DE3130260C2 - Mechanisch schaltbares einfaches angetriebenes Planetengetriebe - Google Patents

Abstract

Zwei relativ zueinander verdrehbare Schaltmuffen (31, 32) sind jeweils zusammen axial verschiebbar. Die eine Schaltmuffe (31) ist ständig mit dem Hohlrad (5) und die andere (32) mit dem Getriebegehäuse drehfest, jedoch axial verschieblich verbunden, unabhängig von der jeweiligen Schaltstellung. Durch gleichzeitiges Verschieben beider Schaltmuffen aus einer Neutralstellung kann wahlweise die eine Schaltmuffe (31) zusätzlich mit dem Planetenträger (11) in Verbindung gebracht und damit der Planetenträger starr mit dem Hohlrad (5) gekuppelt werden, oder die andere Schaltmuffe (32) drehfest mit dem Sonnenrad (18) verbunden und damit das Sonnenrad gegenüber dem Getriebegehäuse (24) blockiert werden. Im ersten Falle ergibt sich eine Getriebeübersetzung von i = 1 : 1, im zweiten Falle von beispielsweise i = 1 : 1,5.

Description

Die Erfindung betrifft ein mechanisch schaltbares einfaches angetriebenes Planetengetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Ein solches Planetengetriebe ist aus der DE-OS 20 59 351 bekannt. Allerdings sind dort nicht zwei getrennte Schaitmuffen vorgesehen, sondern ein einziges, mehrere Verzahnungen aufweisendes Schaltstück. Dieses kann drei verschiedene Stellungen einnehmen, nämlich eine Neutralstellung, bei welcher keine Kraftübertragung von der Antriebswelle zur Abtriebswelle erfolgt, eine weitere Stellung, in welcher das Schaltstück das drehbar angeordnete Hohlrad mit dem die Abtriebswelle antreibenden Planetenträger verbindet und eine dritte Stellung, bei welcher das Schaltstück das drehbare Hohlrad drehfest mit dem Getriebegehäuse verbindet. Ferner zeigt die DE-AS 12 91 215 ein Planetengetriebe mit einem muffenartigen Schaltstück, welches mit einem drehbar gelagerten Hohlrad drehfest, jedoch axial verschieblich verbunden ist In einer Direktgang-Schaltstellung befindet sich das Schaltstück in einer Stellung, in welcher es das Hohlrad mit der Antriebswelle verbindet, die ihrerseits mit dem zentralen Sonnenrad verbunden ist. Dabei dreht sich das Hohlrad zusammen mit dem Sonnenrad, und die Kraftübertragung erfolgt vom Sonnenrad über die Planetenräder und den Planetenträger, der mangels Relativbewegung des Hohlrades ohne Schlupf mitgenommen wird. Dabei geht der Kraftfluß über die Planetenradlager, welche dadurch statisch über längere Zeit belastet werden.

Die US-PS 34 77 314 zeigt eine Antriebswelle und eine koaxial dazu angeordnete Abtriebswelle, deren aneinander angrenzende Enden unter Zwischenschaltung von zwei Schaitmuffen über ein Planetengetriebe miteinander verbunden werden können. Die beiden Schaltmuffen sind axial hintereinander angeordnet und werden von einer ihnen gemeinsamen Schaltgabel axial verschoben. In einer Neutralstellung sind beide Schaltmuffen mit einer Innenverzahnung des Sonnenrades und eine Schaltmuffe mit einer Außenverzahnung der Antriebswelle und die andere Schaltmuffe mit einer Außenverzahnung der Abtriebswelle in Eingriff. Bei axialer Verschiebung in der einen Richtung verbindet die eine Schaltmuffe weiterhin das Sonnenrad mit der Abtriebsweile, während die andere Schakmuffe nunmehr die Antriebswelle mit dem Planetenträger drehfest verbindet Bei Verschiebung der beiden Schaltmuffen in der entgegengesetzten Richtung wird von der einen Schaltmuffe der Planetenträger mit der Abtriebswelle drehfest verbunden und die andere Schakmuffe verbindet die Eingangswelle mit dem Sonnenrad drehfest

Ferner sind aus der US-PS 38 55 878 zwei koaxial hintereinander angeordnete Schaltmuffen bekannt die von einer gemeinsamen Schaltgabe! axial verschoben werden können. Bei Verschiebung in der einen Richtung erfolgt eine Drehmomentübertragung von einer Hauptantriebswelle zu einer koaxial zu ihr angeordneten Hauptabtriebswelle. In einer anderen Stellung wird von der Hauptantriebiweiie über die eine Schakmuffe Drehmoment auf eine parallele Stirnradstufe zu einer parallelen Hilfsabtriebswelle übertragen, während gleichzeitig von einer Hilfsantriebswelle über eine Stirnradstufe Drehmoment über die andere Schakmuffe zur Hauptabtriebswelle übertragen wird.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, bei einem Planetengetriebe der eingangs genannten Art unter Beibehaltung der Möglichkeit wahlweise zwei verschiedene Übersetzungsverhältnisse und eine Neutralstellung einschalten zu können. Raum und Gewicht einzusparen und gleichzeitig sicherzustellen, daß für einen Schaltvorgang mit Sicherheit eine »Zahn-auf-Zahnlücke-Steiiung« erreicht und damit ein Schaltvorgang ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die Kombination der Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentan-Spruchs gelöst Gleichzeitig wird erreicht, daß das Übersetzungsverhältnis ungefähr 1,5 betragen kann und das Getriebe im Stillstand der Abtriebswelle und damit im Stillstand des angetriebenen Fahrzeuges geschaltet werden kann.

