DE112009001011T5

DE112009001011T5 - Eine Kette und einen Planetenradsatz als Achsantrieb verwendendes Handschaltgetriebe

Info

Publication number: DE112009001011T5
Application number: DE112009001011T
Authority: DE
Inventors: Roger T. N.Y. Simpson; Mark E. N.Y. Michaels
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2008-05-16
Filing date: 2009-05-12
Publication date: 2011-06-30
Also published as: CN102016362A; WO2009140229A2; US20110165984A1; WO2009140229A3; US8562476B2; JP5347020B2; CN102016362B; JP2011521183A

Abstract

Getriebe für einen Motor mit einer reduzierten Paketgröße und reduzierter Masse, umfassend: ein Eingangskettenrad; ein Ausgangskettenrad mit einem hohlen Mittelteil, das über eine Kette mit dem Eingangskettenrad antriebsverbunden ist; und einen Planetenradsatz, der ein von dem hohlen Mittelteil des Ausgangskettenrads aufgenommenes Sonnenrad, mindestens zwei Planetenräder, die mit dem Sonnenrad in Eingriff stehen und an einem festgelegten Planetenträger zum Antrieb eines Differenzials an einem Hohlradteil angebracht sind, umfasst; wobei bei Drehung des Eingangskettenrads in einer ersten Richtung die Kette das Ausgangskettenrad in der ersten Richtung antreibt und das Sonnenrad in der ersten Richtung antreibt und das Sonnenrad die mindestens zwei Planetenräder zur Drehung in einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, antreibt, wodurch der Hohlradteil und das Differenzial in der zweiten Richtung angetrieben werden.

