der Wenderadsatz erweitert damit die Planetenradsätze des Wechselgetriebes um einen weiteren Planetenradsatz, sodass ein kompaktes Fahrzeuggetriebe für ein Fahrzeug mit zwei gleichwertigen Fahrtrichtungen vorliegt. Als Wechselgetriebe kann jedoch auch eine andere Getriebebauart eingesetzt werden, beispielsweise ein automatisiertes Schaltgetriebe oder ein hydrodynamisches Getriebe. The change gear may, for example, as an automatic transmission with a plurality of planetary gear sets for switchable setting of a plurality of speed ratios or gears be executed. The Wenderadsatz thus extends the planetary gear sets of the transmission to another planetary gear, so that a compact vehicle transmission for a vehicle with two equivalent directions is present. As a change gear, however, another type of transmission can be used, such as an automated transmission or a hydrodynamic transmission.
Um die Steifigkeit des Planetengetriebes weiter zu erhöhen ist vorzugsweise vorgesehen, dass die erste Grundplatte, die zweite Grundplatte und die Stege einstückig miteinander ausgebildet sind. Somit kann der gesamte Planetenträger mit dem Zwischengehäuse des Getriebegehäuses einstückig ausgeführt sein, was dessen Torsions- und Biegesteifigkeit wesentlich erhöht. To further increase the rigidity of the planetary gear is preferably provided that the first base plate, the second base plate and the webs are integrally formed with each other. Thus, the entire planet carrier can be made in one piece with the intermediate housing of the transmission housing, which substantially increases its torsional and bending stiffness.
Ein solcher Planetenträger lässt sich besonders vorteilhaft als Gußteil ausführen. Die Übergänge von den Grundplatten zu den Stegen erhalten dabei durch Gussradien eine abgerundete Kontur, welche die Festigkeit des Planetenträgers erhöhen, weil abgerundete Konturen besser an die Kraftflusslinien in dem Planetenträger angepasst sind. Such a planet carrier can be carried out particularly advantageous as a casting. The transitions from the base plates to the webs obtained by casting radii a rounded contour, which increase the strength of the planet carrier, because rounded contours are better adapted to the power flow lines in the planet carrier.
Die einstückige Ausbildung des gesamten Planetenträgers mit dem Zwischengehäuse führt auch zu einer erheblichen Einsparung von Bauteilen und damit zu geringeren Fertigungs- und Montagekosten, da der Planetenträger nicht zusammengebaut und nicht gesondert am Getriebegehäuse montiert werden muss. Dadurch werden zudem Lage- und Positionstoleranzen vermieden, die bei mehrteiligen Planetenträgern berücksichtigt werden müssen. The one-piece design of the entire planet carrier with the intermediate housing also leads to a considerable saving of components and thus to lower manufacturing and assembly costs, since the planet carrier does not have to be assembled and not separately mounted on the gear housing. This also position and position tolerances are avoided, which must be considered in multi-part planetary carriers.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich die Grundfläche der Stege in axialer Richtung ausgehend von der ersten Grundplatte hin zu der zweiten Grundplatte verringert. Mit anderen Worten sind die Stege an ihrem an der ersten Grundplatte befestigten Endbereich dicker ausgeführt als an dem gegenüberliegenden Endbereich. Auf diese Weise ist es möglich auf der Seite der im Getriebegehäuse befestigten ersten Grundplatte die Stege mit einer verstärkten Basis auszubilden, was die Steifigkeit und Belastbarkeit des Planetenträgers erheblich erhöht. