DE19733002A1

DE19733002A1 - Vorrichtung zur Übersetzung einer Drehbewegung einer ersten Welle in eine entgegengesetzte Drehbewegung einer zweiten Welle

Info

Publication number: DE19733002A1
Application number: DE1997133002
Authority: DE
Inventors: Andreas Rundkowski
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 1999-02-25
Anticipated expiration: 2017-08-01
Also published as: DE19733002B4

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übersetzung einer Drehbewegung einer ersten Welle in eine entgegengesetzte Drehbewegung einer zweiten Welle, insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse, einem gehäusefesten Planetenträger und wenigstens zwei Planeten mit jeweiligen Planetenachsen, welche jeweils sowohl mit einem Sonnenrad der ersten Welle als auch mit einem Sonnenrad der zweiten Welle kämmen, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Zum Ausgleich von Wechselmomenten und zur Reduzierung von Schwingungen im Antriebsstrang beispielsweise eines Kraftfahrzeuges ist es aus der DE 195 17 605 A1 bekannt eine Einrichtung mit insgesamt drei Schwungmassen und einer Kupplung in einem gemeinsamen Gehäuse vorzusehen. Während die ersten beiden Schwungmassen zur Reduzierung der von einer Kurbelwelle in ein Getriebe weiterleitbaren Schwingungen im Sinne eines Zweimassenschwungrades verwendet werden, wird die dritte Schwungmasse von der ersten Schwungmasse über gehäusefeste Planetenräder daran angetrieben, daß der Drehsinn dieser auf der Kurbelwelle gelagerten dritten Masse entgegengesetzt zu dem Drehsinn der Kurbelwelle ist. Hierbei ergibt sich jedoch der Nachteil, daß ein derartiger Planetentrieb immer mit einem Zahnflankenspiel zwischen den Planetenrädern und Sonnenrädern der Schwungmassen behaftet ist. Das Zahnflankenspiel führt zu erhöhter Geräuschentwicklung und starkem Verschleiß der beteiligten Zahnradflanken. Die Verwendung derartiger Planetenantriebe ist daher insbesondere im Automobilbau wegen hoher Kräfte und Momente im Antriebsstrang sehr begrenzt.

Aus der G 92 05 374.2 ist es bekannt, in Eingriff befindliche Zahnräder unter leichten ständigen Federdruck zu stellen. Diese hat jedoch den Nachteil, daß die Federvorspannung auf die maximal zu erwartende Kraftbelastung des Zahnradeingriffes eingestellt sein muß. Bei beispielsweise im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zu erwartende Drehmomente und Momentspitzen sind jedoch derart groß, daß eine sehr hohe Federvorspannung von beispielsweise 1.500 bis 1.600 Nm erforderlich wäre. Dies führt jedoch zu hohen Reibungsverlusten und entsprechenden Verlustleistungen durch einen ständigen starken Andruck der Zahnflanken durch die Feder.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der obengenannten Art zur Verfügung zu stellen, wobei die obengenannten Nachteile überwunden werden und ein optimaler Spielausgleich in allen Last- und Betriebszuständen sicher gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in abhängigen Ansprüchen angegeben.

Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein mit dem Planetenträger und gegen diesen verdrehbar verbundenes Lagerelement vorgesehen ist, wobei wenigstens einer der wenigstens zwei Planeten als Stellplanet mit seiner Planetenachse in dem Lagerelement gelagert ist und wenigstens ein anderer der wenigstens zwei Planeten als Festplanet mit seiner Planetenachse in dem Planetenträger gehäusefest gelagert ist, wobei ferner wenigstens ein Aktuator zwischen dem Planetenträger und dem Lagerelement derart vorgesehen ist, daß dieser wahlweise das Lagerelement gegen den Planetenträger verschiebend mit Kraft beaufschlagt.

