DE102022203744A1 - Switchable transmission as well as trailer axle and vehicle trailer with such a transmission - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung umfasst ein schaltbares Getriebe, aufweisend ein Gehäuse (13), ein erstes Planetengetriebe (101) mit einem Sonnenrad (1), einem ersten Hohlrad (3) und wenigstens einem ersten Planetenrad (4), ein zweites Planetengetriebe (102) mit einem zweiten Hohlrad (5) und wenigstens einem zweiten Planetenrad (7), wobei das zweite Planetengetriebe (102) insbesondere kein Sonnenrad aufweist; wobei das erste Hohlrad (3) und das zweite Hohlrad (5) frei drehbar im Gehäuse (13) angeordnet sind; einen Planetenträger (6); wobei das erste Planetenrad (4) und das zweite Planetenrad (7) drehfest miteinander verbunden sind und drehbar am bzw. im Planetenträger (6) gelagert sind; eine Kupplung (K), welche zwischen dem ersten Hohlrad (3) und dem Planetenträger (6) vorgesehen ist, wobei die Kupplung (K) eingerichtet ist, das erste Hohlrad (3) oder den Planetenträger (6) drehfest zu halten, um das schaltbare Getriebe zu schalten zwischen einer ersten Gangstellung, in welcher das zweite Hohlrad (5) des zweiten Planetengetriebes den Getriebeeingang bildet und das Sonnenrad (1) den Getriebeausgang bildet und einer zweiten Gangstellung, in welcher das Sonnenrad (1) den Getriebeeingang bildet und das zweite Hohlrad (5) den Getriebeausgang bildet.The present invention comprises a switchable transmission, comprising a housing (13), a first planetary gear (101) with a sun gear (1), a first ring gear (3) and at least one first planetary gear (4), and a second planetary gear (102). a second ring gear (5) and at least one second planetary gear (7), the second planetary gear (102) in particular not having a sun gear; wherein the first ring gear (3) and the second ring gear (5) are freely rotatable in the housing (13); a planet carrier (6); wherein the first planet gear (4) and the second planet gear (7) are connected to one another in a rotationally fixed manner and are rotatably mounted on or in the planet carrier (6); a clutch (K), which is provided between the first ring gear (3) and the planet carrier (6), the clutch (K) being designed to hold the first ring gear (3) or the planet carrier (6) in a rotationally fixed manner in order to do this switchable transmission to switch between a first gear position in which the second ring gear (5) of the second planetary gear forms the transmission input and the sun gear (1) forms the transmission output and a second gear position in which the sun gear (1) forms the transmission input and the second Ring gear (5) forms the transmission output.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft ein schaltbares Getriebe, eine Anhängerachse mit einem derartigen schaltbaren Getriebe sowie einen Fahrzeuganhänger, insbesondere einen Caravan-Anhänger oder einen LKW-Anhänger oder einen PKW-Anhänger oder dgl. mit einer derartigen Fahrzeugachse.The present invention relates to a switchable transmission, a trailer axle with such a switchable transmission and a vehicle trailer, in particular a caravan trailer or a truck trailer or a car trailer or the like with such a vehicle axle.
Fahrzeuganhänger, z.B. Wohnwägen oder LKW-Anhänger oder dgl., werden mittels Zugmaschinen bewegt. Nach Ankunft an einem Bestimmungsort ist häufig ein Rangieren zum endgültigen Bestimmungsort notwendig (z.B. eine Laderampe oder ein Stellplatz für einen Wohnwagenanhänger). Das Rangieren mit der Zugmaschine ist v.a. im Rückwärtsfahrbetrieb schwierig und teilweise auch aufgrund mangelnden Platzes nicht möglich. Dann werden derartige Anhänger zum Rangieren häufig von der Zugmaschine abgekoppelt und per Hand bewegt, was sehr kraftaufwändig ist. Oder sie werden mittels eines Rangierantriebs, welcher die Räder des Anhängers direkt über eine bewegliche Antriebsrolle am Reifen des Anhängers antreibt, bewegt. Ein derartiger Rangierantrieb ist üblicherweise an jedem Reifen des Anhängers vorgesehen. Bei Wohnwägen wird eine Antriebsenergie eines derartigen Rangierantriebs, beispielsweise aus einer 12V-Bord-Batterie des Wohnwagens, entnommen.Vehicle trailers, e.g. caravans or truck trailers or the like, are moved using tractors. After arriving at a destination, it is often necessary to maneuver to the final destination (e.g. a loading ramp or a parking space for a caravan trailer). Maneuvering the tractor is difficult, especially when reversing, and is sometimes not possible due to a lack of space. Such trailers are then often uncoupled from the tractor for maneuvering and moved by hand, which requires a lot of effort. Or they are moved using a shunting drive, which drives the trailer's wheels directly via a movable drive roller on the trailer's tire. Such a maneuvering drive is usually provided on each tire of the trailer. In caravans, drive energy from such a maneuvering drive is taken, for example from a 12V on-board battery of the caravan.
Beispielsweise zeigt die
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das erfindungsgemäße schaltbare Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass das schaltbare Getriebe nicht nur für einen elektrischen Rangierbetrieb ausgelegt ist, sondern auch einen Betrieb einer elektrischen Maschine als Generator, z.B. als Lademöglichkeit eines Energiespeichers bietet und/oder als Schubunterstützung bzw. einer Minderung der zu ziehenden Anhängermasse für das Zugfahrzeug dient. Dabei weist das schaltbare Getriebe der Erfindung einen besonders einfachen und robusten Aufbau auf und benötigt nur wenige verlagerbare Komponenten sowie einen besonders geringen Bauraum. So kann es in einfacher Weise an oder in einer Anhängerachse angeordnet werden, z.B. in unmittelbarer Nähe eines mit der Anhängerachse verbundenen Rades. Ferner kann mittels des schaltbaren Getriebes eine sehr hohe Spreizung bei den Übersetzungen der einzelnen Gänge vorgesehen werden, beispielsweise kann ein erstes Übersetzungsverhältnis (einer ersten Getriebestufe bzw. ersten Gangstellung) in einem Bereich von 1:1 bis 14:1 liegen (nur das zweite Planetengetriebe ist aktiv) und/oder ein zweites Übersetzungsverhältnis (einer zweiten Getriebestufe bzw. zweiten Gangstellung) kann ein zweites Übersetzungsverhältnis in einem Bereich von 30:1 bis 450:1 aufweisen, bevorzugt z.B. 50:1 bis 350:1 (beide Planetengetriebe sind aktiv). Auch ermöglicht das schaltbare Getriebe bei Verwendung an einer Fahrzeugachse eine Reduzierung einer Abnutzung der Räder an der Fahrzeugachse, da auf die auf den Rädern abrollenden Antriebsrollen des Standes der Technik verzichtet werden kann. Insbesondere ermöglicht das schaltbare Getriebe neben dem Rangierbetrieb somit auch einen Rekuperationsbetrieb. Es kann dabei während einer Fahrt, wenn das schaltbare Getriebe z.B. an oder in einer Anhängerachse angeordnet ist, z.B. einen Energiespeicher aufladen oder elektrische Verbraucher im Anhänger direkt mit elektrischer Energie versorgen. Dabei wird vorteilhaft das Bordnetz des Zugfahrzeugs entlastet bzw. für die Versorgung dieses Verbrauchers überhaupt nicht mehr benötigt.The switchable transmission according to the invention with the features of
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das schaltbare Getriebe ein Gehäuse sowie ein erstes Planetengetriebe und ein zweites Planetengetriebe aufweist. Das erste Planetengetriebe umfasst ein (erstes) Sonnenrad, ein erstes Hohlrad und wenigstens ein erstes Planetenrad. Das zweite Planetengetriebe umfasst ein zweites Hohlrad und wenigstens ein zweites Planetenrad. Das erste Hohlrad und das zweite Hohlrad sind frei drehbar im Gehäuse des schaltbaren Getriebes angeordnet. Das (erste) Sonnenrad des ersten Planetengetriebes ist vorzugsweise mit einer Eingangswelle (erste Welle) verbunden. Eine Ausgangswelle (zweite Welle) ist vorzugsweise mit dem zweiten Hohlrad verbunden. Weiterhin weist das Getriebe einen Planetenträger (der auch als Planetenradträger bezeichnet werden kann) auf. Das erste Planetenrad und das zweite Planetenrad sind drehfest miteinander verbunden und drehbar am bzw. im Planetenträger gelagert.This is achieved according to the invention in that the switchable transmission has a housing and a first planetary gear and a second planetary gear. The first planetary gear includes a (first) sun gear, a first ring gear and at least one first planetary gear. The second planetary gear includes a second ring gear and at least one second planetary gear. The first ring gear and the second ring gear are freely rotatable in the housing of the shiftable transmission. The (first) sun gear of the first planetary gear is preferably connected to an input shaft (first shaft). An output shaft (second shaft) is preferably connected to the second ring gear. The transmission also has a planetary carrier (which can also be referred to as a planetary gear carrier). The first planet gear and the second planet gear are connected to one another in a rotationally fixed manner and are rotatably mounted on or in the planet carrier.
Ferner ist eine Kupplung vorgesehen, welche zwischen dem ersten Hohlrad und dem Planetenträger angeordnet ist. Die Kupplung ist eingerichtet, das erste Hohlrad oder den Planetenträger drehfest zu halten. Dabei ist die Kupplung eingerichtet, das schaltbare Getriebe zu schalten zwischen
- ▪ einer ersten Gangstellung, in welcher das zweite Hohlrad des zweiten Planetengetriebes bzw. die mit dem zweiten Hohlrad verbundene zweite Welle den Getriebeeingang bildet und das Sonnenrad bzw. die mit dem Sonnenrad verbundene erste Welle den Getriebeausgang bildet, und
- ▪ einer zweiten Gangstellung, in welcher das Sonnenrad bzw. die mit dem Sonnenrad verbundene erste Welle den Getriebeeingang bildet und das zweite Hohlrad bzw. die mit dem zweiten Hohlrad verbundene zweite Welle den Getriebeausgang bildet.
- ▪ a first gear position in which the second ring gear of the second planetary gear or the second shaft connected to the second ring gear forms the transmission input and the sun gear or the first shaft connected to the sun gear forms the transmission output, and
- ▪ a second gear position in which the sun gear or the first shaft connected to the sun gear forms the transmission input and the second ring gear or the second shaft connected to the second ring gear forms the transmission output.
