DE10330870A1

DE10330870A1 - Drehverbindungseinrichtung mit einem Planetengetriebe

Info

Publication number: DE10330870A1
Application number: DE2003130870
Authority: DE
Inventors: Uwe Dipl.-Ing. Michael; Gunnar Dipl.-Ing. Pralle (FH)
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2003-07-09
Filing date: 2003-07-09
Publication date: 2005-01-27

Abstract

Drehverbindungseinrichtung mit einem Planetengetriebe (1), insbesondere für die Drehverbindung von Nebenaggregaten, zum Beispiel eines Startergenerators, mit einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise für Kraftfahrzeuge, wobei ein erstes Glied des Planetengetriebes (1) mit einem Übertragungselement, zum Beispiel einer Riemenscheibe, einem Zahnrad oder dergleichen, und ein zweites Glied des Planetengetriebes (1) mit einem Maschinenelement, zum Beispiel einer Welle des Startergenerators, verbunden ist und das dritte Glied des Planetengetriebes (1) mit einem feststehenden Gehäuse drehverbindbar ist, und mit einer die Glieder des Planetengetriebes in einer Drehrichtung miteinander verbindenden Freilaufkupplung (8), wobei das Übertragungselement mit dem Planetenradträger (2) des Planetengetriebes (1) drehverbunden ist, das Maschinenelement mit dem Hohlrad (6) des Planetengetriebes (1) in Drehverbindung steht, das Sonnenrad (5) mit dem Gehäuse mittels eines Freilaufs (7) derart drehverbindbar ist, dass sich das Sonnenrad (5) am Gehäuse abstützt, wenn das Maschinenelement als Antriebsquelle dient, und wobei die Freilaufkupplung (8) so angeordnet und ausgebildet ist, dass sie zumindest zwei Glieder des Planetengetriebes (1) direkt oder indirekt miteinander verbindet, wenn das Übertragungselement als Antriebsquelle dient.

Description

Gebiet der Erfindung
Drehverbindungseinrichtung mit einem Planetengetriebe, insbesondere für die Drehverbindung von Nebenaggregaten, zum Beispiel eines Startergenerators, mit einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise für Kraftfahrzeuge, wobei ein erstes Glied des Planetengetriebes mit einem Übertragungselement, zum Beispiel einer Riemenscheibe, einem Zahnrad oder dergleichen, und ein zweites Glied des Planetengetriebes mit einem Maschinenelement, zum Beispiel einer Welle eines Startergenerators, verbunden ist und das dritte Glied des Planetengetriebes mit einem feststehenden Gehäuse drehverbindbar ist, und mit einer die Glieder des Planetengetriebes in einer Drehrichtung miteinander verbindenden Freilaufkupplung.

Hintergrund der Erfindung

Eine derartige gattungsbildende Drehverbindungseinrichtung mit einem Planetengetriebe ist aus der DE 40 36 209 C1 bekannt. Diese Drehverbindungseinrichtung ist für den Antrieb von Nebenaggregaten durch die Brennkraftmaschine bestimmt. Das Planetengetriebe sitzt auf der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, wobei der Planetenradträger mit der Kurbelwelle verbunden ist, das Sonnenrad mittels einer elektromagnetischen Bremse mit dem Gehäuse verbindbar ist und das Hohlrad eine Riemenscheibe aufweist. Wird das Sonnenrad mittels der elektromagnetischen Bremse festgehalten, so erfolgt eine Übersetzung des Hohlrades von der Kurbelwelle aus ins Schnelle. Wird das Sonnenrad nicht festgehalten, so übernimmt ein zwischen dem Planetenradträger und dem Hohlrad eingebauter Freilauf die Drehverbindung.

