DE102016221178A1

DE102016221178A1 - Planetary gear with stepped planets

Info

Publication number: DE102016221178A1
Application number: DE102016221178.1A
Authority: DE
Inventors: Hannes Suhr; Franz Kurth
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-10-27
Filing date: 2016-10-27
Publication date: 2018-05-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe (1) mit einer Antriebswelle (17), welche mit einem ersten Zentralrad (2) des Planetengetriebes (1) verbunden ist, mit einer Abtriebswelle (18), welche mit einem zweiten Zentralrad (3) des Planetengetriebes (1) verbunden ist, sowie mit einem dritten Zentralrad (4), welches konzentrisch zu dem ersten Zentralrad (2) und dem zweiten Zentralrad (3) auf einer Getriebeachse (20) des Planetengetriebes (1) angeordnet ist, ferner mit einem Gehäuse (10), einem ersten Freilauf (11), und einem zweiten Freilauf (12), sowie mit mindestens einem Steg (9) zum Tragen eines Planetenrades, wobei der Steg (9) mindestens ein gestuftes Planetenrad (13) mit einer ersten Stufe (14) und einer zweiten Stufe (15) trägt, wobei die erste Stufe (14) und die zweite Stufe (15) des gestuften Planetenrades (13) unterschiedliche Durchmesser (D, D) oder eine unterschiedliche Anzahl an Zähnen aufweisen.The invention relates to a planetary gear (1) with a drive shaft (17), which is connected to a first central gear (2) of the planetary gear (1), with an output shaft (18), which with a second central gear (3) of the planetary gear (1 ), and with a third central wheel (4), which is arranged concentrically to the first central wheel (2) and the second central wheel (3) on a transmission axis (20) of the planetary gear (1), further comprising a housing (10) a first freewheel (11), and a second freewheel (12), and at least one web (9) for supporting a planetary gear, wherein the web (9) at least one stepped planetary gear (13) with a first stage (14) and a second stage (15), wherein the first stage (14) and the second stage (15) of the stepped planetary gear (13) have different diameters (D, D) or a different number of teeth.

Description

Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.The invention relates to a planetary gear according to the preamble of the independent claim.

Planetengetriebe sind in vielen Ausführungsformen seit langer Zeit bekannt. Ein einfaches Planetengetriebe hat im Minimum zwei Wellen. In dieser einfachen Ausführung hat ein Planetengetriebe, welches auch als Umlaufgetriebe bezeichnet wird, ein Sonnenrad, ein koaxial zum Sonnenrad angeordnetes Hohlrad sowie um das Sonnenrad umlaufende Planetenräder. Das Sonnenrad und das Hohlrad laufen dabei um eine gemeinsame Getriebewelle um, und werden als Zentralräder bezeichnet. Die Planetenräder sind auf Stegen angeordnet, wobei der Umlauf der Planetenräder um die Getriebeachse koaxial zu beiden umkreisten Zentralrädern, mit denen die Planetenräder gepaart sind, erfolgt. Ist beispielsweise das Sonnenrad angetrieben und der Steg, auf dem die Planetenräder gelagert sind, fixiert, so führt der Antrieb des Sonnenrads zu einer gleichgerichteten Drehung des Hohlrads, welches in dieser Konstellation als Abtrieb fungiert, wobei sich verglichen mit Stirnradgetrieben große Übersetzungsverhältnisse realisieren lassen. Zudem zeichnen sich Planetengetriebe durch eine kompakte Bauform aus. Neben dieser einfachen Ausführung sind Planetengetriebe mit mehreren, schaltbaren Übersetzungsverhältnissen bekannt.Planetary gears have been known in many embodiments for a long time. A simple planetary gear has at least two shafts. In this simple embodiment, a planetary gear, which is also referred to as planetary gear, a sun gear, a coaxial with the sun gear arranged ring gear and planetary gears revolving around the sun gear. The sun gear and the ring gear run around a common gear shaft, and are referred to as central wheels. The planetary gears are arranged on webs, wherein the circulation of the planetary gears about the transmission axis coaxial with both circled central wheels, with which the planetary gears are paired, takes place. If, for example, the sun gear is driven and the web on which the planet gears are mounted is fixed, the drive of the sun gear leads to a rectified rotation of the ring gear, which acts as output in this constellation, whereby large gear ratios can be realized compared with spur gears. In addition, planetary gears are characterized by a compact design. In addition to this simple design planetary gear with several switchable gear ratios are known.

Aus der DE 10 2014 200 723 B3 ist ein Planetengetriebe bekannt, welches als Zweigang-Getriebe ausgeführt ist. Dabei wird ein Drehmoment einer Eingangswelle in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Eingangswelle in ein erstes oder zweites Abtriebsmoment gewandelt, wobei das erste und das zweite Abtriebsmoment gleichgerichtet, jedoch unterschiedlich hoch sind. Aufgrund der unterschiedlichen Drehrichtung der Eingangswelle sind Freiläufe vorgesehen, welche bei einer Ansteuerung in einer ersten Drehrichtung mitdrehen, jedoch in einer zweiten, der ersten Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung kein Antriebsmoment übertragen. Aufgrund der Konstruktion mit drei Zentralrädern, zwei Sätzen Planetenrädern sowie zwei Freiläufen ist die in der DE 10 2014 200 723 B3 vorgeschlagene Konstruktion jedoch vergleichsweise aufwendig und teuer.From the DE 10 2014 200 723 B3 is a planetary gear known, which is designed as a two-speed transmission. In this case, a torque of an input shaft is converted depending on the direction of rotation of the input shaft into a first or second output torque, the first and the second output torque are rectified, but different levels. Due to the different direction of rotation of the input shaft freewheels are provided which rotate in a drive in a first direction of rotation, but in a second, the first direction of rotation opposite direction of rotation transmitted no drive torque. Due to the construction with three central wheels, two sets of planetary gears and two freewheels is the in the DE 10 2014 200 723 B3 proposed construction, however, comparatively complicated and expensive.