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang, dass die Grundfläche an jedem Steg an seinem der ersten Grundplatte zugewandten Endbereich zumindest doppelt so groß ist wie die Grundfläche an dem gegenüberliegenden Endbereich des Stegs. Um bei Belastungen im Betrieb einen optimalen Spannungsverlauf in dem Planetenträger zu erreichen, kann es vorteilhaft sein, dass sich die Grundfläche der Stege in axialer Richtung ausgehend von der ersten Grundplatte kontinuierlich verringert hin zu der zweiten Grundplatte. Der Begriff axial bezieht sich dabei auf eine Zentralachse des Wenderadsatzes. Unter dem Begriff Grundfläche eines Stegs wird die Querschnittsfläche des Stegs inklusive eventuell vorhandener Hohlräume innerhalb der Querschnittsfläche verstanden. According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the base area of the webs decreases in the axial direction, starting from the first base plate toward the second base plate. In other words, the webs are made thicker at their attached to the first base plate end portion than at the opposite end portion. In this way, it is possible to form the webs with a reinforced base on the side of the first base plate mounted in the gear housing, which considerably increases the rigidity and load capacity of the planet carrier. In this context, it is particularly preferred that the base area at each web is at least twice as large at its end region facing the first base plate as the base area at the opposite end region of the web. In order to achieve an optimal voltage profile in the planet carrier during loads during operation, it may be advantageous for the base area of the webs in the axial direction, starting from the first base plate, to decrease continuously towards the second base plate. The term axial refers to a central axis of the Wenderadsatzes. The term base area of a web is understood to mean the cross-sectional area of the web, including possibly existing cavities within the cross-sectional area.
Im Hinblick auf die Steifigkeit und die Festigkeit des Planetenträgers ergibt sich bei einer Ausführung der Planetenräder als Stufenplanetenräder ein besonderer Aspekt. Zugunsten einer hohen Biege- und Torsionssteifigkeit wäre ein in axialer Richtung kurz bauender Planetenträger vorteilhaft. Da Stufenplanetenräder jedoch jeweils zwei axial zueinander versetzt angeordnete Zahnräder aufweisen, baut der entsprechende Planetenträger sehr lang in axialer Richtung. Zwangsläufig führt das zu langen Stegen zwischen der ersten Grundplatte und der zweiten Grundplatte. Dadurch sinkt die Torsions- und Biegesteifigkeit des Planetenträgers. Um dem entgegenzuwirken ist gemäß einer bevorzugten Ausführung vorgesehen, dass die Planetenräder als Stufenplanetenräder mit jeweils zwei Zahnrädern ausgebildet sind, deren im Durchmesser kleineres Zahnrad auf der Seite der ersten Grundplatte angeordnet ist, und dass die Form der Stege an die Form des zwischen den Stufenplanetenrädern verfügbaren Raumes angepasst ist. Bei dieser Ausführungsform kann demnach vorgesehen sein, dass sich die Grundfläche der Stege in axialer Richtung ausgehend von der ersten Grundplatte hin zu der zweiten Grundplatte stufenweise verringert, weil derart abgestufte Stege den zwischen den Stufenplanetenrädern verfügbaren Raum optimal ausnutzen. Mit anderen Worten füllen die Stege den zwischen den Stufenplanetenrädern verfügbaren Raum zumindest zu einem großen Teil aus. With regard to the rigidity and the strength of the planet carrier results in a design of the planetary gears as stepped planetary gears a special aspect. In favor of a high bending and torsional rigidity, a planet carrier which is short in the axial direction would be advantageous. However, since stepped planet wheels each have two axially offset from one another arranged gears, the corresponding planet carrier builds very long in the axial direction. Inevitably, this leads to long webs between the first base plate and the second base plate. This reduces the torsional and bending stiffness of the planet carrier. To counteract this, it is provided according to a preferred embodiment that the planetary gears are formed as step planetary gears with two gears, whose smaller diameter gear is arranged on the side of the first base plate, and that the shape of the webs to the shape of the available between the stepped planetary gears Room is adapted. In this embodiment, it can therefore be provided that the base area of the webs in the axial direction, starting from the first base plate towards the second base plate gradually reduced, because such stepped webs optimally utilize the space available between the stepped planet wheels space. In other words, the lands at least to a large extent fill the space available between the stepped planet gears.