Diese Drehverbindungseinrichtung ist aufwendig, weil sie zur Betätigung der elektromagnetischen Bremse einen Stromfluss und einen elektrischen Anschluss benötigt. Weiterhin ist die elektromagnetische Bremse nur zum Übertragen verhältnismäßig kleiner Kräfte geeignet, da die elektromagnetische Bremse keine großen Momente halten kann. Des Weiteren ist das Planetengetriebe so ausgelegt, dass es einer Schmierung mit Schmierkammer und so weiter bedarf.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Drehverbindungseinrichtung mit Planetengetriebe zur Verfügung zu stellen, das sowohl zum Antrieb von Nebenaggregaten als auch zur Kraftübertragung von den Nebenaggregaten zur Brennkraftmaschine beispielsweise für einen Startergenerator geeignet ist, wobei je nach Betrieb des Startergenerators als Starter oder als Generator eine selbsttätige Umschaltung des Planetengetriebes erfolgen soll und zwar so, dass im Starterbetrieb eine Untersetzung vom Starter aus gesehen in Richtung Brennkraftmaschine vorliegt, während beim Betrieb des Startergenerators als Gene rator mit Antrieb von der Brennkraftmaschine aus keine Unter- oder Übersetzung erfolgen soll.

Des Weiteren soll die Drehverbindungseinrichtung mit dem Planetengetriebe kostengünstig und einfach in der Herstellung sein.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass das Übertragungselement, zum Beispiel eine Riemenscheibe oder ein Zahnrad, mit dem Planetenradträger drehverbunden ist, dass das Maschinenelement, zum Beispiel die Welle des Startergenerators, mit dem Hohlrad des Planetengetriebes in Drehverbindung steht, dass das Sonnenrad mit dem Gehäuse mittels eines Freilaufes derart drehverbindbar ist, dass sich das Sonnenrad am Gehäuse abstützt, wenn das Maschinenelement, zum Beispiel die Welle des Startergenerators, als Antriebsquelle dient, und dass die Freilaufkupplung so angeordnet und ausgebildet ist, dass sie zumindest zwei Glieder des Planetengetriebes direkt oder indirekt miteinander verbindet, also das Planetengetriebe sperrt, wenn das Übertragungselement, zum Beispiel die Riemenscheibe oder das Zahnrad, als Antriebsquelle dient.

Die Aufgabe der Erfindung wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 2 in entsprechender Weise gelöst, wobei der Unterschied zu den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 darin besteht, dass das Maschinenelement, zum Beispiel die Welle des Startergenerators, mit dem Sonnenrad in Drehverbindung steht und das Hohlrad mittels des Freilaufes sich in entsprechender Weise am Gehäuse abstützt.

Durch diese Ausgestaltungen der Erfindung mit der Kombination von zwei Freiläufen wird erreicht, dass abhängig von der Kraftrichtung also vom Betrieb des Startergenerators als Starter oder als Generator selbsttätig sich das Übersetzungsverhältnis im Planetengetriebe ändert und zwar so, dass beim Betrieb des Startergenerators als Starter vom Starter aus gesehen eine Verringerung des Übersetzungsverhältnisses und damit ein Anstieg des Drehmomentes erfolgt, während beim Betrieb des Startergenerator als Generator, d.h. mit Antrieb von der Brennkraftmaschine aus, der Generator ohne eine Unter- oder Übersetzung im Planetengetriebe angetrieben wird. Diese Ausgestaltung ist daher insbesondere zum Einbau in Verbindung mit einem Startergenerator geeignet und zweckmäßig, weil bei der Änderung der Betriebsart des Startergenerators eine Änderung der Übersetzung zweckmäßig und vorteilhaft ist.

Durch die besondere Ausgestaltung und Schaltung der Freiläufe beziehungsweise des Freilaufes und der Freilaufkupplung erfolgt diese Umschaltung selbsttätig in Abhängigkeit der Kraftflussrichtung, ohne dass ein externer zusätzlicher Steuerbefehl nötig wäre.

Die Freilaufkupplung kann in weiterer Ausgestaltung der Merkmale der Patentansprüche 1 und 2 an verschiedenen Stellen des Planetengetriebes eingebaut sein.