Dadurch kann mit einem einzigen Getriebe und einer einzigen Kupplung eine sehr große Spreizung der Übersetzungsverhältnisse des schaltbaren Getriebes erreicht werden, so dass ein elektrischer Antrieb bzw. eine elektrische Maschine als Generator (z.B. während einer Überlandfahrt) oder als Antrieb (z.B. für eine Kriechfahrt eines Anhängers) nutzbar ist.As a result, a very large spread in the gear ratios of the switchable transmission can be achieved with a single transmission and a single clutch, so that an electric drive or an electric machine can be used as a generator (e.g. during a cross-country journey) or as a drive (e.g. for a trailer to crawl ) can be used.
Der Schaltvorgang der Kupplung wird vorzugsweise mittels einer Steuereinheit ausgeführt bzw. mittels eines Aktuators, der von einer Steuereinheit angesteuert werden kann.The clutch switching process is preferably carried out by means of a control unit or by means of an actuator that can be controlled by a control unit.
Es kann z.B. vorgesehen sein, dass in der zweiten Gangstellung die Kupplung das erste Hohlrad drehfest mit dem Gehäuse koppelt. Somit ermöglicht die Kupplung, dass sich das erste Hohlrad entweder relativ zum Gehäuse drehen kann oder dass das erste Hohlrad relativ zum Gehäuse festgehalten ist. Kann sich das erste Hohlrad drehen, so dreht es sich entgegen der Drehrichtung des (ersten) Sonnenrades und das erste Planetenrad dreht ebenfalls entgegengesetzt zur Drehrichtung des (ersten) Sonnenrades.For example, it can be provided that in the second gear position the clutch couples the first ring gear to the housing in a rotationally fixed manner. The clutch thus enables the first ring gear to either rotate relative to the housing or for the first ring gear to be held in place relative to the housing. If the first ring gear can rotate, it rotates in the opposite direction to the direction of rotation of the (first) sun gear and the first planet gear also rotates in the opposite direction to the direction of rotation of the (first) sun gear.
Weiter kann z.B. vorgesehen sein, dass in der ersten Gangstellung die Kupplung den Planetenträger mit dem Gehäuse drehfest koppelt. Somit ermöglicht die Kupplung, dass sich der Planetenträger entweder relativ zum Gehäuse drehen kann oder dass der Planetenträger relativ zum Gehäuse festgehalten ist. Kann sich der Planetenträger drehen, so dreht er sich in derselben Drehrichtung wie das (erste) Sonnenrad und das erste Planetenrad dreht entgegengesetzt zur Drehrichtung des (ersten) Sonnenrades.Furthermore, it can be provided, for example, that in the first gear position the clutch couples the planet carrier to the housing in a rotationally fixed manner. The clutch thus allows the planet carrier to either rotate relative to the housing or for the planet carrier to be held in place relative to the housing. If the planet carrier can rotate, it rotates in the same direction of rotation as the (first) sun gear and the first planet gear rotates in the opposite direction to the direction of rotation of the (first) sun gear.
Das schaltbare Getriebe weist vorzugsweise genau eine Kupplung auf, welche das erste Hohlrad oder den Planetenträger je nach Stellung der Kupplung festhält. Dadurch ergibt sich ein besonders kostengünstiger und kompakter Aufbau. Es versteht sich, dass z.B. eine weitere Kupplungsstellung vorgesehen sein kann, in der weder das zweite Hohlrad noch der Planetenträger festgehalten sind, sondern beide frei drehen können. Eine derartige weitere Kupplungsstellung kann z.B. zwischen der ersten Gangstellung und der zweiten Gangstellung der Kupplung vorgesehen sein. Es versteht sich weiterhin, dass auch eine einzige Kupplung mehrere kraftübertragende oder drehmomentübertragende, insbesondere zwischen den Gangstellungen verlagerbaren, Elementen, wie z.B. Kupplungsklauen, aufweisen kann.The switchable transmission preferably has exactly one clutch which holds the first ring gear or the planet carrier depending on the position of the clutch. This results in a particularly cost-effective and compact structure. It goes without saying that, for example, a further clutch position can be provided in which neither the second ring gear nor the planet carrier are held, but both can rotate freely. Such a further clutch position can be provided, for example, between the first gear position and the second gear position of the clutch. It is further understood that a single clutch can also have several force-transmitting or torque-transmitting elements, in particular those that can be displaced between the gear positions, such as clutch claws.
Es kann z.B. vorgesehen sein, dass das zweite Planetengetriebe kein Sonnenrad aufweist. Mit anderen Worten: es besteht dann nur aus dem wenigstens einen zweiten Planetenrad und dem zweiten Hohlrad. Sollte ein zweites Sonnenrad im zweiten Planetengetriebe vorgesehen sein, so würde dieses ausschließlich mit dem wenigstens einen zweiten Planetenrad gekoppelt sein. Im folgenden Text ist bei der Verwendung des Begriffs „Sonnenrad“ stets das (erste) Sonnenrad des ersten Planetengetriebes zu verstehen, wenn nicht ausdrücklich etwas Anderes beschrieben wird.For example, it can be provided that the second planetary gear does not have a sun gear. In other words: it then only consists of at least one second planet gear and the second ring gear. If a second sun gear were to be provided in the second planetary gear, it would be coupled exclusively to the at least one second planet gear. In the following text, when the term “sun gear” is used, it is always to be understood as the (first) sun gear of the first planetary gear, unless something else is expressly described.
Ferner kann beispielsweise das Getriebe eine Steuereinheit aufweisen, welche eingerichtet ist, die Kupplung zu steuern. Diese Steuereinheit kann jedoch auch separat vorliegen. Sie kann z.B. in einem externen Steuergerät, z.B. einer Vehicle Control Unit (VCU) vorgesehen sein. Sie kann dann z.B. über Signalleitungen und Ansteuerleitungen für die Kupplungen mit dem Getriebe verbunden sein.Furthermore, for example, the transmission can have a control unit which is set up to control the clutch. However, this control unit can also be present separately. It can be provided, for example, in an external control device, for example a Vehicle Control Unit (VCU). It can then be connected to the transmission via signal lines and control lines for the clutches, for example.
Der Begriff „Kupplung“ ist im Kontext dieser Anmeldung zunächst funktionell zu verstehen. D.h.: die Kupplung kann ein Element mit einem anderen Element verbinden oder freigeben. Somit kann die Kupplung z.B. durch ein (einziges mechanisches) Teil realisierbar sein, solange dieses die verschiedenen Schaltzustände herstellen kann. Es kann jedoch beispielsweise auch vorgesehen sein, dass die Kupplung eine erste Unterkupplung und die zweite Unterkupplung aufweist und durch zwei voneinander separate, unabhängige Bauelemente realisiert ist.In the context of this application, the term “coupling” is initially to be understood functionally. This means: the coupling can connect or release an element with another element. The clutch can therefore be implemented using a (single mechanical) part, for example, as long as it can produce the various switching states. However, it can also be provided, for example, that the clutch has a first sub-clutch and the second sub-clutch and is implemented by two separate, independent components.
Weiter bevorzugt ist das schaltbare Getriebe eingerichtet, axial mit einer Welle eines Rades verbunden zu werden. Dieses kann z.B. an einer Anhängerachse angeordnet sein.More preferably, the switchable transmission is set up to be axially connected to a shaft of a wheel. This can be arranged, for example, on a trailer axle.
Eine axiale Richtung erstreckt sich entlang einer Achse, z.B. einer Achse X-X (siehe
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The subclaims show preferred developments of the invention.
Vorzugsweise umfasst die Kupplung eine Kulisse und ein in der Kulisse geführtes Führungselement, insbesondere einen Stift, vorzugsweise einen Zylinderstift. Das Führungselement kann z.B. in der Kulisse bewegbar zwischen einer ersten Position in der Kulisse und einer zweiten Position in der Kulisse ausgebildet sein, wodurch der Kupplungsvorgang bei Wechsel von der ersten Position zur zweiten Position und umgekehrt ausgeführt wird.The coupling preferably comprises a link and a guide element guided in the link, in particular a pin, preferably a cylindrical pin. The guide element can, for example, be designed to be movable in the link between a first position in the link and a second position in the link, whereby the coupling process is carried out when changing from the first position to the second position and vice versa.
Dadurch wird eine besonders einfache, robuste, wartungsarme und zuverlässige Verstellung der Kupplung von der ersten Gangstellung in die zweite Gangstellung bereitgestellt. Weiterhin vorteilhaft kann durch die Form der Kulisse (z.B. ihre Länge und/oder Steigung) die zum Verstellen der Kupplung notwendige Kraft gezielt beeinflusst werden, so dass z.B. eine Verstellung per Hand oder durch einen kleinen Aktuator mit lediglich geringem Drehmoment bewerkstelligt werden kann. Weiterhin vorteilhaft kann durch diese Ausführungsform die Kupplung und damit auch das Getriebe besonders klein gebaut werden.This provides a particularly simple, robust, low-maintenance and reliable adjustment of the clutch from the first gear position to the second gear position. Furthermore, the shape of the link (e.g. its length and/or pitch) can be used to specifically influence the force required to adjust the clutch, so that, for example, an adjustment can be carried out by hand or by a small actuator with only a low torque. Furthermore, this embodiment allows the clutch and thus also the transmission to be made particularly small.
Es kann z.B. vorgesehen sein, dass sich das Führungselement im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung erstreckt. Dadurch kann die Kupplung und/oder das Getriebe besonders kompakt bauen, insbesondere kann dadurch die Ausdehnung der Kupplung bzw. des Getriebes in radialer Richtung begrenzt werden.For example, it can be provided that the guide element extends essentially parallel to the axial direction. This allows the clutch and/or the transmission to be particularly compact, and in particular the expansion of the clutch or the transmission in the radial direction can be limited.
Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die Kulisse in einem Kreisringsegment angeordnet ist, welches die axiale Richtung umläuft. Dadurch kann die Kupplung bzw. das Getriebe besonders kompakt bzw. klein gebaut werden, insbesondere kann dadurch die Ausdehnung der Kupplung bzw. des Getriebes in radialer Richtung begrenzt werden.For example, it can be provided that the link is arranged in a circular ring segment which revolves around the axial direction. As a result, the clutch or the transmission can be made particularly compact or small, and in particular the expansion of the clutch or the transmission in the radial direction can be limited.
Besonders bevorzugt erstreckt sich die Kulissenöffnung über einen Drehwinkel im Bereich zwischen 15° und 110° und ganz besonders bevorzugt zwischen 20° und 60°. Dadurch können vorteilhaft besonders geringe Schaltkräfte bewirkt werden.The gate opening particularly preferably extends over a rotation angle in the range between 15° and 110° and most preferably between 20° and 60°. This means that particularly low switching forces can advantageously be achieved.