Aus der DE 10 2014 200 720 B3 ist ein weiteres solches Planetengetriebe bekannt, welches in Abhängigkeit der Drehrichtung der Eingangswelle ein Drehmoment in ein erstes oder ein zweites Drehmoment der Abtriebswelle wandelt, wobei das erste und das zweite Drehmoment der Abtriebswelle unterschiedlich hoch, jedoch gleichgerichtet sind. Auch bei der in der DE 10 2014 200 720 B3 vorgeschlagenen Lösung sind drei Zentralräder, zwei Sätze Planetenräder sowie zwei Freiläufe notwendig, wodurch sich ein alternativer, jedoch ebenfalls vergleichsweise aufwendiger und teurer Aufbau des Planetenradgetriebes ergibt.From the DE 10 2014 200 720 B3 another such planetary gear is known, which converts a torque into a first or a second torque of the output shaft depending on the direction of rotation of the input shaft, wherein the first and the second torque of the output shaft are different high, but rectified. Also in the in the DE 10 2014 200 720 B3 proposed solution are three central gears, two sets planetary gears and two freewheels necessary, resulting in an alternative, but also comparatively complex and expensive construction of the planetary gear results.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Komplexität und Teileanzahl eines solchen Planetengetriebes zu reduzieren und somit die Fertigungs- und Montagekosten zu reduzieren.The object of the invention is to reduce the complexity and number of parts of such a planetary gear and thus to reduce the manufacturing and assembly costs.

Die Aufgabe wird durch ein Planetengetriebe mit einer Antriebswelle, welche mit einem ersten Zentralrad des Planetengetriebes verbunden ist, mit einer Abtriebswelle, welche mit einem zweiten Zentralrad des Planetengetriebes verbunden ist, sowie mit einem dritten Zentralrad, welches konzentrisch zu dem ersten Zentralrad und dem zweiten Zentralrad auf einer Getriebeachse des Planetengetriebes angeordnet ist, ferner mit einem Gehäuse, einem ersten Freilauf und einem zweiten Freilauf, sowie mit mindestens einem Steg zum Tragen eines Planetenrades gelöst, wobei der Steg mindestens ein gestuftes Planetenrad mit einer ersten Stufe und einer zweiten Stufe trägt, wobei die erste Stufe und die zweite Stufe des gestuften Planetenrades unterschiedliche Durchmesser oder eine unterschiedliche Anzahl an Zähnen aufweisen. Durch ein gestuftes Planetenrad kann die Anzahl der notwendigen Einzelteile gegenüber einem aus dem Stand der Technik bekannten Planetengetriebe reduziert werden. Zudem vereinfacht sich die Montage des Planetengetriebes, da nur ein Satz Planetenräder drehbar auf dem Steg gelagert werden muss, so dass sich die Anzahl der Wälzlager und Stützelemente ebenfalls reduzieren lässt. Dabei ist vorgesehen, dass die Antriebswelle von einer Antriebsquelle, vorzugsweise von einem Elektromotor angetrieben wird, wobei eine Eingangsdrehzahl und ein Eingangsdrehmoment in eine gegenüber der Eingangsdrehzahl kleinere Ausgangsdrehzahl und ein gegenüber dem Eingangsdrehmoment erhöhtes Ausgangsdrehmoment an der Abtriebswelle gewandelt werden. In Abhängigkeit der Drehrichtung der Antriebswelle wird entweder über den ersten Freilauf oder den zweiten Freilauf ein Abtrieb über einen der Freiläufe realisiert, während sich der andere Freilauf weitestgehend kraftfrei mitdreht und kein Drehmoment überträgt.The object is achieved by a planetary gear with a drive shaft, which is connected to a first central gear of the planetary gear, with an output shaft which is connected to a second central gear of the planetary gear, as well as with a third central wheel which concentric with the first central wheel and the second central wheel is arranged on a transmission axis of the planetary gear, further comprising a housing, a first freewheel and a second freewheel, and solved with at least one web for supporting a planetary gear, wherein the web carries at least one stepped planetary gear with a first stage and a second stage, wherein the first stage and the second stage of the stepped planetary gear have different diameters or a different number of teeth. By a stepped planetary gear, the number of necessary items can be reduced compared to a known from the prior art planetary gear. In addition, the assembly of the planetary gear simplifies, since only one set planetary gears must be rotatably mounted on the web, so that the number of rolling bearings and support elements can also be reduced. It is provided that the drive shaft is driven by a drive source, preferably by an electric motor, wherein an input speed and an input torque are converted into a relation to the input speed smaller output speed and compared to the input torque increased output torque at the output shaft. Depending on the direction of rotation of the drive shaft, an output via one of the freewheels is realized either via the first freewheel or the second freewheel, while the other freewheel rotates as far as possible without force and transmits no torque.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen und Weiterentwicklungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Planetengetriebes möglich.Due to the features listed in the dependent claims advantageous improvements and developments of the planetary gear described in the independent claim are possible.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Planetengetriebes ist vorgesehen, dass das erste Zentralrad als ein Hohlrad ausgebildet ist. In dieser Ausführungsform treibt die Antriebswelle ein Hohlrad an, welches mit den gestuften Planetenrädern in Eingriff steht. Dabei bestimmt der Durchmesser des angetriebenen Hohlrads die Baugröße des Planetengetriebes, da die weiteren Zentralräder und die Planetenräder innerhalb des Hohlrads oder in axialer Verlängerung eines durch das Hohlrad aufgespannten Zylinders angeordnet werden können. Dadurch lässt sich eine kompakte Bauweise des Planetengetriebes realisieren.In a preferred embodiment of the planetary gear is provided that the first central gear is formed as a ring gear. In this embodiment, the drive shaft drives a ring gear, which is engaged with the stepped planetary gears. The diameter of the driven ring gear the size of the planetary gear, since the other central gears and the planet gears can be arranged within the ring gear or in the axial extension of a cylinder spanned by the ring gear. As a result, a compact design of the planetary gear can be realized.