Sie kann zum einen zwischen dem Hohlrad und dem Planetenradträger geschaltet sein.

Die Freilaufkupplung kann aber auch mit dem Hohlrad und dem Sonnenrad in Wirkverbindung stehen.

Es ist auch möglich, die Freilaufkupplung zwischen zumindest einem Planetenrad und dessen Achse anzuordnen oder sie zwischen den Planetenradträger und das Sonnenrad zu schalten.

Von der Wirkung her sind alle Einbaustellen letztlich gleich. Sie unterscheiden sich allerdings bezüglich ihrer Kraftabstützung, so dass je nach Bauweise und Ausgestaltung die eine oder andere Einbaustelle besondere Vorteile bietet.

Der Freilauf oder die Freilaufkupplung können verschieden ausgestaltet sein. Sie können als Klemmrollenfreilauf mit Innen- oder Außenstern, als Klemmkörperfreilauf, als Bürstenfreilauf, als Schwingbandfreilauf oder auch als Sperrklinkenfreilauf ausgebildet sein. Auch hier gilt es, den jeweils günstigsten Freilauf für den Einsatzfall und die Einbaulage auszuwählen.

Beispielsweise ist eine gewisse Geräuschentwicklung des Freilaufes beziehungsweise der Freilaufkupplung während des Betriebes des Startergenerators als Starter zulässig, weil auch bisher übliche Anlasser ein Geräusch entwickelten. Dagegen ist beim Betrieb des Startergenerators als Generator auf minimale Geräuschentwicklung zu achten.

Zum diesem Zwecke kann der Freilauf und/oder die Freilaufkupplung mit einem Elastizitäts- und/oder Dämpfungselement in Wirkverbindung stehen, um zum einen einen weichen Schaltvorgang zu erzeugen und zum anderen mögliche Geräuschentwicklungen zu dämpfen.

Das Hohlrad und/oder Sonnenrad und/oder das beziehungsweise die Planetenräder können aus gehärtetem Stahl hergestellt sein oder aus einer Polymerbeziehungsweise Gummiverbindung oder auch aus mit Gummi beziehungsweise Polymer ummanteltem Stahl bestehen.