Description

BEZUGNAHME AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht eine oder mehrere Erfindungen, die in der am 16. Mai 2008 eingereichten vorläufigen Anmeldung Nr. 61/053,773 mit dem Titel ”MANUAL TRANSMISSION USING CHAIN AND PLANETARY GEAR SET AS FINAL DRIVE” (EINE KETTE UND EINEN PLANETENRADSATZ ALS ACHSANTRIEB VERWENDENDES HANDSCHALTGETRIEBE) offenbart wurden. Hiermit wird die Priorität unter 35 USC§119(e) der vorläufigen US-Anmeldung beansprucht, und es wird hiermit auf die oben genannte Anmeldung Bezug genommen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft das Gebiet von Handschaltgetrieben. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Kette und einen Planetenradsatz als Achsantrieb verwendende Handschaltgetriebe.
BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK
Auf dem heutigen Kraftfahrzeugmarkt wird ständig danach gestrebt, die Paketgröße von Komponenten zu verkleinern und den Wirkungsgrad der Motorkomponenten zu erhöhen.
Verbesserungen des Wirkungsgrads und der Paketgröße sind bei Automatikgetrieben erzielt worden. Zum Beispiel ist bei dem GMPT 6T40 und 6T45, die derzeit in Produktion sind und in 1 des Stands der Technik gezeigt werden, die Zwischenwelle des Automatikgetriebes entfernt worden, und eine Kette 8 umgibt das mit der (nicht gezeigten) Getriebeausgangswelle verbundene Eingangskettenrad 4 und ein mit dem Sonnenrad 16 des Planetensatzes verbundenes Ausgangskettenrad 8. Das Sonnenrad 16 wird durch das Ausgangskettenrad 6 angetrieben und treibt den Planetenträger 18 und das Differenzial 20, die einstückig geformt sind, an. Das Hohlrad 12 ist am Gehäuse 10 befestigt.
2 zeigt ein herkömmliches Handschaltgetriebe. Bei einem herkömmlichen Handschaltgetriebe ist das Ritzel 5 mit der Ausgangswelle 2 des Handschaltgetriebes verbunden. Das Ritzel 5 steht mit einem Hohlrad 7 in Eingriff und treibt dieses an. Das Hohlrad 7 ist mit dem Differenzialgehäuse und dem Differenzial 20 verbunden und treibt so das Differenzial 20 direkt an, das wiederum die Vorderachsen 15 der Räder antreibt. Das Hohlrad 7 hat eine große Masse, eine große Rotationsträgheit und weist einen sehr großen Durchmesser auf, der ca. 200–220 mm betragen kann. Das Hohlrad 7 dreht sich in die entgegengesetzte Richtung von der der Ausgangswelle 2 des Handschaltgetriebes bei einer 3- bis 4-fachen Untersetzung. Durch Verwendung eines Hohlrads 7 mit solch einem großen Durchmesser wird auf Kosten des Motorraumplatzes und eines großen Handschaltgetriebe-Packungsraums eine Untersetzung von 3,5:1 erzielt.
Obgleich bei Automatikgetrieben der Wirkungsgrad und die Paketgröße verbessert worden sind, sind keine Bemühungen unternommen worden, das gleiche bei Getrieben mit Zahnrad-Achsantrieben zu erreichen, die einen richtungsumgekehrten Zahnräderausgang haben, wie zum Beispiel Doppelkupplungsgetrieben, automatisierten Handschaltgetrieben, Hybriden, elektrischen, stufenlosen Getrieben, zweiachsigen Handschaltgetrieben und dreiachsigen Handschaltgetrieben.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein Getriebe für eine Maschine oder einen Motor mit einer reduzierten Paketgröße und einem verbesserten Wirkungsgrad, umfassend: ein Eingangskettenrad, eine Kette, ein Ausgangskettenrad und einen Planetenradsatz. Das Ausgangskettenrad ist über die Kette mit dem Eingangskettenrad antriebsverbunden. Das Ausgangskettenrad weist einen hohlen Mittelteil auf, der das Sonnenrad des Planetenradsatzes aufnimmt. Des Weiteren enthält der Planetenradsatz mindestens zwei Planetenräder, die mit dem Sonnenrad in Eingriff stehen und an einem festgelegten Planetenträger angebracht sind, um ein Differenzial mit einem Hohlradteil anzutreiben. Wenn das Eingangskettenrad in einer ersten Richtung gedreht wird, treibt die Kette das Ausgangskettenrad und das Sonnenrad in der ersten Richtung an, und das Sonnenrad treibt die Planetenräder zur Drehung in einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, an, wodurch der Hohlradteil und das Differenzial in der zweiten Richtung angetrieben werden.
Die vorliegende Erfindung verkleinert das Gesamtachsantriebspaket und macht es radial kleiner bei einer geringeren Rotationsträgheit und verringertem Gewicht des Achsantriebs.
Die Kette ist vorzugsweise eine Zahnkette, obgleich auch andere Kraftübertragungsketten verwendet werden können. Die Anzahl von Zähnen am Sonnenrad, an den Planetenrädern und an dem als Teil des Differenzialgehäuses ausgebildeten Hohlrad kann geändert werden, um das Untersetzungsverhältnis wie für verschiedene Getriebe geeignet zu ändern.
Das Getriebe kann ein beliebiges der Handschaltgetriebe mit Zahnrad-Achsantrieben sein, die einen richtungsumgekehrten Zahnräderausgang haben, wie zum Beispiel Doppelkupplungsgetriebe, automatisierte Handschaltgetriebe, Hybride, elektrische, stufenlose Getriebe, zweiachsige Handschaltgetriebe und dreiachsige Handschaltgetriebe.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische Darstellung der Achsantriebe der Automatikgetriebe GMPT 6T40 und GMPT 6T45 nach dem Stand der Technik.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Handschaltgetriebes nach dem Stand der Technik mit einem Zahnrad als Achsantrieb.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Handschaltgetriebes der vorliegenden Erfindung mit einer Kette und einem Planetenradsatz als Achsantrieb.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ersetzt das Ritzel 5 und das schrägverzahnte Hohlrad 7 des herkömmlichen Handschaltgetriebes durch eine Kette 38, Eingangs- und Ausgangskettenräder 36, 40, einen Planetenradsatz 32 und ein als Teil des Differenzialgehäuses 20 ausgebildetes Hohlrad. Das Hohlrad 7 und die Ritzel irgendeines der Handschaltgetriebe mit Zahnrad-Achsantrieb, die einen richtungsumgekehrten Ausgang haben, wie zum Beispiel Doppelkupplungsgetriebe, automatisierte Handschaltgetriebe, Hybride, elektrische, zweiachsige Handschaltgetriebe und dreiachsige Getriebe, können durch die Kette 38, die Kettenräder 36, 40 und den Planetenradsatz 32 der vorliegenden Erfindung zum Antrieb des Differenzials 20 ersetzt werden.