Weiterhin vorteilhaft kann die Kulisse entlang ihrer Erstreckungsrichtung einen sich verändernden Abstand bzw. Radius, z.B. bezogen auf die Eingangswelle (erste Welle) bzw. Ausgangswelle (zweite Welle) aufweisen. Mit anderen Worten: sie kann eine Steigung aufweisen. Dadurch kann vorteilhaft ein Abstand des Führungselements von einem Ausgangspunkt (z.B. der Eingangswelle und/oder der Ausgangswelle) in Radialrichtung verändert werden.Furthermore, the link can advantageously have a changing distance or radius along its direction of extension, for example in relation to the input shaft (first wave) or output shaft (second wave). In other words: it can have a slope. As a result, a distance of the guide element from a starting point (e.g. the input shaft and/or the output shaft) can advantageously be changed in the radial direction.
Weiterhin vorteilhaft kann auf diese Weise bewirkt werden, dass die Kupplung in beiden Gangstellungen selbsthemmend ist, d.h.: dass die auf die Kupplungselemente wirkenden Kräfte nicht dazu führen, dass z.B. die eingestellte zweite Gangstellung unbeabsichtigt verlassen wird bzw. dass die eingestellte erste Gangstellung unbeabsichtigt verlassen wird. Auf eine Federbeaufschlagung der Kupplung kann dadurch vorteilhaft verzichtet werden. Eine derartige Selbsthemmung kann - lediglich beispielsweise - dadurch realisiert werden, dass die Kulisse in definierten Abschnitten, die z.B. der ersten Gangstellung und/oder der zweiten Gangstellung entsprechen, über einen definierten Erstreckungsbereich hinweg einen Haltebereich aufweist mit z.B. unverändertem Radius bzw. Abstand bezüglich eines Ausgangspunkts, z.B. bezüglich der Eingangswelle und/oder der Ausgangswelle. Mit anderen Worten: in diesem Haltebereich kann eine z.B. radiale Krafteinwirkung auf das Führungselement nicht zu einer Transformation dieser Kraft in eine Umlaufbewegung bzw. eine Lateralbewegung des die Kulisse aufweisenden Elements führen. Es kann z.B. auch vorgesehen sein, im Haltebereich eine kleine Ausnehmung vorzusehen (eine Art Kuhle), in der das Führungselement hinabrutscht. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass der Haltebereich z.B. wenigstens die 1,5-fache, bevorzugt wenigstens die zweifache Erstreckung des Führungselements entlang der Erstreckungsrichtung der Kulisse beträgt, besonders bevorzugt wenigstens die dreifache Erstreckung des Führungselements entlang der Erstreckungsrichtung der Kulisse. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Kulisse lediglich einen einzigen Haltebereich aufweist, in dem z.B. der Radius der Kulisse über einen definierten Erstreckungsbereich konstant ist.It can also be advantageous in this way that the clutch is self-locking in both gear positions, i.e.: that the forces acting on the clutch elements do not lead to, for example, the set second gear position being left unintentionally or the set first gear position being left unintentionally . Spring loading of the clutch can therefore advantageously be dispensed with. Such a self-locking can - only for example - be realized in that the link has a holding area in defined sections, which correspond, for example, to the first gear position and / or the second gear position, over a defined extension area with, for example, an unchanged radius or distance with respect to a starting point , e.g. regarding the input shaft and/or the output shaft. In other words: in this holding area, a radial force acting on the guide element, for example, cannot lead to a transformation of this force into a circular movement or a lateral movement of the element having the link. For example, it can also be provided to provide a small recess in the holding area (a kind of hollow) into which the guide element slides down. It can be provided, for example, that the holding area is, for example, at least 1.5 times, preferably at least twice, the extent of the guide element along the direction of extension of the link, particularly preferably at least three times the extent of the guide element along the direction of extension of the link. It can also be provided that the link has only a single holding area in which, for example, the radius of the link is constant over a defined extension area.
Es versteht sich, dass die Kupplung genau ein einziges Führungselement und genau eine einzige Kulisse aufweisen kann. Es können jedoch auch mehrere Führungselemente und/oder mehrere Kulissen vorgesehen sein.It goes without saying that the coupling can have exactly a single guide element and exactly a single link. However, several guide elements and/or several scenes can also be provided.
Weiter bevorzugt ist das Führungselement, insbesondere der Stift, mit einer Kupplungsklaue fest verbunden. Das Führungselement ist eingerichtet, die Kupplungsklaue zu bewegen zwischen einer ersten Position für die erste Gangstellung im Eingriff mit dem Planetenträger und einer zweiten Position für die zweite Gangstellung im Eingriff mit dem ersten Hohlrad. Die Ausgestaltung der Kupplung mit Kulisse und Führungselement ermöglicht einen besonders kostengünstigen, kompakten, wartungsarmen und einfachen Aufbau.Further preferably, the guide element, in particular the pin, is firmly connected to a coupling claw. The guide element is set up to move the clutch claw between a first position for the first gear position in engagement with the planet carrier and a second position for the second gear position in engagement with the first ring gear. The design of the coupling with a link and guide element enables a particularly cost-effective, compact, low-maintenance and simple structure.
Vorteilhaft bei der Verwendung einer Kupplungsklaue ist die Erhöhung der übertragbaren Drehmomente durch die formschlüssige Verbindung - ein Durchrutschen der Kupplung wird hierbei verhindert. Dies erleichtert v.a. den Rangierbetrieb.The advantage of using a clutch claw is that the transferable torque is increased thanks to the positive connection - this prevents the clutch from slipping. This makes shunting operations easier.
Die Verbindung von Führungselement und Kupplungsklaue ermöglicht vorteilhaft in einfacher Weise die Verlagerung der Kupplungsklaue durch eine Bewegung des Führungselements in der Kulisse. Wird z.B. die Kulisse entlang der Umfangsrichtung verlagert, so folgt das Führungselement der Kulisse und kann je nach Form der Kulisse z.B. entlang der radialen Richtung verlagert werden.The connection of the guide element and the coupling claw advantageously enables the coupling claw to be displaced in a simple manner by moving the guide element in the link. If, for example, the link is displaced along the circumferential direction, the guide element follows the link and can be displaced, for example, along the radial direction, depending on the shape of the link.
Es versteht sich, dass genau eine Kupplungsklaue vorgesehen sein kann. Es können jedoch auch mehrere Kupplungsklauen vorgesehen sein, die insbesondere voneinander beabstandet sind. Dabei kann jede Kupplungsklaue mit einem Führungselement fest verbunden sein.It goes without saying that exactly one coupling claw can be provided. However, several coupling claws can also be provided, which are in particular spaced apart from one another. Each coupling claw can be firmly connected to a guide element.
Um einen sicheren Eingriff der Kupplung zu ermöglichen, weist die Kupplungsklaue bevorzugt eine Innenverzahnung an einer Innenseite und eine Außenverzahnung an einer Außenseite auf. Die Innenverzahnung und die Außenverzahnung greifen jeweils mit entsprechenden Verzahnungen im Planetenträger bzw. dem ersten Hohlrad ein.In order to enable secure engagement of the clutch, the clutch claw preferably has internal teeth on an inside and external teeth on an outside. The internal toothing and the external toothing each engage with corresponding toothing in the planet carrier or the first ring gear.
Dabei kann sich der Begriff einer Innenverzahnung auf Zähne beziehen, die entlang der radialen Richtung betrachtet weiter innen (also achsnäher oder wellennäher) angeordnet sind als die Zähne der Außenverzahnung.The term internal toothing can refer to teeth that, viewed along the radial direction, are arranged further inwards (i.e. closer to the axis or shaft) than the teeth of the external toothing.
Weiter bevorzugt ist die Kupplungsklaue derart eingerichtet, mittels der Kulisse und dem Führungselement ausschließlich in Radialrichtung (also senkrecht zur axialen Richtung) bewegt zu werden. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, dass die Kupplung insbesondere in Axialrichtung einen sehr geringen Bauraum aufweist, da die Kupplung scheibenförmig ausgestaltet werden kann und der Kupplungsvorgang nur in Radialrichtung ausgeführt wird.Further preferably, the coupling claw is set up in such a way that it can be moved exclusively in the radial direction (i.e. perpendicular to the axial direction) by means of the link and the guide element. This makes it advantageously possible for the clutch to have a very small installation space, particularly in the axial direction, since the clutch can be designed in the shape of a disc and the clutch process is only carried out in the radial direction.
Die Kupplungsklaue ist vorzugsweise in einem Klauenträger gehalten, welcher mit dem Gehäuse fest verbunden ist. Dadurch wird auf einfache Weise das Festhalten des ersten Hohlrads bzw. des Planetenträgers realisiert (je nach Gangstellung).The coupling claw is preferably held in a claw carrier, which is firmly connected to the housing. This makes it easy to hold the first ring gear or the planet carrier (depending on the gear position).
Ein besonders kompakter Aufbau ist möglich, wenn die Kulisse in einer Schaltwalze ausgebildet ist, wobei die Schaltwalze drehbar in Umfangsrichtung (die axiale Richtung umlaufend) angeordnet ist. Somit kann durch Drehen der Schaltwalze um die axiale Richtung herum (in Umfangsrichtung) die Kulisse bewegt werden und dadurch das sich in der Kulisse befindliche Führungselement entsprechend in Radialrichtung bewegt werden.A particularly compact structure is possible if the link is formed in a shift drum, the shift drum being arranged rotatably in the circumferential direction (circumferential to the axial direction). Thus, by rotating the shift drum around the axial direction (in the circumferential direction), the link can be moved and thereby the guide element located in the link can be moved accordingly in the radial direction.
Die Schaltwalze wird vorzugsweise manuell oder mittels eines elektrischen Antriebs geschaltet.The shift drum is preferably switched manually or using an electric drive.
Um den Bauraum des schaltbaren Getriebes weiter zu reduzieren, sind vorzugsweise das Sonnenrad und/oder das erste und/oder zweite Hohlrad im Gehäuse gelagert.In order to further reduce the installation space of the shiftable transmission, the sun gear and/or the first and/or second ring gear are preferably mounted in the housing.
Weiter bevorzugt sind eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle auf einer gemeinsamen Achse angeordnet.More preferably, an input shaft and an output shaft are arranged on a common axis.
Diese Achse ist zunächst als eine virtuelle Achse zu verstehen. Sie kann z.B. eine Symmetrieachse des Getriebes bzw. seines Gehäuses sein.This axis is initially to be understood as a virtual axis. It can, for example, be an axis of symmetry of the gearbox or its housing.