Die Kontaktflächen der miteinander korrespondierenden Radflächen können gerade- oder schrägverzahnt ausgeführt sein oder mit einem Keil- oder Poly-V-Profil oder mit einer zylindrischen Fläche versehen sein. Je nach Ausgestaltung der Räder und ihrer Flächen kann es ausreichen, wenn das Planetengetriebe lediglich gegen das Eindringen von Staub und Schmutz geschützt ist. Es kann aber auch von Vorteil sein, wenn das Planetengetriebe in einem Gehäuse untergebracht ist und eine Schmierstofffüllung erhält.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
1 eine skizzierte Seitenansicht einer Drehverbindungseinrichtung mit einem Planetengetriebe, wobei das Übertragungselement eine Riemenscheibe ist und das Maschinenelement eine Welle eines Startergenerators, die mit einem Hohlrad drehverbunden ist, und wobei die Freilaufkupplung zwischen Hohlrad und Planetenradträger eingebaut ist und das Sonnenrad sich in einer Drehrichtung an einem Gehäuse abstützen kann,
2 eine Seitenansicht entsprechend 1, bei der die Freilaufkupplung zwischen Hohlrad und Sonnenrad vorgesehen ist,
3 eine Seitenansicht entsprechend 1, bei der zwischen einem Planetenrad und dessen Achse die Freilaufkupplung eingebaut ist,
4 eine Seitenansicht gemäß 1 mit der Freilaufkupplung zwischen dem Planetenradträger und dem Sonnenrad,
5 eine Drehverbindungseinrichtung mit einem Planetenradgetriebe in skizzierter Seitenansicht, ähnlich 1, bei der allerdings der Startergenerator beziehungsweise dessen Welle mit dem Sonnenrad in Drehverbindung steht, das Hohlrad am Gehäuse abstützbar und die Freilaufkupplung zwischen Hohlrad und Planetenradträger eingesetzt ist,
6 eine Seitenansicht gemäß 5 mit der Freilaufkupplung zwischen Hohlrad und Sonnenrad,
7 eine Seitenansicht gemäß 5 mit Einbau der Freilaufkupplung zwischen einem Planetenrad und dessen Achse und
8 eine Seitenansicht gemäß 5 mit Einbau der Freilaufkupplung zwischen dem Planetenradträger und dem Sonnenrad.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In den 1 bis 8 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 ein Planetengetriebe bezeichnet, dessen Planetenradträger 2 mit einer Riemenscheibe als Übertragungselement verbunden ist. Mit der Riemenscheibe steht ein Riemen 9 in Wirkverbindung, der, nicht dargestellt, mit einer Brennkraftmaschine, insbesondere deren Kurbelwelle verbunden ist. Der Planetenradträger 2 weist Achsen 3 auf, auf denen drehbar gelagert Planetenräder 4 angeordnet sind. Die Planetenräder 4 kämmen einerseits mit einem Sonnenrad 5 und andererseits mit einem Hohlrad 6.
In den 1 bis 4 ist das als Maschinenelement ausgebildete Hohlrad 6 mit der Welle eines nicht dargestellten Startergenerators drehverbunden. Das Sonnenrad 5 ist in den 1 bis 4 an einem Gehäuse gelagert und mit einem Freilauf 7 verbunden, der dann, wenn das Maschinenelement und damit das Hohlrad 6 beziehungsweise der Startergenerator als Starter geschaltet ist, das Sonnenrad 5 am Gehäuse abstützt. Weiterhin ist mit 8 eine Freilaufkupplung bezeichnet, die an ihrer jeweiligen Einbaustelle derart angeordnet und ausgelegt ist, dass sie zumindest zwei Glieder des Planetengetriebes miteinander verbindet, wenn die Riemenscheibe und damit der Planetenradträger 2 als Antriebsquelle dient.
In 1 ist die Freilaufkupplung 8 zwischen Hohlrad 6 und Planetenradträger 2, in 2 zwischen Hohlrad 6 und Sonnenrad 5, in 3 zwischen einem Planetenrad 4 und dessen Achse und in 4 zwischen dem Planetenradträger 2 und dem Sonnenrad 5 angeordnet.
Die Ausgestaltung der 5 bis 8 unterscheidet sich insofern von dem Gegenstand der 1 bis 4, als das Hohlrad 6 über den Freilauf 7 in entsprechender Weise an einem Gehäuse abgestützt ist und das Sonnenrad 5 mit dem Maschinenelement, also der Welle des nicht dargestellten Startergenerators in Wirkverbindung steht. Durch diese Ausgestaltung besteht die Möglichkeit, im Betrieb des Startergenerators als Starter eine höhere Übersetzung zu wählen als in der Ausgestaltung nach den 1 bis 4, in denen das Hohlrad 6 mit dem Startergenerator in Wirkverbindung steht.

1: Planetenradgetriebe
2: Planetenradträger
3: Achsen
4: Planetenräder
5: Sonnenrad
6: Hohlrad
7: Freilauf
8: Freilaufkupplung
9: Riemen