Die so ausgebildeten Stege mit großer Grundfläche auf der Seite der ersten Grundplatte geben dem Planetenträger eine hohe Steifigkeit trotz der durch die Stufenplanetenräder bedingten langen Bauweise in axialer Richtung. The webs thus formed with a large base area on the side of the first base plate give the planet carrier a high rigidity despite the long design due to the stepped planetary gears in the axial direction.
Gemäß einer anderen Ausführung weist zumindest einer der Stege einen Hohlraum auf. Vorzugsweise sind jedoch alle Stege des Planetenträgers gleich ausgestaltet, sodass alle Stege einen Hohlraum aufweisen. Der Hohlraum kann sich in axialer Richtung des Planetenträgers jeweils durch den gesamten Steg erstrecken oder nur durch einen Teil davon. Im Bereich der ersten und der zweiten Grundplatte können die Hohlräume der Stege entweder offen oder verschlossen sein. Die Querschnittsfläche eines Stegs mit einem Hohlraum weist ein deutlich höheres Flächenträgheitsmoment und damit auch ein höheres Widerstandsmoment auf als die Querschnittsfläche eines massiv ausgeführten Stegs. Die Ausgestaltung der Stege mit einem Hohlraum optimiert deshalb bei einem geringen Materialeinsatz und damit bei geringem Gewicht die Festigkeit des Planetenträgers und damit des gesamten Fahrzeuggetriebes. Dies erhöht wiederum die über das Fahrzeuggetriebe übertragbare Antriebsleistung. According to another embodiment, at least one of the webs on a cavity. Preferably, however, all webs of the planet carrier are designed the same, so that all webs have a cavity. The cavity may extend in the axial direction of the planet carrier in each case through the entire web or only through a part thereof. In the region of the first and the second base plate, the cavities of the webs may be either open or closed. The cross-sectional area of a web with a cavity has a significantly higher area moment of inertia and thus also a higher resistance moment than the cross-sectional area of a massively executed web. The design of the webs with a cavity therefore optimizes the strength of the planet carrier and thus of the whole with a low use of material and thus with low weight Vehicle transmission. This in turn increases the transferable via the vehicle transmission drive power.
Zum kompakten Aufbau des Fahrzeuggetriebes trägt ferner bei, wenn die einzelnen Bauteile möglichst viele Funktionen erfüllen. Das vorgeschlagene Fahrzeuggetriebe kann gemäß einer weiteren Ausführungsform dahingehend verbessert werden, indem in den Planetenträger ein Zylinder einer Kolben-Zylinder-Anordnung integriert ist. Mit anderen Worten bildet der Planetenträger einen Zylinder für eine Kolben-Zylinder-Anordnung aus. Die Kolben-Zylinder-Anordnung kann beispielsweise zur Betätigung eines druckmittelbetätigten Schaltelements des Wechselgetriebes, beispielsweise einer Lamellenbremse, eingesetzt werden. The compact construction of the vehicle transmission also contributes, if the individual components fulfill as many functions. The proposed vehicle transmission can be improved according to a further embodiment in that a cylinder of a piston-cylinder arrangement is integrated into the planet carrier. In other words, the planet carrier forms a cylinder for a piston-cylinder arrangement. The piston-cylinder arrangement can be used for example for actuating a pressure-medium-actuated switching element of the change gear, for example a multi-disc brake.