Dadurch wird vorteilhaft eine besonders kompakte Bauweise bewirkt. Weiterhin vorteilhaft wird das Risiko einer Unwucht verringert und das Gehäuse wird mit weniger Kräften, v.a. in radialer Richtung, belastet. Dies wiederum ermöglicht z.B. eine geringere Wandstärke des Gehäuses und damit Material- und Kosteneinsparungen.This advantageously results in a particularly compact design. Another advantage is that the risk of imbalance is reduced and the housing is subjected to fewer forces, especially in the radial direction. This in turn enables, for example, a smaller wall thickness of the housing and thus material and cost savings.
Die gemeinsame Achse kann z.B. parallel zur axialen Richtung A verlaufen.The common axis can run parallel to the axial direction A, for example.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Planetenrad und das zweite Planetenrad einteilig ausgebildet sind. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass das Ensemble aus den beiden Planetenräder besonders kostengünstig und einfach herstellbar ist und dass das Getriebe dadurch in axialer Richtung besonders kompakt ausgebildet werden kann. Dieses Ensemble kann z.B. aus den beiden Planetenrädern als ein Monoblock ohne axiale Beabstandung voneinander ausgebildet sein.In a further development it is provided that the first planetary gear and the second planetary gear are formed in one piece. This advantageously ensures that the ensemble of the two planetary gears is particularly cost-effective and easy to produce and that the transmission can therefore be designed to be particularly compact in the axial direction. This ensemble can, for example, be formed from the two planet gears as a monoblock without axial spacing from one another.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das erste Planetenrad und das zweite Planetenrad und die erste Planetenradachse einteilig ausgebildet sind. Dadurch kann vorteilhaft dieses Ensemble aus den beiden Planetenrädern und der Planetenradachse (die hier auch eine Welle ist) besonders kostengünstig und einfach hergestellt werden. Vorteilhaft ist dadurch auch ein Verwechseln von zu montierenden Planetenrädern an der Planetenradachse ausgeschlossen. Schließlich kann so vorteilhaft mittels der Länge der Planetenradachse die axiale Geometrie des Getriebes an konstruktive Anforderungen angepasst werden.Alternatively, it can be provided that the first planetary gear and the second planetary gear and the first planetary gear axle are formed in one piece. This advantageously allows this ensemble of the two planetary gears and the planetary gear axle (which is also a shaft) to be manufactured particularly cost-effectively and easily. This also advantageously prevents the planetary gears that are to be mounted on the planetary gear axle from being mixed up. Finally, the axial geometry of the transmission can be advantageously adapted to design requirements using the length of the planetary gear axle.
Es versteht sich, dass das Getriebe genau ein erstes Planetenrad aufweisen kann. Es ist jedoch auch möglich, dass mehrere erste Planetenräder vorgesehen sind, z.B. zwei, drei, vier, fünf oder noch mehr erste Planetenräder.It goes without saying that the transmission can have exactly one first planetary gear. However, it is also possible for several first planet gears to be provided, for example two, three, four, five or even more first planet gears.
Es versteht sich weiterhin, dass das Getriebe genau ein zweites Planetenrad aufweisen kann. Es ist jedoch auch möglich, dass mehrere zweite Planetenräder vorgesehen sind, z.B. zwei, drei, vier, fünf oder noch mehr zweite Planetenräder. Die Anzahl der zweiten Planetenräder kann vorzugsweise gleich der Anzahl der ersten Planetenräder sein.It goes without saying that the transmission can have exactly one second planetary gear. However, it is also possible for several second planet gears to be provided, for example two, three, four, five or even more second planet gears. The number of second planet gears can preferably be equal to the number of first planet gears.
Weiter bevorzugt ist das schaltbare Getriebe eingerichtet, axial mit einer Welle eines Rades verbunden zu werden. Dieses kann z.B. an einer Anhängerachse angeordnet sein.More preferably, the switchable transmission is set up to be axially connected to a shaft of a wheel. This can be arranged, for example, on a trailer axle.
Bevorzugt sind eine Zähnezahl des ersten Hohlrades und des zweiten Hohlrades verschieden, sie unterscheiden sich somit um wenigstens einen Zahn. Dabei gilt: je geringer der Zähnezahlunterschied ist desto höher kann die Übersetzung ausfallen (je nach Schaltzustand der Kupplung).Preferably, the number of teeth of the first ring gear and the second ring gear are different, so they differ by at least one tooth. The following applies: the smaller the difference in the number of teeth, the higher the gear ratio can be (depending on the switching status of the clutch).
Beispielsweise sind eine Zähnezahl des ersten Planetenrades und des zweiten Planetenrades gleich. Sind in diesem Fall die Zähnezahlen des ersten Hohlrads und des zweiten Hohlrads verschieden, so kann infolge eines Achsabstandunterschiedes eine Profilverschiebung am ersten Hohlrad, am zweiten Hohlrad oder an beiden Hohlrädern notwendig sein.For example, a number of teeth of the first planetary gear and the second planetary gear are the same. If in this case the number of teeth on the first ring gear and the second ring gear are different, a profile shift on the first ring gear, on the second ring gear or on both ring gears may be necessary due to a difference in center distance.
Beispielsweise sind eine Zähnezahl des ersten Planetenrades und des zweiten Planetenrades verschieden.For example, a number of teeth of the first planetary gear and the second planetary gear are different.
Die beiden alternativen Ensembles können z.B. in einem Gussprozess oder einem Spritzgussprozesshergestellt werden bzw. hergestellt sein.The two alternative ensembles can be produced, for example, in a casting process or an injection molding process.
Wenn sich eine Zähnezahl des ersten Hohlrades und eine Zähnezahl des zweiten Hohlrades unterscheiden, so kann eine Drehrichtungsumkehr (Eingangswelle zu Ausgangswelle) bewirkt werden in Abhängigkeit davon, welches der beiden Hohlräder mehr Zähne aufweist.If a number of teeth on the first ring gear and a number of teeth on the second ring gear differ, a reversal of direction of rotation (input shaft to output shaft) can be effected depending on which of the two ring gears has more teeth.
Dabei kann das Verhältnis der Anzahl der Zähne des ersten Hohlrades (Z3) zu der Anzahl der Zähne des zweiten Hohlrades (Z5) z.B. im Bereich liegen von 1:1,01 bis 1:1,5, bevorzugt im Bereich wenigstens 1:1,012 bis 1:1,08. Beispielsweise kann die Anzahl der Zähne des ersten Hohlrads 60 betragen und die des zweiten Hohlrads 57 oder die Anzahl der Zähne des ersten Hohlrads kann 74 betragen und die des zweiten Hohlrads 72. Es versteht sich, dass die Zähnezahl auch genau umgekehrt sein kann (z.B. Z3 = 57 und Z5 = 60), wenn die Drehrichtung der Ausgangswelle im Vergleich zum ersten Beispiel umgedreht werden soll. Somit bezieht sich das Verhältnis immer auf das Verhältnis der größeren Zähnezahl zu der kleineren Zähnezahl der beiden Hohlräder.The ratio of the number of teeth of the first ring gear (Z3) to the number of teeth of the second ring gear (Z5) can be, for example, in the range from 1:1.01 to 1:1.5, preferably in the range of at least 1:1.012 to 1:1.08. For example, the number of teeth of the first ring gear can be 60 and that of the second ring gear 57 or the number of teeth of the first ring gear can be 74 and that of the second ring gear 72. It goes without saying that the number of teeth can also be exactly the opposite (e.g. Z3 = 57 and Z5 = 60) if the direction of rotation of the output shaft is to be reversed compared to the first example. The ratio therefore always refers to the ratio of the larger number of teeth to the smaller number of teeth of the two ring gears.
Durch diese Getriebetopologie ist es möglich, dass beispielsweise eine Anhängerachse einerseits in einem Rangierbetrieb betrieben werden kann und andererseits ermöglicht diese Getriebetopologie einen elektromotorischen Fahrbetrieb und/oder einen Generatorbetrieb, wenn eine elektrische Maschine an der Eingangswelle angeordnet ist. Beispielsweise kann bei einer normalen Zugfahrt des Anhängers in einem angehängten Zustand an einer Zugmaschine eine elektrische Maschine, die an der Eingangswelle (erste Welle) angeordnet ist, als elektrischer Motor betrieben werden und eine zusätzliche Unterstützung zur Zugmaschine bereitstellen. Im generatorischen Betrieb kann dann die elektrische Maschine beispielsweise einen Energiespeicher, welcher am Fahrzeuganhänger verbaut ist, aufladen oder direkt elektrische Verbraucher, welche sich im Fahrzeuganhänger befinden, beispielsweise ein Kühlschrank oder ein Kühlaggregat oder dgl., mit elektrischer Energie versorgen.This transmission topology makes it possible, for example, for a trailer axle to be operated in a shunting operation and, on the other hand, this transmission topology enables electric motor driving and/or generator operation when an electric machine is arranged on the input shaft. For example, during a normal towing journey of the trailer when attached to a tractor, an electric machine connected to the input shaft (first Shaft) is arranged, operated as an electric motor and provides additional support to the tractor. In generator operation, the electric machine can then, for example, charge an energy storage device that is installed on the vehicle trailer or directly supply electrical consumers that are located in the vehicle trailer, for example a refrigerator or a cooling unit or the like, with electrical energy.
Da das schaltbare Getriebe zwei (direkt) hintereinander angeordnete Planetengetriebe aufweist kann ein geringer Bauraum für das schaltbare Getriebe realisiert werden. Das derart gestaltete Getriebe ist vorteilhaft besonders einfach gegen das Eindringen von Schmutz oder Verunreinigungen geschützt. Ferner können vorteilhaft auch die Herstellkosten für das schaltbare Getriebe, insbesondere zusammen bei einem Einbau in oder an eine Anhängerachse, sehr gering ausfallen. In Abhängigkeit eines gewünschten Betriebes einer mit dem schaltbaren Getriebe verbundenen elektrischen Maschine kann ein Antriebsmodus realisiert werden, in welchem die elektrische Maschine als Elektromotor (Antriebsmotor) betrieben wird oder auch ein Rekuperationsmodus realisiert werden, in welchem die elektrische Maschine als Generator betrieben wird. Im Antriebsmodus, d.h., wenn die elektrische Maschine als Elektromotor (Antriebsmotor) betrieben wird, kann dabei ein Rangiergang und auch ein Antriebsgang, in welchem die elektrische Maschine unterstützend eine Zugmaschine entlastet, mittels des schaltbaren Getriebes eingestellt werden.Since the switchable transmission has two planetary gears arranged (directly) one behind the other, a small installation space can be realized for the switchable transmission. The gear designed in this way is advantageously particularly easily protected against the ingress of dirt or contaminants. Furthermore, the manufacturing costs for the switchable transmission can also advantageously be very low, especially when installed in or on a trailer axle. Depending on the desired operation of an electrical machine connected to the switchable transmission, a drive mode can be implemented in which the electrical machine is operated as an electric motor (drive motor) or a recuperation mode can be implemented in which the electrical machine is operated as a generator. In the drive mode, i.e. when the electric machine is operated as an electric motor (drive motor), a maneuvering gear and also a drive gear, in which the electric machine supports a tractor, can be set using the switchable transmission.