Gemäß einer weiteren Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Zentralrad in einer ersten Verzahnungsebene mit der ersten Stufe des gestuften Planetenrads in Eingriff steht, wobei die erste Stufe einen größeren Durchmesser oder eine größere Anzahl an Zähnen als die zweite Stufe aufweist. Dadurch kann ein in axialer Richtung relativ schmales Hohlrad verwendet werden, wodurch weniger Material eingesetzt werden muss. Dadurch lässt sich ein vergleichsweise leichtes und kompaktes Planetengetriebe darstellen.According to a further improvement of the invention it is provided that the first central wheel is engaged in a first toothing plane with the first stage of the stepped planetary gear, wherein the first stage has a larger diameter or a larger number of teeth than the second stage. As a result, a relatively narrow in the axial direction ring gear can be used, whereby less material must be used. This makes it possible to represent a comparatively lightweight and compact planetary gear.

Besonders bevorzugt ist dabei, wenn das zweite Zentralrad als ein erstes Sonnenrad ausgebildet ist, wobei die erste Stufe des gestuften Planetenrads in der ersten Verzahnungsebene mit dem ersten Sonnenrad in Eingriff steht. Bei dieser Bauform kämmt das angetriebene Hohlrad in einer ersten Verzahnungsebene mit der ersten Stufe der gestuften Planetenräder, welche ihrerseits über ihre erste Stufe ein erstes Sonnenrad antreiben und in einer zweiten Verzahnungsebene mit einem zweiten, drehfest mit dem Gehäuse des Planetengetriebes verbundenen Sonnenrad in Eingriff stehen, wobei der Abtrieb in einer Drehrichtung der Antriebswelle über das erste Sonnenrad und in der entgegengesetzten Drehrichtung der Antriebswelle über den Steg, auf dem die gestuften Planetenräder gelagert sind, erfolgt. Beide Drehrichtungen der Antriebswelle resultieren in einer gleichen Drehrichtung der Abtriebswelle, wobei sich die Drehzahl und das Drehmoment an der Abtriebswelle bei gleicher Drehzahl der Antriebswelle unterscheiden.It is particularly preferred if the second central gear is formed as a first sun gear, wherein the first stage of the stepped planet gear in the first toothing plane is in engagement with the first sun gear. In this design, the driven ring gear meshes in a first toothing plane with the first stage of the stepped planetary gears, which in turn drive a first sun gear via their first stage and engage in a second toothing plane with a second sun gear rotatably connected to the housing of the planetary gear, wherein the output takes place in a rotational direction of the drive shaft via the first sun gear and in the opposite direction of rotation of the drive shaft via the web on which the stepped planetary gears are mounted. Both directions of rotation of the drive shaft result in a same direction of rotation of the output shaft, wherein the speed and the torque differ on the output shaft at the same speed of the drive shaft.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das zweite Zentralrad als ein erstes Sonnenrad ausgebildet ist, wobei das erste Sonnenrad über einen ersten Freilauf und der Steg über einen zweiten Freilauf mit der Abtriebswelle des Planetengetriebes verbunden sind. Dadurch können auf einfach Art und Weise zwei unterschiedliche Drehrichtungen der Antriebswelle in zwei Drehbewegungen der Abtriebswelle übersetzt werden, welche sich in Drehzahl und Drehmoment, jedoch nicht in der Drehrichtung unterscheiden.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the second central gear is formed as a first sun gear, wherein the first sun gear via a first freewheel and the web are connected via a second freewheel with the output shaft of the planetary gear. This can be translated into two rotational movements of the output shaft in a simple manner, two different directions of rotation of the drive shaft, which differ in speed and torque, but not in the direction of rotation.

Gemäß einer alternativen, vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das dritte Zentralrad ein zweites Sonnenrad ist, welches in einer zweiten Verzahnungsebene mit der zweiten Stufe des gestuften Planetenrads in Eingriff steht. Im Vergleich zu einem Hohlrad kann ein zweites Sonnenrad mit einem geringeren Durchmesser und somit weniger Materialeinsatz hergestellt werden, wodurch sich das Gesamtgewicht des Planetengetriebes weiter reduzieren lässt.According to an alternative advantageous development of the invention, it is provided that the third central gear is a second sun gear, which engages in a second toothing plane with the second stage of the stepped planetary gear. Compared to a ring gear, a second sun gear with a smaller diameter and thus less material use can be produced, whereby the total weight of the planetary gear can be further reduced.

Besonders bevorzugt ist dabei, wenn das zweite Sonnenrad drehfest mit dem Gehäuse des Planetengetriebes verbunden ist. Durch ein drehfest mit dem Gehäuse verbundenes zweites Sonnenrad in der zweiten Verzahnungsebene kann auf einfache Weise eine Führung der zweiten Stufe des gestuften Planetenrads ausgebildet werden, wobei das zweite Sonnenrad insbesondere dann ein Abrollen des gestuften Planetenrades ermöglicht, wenn das erste Sonnenrad von der ersten Stufe des gestuften Planetenrades in Freilaufrichtung gedreht wird und somit keine Kraft auf die Abtriebswelle übertragen kann.It is particularly preferred if the second sun gear is rotatably connected to the housing of the planetary gear. By a rotatably connected to the housing second sun gear in the second toothing plane can be easily formed a guide the second stage of the stepped planetary gear, the second sun gear in particular allows rolling of the stepped planetary gear when the first sun gear from the first stage of stepped planetary gear is rotated in the freewheeling direction and thus can not transmit power to the output shaft.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Stufe des gestuften Planetenrads mit einem zweiten Hohlrad und einem zweiten Sonnenrad in Eingriff steht, wobei das zweite Sonnenrad über einen ersten Freilauf und des zweite Hohlrad über einen zweiten Freilauf mit der Abtriebswelle verbunden sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel liegen beide Abtriebswege in der zweiten Verzahnungsebene, d.h. in der Eingriffsebene der zweiten Stufe des gestuften Planetenrads mit dem zweiten Hohlrad und dem zweiten Sonnenrad. Dadurch ist eine besonders einfache Anbindung der Abtriebswelle an das Planetenradgetriebe möglich, da die beiden zum Abtrieb vorgesehenen Zentralräder koaxial in der zweiten Verzahnungsebene angeordnet sind.In an alternative embodiment of the invention it is provided that the second stage of the stepped planet gear is in engagement with a second ring gear and a second sun gear, wherein the second sun gear via a first freewheel and the second ring gear are connected via a second freewheel to the output shaft. In this embodiment, both output paths are in the second gearing plane, i. in the engagement plane of the second stage of the stepped planetary gear with the second ring gear and the second sun gear. As a result, a particularly simple connection of the output shaft to the planetary gear is possible, since the two provided for the output central wheels are arranged coaxially in the second toothing plane.