Eine weitere Funktion übernimmt der Planetenträger, wenn der Planetenträger gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung einen Lagersitz zum Lagern einer Zentralwelle des Planetenradsatzes aufweist. Die Zentralwelle kann insbesondere die Sonnenradwelle des Planetenradsatzes sein, welche das Eingangselement des Wenderadsatzes darstellt. Vorzugsweise ist der Lagersitz in der ersten Grundplatte des Planetenträgers angeordnet. Von dem Lagersitz in der ersten Grundplatte können im Betrieb auftretende Lagerkräfte wegen der einstückigen Ausbildung der ersten Grundplatte mit dem Zwischengehäuse des Getriebegehäuses direkt in das Getriebegehäuse abgeleitet werden. Another function is performed by the planet carrier when the planet carrier according to another preferred embodiment has a bearing seat for supporting a central shaft of the planetary gear set. The central shaft may, in particular, be the sun gear shaft of the planetary gear set, which constitutes the input element of the turnover wheel set. Preferably, the bearing seat is arranged in the first base plate of the planet carrier. From the bearing seat in the first base plate occurring bearing forces can be derived directly into the transmission housing due to the integral formation of the first base plate with the intermediate housing of the transmission housing.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Dabei zeigen The invention will be explained in more detail by way of example with reference to the accompanying figures. Show
Die
Von dem Wechselgetriebe wird die Antriebsleistung über eine weitere Zwischenwelle
Das Anfahrelement
Antriebsseitig ist das Getriebegehäuse
Das Zwischengehäuse
Die
Das Sonnenrad
Jedes Planetenrad
Das große Zahnrad
Das Hohlrad
In der ersten Schaltstellung der Schiebemuffe
In der zweiten Schaltstellung der Schiebemuffe
Da die Schalteinheit
Die dritte Schaltstellung ist eine Neutralstellung, in der die Antriebsverbindung zwischen der Zwischenwelle
In der
Der Ringzylinder
Ferner weist die erste Grundplatte
Die
Die Stege
Die
Im radial inneren Bereich der ersten Grundplatte
Im radial äußeren Bereich der ersten Grundplatte
Ferner ist in der
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Fahrzeuggetriebe vehicle transmissions
- 2 2
- Antriebswelle drive shaft
- 3 3
- Anfahrelement starting element
- 4 4
- Wechselgetriebe change gear
- 5 5
- Wenderadsatz Wenderadsatz
- 6 6
- Abtriebswelle output shaft
- 7 7
- Gehäuseteil housing part
- 8 8th
- Zwischengehäuse intermediate housing
- 9 9
- Gehäusedeckel housing cover
- 10 10
- Getriebegehäuse gearbox
- 11 11
- Zwischenwelle intermediate shaft
- 12 12
- Zwischenwelle intermediate shaft
- 13 13
- Planetenträger planet carrier
- 14 14
- erste Grundplatte first base plate
- 15 15
- zweite Grundplatte second base plate
- 16 16
- Planetenräder planetary gears
- 17 17
- kleines Zahnrad small gear
- 18 18
- großes Zahnrad big gear
- 19 19
- Bolzen bolt
- 20 20
- Zentralachse central axis
- 21 21
- Sonnenrad sun
- 22 22
- Hohlrad ring gear
- 23 23
- Druckkamm thrust collar
- 24 24
- erstes Koppelglied first coupling member
- 25 25
- erste Kupplungsverzahnung first coupling toothing
- 26 26
- zweite Kupplungsverzahnung second coupling toothing
- 27 27
- Verlängerung renewal
- 28 28
- Schiebemuffe sliding sleeve
- 29 29
- Abtriebselement output element
- 30 30
- Schalteinheit switching unit
- 31 31
- zweites Koppelglied second coupling member
- 32 32
- Zylinder cylinder
- 33 33
- Kolben-Zylinder-Einheit Piston-cylinder unit
- 34 34
- Kolben piston
- 35 35
- Lagersitz bearing seat
- 36 36
- Wälzlager roller bearing
- 37 37
- Steg web
- 38 38
- Endbereich end
- 39 39
- Endbereich end
- 40 40
- Lagersitz bearing seat
- 41 41
- Gussteil casting
- 42 42
- Hohlraum cavity
- 43 43
- Flansch flange
- 44 44
- Flansch flange
- 45 45
- Zentrierring centering
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
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