Bei einer ersten Getriebestufe (bzw. einer ersten Gangstellung) im Rangierbetrieb werden üblicherweise relativ kleine Strecken zurückgelegt, z.B. wenige Meter, z.B. weniger als 500 m oder weniger als 100 m oder sogar nur weniger als 20 m. Die Geschwindigkeit im Rangiermodus ist vorzugsweise gering, z.B. weniger als 10 km/h, bevorzugt weniger als 6 km/h, besonders bevorzugt weniger als 3 km/h, weiter bevorzugt weniger als 1 km/h. Im Rangierbetrieb kann dabei ein relativ hohes Drehmoment an einem von einer Anhängerachse angetriebenen Rad angefordert werden.With a first gear stage (or a first gear position) in shunting mode, relatively small distances are usually covered, for example a few meters, e.g. less than 500 m or less than 100 m or even just less than 20 m. The speed in shunting mode is preferably low, e.g. less than 10 km/h, preferably less than 6 km/h, particularly preferably less than 3 km/h, more preferably less than 1 km/h. During maneuvering, a relatively high torque can be requested on a wheel driven by a trailer axle.
Eine zweite Getriebestufe (bzw. zweite Gangstellung) kann beispielsweise im Fahrbetrieb, z.B. in einem Zugbetrieb, eingesetzt werden, bei dem größere Strecken, z.B. mehr als 10 km oder mehr als 100 km oder mehr als 500 km, zurückgelegt werden. Im Zugbetrieb werden häufig höhere Geschwindigkeiten erreicht, z.B. mehr als 70 km/h, wodurch das Rad einer Anhängerachse entsprechend schnell dreht und diese Drehzahl im schaltbaren Getriebe aufgenommen werden muss.A second gear stage (or second gear position) can be used, for example, when driving, for example in a train operation, in which larger distances, for example more than 10 km or more than 100 km or more than 500 km, are covered. When towing, higher speeds are often reached, e.g. more than 70 km/h, which means that the wheel of a trailer axle rotates correspondingly quickly and this speed has to be absorbed in the switchable transmission.
Es sei angemerkt, dass zur Beschreibung der Erfindung die Eingangswelle (erste Welle) des schaltbaren Getriebes immer die Welle ist, welche sich mit der elektrischen Maschine in Verbindung befindet und die Ausgangswelle (zweite Welle) des schaltbaren Getriebes immer die Welle ist, welche sich mit einem Rad eines Anhängers oder dgl. in Verbindung befindet. Es ist für einen Fachmann dabei selbstverständlich, dass sich bei einem Umschalten der elektrischen Maschine von einer Nutzung im generatorischen Betrieb zu einem motorischen Betrieb (Elektromotor) der Kraftfluss im System umdreht. Damit wird grundsätzlich die bisherige Ausgangswelle des Getriebes zur Eingangswelle und umgekehrt. Trotzdem bleiben zur Vermeidung von Unklarheiten in der Beschreibung die Bezeichnungen „Eingangswelle“ und „Ausgangswelle“ unabhängig von der Betriebsart der elektrischen Maschine erhalten (es wird also immer auf einen Kraftfluss im motorischen Betrieb Bezug genommen - im generatorischen Betrieb müssen somit die Bezeichnungen getauscht werden).It should be noted that to describe the invention, the input shaft (first shaft) of the shiftable transmission is always the shaft which is in connection with the electric machine and the output shaft (second shaft) of the shiftable transmission is always the shaft which is in communication with a wheel of a trailer or the like. It is self-evident to a person skilled in the art that when the electrical machine is switched from use in generator operation to motor operation (electric motor), the power flow in the system is reversed. In principle, the previous output shaft of the transmission becomes the input shaft and vice versa. Nevertheless, in order to avoid ambiguities in the description, the designations “input shaft” and “output shaft” are retained regardless of the operating mode of the electrical machine (i.e. reference is always made to a power flow in motor operation - the designations must therefore be swapped in generator operation) .
Im Kontext dieser Anmeldung werden die Begriffe „umfassend“, „umfassen“ synonym zu den Begriffen „aufweisend“, „aufweisen“ verwendet, sofern nichts Anderes beschrieben ist.In the context of this application, the terms “comprising”, “comprise” are used synonymously with the terms “comprising”, “having”, unless otherwise described.
Im motorischen Betrieb könnte die Eingangswelle auch als Antriebswelle und die Ausgangswelle als Abtriebswelle bezeichnet werden.In motor operation, the input shaft could also be referred to as the drive shaft and the output shaft as the output shaft.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Planetenrad und das zweite Planetenrad eine gemeinsame Planetenradachse aufweisen, wobei das erste Planetenrad und das zweite Planetenrad drehfest mit der Planetenradachse verbunden sind, wobei die Planetenradachse drehbar im Planetenträger gelagert ist.In a further development it is provided that the first planetary gear and the second planetary gear have a common planetary gear axle, with the first planetary gear and the second planetary gear being non-rotatably connected to the planetary gear axle, with the planetary gear axle being rotatably mounted in the planet carrier.
Dadurch wird vorteilhaft ein besonders einfacher Aufbau realisierbar, insbesondere, wenn das erste Planetenrad und das zweite Planetenrad unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen. Dann können vorteilhaft z.B. das erste Planetenrad und das zweite Planetenrad separat voneinander hergestellt werden und schließlich mit der Planetenradachse verbunden werden. Dadurch ist es auch einfach möglich, eines der Planetenräder auszutauschen, falls z.B. eine andere Übersetzung hergestellt werden soll. Die Planetenradachse ist in diesem Zusammenhang nicht nur als eine virtuelle Achse, sondern als eine (Planetenrad)Welle zu verstehen.This advantageously makes it possible to implement a particularly simple structure, particularly if the first planetary gear and the second planetary gear have different numbers of teeth. Then, for example, the first planetary gear and the second planetary gear can advantageously be manufactured separately from one another and finally connected to the planetary gear axle. This also makes it easy to replace one of the planet gears, for example if a different gear ratio is to be produced. In this context, the planetary gear axis is not only to be understood as a virtual axis, but also as a (planetary gear) shaft.
Alternativ oder zusätzlich kann z.B. vorgesehen sein, dass das erste Planetenrad und das zweite Planetenrad nicht über eine Achse miteinander verbunden sind, sondern direkt aneinander gekoppelt sind. In diesem Fall können sie z.B. jeweils an ihrer axial nach außen gewandten Stirnseite ein Koppelelement aufweisen, mit welchem sie am bzw. im Planetenträger gelagert sind. Das Koppelelement kann z.B. ein Zapfen sein. Alternativ kann z.B. auch vorgesehen sein, dass die beiden Planetenräder aus einem Stück gefertigt sind und in ihrer Mitte eine Bohrung o.ä. aufweisen. Durch diese Bohrung kann dann z.B. eine Achse geführt sein. Diese Achse kann z.B. drehfest mit dem Planetenträger verbunden sein und zu diesem gehören. Die beiden Planetenräder drehen sich somit um die zum Planetenträger gehörige Achse.Alternatively or additionally, it can be provided, for example, that the first planetary gear and the second planetary gear are not connected to one another via an axle, but rather are coupled directly to one another. In this case, for example, they can each have a coupling element on their axially outward-facing end face, with which they are mounted on or in the planet carrier. The coupling element can be, for example, a pin. Alternatively, it can also be provided, for example, that the two planet gears are made in one piece and have a hole or something similar in their center. An axle, for example, can then be guided through this hole. This axis can, for example, be non-rotatably connected to the planet carrier and belong to it. The two planet gears thus rotate around the axis belonging to the planet carrier.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Ausgangswelle im Gehäuse gelagert ist.It is preferably provided that the output shaft is mounted in the housing.
Dazu kann die Ausgangswelle z.B. in einem Deckel oder einem Boden des Gehäuses gelagert sein. Beispielsweise kann das Gehäuse dazu mit einem ersten Lager und/oder mit einem zweiten Lager gestaltet sein. Erstes und/oder zweites Lager können z.B. im Boden und/oder im Deckel des Gehäuses vorgesehen sein. Der Deckel und/oder der Boden können z.B. einen zylindrischen Lagerbereich aufweisen, in welchem ein oder mehrere Lager für die Ausgangswelle angeordnet sind.For this purpose, the output shaft can be mounted, for example, in a cover or a bottom of the housing. For example, the housing can be designed with a first bearing and/or with a second bearing. First and/or second bearings can be provided, for example, in the base and/or in the cover of the housing. The cover and/or the base can, for example, have a cylindrical bearing area in which one or more bearings for the output shaft are arranged.
Dadurch wird vorteilhaft eine radiale Stabilisierung der Ausgangswelle und eine Verminderung der Reibung bewirkt, somit also die Effizienz des Getriebes verbessert.This advantageously results in radial stabilization of the output shaft and a reduction in friction, thus improving the efficiency of the transmission.
Weiterhin vorteilhaft kann dadurch auch eine besonders einfache und sichere Abdichtung des Inneren des Gehäuses des Getriebes gegen fluide Medien, Schmutz und Verunreinigungen bewirkt werden, wodurch die Lebensdauer des Getriebes erhöht werden kann.Furthermore, a particularly simple and secure sealing of the interior of the housing of the transmission against fluid media, dirt and contaminants can be achieved, whereby the service life of the transmission can be increased.
Weiterhin vorteilhaft kann dadurch ein besonders kompakter Aufbau mit geringem Gewicht erreicht werden.Furthermore, a particularly compact structure with low weight can be achieved.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Eingangswelle durch den Boden (bzw. den Deckel) des Gehäuses hindurchgeführt (wenn die Ausgangswelle durch den Deckel (bzw. den Boden) hindurchgeführt ist). Hierbei kann bevorzugt die Eingangswelle auch am Gehäuseboden gelagert sein. Auch dies dient einem reibungsfreieren Lauf, einer radialen Stabilisierung der Eingangswelle und einer Abdichtung des Inneren des Gehäuses.It can also be provided that the input shaft passes through the bottom (or the cover) of the housing (if the output shaft is passed through the cover (or the bottom)). The input shaft can preferably also be mounted on the housing base. This also ensures smoother running, radial stabilization of the input shaft and sealing of the interior of the housing.