Der Planetenträger 18 ist festgelegt und wird somit daran gehindert, das Differenzial 20 des Hohlrads 12 zu drehen. Die in 3 gezeigte Anordnung hält die Umkehrung oder Drehung in einer entgegengesetzten Richtung von der Ausgangswelle 2 des Handschaltgetriebes bei einer 3- bis 4-fachen Untersetzung aufrecht, während die Paketgröße des Handschaltgetriebes wesentlich reduziert wird.
Ein Eingangskettenrad 36 ist zur Drehung mit der Ausgangswelle 2 des Handschaltgetriebes angebracht. Ein Ausgangskettenrad 40 weist einen hohlen Mittelteil auf, der keilverzahnt ist und das schrägverzahnte Sonnenrad 34 eines Planetenradsatzes 32 aufnimmt. Eine erste Achswelle 42a, die zu den Achsen 15a und den Rädern auf einer ersten Seite führt, durchquert den hohlen Mittelteil des schrägverzahnten Sonnenrads 34 und wird von einer Seite des Differenzials 20 aufgenommen. Eine zweite Achswelle 42b, die zu den Achsen 15b und den Rädern auf einer zweiten Seite führt, durchquert die andere Seite des Differenzials 20 des Planetenradsatzes 32 und wird von ihr aufgenommen. Kugellager 44 befinden sich zwischen dem Ausgangskettenrad 40 und dem Planetenradsatz 32, um das Sonnenrad 34 abzustützen.
Eine Kette 38 umhüllt das Eingangskettenrad 36 auf der Ausgangswelle 2 des Handschaltgetriebes und das Ausgangskettenrad 40 und stellt eine Antriebsverbindung der Ausgangswelle 2 des Handschaltgetriebes und des Sonnenrads 34 des Planetenradsatzes 32 mit einem Differenzial 20 her. Der Planetenradsatz 32 enthält das Sonnenrad 34 auf der ersten Achswelle 42a, das von mindestens zwei Planetenrädern 30 umgeben ist und mit ihnen in Eingriff steht. Obgleich zwei Planetenräder 30 gezeigt werden, werden vorzugsweise mindestens drei Planetenräder verwendet. Die Planetenräder 30 sind des Weiteren an einem Planetenträger 18 angebracht und stehen mit einem Hohlrad 12 in Eingriff, das als Teil des Differenzialgehäuses 20 ausgebildet ist. Der Planetenträger 18 ist festgelegt oder wird festgehalten. Wenn sich das Sonnenrad 34 im Uhrzeigersinn dreht, drehen sich die Planetenräder 30 entgegen dem Uhrzeigersinn und treiben das Hohlrad 12 entgegen dem Uhrzeigersinn an. Das einstückig mit dem Differenzialgehäuse ausgebildete Hohlrad 12 treibt das Differenzial 20 an.
Wenn sich die Ausgangswelle 2 des Handschaltgetriebes im Uhrzeigersinn dreht, dreht sich das Eingangskettenrad 36 und treibt die Kette 38 und das durch Keilverzahnung mit dem Sonnenrad 34 verbundene Ausgangskettenrad 40 an, wodurch das Sonnenrad 34 angetrieben wird. Das Sonnenrad dreht sich im Uhrzeigersinn und bewirkt, dass sich die Planetenräder 30 entgegen dem Uhrzeigersinn drehen, wodurch das Hohlrad 12 und das Differenzial 20 sowie die erste und die zweite Achswelle 42a, 42b entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben werden.
Die vorliegende Erfindung verkleinert das Gesamtachsantriebspaket und macht es radial kleiner bei einer geringeren Rotationsträgheit und verringertem Gewicht des Achsantriebs.
Bei der Zahnkette handelt es sich vorzugsweise um eine HyVo^®-Kette, obgleich auch andere Kraftübertragungsketten verwendet werden können. Die Zähnezahl am Sonnenrad, an den Planetenrädern und an dem als Teil des Differenzialgehäuses ausgebildeten Hohlrad kann geändert werden, um das Untersetzungsverhältnis wie für verschiedene Getriebe geeignet zu ändern.
Demgemäß versteht sich, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung die Anwendung der Grundzüge der Erfindung nur veranschaulichen sollen. Der Bezug auf die ausführlichen Ausführungsformen in dieser Schrift soll den Schutzbereich der Ansprüche nicht einschränken, die wiederum jene Merkmale anführen, die als wesentlich für die Erfindung betrachtet werden.
Zusammenfassung: Ein Getriebe für eine Maschine oder einen Motor mit einer reduzierten Paketgröße und einem verbesserten Wirkungsgrad, umfassend: ein Eingangskettenrad, ein Ausgangskettenrad, eine Kette und einen Planetenradsatz. Das Ausgangskettenrad ist über die Kette mit dem Eingangskettenrad antriebsverbunden. Das Ausgangskettenrad weist einen hohlen Mittelteil auf, der das Sonnenrad des Planetenradsatzes aufnimmt. Des Weiteren enthält der Planetenradsatz mindestens zwei Planetenräder, die mit dem Sonnenrad in Eingriff stehen und an einem festgelegten Planetenträger angebracht sind, um ein Differenzial mit einem Hohlradteil anzutreiben. Wenn das Eingangskettenrad in einer ersten Richtung gedreht wird, treibt die Kette das Ausgangskettenrad und das Sonnenrad in der ersten Richtung an, und das Sonnenrad treibt die Planetenräder zur Drehung in einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, an, wodurch der Hohlradteil und das Differenzial in der zweiten Richtung angetrieben werden.

