DE102017120336B3

DE102017120336B3 - Doppeltgestuftes Planetengetriebe mit zweigeteiltem Hauptplanetenrad und stirnraddifferenzialgetriebeenthaltende Getriebekombination

Info

Publication number: DE102017120336B3
Application number: DE102017120336.2A
Authority: DE
Inventors: Franz Kurth
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-09-05
Filing date: 2017-09-05
Publication date: 2018-09-27
Anticipated expiration: 2037-09-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einer ersten Zentralwelle (2), und einer zweiten Zentralwelle (3), die zur Drehmomenteinleitung und Drehmomentausleitung geeignet sind, wobei die erste Zentralwelle (2) an zumindest ein Sonnenrad (4) angeschlossen ist, das mit wenigstens einem Hauptplanetenrad (5) eines ersten Planetenradsatzes (6) in Zahneingriff steht, wobei das Hauptplanetenrad (5) mit einem, mit einem Hohlrad (13) in Zahneingriff stehenden Nebenplanetenrad (11) eines zweiten Planetenradsatzes (10) drehfest verbunden ist, wobei die Planetenräder (5, 11) in einem an die zweite Zentralwelle (3) eingeschlossenen Planetenträger (12) gelagert sind, wobei das Hauptplanetenrad (5) durch eine zur Axialrichtung senkrecht stehende Trennebene (9) in ein erstes Teilplanetenrad (7) und ein zweites Teilplanetenrad (8) zweigeteilt ist, zwischen denen das Nebenplanetenrad (11) angeordnet ist. Die Erfindung betrifft auch eine Getriebekombination (14) mit einem solchen Planetengetriebe (1) und einem als Stirnraddifferenzial (15) ausgebildeten Differenzialgetriebe (16), wobei der Planetenträger (12) des Planetengetriebes (1) im Betrieb mit einem Differenzialkorb (17) des Differenzialgetriebes (16) drehmomentübertragend verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe für ein Kraftfahrzeug, wie einen Pkw, einen Lkw oder ein anderes Nutzfahrzeug, mit einer ersten Zentralwelle und einer zweiten Zentralwelle, die zur Drehmomenteinleitung und Drehmomentausleitung geeignet sind, wobei die erste Zentralwelle an zumindest ein Sonnenrad angeschlossen ist, das mit wenigstens einem Hauptplanetenrad eines ersten Planetenradsatzes in Zahneingriff steht, wobei das Hauptplanetenrad mit einem Nebenplanetenrad eines zweiten Planetenradsatzes drehfest verbunden ist, wobei das Nebenplanetenrad mit einem Hohlrad in Zahneingriff steht, wobei ferner die Planetenräder in einem an die zweite Zentralwelle angeschlossenen Planetenträger gelagert sind. Es sei erläutert, dass jede Zentralwelle unter Zwischenschaltung weiterer Getriebebauteile, wie Stirnrädern oder kompletten Getriebesätzen - auch Differenzialgetriebesätzen - an die Zentralwellen angeschlossen sein kann. Natürlich ist auch eine direkte drehfeste Verbindung möglich.
Unter einer Anschlusswelle wird hier eine solche Welle verstanden, über die Leistung / Drehmoment ein- oder ausgeleitet werden kann. Dies kann auch auf Zentralwellen zutreffen, die aber auch festhaltbar sind und dann eben nicht als Anschlusswellen dienen. An Anschlusswellen wird also eine Leistung eingeleitet oder abgenommen. Zentralwellen haben jedenfalls eine gemeinsame Zentralachse, um die die Anschlusswellen rotieren.
Durch die zunehmende Elektrifizierung von Kraftfahrzeugen, insbesondere auch durch den fortschreitenden Einsatz von so genannten „E-Achsen“, nimmt der Bedarf an verschleißresistenten, leisen und haltbaren Getriebekombinationen weiter zu. Insbesondere soll dabei aber ein Ausgleich von Kippmomenten und Axialkräften erreicht werden. Hier haben bestehende Planetengetriebe und Getriebekombinationen noch Nachteile.
So ist bspw. aus der DE 102 54 527 A1 ein Planetengetriebe bekannt, bei dem mehrere Planeteneinheiten eingesetzt werden.
Einen benachbarten Stand der Technik kennt man auch aus der US 3 307 433 A , die bereits Doppelplaneten offenbart, wobei zwei Doppelplaneten zusammengesetzt werden, sodass es zwei große Planetenräder und zwei kleine Planetenräder verteilt auf vier Planetenradsätze an einer in Umfangsrichtung gesehen gemeinsamen Position gibt.