Claims

Drehverbindungseinrichtung mit einem Planetengetriebe (1), insbesondere für die Drehverbindung von Nebenaggregaten, zum Beispiel eines Startergenerators, mit einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise für Kraftfahrzeuge, wobei ein erstes Glied des Planetengetriebes (1) mit einem Übertragungselement, zum Beispiel einer Riemenscheibe, einem Zahnrad oder dergleichen, und ein zweites Glied des Planetengetriebes (1) mit einem Maschinenelement, zum Beispiel einer Welle des Startergenerators, verbunden ist und das dritte Glied des Planetengetriebes (1) mit einem feststehenden Gehäuse drehverbindbar ist, und mit einer die Glieder des Planetengetriebes in einer Drehrichtung miteinander verbindenden Freilaufkupplung (8), dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement mit dem Planetenradträger (2) des Planetengetriebes (1) drehverbunden ist, dass das Maschinenelement mit dem Hohlrad (6) des Planetengetriebes (1) in Drehverbindung steht, dass das Sonnenrad (5) mit dem Gehäuse mittels eines Freilaufs (7) derart drehverbindbar ist, dass sich das Sonnenrad (5) am Gehäuse abstützt, wenn das Maschinenelement als Antriebsquelle dient und dass die Freilaufkupplung (8) so angeordnet und ausgebildet ist, dass sie zumindest zwei Glieder des Planetengetriebes (1) direkt oder indirekt miteinander verbindet, wenn das Übertragungselement als Antriebsquelle dient.
Drehverbindungseinrichtung mit einem Planetengetriebe (1), insbesondere für die Drehverbindung von Nebenaggregaten, zum Beispiel eines Startergenerators, mit einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise für Kraftfahrzeuge, wobei ein erstes Glied des Planetengetriebes (1) mit einem Übertragungselement, zum Beispiel einer Riemenscheibe, einem Zahnrad oder dergleichen, und ein zweites Glied des Planetengetriebes (1) mit einem Maschinenelement, zum Beispiel einer Welle des Startergenerators, verbunden ist und das dritte Glied des Planetengetriebes (1) mit einem feststehenden Gehäuse drehverbindbar ist, und mit einer die Glieder des Planetengetriebes in einer Drehrichtung miteinander verbindenden Freilaufkupplung (8), dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement mit dem Planetenradträger (2) des Planetengetriebes (1) drehverbunden ist, dass das Maschinenelement mit dem Sonnenrad (5) des Planetengetriebes (1) in Drehverbindung steht, dass das Hohlrad (6) mit dem Gehäuse mittels eines Freilaufs (7) derart drehverbindbar ist, dass sich das Hohlrad (6) am Gehäuse abstützt, wenn das Maschinenelement als Antriebsquelle dient und dass die Freilaufkupplung (8) so angeordnet und ausgebildet ist, dass sie zumindest zwei Glieder des Planetengetriebes (1) direkt oder indirekt miteinander verbindet, wenn das Übertragungselement als Antriebsquelle dient.
Drehverbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufkupplung (8) zwischen dem Hohlrad (6) und dem Planetenradträger (2) geschaltet ist.
Drehverbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufkupplung (8) mit dem Hohlrad (6) und dem Sonnenrad (5) in Wirkverbindung steht.
Drehverbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufkupplung (8) zwischen zumindest einem Planetenrad (4) und dessen Achse geschaltet ist.
Drehverbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufkupplung (8) zwischen dem Planetenradträger (2) und dem Sonnenrad (5) geschaltet ist.
Drehverbindungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (7) und/oder die Freilaufkupplung (8) als Klemmrollenfreilauf mit Innen- oder Außenstern oder als Klemmkörperfreilauf oder als Bürstenfreilauf oder als Schlingbandfreilauf oder als Sperrklinkenfreilauf ausgebildet sind.
Drehverbindungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (7) und/oder die Freilaufkupplung (8) mit einem Elastizitäts- und/oder Dämpfungselement in Wirkverbindung stehen.
Drehverbindungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (6) und/oder das Sonnenrad (5) und/oder das oder die Planetenräder (4) aus gehärtetem Stahl, aus einer Polymer- oder Gummiverbindung oder aus mit Gummi beziehungsweise Polymer ummanteltem Stahl hergestellt sind.
Drehverbindungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen der miteinander korrespondierenden Radflächen gerade- oder schrägverzahnt oder mit einem Keil- oder Poly-V-Profil oder mit einer zylindrischen Fläche versehen sind.