DE3130260A1 - Schaltbares planetenraedergetriebe - Google Patents

Description

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Unser Az.: PA 638 22. Juli 1981

ZAHNRAt)ERFABRIK RENK

AKTIENGESELLSCHAFT Gögginger Straße 71 - 83 8900 Augsburg

Schaltbares Plänetenrädergetriebe

Die Erfindung betrifft ein schaltbares Planetenrädergetriebe mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Patentanspruch 1, wie es beispielsweise aus der DE-AS 2 708 524 bekannt ist.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, das Planetenrädergetriebe so zu gestalten, daß wahl- · weise zwei verschiedene Übersetzungsverhältnisse und eine Neutralstellung eingeschaltet werden können, ohne daß eine Fehlschaltung, also beispielsweise beide Gänge gleichzeitig eingelegt oder bei Neutralstellung fälschlicherweise einer oder beide Gänge eingelegt, möglich ist. Gleichzeitig soll sichergestellt werden, daß für einen Schaltvorgang mit Sicherheit

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eine "Zahn auf Zahnlücke Stellung" erreicht und damit ein Schaltvorgang ermöglicht wird. Insbesondere besteht die Aufgabe darin, ein schaltbares Hauptgetriebe, insbesondere von Fahrzeugen, um eine weitere Schaltstufe zu erweitern, wobei der Übersetzungsunterschied ungefähr 1,5 betragen soll, und diese weitere Schaltstufe im Stillstand der Abtriebswelle bzw. im Stillstand des Fahrzeuges schaltbar sein soll.

üblicherweise werden zur Lösung dieser Aufgabe Stirnräder und eine Schiebemuffe verwendet, die einmal ein erstes Schieberad und einmal ein zweites Schieberad einkuppelt. Zur Lösung der vorliegenden Aufgabe wurde aus räumlichen Gründen und aus Gewichtsgründen ein Planetenrädergetriebe verwendet.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Kombination der Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst.

Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen als Beispiel beschrieben. Darin zeigen

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein schaltbares Planetenrädergetriebe in Neutralstellung mit einem vorgeschalteten, schaltbaren Hauptgetriebe,

Fig. 2 eine Schaltstellung des Planetenrädergetriebes bei einer übersetzung von i = 1 : durch Blockieren des Planetenträgers gegenüber dem Hohlrad, und

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Fig. 3 eine andere Schaltstellmg des Planetenrädergetriebes mit einer übersetzung von i =1 : 1,5 durch Antrieb am Hohlrad, Festhalten" des inneren Sonnenrades und Abtrieb am Planetenträger.

Entsprechend Fig. 1 ist von einem Motor 1 ein schaltbares Hauptgetriebe 2 angetrieben. Letzteres treibt über eine Zwischenstufe 3 und ein Zahnrad 4 das Hohlrad 5 des eigentlichen Planetenrädergetriebes. Das Zahnrad 4 und das Hohlrad 5 bestehen aus einem einzigen Stück und sind mit einer axialen Bohrung 6 versehen, durch welches sich eine Abtriebswelle'7 erstreckt. Auf der Abtriebswelle ist-ein Planetenträger 11 axial und in Drehrichtung fest angebracht. Der Planetenträger .11 enthält ein Trägerelement 10 mit Zapfen 12, auf denen sich durch Lager 13 drehbar gelagerte Planetenräder 14 befinden. Die Zpafen 12 sind über die Planetenräder 14 hinaus verlängert und tragen an ihrem herausragenden Ende einen außerverzahnten Zahnkranz .15, -der mit dem Trägerelement 10 starr verbunden ist und sich jeweils zusammen mit ihm dreht. Die Planetenräder sind einerseits mit der Verzahnung 16 des Hohlrades 5 und andererseits mit der Verzahnung 17 eines inneren Sonnenrades 18 in Eingriff.

Das Sonnenrad 18 ist auf seiner, vom Trägerelement 10 des Planetenträgers 11 abgewandten Seite der Planetenräder 14, mit einer axialen Verlängerung 21 versehen, an deren Ende ein zur Abtriebswelle 7 koaxialer, außeriverzahnter Zahnkranz 22 angebracht ist, der den gleichen Durchmesser und die gleiche Verzahnung wie der Zahnkranz 15 des Planetentrngers 11 hat.

