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Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einer Eingangssonne zum Einleiten eines Drehmoments, das beispielsweise von einer Antriebsmaschine, wie insbesondere einer Elektromaschine oder einer Verbrennungskraftmaschine, erzeugt wird.
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Bei Kraftfahrzeugen werden oftmals Getriebe mit mehrstufigen Planeten(rad)stufen eingesetzt. Der Nachteil des Stands der Technik ist jedoch, dass diese Getriebe sehr bauraum- und kostenintensiv sind sowie eine hohe Komplexität aufweisen, da die mehrstufigen Planetenradstufen zumeist über mehrere Achsen oder mit Kupplungen ausgeführt werden müssen.
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Aus einem vollkommen unterschiedlichen technischen Gebiet der Handwerkzeugmaschinen sind auch Getriebe mit mehrstufigen Planetenradstufen bekannt, die durch das Bremsen oder In-Eingriff-Bringen von Hohlrädern zwischen den Planetenradstufen schalten. Beispielsweise ist in der
EP 3 147 077 A1 eine Handwerkzeugmaschine offenbart, mit einem Werkzeughalter zum Haltern eines Werkzeuges, einem Elektromotor zum Antreiben des Werkzeughalters, einem schaltbaren Planetengetriebe, das in einem Getriebegehäuse zwischen den Werkzeughalter und den Elektromotor geschaltet ist, wobei das Planetengetriebe ein Sonnenrad, einen Planetenträger, einen Satz von Planetenrädern, die auf dem Planetenträger gelagert sind, ein erstes Hohlrad und ein zweites Hohlrad aufweist, wobei die Planetenräder eine erste, mit dem ersten Hohlrad und dem Sonnenrad kämmende Verzahnung und eine zweite, mit dem zweiten Hohlrad kämmende Verzahnung aufweisen, einem Schaltring, der in dem Getriebegehäuse axial zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verschieblich ist, wobei der Schaltring in der ersten Stellung in das zweite Hohlrad eingreift und der Schaltring in der zweiten Stellung in den Planetenträger eingreift, wobei der Schaltring in dem Getriebegehäuse drehfest angeordnet ist, einem von Hand betätigbaren Betätigungselement, das in einer ersten Position den Schaltring in die erste Stellung und das in einer zweiten Position den Schaltring in die zweite Stellung zwingt.
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Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu verringern. Insbesondere soll ein besonders bauraumsparendes, einfach und kostengünstig herstell- und montierbares Planetengetriebe bereitgestellt werden, in dem mehrere Planetenradstufen schaltbar sind und das eine geringe Komplexität aufweist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe für ein Kraftfahrzeug gelöst, mit einer Eingangssonne zum Einleiten eines Drehmoments, das insbesondere von einer Elektromaschine erzeugt wird, mit einer Steckachse, die drehmomentübertragend mit der Eingangssonne zum Weitergeben von Drehmoment verbunden ist, mit einer ersten und einer zweiten Planetenstufe, die jeweils zumindest ein Planetenrad und ein mit dem Planetenrad in Zahnungseingriff stehendes Hohlrad aufweisen, und mit einem Planetenträger, an dem die Planetenräder der ersten und der zweiten Planetenstufe drehbar angebunden sind, wobei das Planetenrad der ersten Planetenstufe und das Planetenrad der zweiten Planetenstufe selektiv drehmomentübertragend mit der Steckachse verbindbar sind. Erfindungsgemäß werden die Planetenstufen des Planetengetriebes über die Planetenräder geschaltet.