Weiter bevorzugt ist die Ausgangswelle (zweite Welle) einteilig mit dem zweiten Hohlrad ausgebildet. Dadurch wird ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau ermöglicht.More preferably, the output shaft (second shaft) is formed in one piece with the second ring gear. This enables a particularly simple and cost-effective structure.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass zwischen einem Außenumfang des ersten Hohlrads und dem Gehäuse ein Lager vorgesehen bzw. angeordnet ist.In a further embodiment it is provided that a bearing is provided or arranged between an outer circumference of the first ring gear and the housing.
Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass zwischen einem Außenumfang des zweiten Hohlrads und dem Gehäuse ein weiteres Lager vorgesehen bzw. angeordnet ist.Alternatively or additionally, it is provided that a further bearing is provided or arranged between an outer circumference of the second ring gear and the housing.
Hierdurch kann eine große Stabilität des schaltbaren Getriebes, insbesondere in radialer Richtung, erreicht werden und trotzdem kann das erste und zweite Hohlrad gegenüber dem Gehäuse frei laufen, wenn die Kupplungen entsprechend geschaltet sind. Weiterhin vorteilhaft wird so eine besonders geringe Reibung zwischen dem jeweiligen Außenumfang des gelagerten Hohlrades und dem Gehäuse erzielbar, wodurch der Wirkungsgrad des Getriebes verbessert wird.As a result, great stability of the switchable transmission, especially in the radial direction, can be achieved and the first and second ring gear can still run freely relative to the housing if the clutches are switched accordingly. Furthermore, it is advantageous to achieve particularly low friction between the respective outer circumference of the mounted ring gear and the housing, thereby improving the efficiency of the transmission.
Die Lager können z.B. als Gleitlager, als Kugellager, als Wälzlager oder als Nadellager ausgebildet sein.The bearings can be designed, for example, as plain bearings, as ball bearings, as rolling bearings or as needle bearings.
Weiter bevorzugt umfasst das schaltbare Getriebe wenigstens einen Riementrieb. Der Riementrieb ist vorzugsweise an der Eingangswelle angeordnet und verbindet die Eingangswelle insbesondere mit einer elektrischen Maschine. Alternativ ist zusätzlich oder alleinig ein Riementrieb an der Ausgangswelle angeordnet. Der Riementrieb an der Ausgangswelle kann z.B. die Ausgangswelle mit einer Welle bzw. Achse eines Rades eines Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrzeuganhängers verbinden bzw. koppeln.More preferably, the switchable transmission comprises at least one belt drive. The belt drive is preferably arranged on the input shaft and connects the input shaft in particular to an electrical machine. Alternatively, a belt drive is additionally or solely arranged on the output shaft. The belt drive on the output shaft can, for example, connect or couple the output shaft to a shaft or axle of a wheel of a vehicle, in particular a vehicle trailer.
Der Riementrieb kann vorteilhaft eine Überlastung des schaltbaren Getriebes vor zu hohen Drehmomentlasten verhindern. Denn der Riementrieb kann bei zu hohen Drehmomenten in der Art einer Sollbruchstelle durchrutschen und so das schaltbare Getriebe entlasten.The belt drive can advantageously prevent overloading of the switchable transmission due to excessive torque loads. If the torque is too high, the belt drive can slip like a predetermined breaking point and thus relieve the load on the switchable transmission.
Der Riementrieb kann weiterhin vorteilhaft als Riemengetriebe ausgebildet sein, wodurch eine weitere Übersetzungsstufe zusätzlich zu den beiden Gängen des schaltbaren Getriebes bereitgestellt werden kann. Eine Übersetzung kann - lediglich beispielhaft - in einem Bereich von 1:1,2 bis 1:4 liegen. Es sind auch andere Übersetzungen bzw. Untersetzungen denkbar.The belt drive can also advantageously be designed as a belt transmission, whereby a further transmission stage can be provided in addition to the two gears of the switchable transmission. A translation can - just as an example - be in a range from 1:1.2 to 1:4. Other translations or reductions are also conceivable.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Anhängerachse mit einem erfindungsgemäßen schaltbaren Getriebe sowie mit einer elektrischen Maschine, welche eingerichtet ist, als Elektromotor oder als Generator betrieben zu werden.The present invention further relates to a trailer axle with a switchable transmission according to the invention and with an electrical machine which is set up to be operated as an electric motor or as a generator.
Eine derartige Anhängerachse kann - lediglich beispielsweise - ein z.B. starres Verbindungselement (z.B. einem Hohlträger) zwischen einer linken und rechten Seite eines Anhängers sein, an dessen freien Enden bevorzugt mittelbar oder unmittelbar Räder angeordnet sein können. Die Anhängerachse kann weiterhin z.B. an jedem ihrer Enden ein Federelement aufweisen, an welchem ein Rad bzw. eine Felge des Anhängers befestigbar ist. Beispielsweise kann ein solches Federelement als Blattfeder oder als Schwinge ausgebildet sein, die z.B. mit einer Torsionsfeder versehen ist. Eine solche Schwinge kann lediglich beispielhaft an der Anhängerachse federbar befestigt sein.Such a trailer axle can - just for example - be a rigid connecting element (e.g. a hollow beam) between a left and right side of a trailer, at the free ends of which wheels can preferably be arranged directly or indirectly. The trailer axle can also have, for example, a spring element at each of its ends, to which a wheel or rim of the trailer can be attached. For example, such a spring element can be designed as a leaf spring or as a rocker arm, which is provided, for example, with a torsion spring. Such a swing arm can, for example, be sprung on the trailer axle.
Allgemein ausgedrückt kann eine Federung (z.B. als Torsionsstab ausgebildet) zwischen der Anhängerachse und einem Anhänger-Chassis angeordnet sein.Generally speaking, a suspension (e.g. designed as a torsion bar) can be arranged between the trailer axle and a trailer chassis.
Es versteht sich, dass die Anhängerachse an jeder Seite (links / rechts bezüglich der Fahrtrichtung betrachtet) je ein derartig schaltbares Getriebe aufweisen kann. Jedes schaltbare Getriebe kann mit einem eigenen Motor an der Eingangswelle versehen sein. Es ist jedoch auch möglich, dass lediglich eine einzige elektrische Maschine vorgesehen ist, welche mit den Eingangswellen von zwei oder mehr schaltbaren Getrieben verbunden ist.It goes without saying that the trailer axle can have such a switchable gearbox on each side (left/right viewed with respect to the direction of travel). Each shiftable transmission can have its own motor on the input shaft. However, it is also possible for only a single electric machine to be provided, which is connected to the input shafts of two or more switchable transmissions.
Weiter bevorzugt ist ein Energiespeicher vorgesehen, welcher (elektrisch) mit der elektrischen Maschine verbunden ist. Der Energiespeicher ist dabei eingerichtet, die elektrische Maschine, wenn diese als Elektromotor betrieben wird, mit elektrischer Energie zu versorgen und, wenn die elektrische Maschine als Generator betrieben wird, elektrische Energie zu speichern.Further preferably, an energy storage device is provided, which is (electrically) connected to the electrical machine. The energy storage device is set up to supply the electrical machine with electrical energy when it is operated as an electric motor and to store electrical energy when the electrical machine is operated as a generator.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Fahrzeuganhänger mit einer erfindungsgemäßen Anhängerachse. Der Fahrzeuganhänger ist beispielsweise ein Caravan oder ein Anhänger eines Lastkraftwagens oder ein anderer Anhänger eines PKW.The present invention further relates to a vehicle trailer with a trailer axle according to the invention. The vehicle trailer is, for example, a caravan or a trailer of a truck or another trailer of a car.
Besonders bevorzugt umfasst der Fahrzeuganhänger wenigstens einen elektrischen Verbraucher, der mit der elektrischen Maschine elektrisch verbunden ist, insbesondere ein Kühlschrank, eine Klimaanlage, ein Fernseher, eine Warmwasserbereitung, eine Mikrowelle, ein Haartrockner oder ein Kühlaggregat (z.B. für Kühlanhänger eines Lastkraftwagens). Der elektrische Verbraucher kann dabei direkt von der elektrischen Maschine im Generatorbetrieb mit elektrischer Energie versorgt werden oder über einen oder mehrere elektrische (zusätzliche) Energiespeicher.Particularly preferably, the vehicle trailer comprises at least one electrical consumer that is electrically connected to the electrical machine, in particular a refrigerator, an air conditioning system, a television, a hot water heater, a microwave, a hair dryer or a refrigeration unit (e.g. for refrigerated trailers of a truck). The electrical consumer can be supplied with electrical energy directly from the electrical machine in generator mode or via one or more electrical (additional) energy storage devices.
Eine elektrische Verbindung zwischen der elektrischen Maschine und den elektrischen Verbrauchern kann dabei mittelbar, z.B. über einen Energiespeicher und/oder über ein Bordnetz des Fahrzeuganhängers, oder unmittelbar erfolgen.An electrical connection between the electrical machine and the electrical consumers can take place indirectly, for example via an energy storage device and/or via an on-board electrical system of the vehicle trailer, or directly.
Es kann vorgesehen sein, dass ein zusätzlicher Energiespeicher des Fahrzeuganhängers mit der elektrischen Maschine verbunden ist. Dadurch kann vorteilhaft im generatorischen Betrieb dieser zusätzliche Energiespeicher aufgeladen werden bzw. im Rangierbetrieb kann der Fahrzeuganhänger die zum Rangieren erforderliche Energie direkt aus dem zusätzlichen Energiespeicher entnehmen. Eine (elektrische) Verbindung mit dem Zugfahrzeug oder einem Außenanschluss (z.B. einer Steckdose) ist dann vorteilhaft nicht mehr notwendig - der Fahrzeuganhänger ist vorteilhaft autonom in energetischer Hinsicht.It can be provided that an additional energy storage unit of the vehicle trailer is connected to the electrical machine. As a result, this additional energy storage can advantageously be charged in generator operation or, in maneuvering operation, the vehicle trailer can take the energy required for maneuvering directly from the additional energy storage. An (electrical) connection to the towing vehicle or an external connection (e.g. a socket) is then advantageously no longer necessary - the vehicle trailer is advantageously autonomous in terms of energy.
Zwischen dem Energiespeicher und dem elektrischen Anhänger- Bordnetz kann z.B. ein Spannungswandler angeordnet sein, welcher es ermöglicht, den Energiespeicher mit einem vom Anhänger-Bordnetz unterschiedlichen Spannungsniveau zu betreiben.For example, a voltage converter can be arranged between the energy storage and the electrical trailer electrical system, which makes it possible to operate the energy storage with a voltage level that is different from the trailer electrical system.