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Die Verzahnung 16 des Hohlrades 5 ist über den Zahnkranz 15 des Planetenträgers 11 hinaus axial verlängert, Der Verzahnung 16 des Hohlrades 5 steht mit axialem Abstand eine gleiche Verzahnung 23 des Getriebegehäuses 24 gegenüber. Diese zahnkranzförmige Verzahnung 23 des Gehäuses 24 erstreckt sich in axialer Richtung über den Zahnkranz 22 am Ende der RÜzelverlängerung 21 in Richtung zum Hohlrad 5 hinaus.

Zwei identische Schaltmuffen 31 und 32 befinden sich in Fig. 1 in einer Neutralstellung, bei welcher ein an ihnen vorgesehener äußerer Zahnkranz 33 bzw, 34 mit der Hohlradverzahnung 16 bzw= der Gehäuseverzahnung 23 in Eingriff ist. Die beiden Schaltmuffen 31 und 32 sind an ihren äußeren Enden je mit einem inneren Zahnkranz 35 bzw. 36 versehen, welche in der in Fig. 1 gezeigten Neutralstellung axial außer Eingriff mit den Zahnkränzen 15 und 22 des Planetenträgers 11 bzw. des Sonnenrades 18 sind. Die beiden Schaltmuffen 31 und 32 sind je mit einer Umfangsnut 37 bzw. 38 versehen, in welche eine ihnen gemeinsame Schaltgabel 39 eingreift. Die Schaltgabel 39 wird von einem Steuerkolben 41 betätigt, der in einem Zylinder 42 parallel zur Getriebeachse verschiebbar ist, indem der Kolben wahlweise über Leitungen 45 und 46 auf der einen bzw. auf der anderen Stirnseite mit Strömungsmittel beaufschlagt wird. Die axiale Stellung des Kolbens 41 bestimmt jeweils die axiale Stellung der beiden Schaltmuffen 31 und 32, welche über die Schaltgabel 39 jeweils synchron in eine bestimmte Stellung eingestellt werden.

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Bei der in Fig. 2 gezeigten Schaltstellung sind die beiden Schaltmuffen 31 und 32 nach links in eine Schaltstellung verschoben worden, bei welcher ihre Außenzahnkränze 33 und 34 weiterhin mit der Hohlradverzahnung 16 bzw. der Gehäuseverzahnung 23 in Eingriff sind, jedoch der Innenzahnkranz 35 der Schaltmuffe 31 auch mit dem Zahnkranz 15 des Planetenträgers 11 in Eingriff ist. Dadurch ist das Hohlrad 5 mit dem Planetenträger 11 drehfest verriegelt. Dies ergibt eine Getriebeübersetzung zwischen dem Eingangs-Zahnrad 4 des Hohlrades 5 und der Abtriebswelle 7 des Planetenträgers 11 von i = 1 : 1. Der Kraftfluß geht vom Hohlrad 5 über die Schaltmuffe 31 direkt zum Planetenträger 11/ so daß die Planetenräder 14 und deren Lager 13 unbelastet sind. Die Schaltmuffe 31 dreht sich zusammen mit dem Hohlrad 5, dem Planetenträger 11, und der Abtriebswelle 7, während die Schaltmuffe 32 steht. .

Bei der in Fig. 3 gezeigten Schaltstellung befinden sich die Außenzahnkränze 33 und 34 der beiden Schaltmuffen 31 und 32 ebenfalls in Eingriff mit der Hohlradverzahnung 16 bzw. der Gehäuseverzahnung 23. Der Innenzahnkranz 35 der Schaltmuffe 31 ist jedoch äußer Eingriff und stattdessen ist der Innenzahnkranz 36 in Eingriff mit dem Außenzahnkranz 22 der Sonnenrad-· Verlängerung 21.