Besonders bevorzugt ist dabei, wenn der Steg drehfest mit dem Gehäuse des Planetengetriebes verbunden ist. Ein drehfest mit dem Gehäuse verbundener Steg lässt sich, insbesondere bei einem in einem Gußverfahren hergestellten Gehäuse, einfach und kostengünstig einteilig mit dem Gehäuse ausbilden.It is particularly preferred if the web is rotatably connected to the housing of the planetary gear. A non-rotatably connected to the housing web can be easily and inexpensively formed in one piece with the housing, especially in a housing produced by a casting process.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Stufe des gestuften Planetenrads mit einem ersten Sonnenrad und die zweite Stufe des gestuften Planetenrads in einer zweiten Verzahnungsebene mit einem zweiten Hohlrad in Eingriff steht, wobei das erste Sonnenrad über einen ersten Freilauf und das zweite Hohlrad über einen zweiten Freilauf mit der Abtriebswelle verbunden sind. Alternativ kann der Abtrieb auch in einer ersten Drehrichtung über die erste Verzahnungsebene und in der zweiten Drehrichtung über die zweite Verzahnungsebene erfolgen. Dadurch ist bei gleicher Baugröße eine größere Spreizung zwischen den beiden möglichen Übersetzungen möglich, da das Sonnenrad im Vergleich zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel kleiner ausgeführt werden kann. Zudem kann durch das kleinere Sonnenrad Material eingespart werden, wodurch das Planetengetriebe nochmals im Gewicht reduziert werden kann.According to an alternative embodiment of the invention, it is provided that the first stage of the stepped planetary gear with a first sun gear and the second stage of the stepped planetary gear in a second toothing plane with a second ring gear is engaged, wherein the first sun gear via a first freewheel and the second Ring gear are connected via a second freewheel with the output shaft. Alternatively, the output can also take place in a first rotational direction over the first toothing plane and in the second rotational direction over the second toothing plane. Characterized a larger spread between the two possible translations is possible with the same size, since the sun can be made smaller in comparison to the previous embodiment. In addition, by the smaller sun gear material can be saved, whereby the planetary gear can be reduced in weight again.

Gemäß einer weiteren, alternativen Ausführungsform ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Antriebswelle mit einem zweiten Hohlrad verbunden ist, welches in einer zweiten Verzahnungsebenen mit der zweiten Stufe des gestuften Planetenrads in Eingriff steht. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt der Antrieb durch ein Hohlrad, welches mit der zweiten Verzahnungsebene in Eingriff steht und radial außen an der ersten Verzahnungsebene vorbeigeführt wird. Damit ergeben sich für die Auslegung des Planetengetriebes weitere Freiheitsgrade, sodass der Konstrukteur die bevorzugten Übersetzungsverhältnisse auswählen kann.According to a further alternative embodiment, it is advantageously provided that the drive shaft is connected to a second ring gear, which engages in a second toothing planes with the second stage of the stepped planetary gear. In this embodiment, the drive is effected by a ring gear, which engages with the second toothing plane and is guided radially outward on the first toothing plane. This results in the design of the planetary gear more degrees of freedom, so that the designer can select the preferred ratios.

Besonders bevorzugt ist dabei, wenn ein erstes Sonnenrad in einer ersten Verzahnungsebene mit der ersten Stufe des gestuften Planetenrads in Eingriff steht, wobei das erste Sonnenrad über einen ersten Freilauf und der Steg über einen zweiten Freilauf mit der Abtriebswelle des Planetengetriebes verbunden sind.It is particularly preferred if a first sun gear in a first toothing plane with the first stage of the stepped planet gear is engaged, wherein the first sun gear via a first freewheel and the web are connected via a second freewheel with the output shaft of the planetary gear.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen. Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the remaining, mentioned in the dependent claims characteristics. The various embodiments of the invention mentioned in this application are, unless otherwise stated in the individual case, advantageously combinable with each other.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Dabei sind gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion in den Zeichnungen jeweils mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet. Es zeigen:

1 eine Prinzipskizze eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes mit drei Zentralrädern und einem gestuften Planetenrad;
2 eine Prinzipskizze eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes mit drei Zentralrädern und gestuften Planetenrädern;
3 eine Prinzipskizze eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes mit drei Zentralrädern und gestuften Planetenrädern;
4 eine Prinzipskizze eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes mit drei Zentralrädern und gestuften Planetenrädern.

The invention will be explained below in embodiments with reference to the accompanying drawings. The same components or components with the same function in the drawings are each identified by the same reference numerals. Show it:

1 a schematic diagram of a first embodiment of a planetary gear according to the invention with three central gears and a stepped planetary gear;
2 a schematic diagram of a second embodiment of a planetary gear according to the invention with three central gears and stepped planetary gears;
3 a schematic diagram of a third embodiment of a planetary gear according to the invention with three central gears and stepped planetary gears;
4 a schematic diagram of a fourth embodiment of a planetary gear according to the invention with three central gears and stepped planetary gears.