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Dies hat insbesondere gegenüber einer Schaltung der Planetenstufen über die Hohlräder, wie beispielsweise aus der
EP 3 147 077 A1 bekannt, den Vorteil, dass durch das Schalten über die Planetenräder ein benötigten Bauraum, insbesondere in Radialrichtung, reduziert werden kann. Zudem kann bei einem erfindungsgemäßen Planetengetriebe die Anzahl der Bauteile sowie die Komplexität einer Steuerung herabgesetzt werden.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Planetengetriebe eine Schaltmuffe aufweisen, die in eine erste Schaltstellung, in der die Schaltmuffe die Steckachse drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem Planetenrad der ersten Planetenstufe verbindet, und in eine zweite Schaltstellung, in der die Schaltmuffe die Steckachse drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem Planetenrad der zweiten Planetenstufe verbindet, schaltbar ist. Das heißt also, dass das Planetenrad der ersten Planetenstufe in der zweiten Schaltstellung relativ zu der Steckachse drehbar ist. In der ersten Schaltstellung ist das Planetenrad der zweiten Planetenstufe relativ zu der Steckachse drehbar.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann das Planetengetriebe ein von Hand oder von einem Aktuator betätigbares Betätigungselement aufweisen, das in einer ersten Position die Schaltmuffe in die erste Stellung und das in einer zweiten Position die Schaltmuffe in die zweite Stellung zwingt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Schaltmuffe in eine dritte Schaltstellung schaltbar sein, in der das Planetenrad der ersten Planetenstufe und das Planetenrad der zweiten Planetenstufe relativ zu der Steckachse drehbar zu der Steckachse sind.
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Zudem ist es bevorzugt, wenn die Steckachse drehbar an dem Planetenträger angebracht ist. Vorzugsweise wird die Steckachse über einen Bolzen an dem Planetenträger drehbar angebunden. Der Bolzen kann kraft-, form- und/oder stoffschlüssig an dem Planetenträger drehfest angebracht sein. Vorzugsweise ist der Bolzen kraftschlüssig mit dem Planetenträger verbunden.
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Auch ist es bevorzugt, wenn die Planetenräder der ersten Planetenstufe und/oder der zweiten Planetenstufe auf der Steckachse und/oder auf dem Bolzen radial abgestützt sind. So können die Planetenräder einfach gelagert werden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Planetengetriebe ein Planetenrad aufweist, das drehmomentübertragend mit der Eingangssonne in Zahneingriff steht. So kann das Drehmoment der Eingangssonne mit einer Übersetzung an das Planetenrad übertragen werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann das mit der Eingangssonnen in Zahneingriff stehende Planetenrad mit einer Stufe oder mit zwei Stufen oder mit mehr als zwei Stufen ausgebildet sein. So können verschiedene Übersetzungsstufen in der Eingangsstufe realisiert werden.
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Bevorzugt ist es auch, wenn das mit der Eingangssonnen in Zahneingriff stehende Planetenrad kraft-, form- und/oder stoffschlüssig, vorzugsweise kraftschlüssig, drehfest mit der Steckachse verbunden ist. So kann das Drehmoment in einfacher Weise von dem mit der Eingangssonnen in Zahneingriff stehende Planetenrad an die Steckachse übertragen werden.
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Zudem ist es zweckmäßig, wenn die Steckachse formschlüssig drehfest je nach Schaltstellung mit dem Planetenrad der ersten Planetenstufe oder mit dem Planetenrad der zweiten Planetenstufe verbindbar ist. So kann das Drehmoment quasi verlustfrei von der Steckachse, unter Zwischenschaltung der Schaltmuffe, an die Planetenräder weitergegeben werden.
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Ferner ist es von Vorteil, wenn das Planetengetriebe ein Gehäuse aufweist, in dem der Planetenträger über zumindest ein Lager gelagert ist und/oder an dem das Hohlrad der ersten Planetenstufe und/oder der zweiten Planetenstufe fest angebunden ist. Vorzugsweise kann das Lager als ein Schrägkugellager ausgebildet sein. Alternativ ist es möglich, das Lager als Axiallager, Radialrillenkugellager oder als Kegelrollenlager auszubilden. Es können auch mehrere Lagertypen für mehrere Lager kombiniert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Steckachse einen radial nach außen hervorstehenden Radialvorsprung besitzen, an dem sich das Planetenrad der ersten Planetenstufe und/oder der zweiten Planetenstufe in Axialrichtung abstützt. So wird in einfacher Weise eine axiale Position der Planetenräder der ersten Planetenstufe und/oder der zweiten Planetenstufe festgelegt.