Der übergang von der in Fig. 2 gezeigten Schaltstellung zu der in Fig. 3 gezeigten Schaltstellung läuft wie folgt ab: Bei laufendem Motor 1, Leerlaufstellung des Hauptgetriebes 2 und Stillstand des Fahrzeuges bzw. der Abtriebswelle 7 wird die Schaltgabel 39

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bewegt. Diese Schaltbedingungen können durch eine elektronische Schaltung überwacht werden. Dabei bewegt sich die Schaltgabel 39 nach rechts schnell durch die in Fig. 1 gezeigte Neutralstellung. Die Schaltmuffe kommt gegenüber dem Zahnkranz 15 des Planetenträgers außer Eingriff, bleibt jedoch in Eingriff mit der Hohlradverzahnung 16. Die Schaltmuffe 32 ist noch mit dem Gehäusezahnkranz 23 in Eingriff, jedoch noch nicht mit dem Zahnkranz 22 des Sonnenrades 18. Das Schleppmoment des leerlaufenden Hauptgetriebes treibt über das Hohlrad 5 und die Planetenräder 14 das Sonnenrad 18 an. Die Abtriebswelle 7 und damit der Planetenträger 11 stehen. Das Verdrehen des Sonnenrades 18 beseitigt mögliche Zahn- auf Zahn-Stellung zwischen der Schaltmuffe 32 und dem Zahnkranz 22 des Sonnenrades 18. Die Schaltgabel 39 wird weiterbewegt und das Sonnenrad 18 wird mit seinem Zahnkranz 22 über die Schaltmuffe- 32 und die Gehäuseverzahnung 23 an das Gehäuse 24 gekuppelt. Die'Schaltmuffe 31 bleibt in Eingriff mit dem Hohlrad 5.

Dabei ergibt sich für die in Fig. 3 gezeigte Schaltstellung eine Getriebeübersetzung beispielsweise i = 1 : 1,5.

Das Umschalten von der in Fig. 3 gezeigten Schaltstellung mit übersetzung beispielsweise i = 1:1,5 in die in Fig. 2 gezeigte Schaltstellung mit Übersetzungsverhältnis i = 1 5 1, also Direktgang, erfolgt in umgekehrter Reihenfolge. Die Schaltgabel 39 bewegt die beiden Schaltmuffen 31 und 32 immer gleichzeitig. Eine Fehlschaltung ist damit ausgeschlossen.

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Die Neutralstellung in Fig. 1 ist weniger zum Unterbrechen des Kraftflusses zwischen angetriebenem Hohl-.rad 5 und als Abtrieb dienendem Planetenträger 11 erforderlich, sondern hauptsächlich dazu, damit beim Umschalten, wenn eine Zahn- auf Zahn-Stellung vorliegt, das Getriebe weitergedreht werden kann, um eine Zahnauf Zahnlücke-Stellung zu erreichen.

Die Schaltstellungen nach Fig. 2 und 3 werden durch entsprechende Beaufschlagung des Schaltgabelkolbens 41 mit Strömungsmittel über die Leitungen 45 und 46 fixiert. Zur Sicherung, daß diese Schaltstellungen auch bei Druckausfall gehalten werden, ist eine Rastervorrichtung vorgesehen, beispielsweise eine Kugelraste 51,52.

Wenn anstelle der beiden Schaltmuffen 31 und 32 nur eine einzige Schaltmuffe verwendet würde, dann wäre nicht gewährleistet, daß nach dem Herausbewegen aus einer Schaltstellung nach den Fig. 2 und 3 in die Neutralstellung nach Fig. 1 die zweite Schaltstellung bzw. die erste Schaltstellung wieder eingelegt werden kann. Die einzige Schaltmuffe würde aus allen Verzahnungen außer Eingriff kommen und müßte anschließend in zwei Verzahnungen gleichzeitig wieder eingerastet werden. Dies ist jedoch nahezu unmöglich, weil die Getriebeteile inzwischen zu Laufen anfangen, da der Motor 1 normalerweise läuft und das Schleppmoment des Hauptgetriebes 2 zusammen mit einem in ihm enthaltenen Drehmomentwandler die zu schaltenden Teile des Planetenrädergetriebes antreibt.