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
-
1 eine schematische Darstellung eines schaltbaren Getriebes für eine Fahrzeugachse eines Fahrzeuganhängers gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer ersten Gangstellung, -
2 eine schematische Schnittansicht entlang derLinie B-B von 1 , -
3 eine schematische Schnittansicht entlang derLinie C-C von 1 , -
4 eine schematische Darstellung eines schaltbaren Getriebes für eine Fahrzeugachse eines Fahrzeuganhängers gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer zweiten Gangstellung, -
5 eine schematische Schnittansicht entlang derLinie E-E von 4 , und -
6 eine schematische Schnittansicht entlang derLinie F-F von 4 .
-
1 a schematic representation of a switchable transmission for a vehicle axle of a vehicle trailer according to a preferred embodiment of the invention in a first gear position, -
2 a schematic sectional view along line BB of1 , -
3 a schematic sectional view along line CC from1 , -
4 a schematic representation of a switchable transmission for a vehicle axle of a vehicle trailer according to a preferred embodiment of the invention in a second gear position, -
5 a schematic sectional view along line EE from4 , and -
6 a schematic sectional view along line FF of4 .
Bevorzugte Ausführungsform der ErfindungPreferred embodiment of the invention
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die
Das erste Planetengetriebe 101 umfasst ein (erstes) Sonnenrad 1 (nachfolgend einfach „Sonnenrad“ genannt), erste Planetenräder 4, sowie ein erstes Hohlrad 3.The first
Das dargestellte Getriebe weist hier beispielhaft drei zueinander um jeweils 120° versetzte erste Planetenräder 4 auf.The transmission shown here has, for example, three first planet gears 4, each offset by 120° from one another.
Das (erste) Sonnenrad 1 weist eine erste Verzahnung Z1 auf, die ersten Planetenräder 4 weisen zweite Verzahnungen Z2 und das erste Hohlrad 3 weist eine dritte Verzahnung Z3 auf. Im dargestellten Querschnitt sind die drei ersten Planetenräder 4 zu erkennen: in der oberen Hälfte sind zwei erste Planetenräder 4 in Aufsicht (eines davon teilweise verdeckt durch das (erste Sonnenrad 1) zu erkennen und in der unteren Hälfte ein weiteres erstes Planetenrad 4 geschnitten. Es ist jedoch auch möglich, dass nur ein einziges erstes Planetenrad 4 vorhanden ist oder dass mehr als zwei erste Planentenräder 4 vorgesehen sind, z.B. drei, vier, fünf, sechs oder noch mehr erste Planetenräder 4.The (first)
Das zweite Planetengetriebe 102 umfasst hier beispielhaft drei zweite Planetenräder 7, die um jeweils 120° zueinander versetzt sind sowie ein zweites Hohlrad 5. Die zweiten Planetenräder 7 weisen eine vierte Verzahnung Z4 und das zweite Hohlrad 5 weist eine fünfte Verzahnung Z5 auf. Im dargestellten Querschnitt sind die drei zweiten Planetenräder 7 zu erkennen (auch hier: in der oberen Hälfte von
Das zweite Planetengetriebe 102 weist hier kein Sonnenrad auf. Die ersten Planetenräder 4 sind hier - lediglich beispielhaft - jeweils an Planetenradachsen 18 (bzw. Planetenradwellen) befestigt. Die Planetenradachsen 18 sind in dem bzw. an dem Planetenträger 6 gelagert, insbesondere drehbar gelagert, wobei - hier lediglich beispielhaft - die ersten und zweiten Planetenräder 4, 7 innerhalb des Planetenträgers 6 angeordnet sind.The second
Das erste Hohlrad 3 und das zweite Hohlrad 5 sind frei drehbar in einem zweiteiligen Gehäuse 13, 13' angeordnet.The
Das (erste) Sonnenrad 1 ist mit einer Eingangswelle 10 (erste Welle) verbunden bzw. auf der Eingangswelle 10 angeordnet oder ausgebildet.The (first)
Wie weiter aus der
Das Getriebe 100 weist weiterhin den Planetenträger 6 auf, wobei die ersten Planetenräder 4 und die zweiten Planetenräder 7 drehfest miteinander verbunden sind und drehbar am Planetenträger 6 gelagert sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind die ersten Planetenräder 4 und die zweiten Planetenräder 7 jeweils durch die gemeinsame Planetenradachse 18 miteinander drehfest gekoppelt bzw. verbunden. Erstes Planetenrad 4, zweites Planetenrad 7 und Planetenradachse 18 können einteilig ausgebildet sein, z.B. als Gussteil oder Spritzgussteil. Die Planetenradachse 18 ist drehbar im Planetenträger 6 gelagert. Der Planetenträger 6 ist hier - lediglich beispielsweise - entlang der axialen Richtung A betrachtet zwischen ersten Planetenrädern 4 und zweiten Planetenrädern 7 angeordnet. Diese Anordnung ist für die Funktion des Getriebes 100 nicht wesentlich.The
Das Gehäuse 13, 13' umschließt das schaltbare Getriebe 100 und weist eine Durchgangsöffnung 24 an einem Boden des Gehäuses 13, 13' auf. Die Eingangswelle 10 ist durch die Durchgangsöffnung 24 hindurchgeführt. Sie ist hier auch beispielhaft an einem Lager 31 gelagert.The
Das Gehäuse 13, 13' weist einen Flanschbereich 113 auf, welcher hier z.B. zylindrisch ausgebildet ist, insbesondere kreiszylindrisch. Im Flanschbereich sind ein erstes Lager 111 und ein zweites Lager 112 angeordnet, welche das zweite Hohlrad 5 lagern, an dem die Ausgangswelle 11 (zweite Welle) angebunden ist. Die Ausgangswelle 11 (zweite Welle) ist hier beispielhaft durch einen Deckel des Gehäuses 13, 13` geführt.The
Grundsätzlich könnte auch die Ausgangswelle 11 durch den Boden des Gehäuses 13, 13` geführt sein und die Eingangswelle 10 durch den Deckel.In principle, the
An der Ausgangswelle 11 ist ferner das zweite Hohlrad 5 angeordnet bzw. befestigt.The second ring gear 5 is also arranged or attached to the
Das erste Planetengetriebe 101 und das zweite Planetengetriebe 102 sind dabei im Inneren des Gehäuses 13, 13` grundsätzlich frei drehend angeordnet. Hierbei ist das erste Hohlrad 3 durch hier nicht näher bezeichnete Lager gelagert. Die Lager können z.B. als ein Gleitlager oder ein Wälzkörperlager ausgebildet sein, z.B. ein Nadellager oder ein Kugellager.The first
Das Sonnenrad 1 übernimmt je nach Betriebsmodus des Getriebes entweder die Aufgabe des Abtriebs (Gangstellung 1) oder des Antriebs (Gangstellung 2). Das dargestellte Ausführungsbeispiel umfasst eine feste Verbindung 2, welche die Planetenräder 4, 7 der beiden Planetenradgetriebe 101, 102 jeweils fest miteinander verbindet. Am Planetenträger 6 sind konzentrisch zur Drehachse des Sonnenrades 1 Aufnahmen 17 angeordnet. Diese Aufnahmen 17 sind jeweils koaxial zueinander sowohl auf der linken als auch auf der rechten Seite des Planetenträgers 6.Depending on the operating mode of the transmission, the
In den beiden Aufnahmen 17 ist die Planetenradachse 18 in Form eines Lagerbolzens eingepresst. Auf der Planetenradachse 18 sind die ersten und zweiten Planetenräder 4, 7 hier beispielhaft über eine Gleitlagerung oder eine Wälzlagerung gelagert.The
Der Planetenträger 6 ist konzentrisch zur Drehachse im Gehäuse 13 und auf der Abtriebseite des Getriebes indirekt über das zweite Hohlrad 5 im Gehäuse 13 gelagert. Der Planetenträger 6 stützt, je nach Gangstellung, entweder das Getriebemoment ab (Gangstellung 2) oder rotiert frei (Gangstellung 1).The
Hierzu weist das schaltbare Getriebe 100 genau eine Kupplung K auf. Die Kupplung K ist an einer Stirnseite des Getriebes 100 angeordnet und im Wesentlichen scheibenförmig ausgestaltet. Dadurch kann ein sehr kompakter Aufbau erreicht werden.For this purpose, the
Die
Es versteht sich, dass statt einer Klauenkupplung grundsätzlich auch die Ausbildung als Reibkupplung möglich ist.It goes without saying that instead of a claw clutch, it is also possible to design it as a friction clutch.
Durch radiales Bewegen der Kupplungsklaue 8 kommt die Kupplungsklaue 8 somit entweder mit der Kupplungsverzahnung K4 des Planetenträgers 6 (
Die
Die
Die Kupplung K umfasst neben den Kupplungsklauen 8 ferner noch für jede Kupplungsklaue eine Kulisse S1 und ein in der Kulisse S1 geführtes Führungselement 15, beispielsweise einen Stift. Jedes Führungselement 15 ist fest mit einer Kupplungsklaue 8 verbunden.In addition to the
Die
Es ist zu erkennen, dass die Kulisse S1 an ihren jeweiligen Enden keine Steigung mehr aufweist, sondern einem Kreissegment entspricht (konstanter Radius bezogen auf die Eingangswelle 10 (erste Welle). Dieser Abschnitt kann z.B. als Haltebereich bzw. Halteabschnitt bezeichnet werden. Dadurch wird vorteilhaft eine Selbsthemmung bewirkt, die verhindert, dass ein radialer Druck auf die Kupplungsklauen 8 das Führungselement 15 dazu veranlassen könnte, in der Kulisse S1 eine Abwärts- bzw. Aufwärtsbewegung durchzuführen und somit eine Drehbewegung auf eine Schaltwalze 16 ausübt, in der die Kulisse S1 in dieser Ausführungsform beispielhaft angeordnet ist.It can be seen that the link S1 no longer has a slope at its respective ends, but corresponds to a circular segment (constant radius based on the input shaft 10 (first wave). This section can be referred to, for example, as a holding area or holding section. This is advantageous causes a self-locking mechanism, which prevents radial pressure on the
Die genau eine Kupplung K ist somit zwischen zwei, insbesondere zwischen genau zwei, Stellungen (Eingriff mit dem ersten Hohlrad 3 oder Eingriff mit dem Planetenträger 6) schaltbar. Es kann vorgesehen sein, dass zwischen den beiden Schaltstellungen ein Leerlauf vorgesehen ist, in dem die Schaltungsklauen 8 weder mit dem ersten Hohlrad 3 noch mit dem Planetenträger 6 in Eingriff steht. Diese Schaltstellung kann z.B. als nicht stabiler Zwischenzustand ausgebildet sein. Es könnte jedoch auch vorgesehen sein, dass die Kulisse S1 für diesen Schaltzustand ebenfalls ein Plateau mit konstantem Radius über einen gewissen Winkelbereich aufweist oder eine Kuhle oder dergleichen, also einen weiteren Haltebereich bzw. Halteabschnitt, der z.B. wenigstens dem 1,5-fachen, bevorzugt wenigstens dem zweifachen und besonders bevorzugt dem dreifachen Winkelumfang des Führungselements 15 entspricht bzw. der Erstreckungsabmessung des Führungselements 15 entlang der Erstreckungsrichtung der Kulisse S1. Dazu könnte z.B. die Kulisse sich über einen Winkelbereich von bis zu 110° erstrecken.The exactly one clutch K can therefore be switched between two, in particular between exactly two, positions (engagement with the
Die Kupplungsklauen 8 sind in einem Klauenträger 14 angeordnet. Im Klauenträger 14 sind die Kupplungsklauen 8 so angeordnet, dass diese sich nur in Radialrichtung R bewegen können. Eine Bewegung der Kupplungsklauen 8 in axialer Richtung A oder tangentialer Richtung bzw. Umlaufrichtung U ist in dieser lediglich beispielhaften Ausführungsform nicht möglich. Der Klauenträger 14 ist fest mit dem Getriebegehäuse 13 verbunden. Über den Klauenträger 14 können somit Kräfte, mit denen die Kupplungsklauen 8 das erste Hohlrad 3 bzw. den Planetenträger 6 abstützen, an das Gehäuse 13 übertragen werden.The
Die Bewegung der Kulisse S1 erfolgt hier beispielhaft mittels einer Schaltwalze 16 (vgl.