Claims

Getriebe für einen Motor mit einer reduzierten Paketgröße und reduzierter Masse, umfassend: ein Eingangskettenrad; ein Ausgangskettenrad mit einem hohlen Mittelteil, das über eine Kette mit dem Eingangskettenrad antriebsverbunden ist; und einen Planetenradsatz, der ein von dem hohlen Mittelteil des Ausgangskettenrads aufgenommenes Sonnenrad, mindestens zwei Planetenräder, die mit dem Sonnenrad in Eingriff stehen und an einem festgelegten Planetenträger zum Antrieb eines Differenzials an einem Hohlradteil angebracht sind, umfasst; wobei bei Drehung des Eingangskettenrads in einer ersten Richtung die Kette das Ausgangskettenrad in der ersten Richtung antreibt und das Sonnenrad in der ersten Richtung antreibt und das Sonnenrad die mindestens zwei Planetenräder zur Drehung in einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, antreibt, wodurch der Hohlradteil und das Differenzial in der zweiten Richtung angetrieben werden.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die Kette eine Zahnkette ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei das Getriebe ein Handschaltgetriebe ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei das Getriebe ein Doppelkupplungsgetriebe ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei das Getriebe ein automatisiertes Handschaltgetriebe ist
Getriebe nach Anspruch 1, wobei das Getriebe ein Hybrid ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei das Getriebe ein zweiachsiges Handschaltgetriebe ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei das Getriebe ein dreiachsiges Getriebe ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei das Getriebe elektrisch ist.
Getriebe nach Anspruch 1, das weiterhin Kugellager zwischen dem Ausgangskettenrad und dem Planetenradsatz zur Abstützung des Sonnenrads umfasst.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei der Hohlradteil einstückig mit dem Differenzial ausgebildet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die erste Richtung im Uhrzeigersinn verläuft und die zweite Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn verläuft.