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Claims (1)

1. Unser Az.: PA 638 22. Juli 1981

   ZAHNRÄDERFABRIK RENK AKTIENGE SELLSC HAFT

   Patentansprüche

   1.) Schaltbares Planetenrädergetriebe mit einem Hohlrad (5), einem Planetenträger (11) mit Planetenrädern (14), und einem mit Bezug auf einen unbeweglichen Getriebeteil (24) festsetzbaren Sonnenrad (18) ,

   dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Hohlrad (5) ständig drehfest verbundene, jedoch zu ihm axial verschiebbare Schaltmuffe (31) mit einem Zahnkranz (35) versehen ist, der durch axiales Verschieben dieser Schaltmuffe (31) mit einem Zahnkranz (15) des Planetenträgers (11) in Eingriff gebracht werden kann, daß eine mit dem unbeweglichen Getriebeteil (24) drehfest verbundene, jedoch axial zum Sonnenrad (18) verschiebbare weitere Schaltmuffe (32)

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   O IOUZDU

   vorgesehen ist, die einen mit einem Zahnkranz (22) des Sonnenrades (18) durch axiales Verschieben in Verbindung bringbaren Zahnkranz (36) aufweist, daß ein beide Schaltmuffen (31,32) jeweils gleichzeitig axial einstellendes Schaltelement (39) vorgesehen ist und daß die eine Schaltmuffe (31) relativ zur anderen Schaltmuffe (32) und relativ zum Schaltelement (39) drehbar ist, wobei wahlweise eine der folgenden drei Stellungen einstellbar ist,

   a) die eine Schaltmuffe (31) drehfest mit dem Planetenträger (11) verbunden, und

   ' die andere Schaltmuffe (32) ohne drehfeste Verbindung zum Sonnenrad (18),

   b) beide Schaltmuffen (31,32) ohne drehfeste Verbindung zu Planetenträger (11) und Sonnenrad (18) ,

   c) die eine Schaltmuffe (31) ohne drehfeste Verbindung zum Planetenträger (11) , und die andere Schaltmuffe (32) drehfest mit dem Sonnenrad verbunden.

   2. Getriebe nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schaltmuffen (31,32) axial unmittelbar nebeneinander angeordnet sind.

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   3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schaltmuffen (31,32) durch eine Schaltgabel (39) als Schaltelement miteinander verbunden sind und je eine Umfangsnut (37,38) aufweist, in welche die Schaltgabel eingreift.

   4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k ennzeichnet , daß beide Schaltmuffen im wesentlichen gleich ausgebildet sind und je einen äußeren Zahnkranz (33, 34) und einen inneren Zahnkranz (35,36) haben.

   Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenträger (11) ein Trägerelement (10) für die Planetenräder (14) hat und der genannte Zahnkranz (15) des Planetenträgers (11) auf der vom Trägerelement (10) abgewandten Seite der Planetenräder (14) angeordnet ist.

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   6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Sonnenradzahnkranz (22) an einer axialen Verlängerung (21) dieses Sonnenrades zusätzlich zur Sonnenradverzahnung (17) gebildet ist.

   7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die drehfeste, jedoch axial verschiebliche Verbindung zwischen der weiteren Schaltmuffe (32) und dem unbeweglichen Getriebeteil (24) durch ineinandergreifende Zahnkränze (34,23) dieser beiden Teile gebildet ist.

   8. Getriebe nach.einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die drehfeste, jedoch axial verschiebliche Verbindung zwischen der einen Schaltmuffe (31) und dem Hohlrad (5) durch ineinandergreifende Zahnkränze (33,16) dieser beiden Teile gebildet ist.

   9. Getriebe nach Anspruch 8,

   dadurch gekennzeichnet,· daß der mit der einen Schaltmuffe (31) drehfest, jedoch axial verschieblich verbundene Zahnkranz des Hohlrades (5) durch eine axiale Verlängerung der in die Planetenräder (14) eingreifenden Hohlradverzahnung (16) gebildet ist.

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   10, Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (5) mit einem, von einem Antrieb (1) antreibbaren/ schaltbaren Hauptgetriebe (2) verbunden ist.