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Auch ist es von Vorteil, wenn sich die Planetenräder der ersten Planetenstufe und/oder der zweiten Planetenstufe in Axialrichtung an dem Planetenträger oder an einem Axiallager oder einer Axialscheibe am Planetenträger abstützt.
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Zudem ist es zweckmäßig, wenn das Planetengetriebe zumindest einen zwischen dem Planetenrad und der Steckachse und/oder der Schaltmuffe angeordneten Synchronring zum Ausgleichen einer Differenzdrehzahl aufweist. Somit kann eine Drehzahldifferenz zwischen dem Planetenrad und der Steckachse (bzw. der Schaltmuffe, die drehfest mit der Steckachse gekoppelt ist,) ausgeglichen werden, was ein Schalten im Betrieb ermöglicht.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform können/kann das Planetenrad der ersten Planetenstufe und/oder das Planetenrad der zweiten Planetenstufe einen Absatz mit einer Steckverzahnung zum drehfesten Koppeln mit der Schaltmuffe besitzen. So kann eine formschlüssige Kopplungsstelle in einfacher Weise an dem Planetenrad der ersten Planetenstufe und/oder der zweiten Planetenstufe vorgesehen werden.
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Mit anderen Worten betrifft die Erfindung eine schaltbare Planetenradstufe, insbesondere für elektrische Achssysteme, bei der eine Schaltklaue einer Schaltmuffe einen Planeten einer ersten Planetenradstufe oder einen Planeten einer zweiten Planetenradstufe mit jeweils einem Hohlrad zur Drehmomentweitergabe an einen Planetenträger in Eingriff schaltet.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes in einer ersten Ausführungsform, und
- 2 eine Längsschnittdarstellung des Planetengetriebes in einer zweiten Ausführungsform.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele können untereinander ausgetauscht werden.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe 1 für ein Kraftfahrzeug. Das Planetengetriebe 1 hat eine Eingangssonne 2, über die ein von einer nicht dargestellten Antriebsmaschine, wie einer Elektromaschine, eingeleitet wird. Die Eingangssonne 2 ist mit einer Steckachse 3 drehmomentübertragend zum Weitergeben des Drehmoments verbunden. Das Planetengetriebe 1 hat eine erste Planetenstufe 4 und eine zweite Planetenstufe 5. Jede der Planetenstufen 4, 5 weist jeweils zumindest ein Planetenrad 6, vorzugswiese mehrere Planetenräder 6, beispielsweise jeweils drei Planetenräder 6, und ein mit dem zumindest einen Planetenrad 6 in Zahnungseingriff stehendes Hohlrad 7 auf. Das Hohlrad 7 der ersten Planetenstufe 4 und das Hohlrad 7 der zweiten Planetenstufe 5 sind fest in einem nicht dargestellten Gehäuse angebracht.
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Die Planetenräder 6 der ersten Planetenstufe 4 und der zweiten Planetenstufe 5 sind an einem Planetenträger 8 drehbar angebunden sind. Die Planetenräder 6 der ersten Planetenstufe 4 und der zweiten Planetenstufe 5 sind auf der Steckachse 3 drehbar gelagert. Das Planetenrad 6 der ersten Planetenstufe 4 weist einen unterschiedlichen Verzahnungsdurchmesser, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen größeren Verzahnungsdurchmesser als das Planetenrad 6 der zweiten Planetenstufe 5 auf.