Die DE 10 2007 015 258 A1 beschreibt eine Getriebeanordnung mit zwei Planetengetrieben, die eine gemeinsame Antriebswelle aufweisen, auf der zwei axial zueinander beabstandete Sonnen angeordnet sind und ein dazwischen angeordnetes Verbindungszahnrad in einem Abtriebshohlrad umläuft.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden und insbesondere die auftretenden Kippmomente zu verringern, aber eine doppelte Stufung vorzuhalten. Auf diese Weise soll ein gestufter Planetentrieb zum Einsatz in elektrifizierten Kraftfahrzeugen verbessert und vereinfacht werden.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Hauptplanetenrad durch eine zur Axialrichtung senkrecht stehende Trennebene in ein erstes Teilplanetenrad und ein zweites Teilplanetenrad zweigeteilt ist, zwischen denen das Nebenplanetenrad angeordnet ist.
Das Planetenrad des Planetengetriebes / der Planet wird also mit einem kleinen und zwei großen Zahnrädern links und rechts davon ausgeführt. Der Planet ist dabei in gebauter Ausführung fertigbar, d.h. mit einer steckbaren Verbindung zwischen den Zahnrädern. Zuerst wird das kleine Zahnrad fertig bearbeitet und wärmebehandelt. Die beiden großen Zahnräder werden ebenso vorverzahnt und wärmebehandelt, allerdings erst in der Baugruppe fertiggeschliffen. Damit ist eine genaue Flucht der großen Zahnräder zueinander gewährleistet. Das Sonnenrad / die Sonne ist nicht geteilt ausgeführt.
Mit anderen Worten kann auch gesagt sein: In Planetengetrieben mit Doppelplaneten steht jedes einzelne Planetenrad dieser Doppelplaneten jeweils in Zahneingriff mit einer anderen Anschlusswelle, wobei dies sehr oft in Kombination mit unterschiedlichen Zähnezahlen der einzelnen Planeten jedes Doppelplaneten erfolgt. Im vorliegenden Fall steht jedoch jeder einzelne Planet des Doppelplaneten in Zahneingriff mit ein und derselben Verzahnung einer Anschlusswelle, nämlich mit einem gemeinsamen Sonnenrad. Neu ist nun insbesondere, dass ein drittes Planetenrad drehfest mit den anderen beiden Planetenrädern und dazwischen angeordnet ist. Dies hat die Wirkung, dass ein Ausgleich von Kippmomenten und Axialkräften stattfindet. Zusätzlich kann eine Schrägverzahnung eingesetzt sein.
Der Abstand zwischen den beiden Doppelplaneten ist dementsprechend groß und kann deshalb besonders gut Kippmomente ausgleichen. Eine Doppelbelegung des Sonnenrades ist die Folge. Zwischen denen das Sonnenrad kontaktierenden Hauptplanetenrädern ist das Nebenplanetenrad angeordnet. Genauer gesagt sind die beiden Teilplanetenräder des Hauptplanetenrades beiderseits des Nebenplanetenrades angeordnet. Die Teilplanetenräder, die gemeinsam das Hautplanetenrad bilden, kontaktieren in den Nachbarbereichen der Stirnseiten des Sonnenrades jenes Sonnenrad.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
So ist es von Vorteil, wenn die zwei Teilplanetenräder denselben Außendurchmesser und/oder dasselbe Zahnmodul und/oder dieselbe Zähnezahl besitzen. Auf diese Weise kann ein gutes Funktionieren des Planetengetriebes gewährleistet werden, auch über eine lange Betriebsdauer.
Um eine Mehrfachstufung des Getriebes effizient erreichen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Nebenplanetenrad einen kleineren Außendurchmesser als eines der Teilplanetenräder besitzt, und ist es ferner von Vorteil, wenn das Nebenplanetenrad ein geringeres Zahnmodul und/oder eine geringere Zähnezahl als eines der Teilplanetenräder besitzt.
Zum Verringern der Kippmomente hat es sich auch als zielführend herausgestellt, wenn die beiden Teilplanetenräder eine Schrägverzahnung besitzen.
Nicht nur die Kippmomente, sondern auch die Axialkräfte lassen sich erheblich reduzieren, wenn das erste Teilplanetenrad einen positiven Schrägungswinkel besitzt, wohingegen das zweite Teilplanetenrad einen negativen Schrägungswinkel, vorzugsweise des gleichen Betrages, besitzt, und zwar bspw. so, dass sich bei einem theoretischen Aneinandersetzen der beiden Teilplanetenräder an der Trennebene eine Teilverzahnung ergäbe.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist auch dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Zentralwellen oder beide Zentralwellen im Betrieb als Anschlusswellen fungieren.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Hohlrad fest steht.