Dies hat den Vorteil, daß die Planetenachsen von Stell- und Festplaneten gegeneinander verschiebbar sind und so ein Spiel zwischen den Zahnflanken der Sonnenräder der ersten und zweiten Welle und den Planetenrädern wirksam vermieden ist. Dies resultiert in geringerem Zahnflankenverschleiß und einem geräuschärmeren Laufen der Vorrichtung. Auch bei Lastzuständen mit höheren Kräften ist hierdurch ein spielfreier Lauf der Vorrichtung ohne zusätzliche Reibungsverluste optimal gewährleistet.

Zum Anpassen des Spielausgleichs an unterschiedliche Lastzustände und Kraftverhältnisses beaufschlagt der Aktuator des Lagerelement gegen den Planetenträger mit einer vorbestimmten, variablen Kraft vorspannend.

Eine optimale Kraftübertragung zwischen Planetenträger und Lagerelement wird dadurch erzielt, daß der Aktuator in einer Ausnehmung im Lagerelement und sich an diesem abstützend angeordnet und vorzugsweise an seinem dem Lagerelement abgewandten Ende über einen Anlenkpunkt fest mit dem Gehäuse bzw. dem Planetenträger verbunden ist.

Zweckmäßigerweise ist der Aktuator ein Hydraulikzylinder, dessen eines Ende mit dem Planetenträger fest verbunden ist und dessen entsprechendes anderes Ende sich am Lagerelement abstützt. Hierbei ergibt sich eine besonders einfache und kostengünstige Konstruktion dadurch, daß der Hydraulikzylinder mittels Öldruck über druckmittelversorgende Kanäle angesteuert ist und die druckmittelversorgenden Kanäle für Hydraulikzylinder identisch mit Schmiermittelkanälen der Stellplaneten sind.

Für ein optimales Einstellen der Planetenradachsen gegeneinander für einen optimalen Spielausgleich weist die Verbindung zwischen Planetenträger und Lagerelement ein vorbestimmtes Spiel auf.

Eine besonders betriebssichere und gleichzeitig kostengünstige Konstruktion mit wenigen Bauteilen ergibt sich dadurch, daß das Lagerelement zwischen dem Planetenträger und einem auf das Lagerelement gegenüber dem Planetenträger aufgesetzten Lagerelementblech klemmend verschraubt ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Lagerelement ein umlaufender Stellring und vorzugsweise das Lagerelementblech ein umlaufendes Ringblech.

Bei einer Anwendung in einem Kraftfahrzeug zur Schwingungsreduktion bzw. -dämpfung ist in besonders vorteilhafter Weise die zweite Welle eine Ausgleichswelle mit Ausgleichsmasse und die erste Welle eine Primärwelle mit Primärmasse eines Zweimassenschwungrades.

Zweckmäßigerweise ist der Planetenträger einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind eine gerade Anzahl von Planeten, insbesondere vier Planeten, vorgesehen, welche in gleichen Winkelabständen zueinander und/oder je zwei gegenüberliegend angeordnet sind, wobei jeweils zwei sich gegenüberliegende Planeten Stellplaneten und entsprechend andere zwei sich gegenüberliegende Planeten Festplaneten sind.

Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen in

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Aufsicht,

Fig. 2 in Schnittansicht entlang der Linie A-B von Fig. 1,

Fig. 3 einen Teil eines Antriebsstranges mit einer bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 4 die bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie in Getriebestrang von Fig. 3 eingebaut, in teilweise aufgerissener Aufsicht,

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von Fig. 4 und

Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von Fig. 4.