In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes 1 dargestellt. Das Planetenradgetriebe 1 wird durch einen sogenannten „reduzierten Koppelsatz“ gebildet. Diese besondere Bauform weist drei Zentralräder 2, 3, 4 und nur einen Planetenradträger sowie ein gestuftes Planetenrad 13 auf. Zusätzlich werden zwei Freiläufe 11, 12 verwendet. Die beiden Freiläufe 11, 12 sind dabei so angeordnet, dass je nach Drehrichtung einer Antriebswelle 17 jeweils nur einer der beiden Freiläufe 11, 12 sperrt und der jeweils andere Freilauf 11, 12 kraft- und momentenfrei mitdreht. Das Planetengetriebe 1 umfasst eine Antriebswelle 17, welche mit einem ersten Zentralrad 2 verbunden ist. Das erste Zentralrad 2 ist als ein erstes Hohlrad 7 ausgebildet. Das Planetengetriebe 1 umfasst ferner ein zweites Zentralrad 3, welches als ein erstes Sonnenrad 5 konzentrisch zu dem ersten Hohlrad angeordnet ist. Zwischen dem ersten Hohlrad 7 und dem ersten Sonnenrad 5 ist ein Planetenrad angeordnet, welches als gestuftes Planetenrad 13 ausgebildet ist. Vorzugsweise sind mehrere gestufte Planetenräder 13, besonders bevorzugt drei oder vier gestufte Planetenräder 13, gleichmäßig über den Umfang des ersten Sonnenrads 5 verteilt angeordnet. Das gestufte Planetenrad 13 weist eine erste Stufe 14 mit einem ersten Durchmesser D₁ auf, welche größer als eine zweite Stufe 15 ist, die einen zweiten Durchmesser D₂ aufweist. Die erste Stufe 14 des gestuften Planetenrads 13 kämmt in einer ersten Verzahnungsebene I mit dem ersten Hohlrad 7 und dem ersten Sonnenrad 5. In einer zweiten Verzahnungsebene II kämmt die zweite Stufe 15 des gestuften Planetenrads 13 mit einem zweiten Sonnenrad 6, welches drehfest mit einem Gehäuse 10 des Planetengetriebes 1 verbunden ist. Das zweite Sonnenrad 6 ist dabei als drittes Zentralrad 4 konzentrisch zu dem ersten Sonnenrad 6 und dem ersten Hohlrad 7 und konzentrisch zu einer Getriebeachse 20 des Planetenradgetriebes 1 angeordnet. Das gestufte Planetenrad 13 ist mittels eines Wälzlagers, vorzugsweise mittels eines Nadellagers 21, drehbar auf einem Steg 9 des Planetengetriebes 1 gelagert. Das erste Sonnenrad 5 ist über einen ersten Freilauf 11 mit einer Abtriebswelle 18 des Planetengetriebes 1 verbunden. Der Steg 9 ist über einen zweiten Freilauf 12 mit der Abtriebswelle 18 verbunden. Die Antriebswelle 17 ist durch einen Antrieb, insbesondere durch einen Elektromotor 19, antreibbar.In 1 is a first embodiment of a planetary gear according to the invention 1 shown. The planetary gear 1 is formed by a so-called "reduced coupling set". This special design has three central wheels 2 . 3 . 4 and only one planet carrier and a stepped planetary gear 13 on. In addition, two freewheels 11 . 12 used. The two freewheels 11 . 12 are arranged so that, depending on the direction of rotation of a drive shaft 17 in each case only one of the two freewheels 11 . 12 locks and the other freewheel 11 . 12 rotates without force and torque. The planetary gear 1 includes a drive shaft 17 , which with a first central wheel 2 connected is. The first central wheel 2 is as a first ring gear 7 educated. The planetary gear 1 further comprises a second central wheel 3 which acts as a first sun gear 5 is arranged concentrically to the first ring gear. Between the first ring gear 7 and the first sun gear 5 is a planetary gear arranged as a stepped planetary gear 13 is trained. Preferably, a plurality of stepped planet gears 13 , Particularly preferably three or four stepped planet wheels 13 evenly over the circumference of the first sun gear 5 arranged distributed. The stepped planetary gear 13 indicates a first step 14 with a first diameter D ₁ which is greater than a second stage 15 is that has a second diameter D ₂ . The first stage 14 the stepped planetary gear 13 meshes in a first gearing plane I with the first ring gear 7 and the first sun gear 5 , In a second gearing plane II combs the second stage 15 the stepped planetary gear 13 with a second sun gear 6 , which rotatably with a housing 10 of the planetary gear 1 connected is. The second sun wheel 6 is the third central wheel 4 concentric with the first sun gear 6 and the first ring gear 7 and concentric with a transmission axis 20 of the planetary gear 1 arranged. The stepped planetary gear 13 is by means of a rolling bearing, preferably by means of a needle bearing 21, rotatably mounted on a web 9 of the planetary gear 1 stored. The first sun wheel 5 is about a first freewheel 11 with an output shaft 18 of the planetary gear 1 connected. The jetty 9 is about a second freewheel 12 with the output shaft 18 connected. The drive shaft 17 is by a drive, in particular by an electric motor 19 , drivable.