Für einen kippmomentfreien Aufbau ist es auch von Vorteil, wenn der Abstand des Nebenplanetenrades von den beiden Teilplanetenrädern identisch ist.
Es hat sich auch bewährt, wenn die beiden Teilplanetenräder und das zwischengeschaltete Nebenplanetenrad in Summe ein zweifachgestuftes, einteiliges oder gebautes (Dreifach-)Planetenrad ausbilden, von denen bspw. eine Vielzahl über den Umfang hinweg verteilt eingesetzt sind.
Für den Zusammenbau hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn zumindest eines der Teilplanetenräder oder beide Teilplanetenräder über eine Steckverbindung oder zwei Steckverbindungen mit dem Nebenplanetenrad verbunden ist/sind. Es können auf dieselbe Weise die Teilplanetenräder des einen Planetenradsatzes mit den Nebenplanetenrädern des anderen Planetenradsatzes verbunden sein und zusätzlich (optional) mit den korrespondierenden Teilplanetenrädern verbunden sein. Eine Variation der Verbindungsarten ist aber auch denkbar.
Die Erfindung betrifft auch eine Getriebekombination mit einem Planetengetriebe der erfindungsgemäßen Art, wobei ein Differenzialgetriebe nach Art eines Stirnraddifferenzials eingesetzt ist und der Planetenträger des Planetengetriebes im Betrieb mit einem Differenzialkorb / Differenzialplanetenträger des Differenzialgetriebes drehmomentübertragend / leistungsweitergebend verbunden ist.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Getriebeschema eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes und
2 ein Getriebeschema einer erfindungsgemäßen Getriebekombination, bei der das Planetengetriebe der 1 über einen gemeinsamen Planetenträger mit einem Differenzialgetriebe versehen ist.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
In der 1 ist ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe 1 dargestellt. Das Planetengetriebe 1 ist zum Einsatz in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, nämlich eines eine Elektromaschine und/oder eine Verbrennungskraftmaschine einsetzenden Pkws vorgesehen. Es weist eine erste Zentralwelle 2 zur Drehmomenteinleitung und eine zweite Zentralwelle 3 zur Drehmomentausleitung auf. Die Zentralwellen 2 dienen also in dieser speziellen Ausführungsform als Anschlusswellen. Die erste Zentralwelle 2 oder eine zweite Zentralwelle 3 kann jedoch in einer nicht dargestellten anderen Ausführungsform auch festgehalten sein.
Die erste Zentralwelle 2 ist an ein Sonnenrad 4 angeschlossen. Das Sonnenrad 4 kämmt mit mehreren Hauptplanetenrädern 5 eines ersten Planetenradsatzes 6.
Jedes Hauptplanetenrad 5 ist dabei orthogonal zur Längsrichtung / Axialrichtung in ein erstes Teilplanetenrad 7 und ein zweites Teilplanetenrad 8 aufgeteilt. Dabei ist eine Trennung entlang einer gedachten Trennungsebene 9 durchgeführt. Die Trennungsebene 9 kann auch als Trennebene bezeichnet sein. An der Position der Trennungsebene / Trennebene 9 ist ein zweiter Planetenradsatz 10 angeordnet. Der zweite Planetenradsatz 10 beinhaltet dieselbe Anzahl von Nebenplanetenrädern 11, wie der erste Planetenradsatz 6 Hauptplanetenräder 5 beinhaltet.
Die beiden Teilplanetenräder 7 und 8 sind mit dem Nebenplanetenrad 11 über eine Steckverbindung verbunden. Sie können auch als Mehrfachplaneten als ein integrales Bauteil / einmaterialiges Bauteil / einstoffliches Bauteil ausgestaltet sein.
Die Hauptplanetenräder 5 des ersten Planetenradsatzes 6 und die Nebenplanetenräder 11 des zweiten Planetenradsatzes 10 sind in einem Planetenträger 12 drehbar gelagert. Der Planetenträger 12 ist mit der zweiten Zentralwelle 3 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Hohlrad 13 im Zahneingriff mit den Nebenplanetenrädern 11. Das Hohlrad 13 ist gehäusefest.
In der Ausführungsform der 2 ist eine Getriebekombination 14 dargestellt. Diese Getriebekombination 14 setzt das Planetengetriebe 1 aus 1 ein sowie ein als Stirnraddifferenzial 15 ausgebildetes Differenzialgetriebe 16 ein. Dabei ist ein Differenzialplanetenträger / Differenzialkorb 17 mit dem Planetenträger 12 verbunden. Die Verbindung kann einteiliger / integraler Natur sein oder einen Form-, Kraft- und/oder Stoffschluss einsetzen.