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Das Planetenrad 6 der ersten Planetenstufe 4 und das Planetenrad 6 der zweiten Planetenstufe 5 sind selektiv drehmomentübertragend mit der Steckachse 3 verbindbar. Dazu weist das Planetengetriebe 1 eine Schaltmuffe 9 auf, die drehfest mit der Steckachse 3 verbunden ist. Die Schaltmuffe 9 ist in eine erste Schaltstellung, in der die Schaltmuffe 9 drehfest mit dem Planetenrad 6 der ersten Planetenstufe 4 verbunden ist, und in eine zweite Schaltstellung, in der die Schaltmuffe 9 drehfest mit dem Planetenrad 6 der zweiten Planetenstufe 5 verbunden ist, schaltbar. In der ersten Schaltstellung ist das Planetenrad 6 der ersten Planetenstufe 4 also über die Schaltmuffe 9 drehfest mit der Steckachse 3 gekoppelt. In der zweiten Schaltstellung ist das Planetenrad 6 der zweiten Planetenstufe 5 also über die Schaltmuffe 9 drehfest mit der Steckachse 3 gekoppelt.
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Die Schaltmuffe 9 ist in eine dritte Schaltstellung schaltbar, in der das Planetenrad 6 der ersten Planetenstufe 4 und das Planetenrad 6 der zweiten Planetenstufe 5 relativ zu der Schaltmuffe 9 und damit relativ zu der Steckachse 3 drehbar sind. In der dritten Schaltstellung ist keines der Planetenräder 6 der ersten und der zweiten Planetenstufe 4, 5 mit der Schaltmuffe 9 drehmomentübertragend verbunden.
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Die Schaltmuffe 9 ist durch eine axiale Verschiebung relativ zu der Steckachse 3 in den Schaltstellungen schaltbar. Die Schaltmuffe 9 wird über eine Schaltklaue 10 in Axialrichtung zwischen den Schaltstellungen bewegt. Die Schaltmuffe 9 ist in der ersten Schaltstellung formschlüssig mit dem Planetenrad 6 der ersten Planetenstufe 4 und in der zweiten Schaltstellung formschlüssig mit dem Planetenrad 6 der zweiten Planetenstufe 5 verbunden. Die formschlüssige Verbindung wird durch jeweils eine Steckverzahnung gestellt. Die Steckverzahnung wird durch eine Außenverzahnung 11 an dem Planetenrad 6 (der ersten oder der zweiten Planetenstufe 4, 5) und eine an der Schaltmuffe 9 ausgebildete, korrespondierende Innenverzahnung gebildet. Die Außenverzahnungen 11 der Planetenräder 6 sind jeweils auf einem axial in Richtung zu der Schaltmuffe 9 hin hervorstehenden Absatz 12 aufgebracht.
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Die Absätze 12 der Planetenräder 6 der beiden Planetenstufen 4, 5 liegen in Axialrichtung an einem Radialvorsprung 13 der Steckachse 3 an. An dem Radialvorsprung 13 weist die Steckachse 3 einen größeren Außendurchmesser auf als in einem Bereich, an dem ein Innendurchmesser der Planetenräder 6 der beiden Planetenstufen 4, 5 anliegt. In Axialrichtung liegt das Planetenrad 6 der zweiten Planetenstufe 5 auf der einen Axialseite an dem Radialvorsprung 13 der Steckachse 3 und auf der anderen Axialseite an dem Planetenträger 8 oder einem fest mit dem Planetenträger 8 verbunden Bauteil oder an einer zwischen dem Planetenträger 8 und dem Planetenrad 6 der zweiten Planetenstufe 5 angeordneten Beilagscheibe oder einem zwischen dem Planetenträger 8 und dem Planetenrad 6 der zweiten Planetenstufe 5 angeordneten Axiallager an.
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Ein Drehmomentfluss in dem erfindungsgemäßen Planetengetriebe 1 ist also wie folgt: Das Drehmoment wird über die Eingangssonne 2 eingeleitet. Die Eingangssonne 2 kämmt mit einem Planetenrad 14 und gibt das Drehmoment übersetzt an das Planetenrad 14 weiter. Das Planetenrad 14 weist einen größeren Verzahnungsdurchmesser als die Planetenräder 6 der beiden Planetenstufen 4, 5 auf. Das Planetenrad 14 ist drehfest mit der Steckachse 3 verbunden und gibt das Drehmoment an die Steckachse 3 weiter. Die Verbindung zwischen dem Planetenrad 14 und der Steckachse 3 kann kraft-, form- und/oder stoffschlüssig sein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Planetenrad 14 kraftschlüssig mit der Steckachse 3 verbunden. Die Steckachse 3 ist über einen Bolzen 15 drehbar an dem Planetenträger 8 angebunden. Der Bolzen 15 ist kraft-, form- und/oder stoffschlüssig mit dem Planetenträger 8 verbunden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Bolzen 15 kraftschlüssig mit dem Planetenträger 8 verbunden. Auf der Steckachse 3 sind die Planetenräder 6 der beiden Planetenstufen 4, 5 dazu drehbar angeordnet.