Eine Drehbewegung der Antriebswelle 17 wird über das erste Hohlrad 7 auf das gestufte Planetenrad 13 und das erste Sonnenrad 5 übertragen. Dabei dreht sich das gestufte Planetenrad 13 mitsamt des Steges 9 um die Getriebeachse 20, wobei die zweite Stufe 15 des gestuften Planetenrads 13 auf dem drehfesten, zweiten Sonnenrad 6 abrollt. In einer Drehrichtung der Antriebswelle 17 erfolgt die Kraftübertragung über das erste Sonnenrad 5, während der zweite Freilauf 12, welcher den Steg 9 mit der Abtriebswelle 18 verbindet, in Freilaufrichtung gedreht wird und somit kein Drehmoment auf die Abtriebswelle 18 überträgt. In einer zweiten Drehrichtung der Antriebswelle 17, welche der ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist, dreht der erste Freilauf 11 zwischen dem erste Sonnenrad 5 und der Abtriebswelle 18 in Freilaufrichtung, während die Drehmomentübertragung über den Steg 9 und den zweiten Freilauf 12 erfolgt. Auf beiden Abtriebswege erfolgt eine Drehung der Abtriebswelle 18 in die gleiche Richtung, sodass die Drehrichtung der Abtriebswelle 18 bei beiden Übertragungswegen gleichgerichtet und somit unabhängig von der Drehrichtung der Antriebswelle 17 ist.A rotary motion of the drive shaft 17 is about the first ring gear 7 on the stepped planetary gear 13 and the first sun wheel 5 transfer. The stepped planetary wheel rotates 13 together with the footbridge 9 around the transmission axis 20 , where the second stage 15 the stepped planetary gear 13 on the rotatable, second sun gear 6 rolls. In one direction of rotation of the drive shaft 17 the power transmission takes place via the first sun gear 5 while the second freewheel 12 which the bridge 9 with the output shaft 18 connects, in freewheel direction is rotated and thus no torque on the output shaft 18 transfers. In a second direction of rotation of the drive shaft 17 , which is opposite to the first direction of rotation, rotates the first freewheel 11 between the first sun gear 5 and the output shaft 18 in the freewheeling direction, while the torque transmission through the web 9 and the second freewheel 12 he follows. On both output paths there is a rotation of the output shaft 18 in the same direction, so the direction of rotation of the output shaft 18 rectified in both transmission paths and thus independent of the direction of rotation of the drive shaft 17 is.

In 2 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes 1 dargestellt. Dabei ist die Antriebswelle 17 wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel mit einem ersten Hohlrad 7 verbunden, welches in einer ersten Verzahnungsebene I mit der ersten Stufe 14 des gestuften Planetenrads 13 in Eingriff steht. Die zweite Stufe 15 des gestuften Planetenrads 13 steht in einer zweiten Verzahnungsebene II einerseits mit einem zweiten Hohlrad 8 und mit einem zweiten Sonnenrad 6 in Eingriff, wobei das zweite Sonnenrad 6 über einen ersten Freilauf 11 und das zweite Hohlrad 8 über einen zweiten Freilauf 12 jeweils mit der Abtriebswelle 18 verbunden sind. Der Steg 9, auf welchem das gestuften Planetenrad 13 gelagert ist, ist drehfest mit dem Gehäuse 10 verbunden und vorzugsweise einstückig mit diesem Gehäuse 10 ausgebildet.In 2 is an alternative embodiment of a planetary gear according to the invention 1 shown. Here is the drive shaft 17 as in the previous embodiment with a first ring gear 7 connected, which in a first toothing plane I with the first stage 14 the stepped planetary gear 13 engaged. The second stage 15 the stepped planetary gear 13 is in a second gearing plane II on the one hand with a second ring gear 8th and with a second sun gear 6 engaged, with the second sun gear 6 over a first freewheel 11 and the second ring gear 8th over a second freewheel 12 each with the output shaft 18 are connected. The jetty 9 on which the stepped planetary gear 13 is stored, is rotationally fixed to the housing 10 connected and preferably integral with this housing 10 educated.

In einer ersten Drehrichtung der Antriebswelle 17 erfolgt eine Kraft- und Momentenübertragung über das zweite Sonnenrad 6 und den ersten Freilauf 11, während der zweite Freilauf 12 in Freilaufrichtung mitdreht und kein Drehmoment auf die Abtriebswelle 18 überträgt. Bei einer Drehung der Antriebswelle 17 in einer zweiten Drehrichtung, welche der ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist, erfolgt der Abtrieb über das zweite Hohlrad 8 sowie den zweiten Freilauf 12, während der erste Freilauf 11 in Freilaufrichtung gedreht wird und somit keine Kräfte und Momente übertragen kann. Auf beiden Abtriebswege erfolgt eine Drehung der Abtriebswelle 18 in die gleiche Richtung, sodass die Drehrichtung der Abtriebswelle 18 bei beiden Übertragungswegen gleichgerichtet und somit unabhängig von der Drehrichtung der Antriebswelle 17 ist.In a first direction of rotation of the drive shaft 17 there is a force and torque transmission via the second sun gear 6 and the first freewheel 11 while the second freewheel 12 rotates in the freewheeling direction and no torque on the output shaft 18 transfers. Upon rotation of the drive shaft 17 in a second direction of rotation, which is opposite to the first direction of rotation, the output takes place via the second ring gear 8th and the second freewheel 12 during the first freewheel 11 is rotated in the freewheeling direction and thus can transmit no forces and moments. On both output paths there is a rotation of the output shaft 18 in the same direction, so the direction of rotation of the output shaft 18 rectified in both transmission paths and thus independent of the direction of rotation of the drive shaft 17 is.

In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes 1 dargestellt. Die Antriebswelle 17 ist mit dem ersten Hohlrad 7 verbunden, welches in einer ersten Verzahnungsebene I mit der ersten Stufe 14 des gestuften Planetenrades 13 in Eingriff steht. Die erste Stufe 14 des gestuften Planetenrades 13 steht zudem in der ersten Verzahnungsebenen I mit dem ersten Sonnenrad 5 in Eingriff. Das gestufte Planetenrad 13 ist auf einem drehfest mit dem Gehäuse 10 verbundenen Steg 9 mittels Nadellagern 21 drehbar gelagert. Die zweite Stufe des gestuften Planetenrads 13 steht in der zweiten Verzahnungsebene II mit einem zweiten Hohlrad 8 in Eingriff. Das erste Sonnenrad 5 und das zweite Hohlrad 8 sind jeweils über einen Freilauf 11, 12 mit der Abtriebswelle 18 verbunden, wobei jeweils einer der beiden Freiläufe 11, 12 sperrt und der jeweils andere Freilauf 11, 12 in Freilaufrichtung mitdreht, ohne ein Drehmoment auf die Abtriebswelle 18 zu übertragen.In 3 is another embodiment of a planetary gear according to the invention 1 shown. The drive shaft 17 is with the first ring gear 7 connected, which in a first toothing plane I with the first stage 14 the stepped planetary gear 13 engaged. The first stage 14 the stepped planetary gear 13 is also in the first gearing levels I with the first sun gear 5 engaged. The stepped planetary gear 13 is on a rotation with the housing 10 connected footbridge 9 by means of needle bearings 21 rotatably mounted. The second stage of the stepped planetary gear 13 is in the second gearing plane II with a second ring gear 8th engaged. The first sun wheel 5 and the second ring gear 8th are each about a freewheel 11 . 12 with the output shaft 18 connected, in each case one of the two freewheels 11 . 12 locks and the other freewheel 11 . 12 rotates in the freewheeling direction, without torque on the output shaft 18 transferred to.