Bei einem Stirnraddifferenzial 15 sind wiederum zwei Planetenradsätze eingesetzt, wobei die Planetenräder dieser beiden Planetenradsätze miteinander kämmen und die Planetenräder des einen Planetenradsatzes mit einem ersten Sonnenrad 18 kämmen und die Planetenräder des anderen Planetenradsatzes mit einem zweiten Sonnenrad 19 kämmen, wobei die beiden Sonnenräder 18 und 19 jeweils mit einer zweiten Zentralwelle 3 verbunden sind, die dann als Radwellen 20 agieren. Dadurch lassen sich Räder 21 antreiben.
Bezugszeichenliste

1: Planetengetriebe
2: erste Zentralwelle
3: zweite Zentralwelle
4: Sonnenrad
5: Hauptplanetenrad
6: erster Planetenradsatz
7: erstes Teilplanetenrad
8: zweites Teilplanetenrad
9: Trennungsebene / Trennebene
10: zweiter Planetenradsatz
11: Nebenplanetenrad
12: Planetenträger
13: Hohlrad
14: Getriebekombination
15: Stirnraddifferenzial
16: Differenzialgetriebe
17: Differenzialkorb / Differenzialplanetenträger
18: erstes Sonnenrad
19: zweites Sonnenrad
20: Radwelle
21: Rad

Claims

Planetengetriebe (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einer ersten Zentralwelle (2), und einer zweiten Zentralwelle (3), die zur Drehmomenteinleitung und Drehmomentausleitung geeignet sind, wobei die erste Zentralwelle (2) an zumindest ein Sonnenrad (4) angeschlossen ist, das mit wenigstens einem Hauptplanetenrad (5) eines ersten Planetenradsatzes (6) in Zahneingriff steht, wobei das Hauptplanetenrad (5) mit einem, mit einem Hohlrad (13) in Zahneingriff stehenden Nebenplanetenrad (11) eines zweiten Planetenradsatzes (10) drehfest verbunden ist, wobei die Planetenräder (5, 11) in einem an die zweite Zentralwelle (3) eingeschlossenen Planetenträger (12) gelagert sind, wobei das Hauptplanetenrad (5) durch eine zur Axialrichtung senkrecht stehende Trennebene (9) in ein erstes Teilplanetenrad (7) und ein zweites Teilplanetenrad (8) zweigeteilt ist, zwischen denen das Nebenplanetenrad (11) angeordnet ist, wobei das Nebenplanetenrad (11) einen kleineren Außendurchmesser als eines der Teilplanetenräder (7,8) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (13) feststeht und die Sonne (4) ungeteilt ausgeführt ist.
Planetengetriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Teilplanetenräder (7, 8) denselben Außendurchmesser und/oder dasselbe Zahnmodul und/oder dieselbe Zähnezahl besitzen.
Planetengetriebe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Nebenplanetenrad (11) ein geringeres Zahnmodul und/oder eine geringere Zähnezahl als eines der Teilplanetenräder (7, 8) besitzt.
Planetengetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teilplanetenräder (7, 8) eine Schrägverzahnung besitzen.
Planetengetriebe (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilplanetenrad (7) einen positiven Schrägungswinkel besitzt, wohingegen das zweite Teilplanetenrad (8) einen negativen Schrägungswinkel besitzt.
Planetengetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Zentralwellen (2, 3) oder beide Zentralwellen (2, 3) im Betrieb als Anschlusswellen fungieren.
Planetengetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Nebenplanetenrades (11) von den beiden Teilplanetenrädern (7, 8) identisch ist.
Planetengetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teilplanetenräder (7, 8) und das zwischengeschaltete Nebenplanetenrad (11) in Summe ein zweifach gestuftes, einteiliges oder gebautes Dreifachplanetenrad ausbilden.
Planetengetriebe (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Teilplanetenräder (7, 8) oder beide Teilplanetenräder (7, 8) über eine Steckverbindung oder zwei Steckverbindungen mit dem Nebenplanetenrad (11) verbunden ist/sind.
Getriebekombination (14) mit einem Planetengetriebe (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und einem als Stirnraddifferenzial (15) ausgebildeten Differenzialgetriebe (16), wobei der Planetenträger (12) des Planetengetriebes (1) im Betrieb mit einem Differenzialkorb (17) des Differenzialgetriebes (16) drehmomentübertragend verbunden ist.