Die Schaltwalze 16 kann elektromotorisch, z.B. über ein Stellgetriebe oder einen Spindelantrieb, oder manuell verstellt werden.The
Im Detail sind in der ersten Gangstellung (Generatorbetrieb der elektrischen Maschine), welche in den
In der ersten Gangstellung wird der Antrieb in das Getriebe bevorzugt über das zweite Hohlrad 5 (in
Für die Übersetzung in der ersten Gangstellung gilt dann:
Mit folgenden, lediglich als Beispiel zu verstehenden Zähnezahlen von N1 = 15, N2 = 22, N4 = 20, N5 = 57 (sowie und N3 = 60) ergibt sich:
Die
In der zweiten Gangstellung findet ein Antrieb in das Getriebe 100 über das Sonnenrad 1 statt. Das Sonnenrad 1 treibt über die erste Verzahnung Z1, die mit der zweiten Verzahnung Z2 der ersten Planetenräder 4 kämmt, über die feste Verbindung die zweiten Planetenräder 7 an. Dabei kämmt die zweite Verzahnung Z2 der ersten Planetenräder 4 auch mit der dritten Verzahnung Z3 des Hohlrades 3. Da der Planetenträger 6 frei drehbar ist und das erste Hohlrad 3 fest steht, wird der Planetenträger 6 in Rotation versetzt. Die vierte Verzahnung Z4 der zweiten Planetenräder 7 kämmt weiterhin mit der fünften Verzahnung Z5 des zweiten Hohlrades 5, welches dadurch angetrieben wird. Damit fungiert das zweite Hohlrad 5 in der zweiten Gangstellung als Abtrieb.In the second gear position, the
Ferner umfasst das schaltbare Getriebe die Steuereinheit 22, welche eingerichtet ist, die Kupplung K zu steuern (in
Das schaltbare Getriebe 100 kann somit in zwei Betriebsmodi betrieben werden.The
Die feste Verbindung 2 zwischen ersten Planetenrädern 4 und zweiten Planetenrädern 7 bewirkt, dass sich auch die zweiten Planetenräder 7 mit derselben Winkelgeschwindigkeit und in derselben Drehrichtung bewegen wie die ersten Planetenräder 4.The fixed
Der Planetenträger 6 dreht sich in der zweiten Gangstellung in derselben Richtung wie das (erste) Sonnenrad 1.In the second gear position, the
Die Bewegung des zweiten Hohlrades 5 setzt sich additiv aus zwei Beiträgen zusammen:
- ▪ zum einen wird das zweite Hohlrad 5 mittels der Verzahnung zu den zweiten Planetenrädern 7 in eine Drehbewegung versetzt, die in dieselbe Drehrichtung gerichtet ist wie die Drehrichtung der zweiten Planetenräder 7 (also entgegen der Drehrichtung des (ersten) Sonnenrads 1);
- ▪ zum anderen wird das zweite Hohlrad 5 mittels der Verzahnung zum Planetenträger 6 in eine Drehbewegung versetzt, die in dieselbe Drehrichtung gerichtet ist wie die Drehrichtung des Planetenträgers 6 (also in dieselbe Drehrichtung des (ersten) Sonnenrads 1).
- ▪ on the one hand, the second ring gear 5 is set into a rotational movement by means of the toothing to the second planet gears 7, which is directed in the same direction of rotation as the direction of rotation of the second planet gears 7 (i.e. opposite to the direction of rotation of the (first) sun gear 1);
- ▪ on the other hand, the second ring gear 5 is set into a rotational movement by means of the toothing to the
planet carrier 6, which is directed in the same direction of rotation as the direction of rotation of the planet carrier 6 (i.e. in the same direction of rotation of the (first) sun gear 1).
Somit dreht das zweite Hohlrad 5 mit einer Drehgeschwindigkeit (Winkelgeschwindigkeit) und einer Drehrichtung, die davon abhängt, wie groß die beiden oben dargelegten Anteile sind.Thus, the second ring gear 5 rotates at a rotational speed (angular velocity) and a direction of rotation that depends on how large the two components set out above are.
Hierdurch kann eine sehr hohe Übersetzung realisiert werden, die umso höher ist, je ähnlicher die Drehgeschwindigkeiten (Winkelgeschwindigkeiten) der zweiten Planetenräder 5 und des Planetenträgers 6 sind.As a result, a very high gear ratio can be achieved, which is higher the more similar the rotational speeds (angular speeds) of the second planet gears 5 and the
Für eine Übersetzung i2 in der zweiten Gangstellung gilt dabei:
Mit folgenden, lediglich als Beispiel zu verstehenden Zähnezahlen von N1 =15, N2 = 22, N3 = 60 sowie N4 = 20 und N5 = 57 (siehe auch oben zu i1) ergibt sich:
Somit kann durch die geschickte Anordnung von zwei Planetengetrieben 101, 102 in Reihe eine hohe Spreizung der Übersetzungen kostengünstig und sehr bauraumsparend ermöglicht werden. Diese hohe Spreizung der Übersetzungen ist erforderlich, um einen Rangierbetrieb (niedrige Geschwindigkeitsanforderung, hohe Drehmomentanforderung) und auch einen Rekuperationsbetrieb (hohe zur Verfügung stehende Geschwindigkeit an der Ausgangswelle (zweite Achse)) der elektrischen Maschine 21 oder einen Schubbetrieb während einer Überlandfahrt zu ermöglichen. Insbesondere kann durch ein einfaches Schalten der einzigen Kupplung K eine gewünschte hohe Spreizung der Übersetzungen erreicht werden.Thus, by cleverly arranging two
Die Kompaktheit des schaltbaren Getriebes wird dadurch noch verstärkt, dass die genau eine Kupplung an einer Stirnseite des Getriebes scheibenförmig angeordnet ist.The compactness of the switchable transmission is further enhanced by the fact that exactly one clutch is arranged in a disk shape on one end face of the transmission.
Somit kann erfindungsgemäß auch eine Anhängerachse bereitgestellt werden (hier nicht dargestellt). In Verbindung mit einer elektrischen Maschine 21, die als Elektromotor und als Generator arbeiten kann, kann eine solche Anhängerachse auf einfache Weise zum Rangieren verwendet werden und bei einem Zugbetrieb des Anhängers einen generatorischer Betrieb der elektrischen Maschine mit entsprechend hohen Drehzahlen ermöglichen. Die notwendige hohe Spreizung der Übersetzungen für die unterschiedlichen Anforderungen der elektrischen Maschine kann durch das schaltbare Getriebe 100 realisiert werden.Thus, according to the invention, a trailer axle can also be provided (not shown here). In conjunction with an
Die gewünschte Übersetzung (sofern sie nicht schon durch das Getriebe 100 alleine realisiert wird) kann auch durch das Vorsehen eines zusätzlichen Riementriebs oder Kettentriebs erzielt bzw. angepasst werden, welcher als Riemengetriebe bzw. Kettengetriebe ausgebildet ist. Beispielsweise kann dieser Riementrieb oder Kettentrieb an der Eingangswelle (erste Welle) oder an der Ausgangswelle (zweite Welle) angeordnet sein bzw. mit dieser verbunden sein (mittelbar oder unmittelbar).The desired translation (if it is not already achieved by the
Zusätzlich kann zwischen dem Elektromotor bzw. der elektrischen Maschine und dem schaltbaren Getriebe eine Sollbruchstelle oder eine Rutschkupplung vorgesehen sein, die verhindert, dass das schaltbare Getriebe durch plötzlich oder dauerhaft auftretendes Drehmoment beschädigt wird.In addition, a predetermined breaking point or a slip clutch can be provided between the electric motor or the electric machine and the switchable transmission, which prevents the switchable transmission from being damaged by sudden or permanent torque.
Zusätzlich kann zwischen einem mit der Ausgangswelle verbundenen Element (z.B. einem an einer Anhängerachse befestigten Rad) und dem schaltbaren Getriebe eine Sollbruchstelle oder eine Rutschkupplung vorgesehen sein, die verhindert, dass das schaltbare Getriebe durch plötzlich oder dauerhaft auftretendes Drehmoment beschädigt wird.In addition, a predetermined breaking point or a slip clutch can be provided between an element connected to the output shaft (e.g. a wheel attached to a trailer axle) and the switchable transmission, which prevents the switchable transmission from being damaged by sudden or permanent torque.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 1225090 A2 [0003]EP 1225090 A2 [0003]
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102022203744.8A DE102022203744A1 (en) | 2022-04-13 | 2022-04-13 | Switchable transmission as well as trailer axle and vehicle trailer with such a transmission |
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DE102022203744.8A DE102022203744A1 (en) | 2022-04-13 | 2022-04-13 | Switchable transmission as well as trailer axle and vehicle trailer with such a transmission |
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EP1225090A2 (en) | 2001-01-19 | 2002-07-24 | Carver plc | Apparatus for moving vehicles such as caravans and trailers |
DE102020201411A1 (en) | 2020-02-05 | 2021-08-05 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Switchable transmission as well as trailer axle and vehicle trailer with such a transmission |
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2022
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DE102020201411A1 (en) | 2020-02-05 | 2021-08-05 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Switchable transmission as well as trailer axle and vehicle trailer with such a transmission |
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