In einer ersten Drehrichtung der Antriebswelle 17 erfolgt eine Kraft- und Momentenübertragung über das erste Sonnenrad 6 und den ersten Freilauf 11, während der zweite Freilauf 12 in Freilaufrichtung mitdreht und kein Drehmoment auf die Abtriebswelle 18 überträgt. Bei einer Drehunng der Antriebswelle 17 in einer zweiten Drehrichtung, welche der ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist, erfolgt der Abtrieb über das zweite Hohlrad 8 sowie den zweiten Freilauf 12, während der erste Freilauf 11 in Freilaufrichtung gedreht wird und somit keine Kräfte und Momente übertragen kann. Auf beiden Abtriebswege erfolgt eine Drehung der Abtriebswelle 18 in die gleiche Richtung, sodass die Drehrichtung der Abtriebswelle 18 bei beiden Übertragungswegen gleichgerichtet und somit unabhängig von der Drehrichtung der Antriebswelle 17 ist.In a first direction of rotation of the drive shaft 17 there is a force and torque transmission via the first sun gear 6 and the first freewheel 11 while the second freewheel 12 rotates in the freewheeling direction and no torque on the output shaft 18 transfers. At a Drehunng the drive shaft 17 in a second direction of rotation, which is opposite to the first direction of rotation, the output takes place via the second ring gear 8th and the second freewheel 12 during the first freewheel 11 is rotated in the freewheeling direction and thus can transmit no forces and moments. On both output paths there is a rotation of the output shaft 18 in the same direction, so the direction of rotation of the output shaft 18 rectified in both transmission paths and thus independent of the direction of rotation of the drive shaft 17 is.

In 4 ist ein weiteres, alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes 1 dargestellt. Das Planetengetriebe 1 weist eine Antriebswelle 17 auf, welche mit einem Hohlrad 8 drehfest verbunden ist. Das Hohlrad 8 steht in der zweiten Verzahungsebene II mit der zweiten Stufe 15 des gestuften Planetenrads 13 in Eingriff und wird daher auch als zweites Hohlrad 8 bezeichnet. Ferner steht die zweite Stufe 15 in der zweiten Verzahnungsebenen II mit einem zweiten Sonnenrad 6 in Eingriff, welches drehfest mit dem Gehäuse 10 des Planetengetriebes 1 verbunden ist. In der ersten Verzahnungsebenen I steht die erste Stufe 14 des gestuften Planetenrades 13 mit einem ersten Sonnenrad 5 in Eingriff, welches drehbar um eine Getriebeachse 20 des Planetengetriebes 1 angeordnet und über einen ersten Freilauf 11 mit der Abtriebswelle 18 des Planetengetriebes verbunden ist. Das gestufte Planetenrad 13 ist auf einem Steg 9 drehbar gelagert, wobei der Steg 9 mittels eines zweiten Freilaufs 12 ebenfalls mit der Abtriebswelle 18 verbunden ist.In 4 is another, alternative embodiment of a planetary gear according to the invention 1 shown. The planetary gear 1 has a drive shaft 17 on, which with a ring gear 8th rotatably connected. The ring gear 8th is in the second toothing plane II with the second stage 15 the stepped planetary gear 13 engaged and therefore also as a second ring gear 8th designated. Further, the second stage 15 in the second toothing planes II with a second sun gear 6 engaged, which rotatably with the housing 10 of the planetary gear 1 connected is. In the first gearing levels I is the first step 14 the stepped planetary gear 13 with a first sun gear 5 engaged, which rotatably about a transmission axis 20 of the planetary gear 1 arranged and over a first freewheel 11 with the output shaft 18 connected to the planetary gear. The stepped planetary gear 13 is on a jetty 9 rotatably mounted, the web 9 by means of a second freewheel 12 also with the output shaft 18 connected is.