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

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

F i g. 2 eine Schaltstellung des Planetenrädergetriebes bei einer Übersetzung von / = 1:1 durch Blockieren des Planetenträgers gegenüber dem Hohlrad, und
F i g. 3 eine andere Schaltstellung des Planetenrädergetriebes mit einer Übersetzung von / = 1 :1,5 durch Antrieb am Hohlrad, Festhalten des Sonnenrades und Abtrieb am Planetenträger.

Entsprechend F i g. 1 wird 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 Zapfen 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

14 sind einerseits mit der Verzahnung 16 des Hohlrades 5 und andererseits mit der Verzahnung 17 eines Sonnen^rades 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, außenverzahnter Zahnkranz 22 angebracht ist, der den gleichen Durchmesser und die gleiche Verzahnung w:e der Zahnkranz 15 des Planetenträgers 11 hat

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 Verlängerung 21 in Richtung zum Hohlrad 5 hinaus.

Zwei identische Schaltmuffen 31 und 32 befinden sich in F i g. 1 in einer Neutralstellung, bei welcher ein an ihnen vorgesehener äußerer Zahnkranz 33 bzw. 34 mit der Verzahnung 16 bzw. der Verzahnung 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 F i g. 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 41 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.

Bei der in F i g. 2 gezeigten Schaltstellung sind die beiden Schaltmuffen 31 und 32 nach links in eine Schaltstellung verschoben worden, bei welcher ihre äußeren Zahnkränze 33 und 34 weiterhin mit der Verzahnung 16 bzw. der Verzahnung 23 in Eingriff sind, jedoch der innere Zahnkranz 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 verrieglt. Dies ergibt eine Getriebeübevsetzung zwischen dem Eingangs-Zahnrad 4 des Hohlrades 5 und der Abtriebswelle 7 des Planetenträgers 11 von /=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 derr Hohlrad 5, dem Planetenträger 11, und der Abtriebswelle 7, während die Schaltmuffe 32 steht.

Bei der in Fig.3 gezeigten Schaltsteilung befinden sich die Zahnkränze 33 und 34 der beiden Schaltmuffen 31 und 32 ebenfalls in Eingriff mit der Verzahnung 16 bzw. der Verzahnung 23. Der Zahnkranz 35 der Schaltmuffe 31 ist jedoch außer Eingriff, und stattdessen ist der Zahnkranz 36 in Eingriff mit dem Zahnkranz 22 der Verlängerung 21.

Der Übergang von der in F i g. 2 gezeigten Schaltstellung zu der in F i g. 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 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 31 kommt gegenüber dem Zahnkranz 15 des Planetenträgers 11 außer Eingriff, bleibt jedoch in Eingriff mit der Verzahnung 16. Die Schaltmuffe 32 ist noch mit der Verzahnung 23 in Eingriff, jedoch noch nicht mit dem Zahnkranz 22 der Verlängerung 21 des Soi;nenrades 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 dem Zahnkranz 22 über die Schaltmuffe 32 und die Verzahnung 23 an das Gehäuse 24 gekuppelt Die Schaltmuffe 31 bleibt in Eingriff mit dem Hohlrad 5.

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

Das Umschalten von der in F i g. 3 gezeigten Schaltsteilung mit Übersetzung beispielsweise / = 1 :1,5 in die in F i g. 2 gezeigte Schaltstellung mit Übersetzungsverhältnis J= 1 :1, also Direktgang, erfolgt in umgekehrter Reihenfolge. Die Schaltgabel 39 bewegt die beiden Schaltmuffen 31 und 32 immer gleichzeitig, so daß eine Fehlschaltung dumit ausgeschlossen ist.

Die Neutralstellung in F i g. 1 ist weniger zum Unterbrechen des Kraftflusse«: zwischen angetriebenem Hohlrad 5 und als Abtrieb dienendem Planetenträger 11 erforderlich, sondern hauptsächlich dazu, daß beim Umschalten, wenn eine Zahn-auf-Zahn-Stellung vorliegt, das Getriebe weitergedreht werden kann, um eine Zahn-auf-Zahnlücke-Stellung zu erreichen.

Die Schaltstellungen nach F i g. 2 und 3 werden durch entsprechende Beaufschlagung des Schallgabelkolbens 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Mechanisch schaltbares einfaches angetriebenes Planetengetriebe, dessen Planetenträger (11) mit der Abtriebswelle (7) und einer außenverzahnten Schaltverzahnung (15) fest verbunden ist, in die eine Innenverzahnung (35) einer axial verschiedenen ersten Schaltmuffe (31) eingreifbar ist, deren Außenverzahnung in allen Schaltstellungen mit der Verzahnung (16) des Hohlrades (5) in Eingriff ist, wobei an die Schaltmuffe eine zweite vergleichbar gebaute Schaltmuffe (32) mit Innen- und Außenverzahnung (36,34) angekoppelt ist, deren eine Verzahnung (34) in eine gehäusefeste (23,24) und deren andere Verzahnung (36) in eine an einem Glied (18) des Planetengetriebes angebrachte Verzahnung (22) eingreift, wobei beide Schaltmuffen (31, 32) gemeinsam axial verschoben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schaltmuffen (31,32) unabhängig voneinander drehbar sind und daß die Innenverzahnung (36) der zweiten Schaltmuffe (32) in eine Außenverzahnung (22) des als Reaktionsglied dienenden Sonnenrades (18) eingreifbar ist