Die in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt einen Planetenträger 1, Festplaneten 2, 3, deren Planetenachsen 12, 14 im Planetenträger gehäusefest gelagert sind, einen Stellring 4, ein auf den Stellring 4 aufgesetztes Ringblech 5, Hydraulikelemente 6, 7, mit Anlenkpunkten 8, 9 am Planetenträger 1, und Stellplaneten 10, 11, deren Planetenachsen 11, 13 in dem Stellring 4 gelagert sind. Der Stellring 4 ist zwischen dem Planetenträger 1 und dem Ringblech 5 klemmend gehaltert, wobei beispielsweise Schrauben 38 (Fig. 3, 4 und 6) durch das Ringblech 5 und den Stellring 4 hindurchgreifend in den Planetenträger 1 eingeschraubt sind. Die Planeten 2, 3, 10 und 11 kämmen am äußeren Umfang der Vorrichtung mit einem Hebelrad 32 einer ersten Welle 22 (Fig. 3) und am inneren Umfang der Vorrichtung mit einem Sonnenrad 34 einer zweiten Welle 28 (Fig. 3), so daß von der ersten Welle 22 die zweite Welle 28 in entgegengesetztem Drehsinn angetrieben wird.

Die Hydraulikelemente 6 und 7 sind jeweils an den Anlenkpunkten 8 und 9 mit dem Planetenträger 1 verbunden. Der Planetenträger 1 kann dabei auch direkt ein Gehäuse sein. Ein diesen Anlenkpunkten 8 und 9 gegenüberliegendes Ende der Hydraulikelemente 6, 7 stützt sich im oder am Stellring 4 ab. Wenn nun die Hydraulikzylinder 6 und 7 beispielsweise mit Öldruck beaufschlagt werden, so spreizen sie die Anlenkpunkte 8 und 9 am Planetenträger 1 von den jeweiligen Abstützpunkten im Stellring 4 ab und üben so eine Kraft zwischen dem Stellring 4 und dem Planetenträger 1 derart aus, daß diese gegeneinander verschoben werden. Da die Planetenachsen 13, 15 der Stellplaneten 10, 11 in dem Stellring 4 und die Planetenachsen 12, 14 der Festplaneten 2, 3 in dem Planetenträger 1 gelagert sind, werden durch die Kraft der Hydraulikelemente 6, 7 die Planetenachsen 13, 15 der Stellplaneten 10, 11 gegen die Planetenachsen 12, 14 der Festplaneten 2, 3 verschoben. Auf diese Weise wird ein Spiel zwischen den Zahnflanken der Planeten 2, 3, 10,11 und den Sonnenrädern 32, 34 der ersten und zweiten Welle 22, 28 ausgeglichen. Die Anlenkpunkte 8 und 9 können auch direkt an einem Gehäuse angeordnet sein, welches die Vorrichtung umgibt und in dem der Planetenträger 1 einstückig ausgebildet ist.

Fig. 3 zeigt beispielhaft eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges. Hierbei ist in der Fig. 3 links eine Hubkolben-Brennkraftmaschine 16 mit Kurbeltrieb 18 und Kurbelwelle 20 angedeutet. Abtriebsrichtung sind ein Zweimassenschwungrad mit Primärwelle 22 und Sekundärwelle 24 und einer anschließenden Kupplungsanordnung in einem Gehäuse 26 angeordnet. Die Primärwelle 22 treibt über eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Planeten 2, 3, 10, 11 eine Ausgleichswelle 28 an, welche der zuvor erwähnten zweiten Welle entspricht. In der Schnittdarstellung von Fig. 3 ist nur die Planetenachse 14 des Festplaneten 3 sichtbar. Ein Planetenrad 30 kämmt dabei mit einem Hohlrad 34 der Primärwelle 22 und einem Sonnenrad 32 der Ausgleichswelle 28. Die Hubkolben-Brennkraftmaschine 16 treibt über die Kurbelwelle 20 die Primärwelle 22 des Zweimassenschwungrades an, welche wiederum über den erfindungsgemäßen Planetentrieb die Ausgleichswelle 28 mit entsprechender Ausgleichsmasse in zur Kurbelwelle 20 entgegengesetztem Drehsinn antreibt. Auf diese Weise lassen sich Drehungleichförmigkeiten der Kurbelwelle 20 platzsparend kompensieren.