Eine Drehbewegung der Antriebswelle 17 wird über das Hohlrad 8 auf das gestufte Planetenrad 13 übertragen. Dabei dreht sich das gestufte Planetenrad 13 mitsamt des Steges 9 um die Getriebeachse 20, wobei die zweite Stufe 15 des gestuften Planetenrads 13 auf dem drehfesten, zweiten Sonnenrad 6 abrollt. In einer Drehrichtung der Antriebswelle 17 erfolgt die Kraftübertragung über das erste Sonnenrad 5, welches in der ersten Verzahnungsebene I mit der ersten Stufe 14 des gestuften Planetenrads 13 in Eingriff steht, und den ersten Freilauf 11, während der zweite Freilauf 12, welcher den Steg 9 mit der Abtriebswelle 18 verbindet, in Freilaufrichtung gedreht wird und somit kein Drehmoment auf die Abtriebswelle 18 überträgt. In einer zweiten Drehrichtung der Antriebswelle 17, welche der ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist, dreht der erste Freilauf 11 zwischen dem erste Sonnenrad 5 und der Abtriebswelle 18 in Freilaufrichtung, während die Drehmomentübertragung über den Steg 9 und den zweiten Freilauf 12 erfolgt. Auf beiden Abtriebswege erfolgt eine Drehung der Abtriebswelle 18 in die gleiche Richtung, sodass die Drehrichtung der Abtriebswelle 18 bei beiden Übertragungswegen gleichgerichtet und somit unabhängig von der Drehrichtung der Antriebswelle 17 ist.A rotary motion of the drive shaft 17 gets over the ring gear 8th on the stepped planetary gear 13 transfer. The stepped planetary wheel rotates 13 together with the footbridge 9 around the transmission axis 20 , where the second stage 15 the stepped planetary gear 13 on the rotatable, second sun gear 6 rolls. In one direction of rotation of the drive shaft 17 the power transmission takes place via the first sun gear 5 , which in the first toothing plane I with the first stage 14 the stepped planetary gear 13 engaged, and the first freewheel 11 while the second freewheel 12 which the bridge 9 with the output shaft 18 connects, is rotated in the freewheeling direction and thus no torque on the output shaft 18 transfers. In a second direction of rotation of the drive shaft 17 , which is opposite to the first direction of rotation, rotates the first freewheel 11 between the first sun gear 5 and the output shaft 18 in the freewheeling direction, while the torque transmission through the web 9 and the second freewheel 12 he follows. On both output paths there is a rotation of the output shaft 18 in the same direction, so the direction of rotation of the output shaft 18 rectified in both transmission paths and thus independent of the direction of rotation of the drive shaft 17 is.

Als Antriebsquelle für die Antriebswelle 17 ist ein Elektromotor 19 vorgesehen, bei welchem durch eine entsprechende Ansteuerung auf einfache Art und Weise die Drehrichtung der Antriebswelle 17 gewählt werden kann. Somit ist kein zusätzliches Schaltelement zum Umschalten zwischen den unterschiedlichen Übersetzungen des Planetengetriebes 1 notwendig.As a drive source for the drive shaft 17 is an electric motor 19 provided in which by a corresponding control in a simple manner, the direction of rotation of the drive shaft 17 can be chosen. Thus, no additional switching element for switching between the different ratios of the planetary gear 1 necessary.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Planetengetriebeplanetary gear
22: erstes Zentralradfirst central wheel
33: zweites Zentralradsecond central wheel
44: drittes Zentralradthird central wheel
55: erstes Sonnenradfirst sun gear
66: zweites Sonnenradsecond sun wheel
77: erstes Hohlradfirst ring gear
88th: zweites Hohlradsecond ring gear
99: Stegweb
1010: Gehäusecasing
1111: erster Freilauffirst freewheel
1212: zweiter Freilaufsecond freewheel
1313: Gestuftes PlanetenradTiered planetary gear
1414: erste Stufefirst stage
1515: zweite Stufesecond step
1717: Antriebswelledrive shaft
1818: Abtriebswelleoutput shaft
1919: Elektromotorelectric motor
2020: GetriebeachseDrive shaft
2121: Nadellagerneedle roller bearings
II: erste Verzahnungsebenefirst gearing level
IIII: zweite Verzahnungsebenesecond gearing level

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102014200723 B3 [0003]
DE 102014200720 B3 [0004]

Claims

Planetary gear (1), comprising - a drive shaft (17) which is connected to a first central gear (2) of the planetary gear (1), - an output shaft (18) which at least indirectly with a second central gear (3) of the planetary gear (1 ), and - a third central wheel (4), which is arranged concentrically to the first central wheel (2) and the second central wheel (3) on a transmission axis (20) of the planetary gear (1), - a housing (10), - A first freewheel (11), - A second freewheel (12), and - At least one web (9) for supporting a planet wheel, characterized in that - the web (9) at least one stepped planetary gear (13) with a first stage (14) and a second stage (15), wherein - the first stage (14) and the second stage (15) of the stepped planet gear (13) have different diameters (D ₁ , D ₂ ) or a different number of teeth.

Planetary gear (1) to Claim 1 , characterized in that - the first central wheel (2) as a ring gear (7, 8) is formed.

Planetary gear (1) to Claim 1 or 2 , characterized in that - the first central gear (2) in a first toothing plane (I) with the first stage (14) of the stepped planetary gear (13) is engaged, wherein - the first stage (14) has a larger diameter (D ₁ ) or a larger number of teeth than the second stage (15).

Planetary gear (1) to Claim 3 , characterized in that - the second central wheel (3) as a first sun gear (5) is formed, wherein - the first stage (14) of the stepped planetary gear (13) in the first toothing plane (I) with the first sun gear (5) engaged.

Planetary gear (1) according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that - the second central wheel (3) as a first sun gear (5) is formed, wherein - the first sun gear (5) via a first freewheel (11) and the web (9) via a second freewheel (12) are connected to the output shaft (18).

Planetary gear (1) according to one of the preceding claims, characterized in that - the third central wheel (4) is a second sun gear (6) which in a second toothing plane (II) with the second stage (15) of the stepped planetary gear (13) engaged.

Planetary gear (1) to Claim 6 , characterized in that - the second sun gear (6) rotatably connected to the housing (10) of the planetary gear (1) is connected.

Planetary gear (1) to Claim 2 and 3 , characterized in that - the second stage (15) of the stepped planetary gear (13) is engaged with a second ring gear (8) and a second sun gear (6), wherein - the second sun gear (6) is connected via a first freewheel (11 ) and the second ring gear (8) via a second freewheel (12) to the output shaft (18) are connected.

Planetary gear (1) to Claim 2 and 3 , characterized in that - the first stage (14) of the stepped planetary gear (13) with a first sun gear (5) and the second stage (15) of the stepped planetary gear (13) in a second gear plane (II) with a second ring gear ( 8) is engaged, wherein - the first sun gear (5) via a first freewheel (11) and the second ring gear (8) via a second freewheel (12) to the output shaft (18) are connected.

Planetary gear (1) to Claim 1 or 2 , characterized in that - the drive shaft (17) with a second ring gear (8) is connected, which in a second toothing plane (II) with the second stage (15) of the stepped planetary gear (13) is engaged.