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Die Steckachse 3 ist drehfest mit der Schaltmuffe 9 gekoppelt. Das Drehmoment wird also von der Steckachse 3 auf die Schaltmuffe 9 übertragen. Die Schaltmuffe 9 ist je nach ihrer Schaltstellung mit dem Planetenrad 6 der ersten Planetenstufe 4 (erste Schaltstellung), mit dem Planetenrad 6 der zweiten Planetenstufe 5 (zweite Schaltstellung) oder mit keinem der Planetenräder 6 der Planetenstufen 4, 5 (dritte Schaltstellung) drehmomentübertragend verbindbar. Von der Schaltmuffe 9 wird das Drehmoment folglich selektiv/wahlweise an das Planetenrad 6 der ersten Planetenstufe 4 oder an das Planetenrad 6 der zweiten Planetenstufe 5 weitergeben.
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Durch die Rotation des Planetenrads 6 und den Zahneingriff des Planetenrads 6 mit dem feststehenden Hohlrad 7 wird das Drehmoment entweder von dem Planetenrad 6 der ersten Planetenstufe 4 oder von Planetenrad 6 der zweiten Planetenstufe 5 an den Planetenträger 8 weitergegeben. Je nach Schaltstellung der Schaltmuffe 9 wird also eine unterschiedliche Übersetzung an den Planetenträger 8 weitergegeben.
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In dem Planetenträger 8 sind Ausgleichsräder 16 über einen Bolzen 17 befestigt. Bei Rotation des Planetenträgers 8 um die Längsachse des Planetenträgers 8 treiben die Ausgleichsräder 16 zumindest eine Abtriebssonne 18, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Abtriebssonnen 18, an. Über die Ausgleichsräder 16 können Drehzahlunterschiede zwischen den Abtriebssonnen 18 ausgeglichen werden.
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Der Planetenträger 8 ist durch nicht dargestellte Lager in dem Gehäuse abgestützt. Die Lager können vorzugsweise als Schrägkugellager ausgebildet sein. Die Lager können auch als Axiallager, Radialrillenkugellager oder Kegelrollenlager ausgebildet sein.
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Die in 2 dargestellte Ausführungsform des Planetengetriebes 1 entspricht der in 1 dargestellten Ausführungsform des Planetengetriebes 1, abgesehen davon, dass bei der zweiten Ausführungsform zusätzlich jeweils ein Synchronring 19 zwischen der Schaltmuffe 9 und dem Planetenrad 6 der ersten und der zweiten Planetenstufe 4, 5 angeordnet ist. Die Synchronringe 19 bringen das Planetenrad 6 und die Schaltmuffe 9 durch Reibung auf die gleiche Drehzahl, so dass das Planetengetriebe 1 auch im Betrieb geschaltet werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetengetriebe
- 2
- Eingangssonne
- 3
- Steckachse
- 4
- erste Planetenstufe
- 5
- zweite Planetenstufe
- 6
- Planetenrad
- 7
- Hohlrad
- 8
- Planetenträger
- 9
- Schaltmuffe
- 10
- Schaltklaue
- 11
- Außenverzahnung
- 12
- Absatz
- 13
- Radialvorsprung
- 14
- Planetenrad
- 15
- Bolzen
- 16
- Ausgleichsrad
- 17
- Bolzen
- 18
- Abtriebssonne
- 19
- Synchronring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 3147077 A1 [0003, 0006]