Der Stellring 4 ist auf den Planetenträger 1 bzw. das Gehäuse 26 aufgesetzt, auf dem wiederum das Ringblech 5 angeordnet ist. Eine Schraube 36 ist durch das Ringblech 5 und den Stellring 4 hindurch geführt und in den Planetenträger 1 bzw. das Gehäuse 26 eingeschraubt. Die Schraube drückt das Ringblech 5 gegen den Stellring 4 und haltert damit die gesamte Anordnung aus Ringblech 5 und Stellring 4 im wesentlichen gehäusefest, wobei das Ringblech 5 den Stellring 4 axial führt. Zwischen Schraube 36 und Ringblech 4 ergibt sich ein Spiel in Form eines Zwischenraumes 38, welches eine Verschiebung des Stellringes 4 bezüglich des Planetenträgers 1 bzw. des Gehäuses 24 und somit eine Verschiebung der Planetenachsen 13, 15 der Stellplaneten 10, 11 bezüglich der Planetenachsen 12,14 der Festplaneten 2, 3 erlaubt. Hierdurch wird ein Spiel zwischen den Zahnradflanken von Sonnen- und Hohlrad 32, 34 und den Planeten 2, 3, 10, 11 ausgleichbar.

Die Fig. 4 bis 6 veranschaulicht die Anordnung aus Ringblech 5 und Stellring 4 und die Anordnung der Hydraulikzylinder 6 und 7, welche die Kraft zum Verschieben der Planetenachsen 13, 15 bezüglich der Planetenachsen 12, 14 für den Spielausgleich aufbringen. Die Hydraulikzylinder 6 und 7 sind jeweils in einer Ausnehmung 40, 42 im Stellring 4 angeordnet und stützen sich an diesem ab. An einem gegenüberliegenden Ende sind sie Hydraulikzylinder 6, 7 über Anlenkpunkte 8 und 9 mit dem Gehäuse 24 bzw. dem Planetenträger 1, welcher in der Darstellung gemäß Fig. 4 nicht sichtbar ist, verbunden. Die Hydraulikzylinder 6, 7 werden über eine umlaufende Nut bzw. einen Kanal 44 mit einem Druckmittel, beispielsweise Öl, versorgt. Diese Nut ist dieselbe, welche die Stellplaneten 10, 11 jeweils mit Schmieröl versorgt. Über den Druck dieses Schmiermittels wird die Anlenkkraft der Hydraulikzylinder 6, 7 bestimmt.

Fig. 5 zeigt den Stellplaneten 11 mit der Planetenachse 15, die im Stellring 4 gelagert und mit diesem beweglich ist. Über Kanäle 44 wird der Stellplanet 4 mit Schmiermittel versorgt. Ferner ist ein Schnitt durch den Hydraulikzylinder 7 im Stellring 4 sichtbar. Auch der Hydraulikzylinder 7 wird über Kanal 44 mit Schmiermitteldruck versorgt. Das Ringblech 5 ist gehäusefest bzw. planetenträgerfest mittels einer Schraube 36 angeschraubt, wie sich aus Fig. 6 ergibt. Ferner ist aus Fig. 6 der Festplanet 2 ersichtlich, dessen Planetenachse 12 gehäusefest bzw. planetenträgerfest auf einer Seite im Planetenträger 1 und auf der anderen Seite im Ringblech 5 gelagert ist. Bezüglich der Planetenachse 12 ist der Stellring 4 beweglich, was ein Zwischenraum 46 zwischen Planetenachse 12 und Stellring 4 andeutet. Auch der Festplanet 2 wird über einen Kanal 44 mit Schmiermittel versorgt.

Bezugszeichenliste

1

Planetenträger

2

Festplanet

3

Festplanet

4

Stellring

5

Ringblech

6

Hydraulikelement

7

Hydraulikelement

8

Anlenkpunkt des Hydraulikelementes

6

9

Anlenkpunkt des Hydraulikelementes

7

10

Stellplanet

11

Stellplanet

12

Achse des Festplaneten

2

13

Achse des Stellplaneten

10

14

Achse des Festplaneten

3

15

Achse des Stellplaneten

11

16

Hubkolben-Brennkraftmaschine

18

Kurbeltrieb

20

Kurbelwelle

22

Primärwelle

24

Sekundärwelle

26

Gehäuse

28

Ausgleichswelle

30

Planetenrad

32

Sonnenrad

34

Sonnenrad

36

Schraube

38

Zwischenraum

40

Ausnehmung

42

Ausnehmung

44

Nut bzw. Kanal

46

Zwischenraum zwischen Planetenachse

12

und Stellring

4

Claims

1. Vorrichtung zur Übersetzung einer Drehbewegung einer ersten Welle (22) in eine entgegengesetzte Drehbewegung einer zweiten Welle (28), insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse (26), einem gehäusefesten Planetenträger (1) und wenigstens zwei Planeten (2, 3, 10, 11) mit jeweiligen Planetenachsen (12, 13, 14, 15), welche jeweils sowohl mit einem Sonnenrad (32) der ersten Welle (22) als auch mit einem Sonnenrad (34) der zweiten Welle (28) kämmen, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Planetenträger (1) und gegen diesen verdrehbar verbundenes Lagerelement (4) vorgesehen ist, wobei wenigstens einer der wenigstens zwei Planeten (2, 3, 10, 11) als Stellplanet (10, 11) mit seiner Planetenachse (13, 15) in dem Lagerelement (4) gelagert ist und wenigstens ein anderer der wenigstens zwei Planeten (2, 3, 10, 11) als Festplanet (2, 3) mit seiner Planetenachse (12, 14) in dem Planetenträger (1) gehäusefest gelagert ist, wobei ferner wenigstens ein Aktuator (6, 7) zwischen dem Planetenträger (1) und dem Lagerelement (4) derart vorgesehen ist, daß dieser wahlweise das Lagerelement (4) gegen den Planetenträger (1) verschiebend mit Kraft beaufschlagt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (6, 7) des Lagerelement (4) gegen den Planetenträger (1) mit einer vorbestimmten, variablen Kraft vorspannend beaufschlagt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (6, 7) in einer Ausnehmung (40) im Lagerelement (4) und sich an diesem abstützend angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (6, 7) an seinem dem Lagerelement (4) abgewandten Ende über einen Anlenkpunkt (8, 9) fest mit dem Gehäuse (26) bzw. dem Planetenträger (1) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator ein Hydraulikzylinder (6, 7) ist, dessen eines Ende mit dem Planetenträger (1) fest verbunden ist und dessen entsprechendes anderes Ende sich am Lagerelement (4) abstützt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikzylinder (6, 7) mittels Öldruck über druckmittelversorgende Kanäle (44) angesteuert ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die druckmittelversorgenden Kanäle (44) für den Hydraulikzylinder (6, 7) identisch mit Schmiermittelkanälen (44) der Stellplaneten (10, 11) und/oder der Festplaneten (2, 3) sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Planetenträger (1) und Lagerelement (4) ein vorbestimmtes Spiel aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerelement (4) zwischen dem Planetenträger (1) und einem auf das Lagerelement (4) gegenüber dem Planetenträger (1) aufgesetzten Lagerelementblech (5) klemmend verschraubt ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerelement ein umlaufender Stellring (4) ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerelementblech ein umlaufendes Ringblech (5) ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Welle eine Primärwelle (22) mit Primärmasse eines Zweimassenschwungrades ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Welle eine Ausgleichswelle (28) mit Ausgleichsmasse ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenträger (1) einstückig mit dem Gehäuse (26) ausgebildet ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (26) ein Kupplungsgehäuse eines Kraftfahrzeuges ist.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine gerade Anzahl von Planeten (2, 3, 10, 11), insbesondere vier Planeten (2, 3, 10, 11), vorgesehen sind, welche in gleichen Winkelabständen zueinander und/oder je zwei gegenüberliegend angeordnet sind, wobei jeweils zwei sich gegenüberliegende Planeten Stellplaneten (10, 11) und entsprechend andere zwei sich gegenüberliegende Planeten Festplaneten (2, 3) sind.