DE69220467T2

DE69220467T2 - Zahnradgetriebe

Info

Publication number: DE69220467T2
Application number: DE69220467T
Authority: DE
Inventors: Masao Teraoka
Original assignee: Tochigi Fuji Sangyo KK
Current assignee: GKN Driveline Japan Ltd
Priority date: 1991-12-27
Filing date: 1992-12-23
Publication date: 1997-10-16
Anticipated expiration: 2012-12-24
Also published as: US5378210A; EP0548955B1; DE69220467D1; EP0548955A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zahnradgetriebe gemäß dem Oberbegriffsabschnitt von Anspruch 1 zum Einsatz in einem Fahrzeug oder dergleichen.
Eine Vorrichtung dieses Typs ist in JP-A-58 173 854 offenbart. Bei dieser Vorrichtung wird ein Innenzahnrad über eine elektromagnetische Kupplung mit einem Gehäuse verbunden, um einen Planetengetriebemechanismus in einen Drehzahländerungszustand zu versetzen.
Bei der obenerwähnten Struktur, die die elektromagnetische Kupplung enthält, müssen sich ein Elektromagnet und ein Kupplungsabschnitt zwischen dem Planetengetriebemechanismus und dem Gehäuse befinden. Dadurch hat die Vorrichtung in axialer Richtung zwangsläufig eine große Abmessung. Das Innenzahnrad, das sich auf der Seite an einer Bremse befindet, ist auslegerartig angeordnet und hat ein freies Ende. Da keine Zentnerfunktion des freien Endes gewährleistet ist, wird das Innenzahnrad oft exzentrisch, wenn es einer äußeren Kraft von der elektromagnetischen Kupplung ausgesetzt ist. In diesem Fall kann kein normaler Eingriff zwischen dem Innenzahnrad und anderen Zahnrädern aufrechterhalten werden. Dies führt zu Schwingung, Geräuschen, Verringerung der Lebensdauer und Beschädigung der Zahnräder.
Die japanische Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift Nr. 173854/1983 offenbart eine Motorhilfsgerätantriebsvorrichtung bei einem Planetengetriebemechanismus. Diese Offenbarung betrifft einen Zahnradgetriebemechanismus. Der Planetengetriebemechanismus enthält ein Innenzahnrad, einen Planetenträger und ein Sonnenrad. Das Innenzahnrad, der Planetenträger oder das Sonnenrad wird mit einer Bremseinheit abgebremst, um einen Drehzahländerungszustand herzustellen.
Die Bremseinheit umfaßt ein Vakuum-Betätigungselement. Ein Vakuum kann von einer Vakuumpumpe oder einer Ansaugseite in einem Motorantriebsabschnitt hergestellt werden. In jedem Fall wird die Ausgangsleistungskennlinie eines Motors nachteilig beeinflußt, wenn das Vakumm-Betätigungselement eingesetzt wird. Als Alternative dazu kann ein Hydraulik-Betätigungselement statt des Vakuum-Betätigungselementes eingesetzt werden. In diesem Fall steigt, wenn eine Ölpumpe zum Schmieren des Motors auch für das Hydraulik-Betätigungselement genutzt wird, das Risiko des Austritts von Öl, da ein Schlauch zur Zufuhr des Hydraulikfluids herumgeführt werden muß. Der Ölaustritt führt häufig zu Schmierungsausfall des Motors. Andererseits ist die Installation einer zusätzlichen Ölpumpe unter dem Aspekt des Anbringungsraums nicht wünschenswert. Daher ist die obenerwähnte Struktur mit einer Druckquelle nachteilig, da die Ausgangsleistungskennlinie des Motors nachteilig beeinflußt wird. Darüber hinaus ist es schwierig, wahlweise eine derartige Struktur als nachträglich anzubringende Einheit zu integrieren, da erhebliche Modifikationen einschließlich einer Verlängerung eines Druckzuführrohrs erforderlich sind.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Zahnradgetriebe mit einem Planetengetriebemechanismus zu schaffen, das in axialer Richtung klein ist und guten Eingriff von Zahnrädern gewährleistet.
Bei dem obenerwähnten Aufbau wird, wenn die Bandbremse die Drehung des Planetenträgers oder des Sonnenrades abbremst, der Planetengetriebemechanismus in einen Drehzahländerungszustand versetzt. Die Drehzahl von Drehung von einer Eingangsseite wird verändert und zu einer Ausgangsseite übertragen. Wenn die Bandbremse gelöst wird, so daß entweder das Innenzahnrad, der Planetenträger oder das Sonnenrad in einen nichtdrehenden Zustand versetzt werden, bleibt die Drehung von der Eingangsseite hinsichtlich der Drehzahl unverändert und wird entsprechend einer Drehübertragungsrichtung der Ein-Richtungskupplung zur Ausgangsseite übertragen.
Da die Drehung des Planetenträgers, des Sonnenrades oder des Innenzahnrades mit der Bandbremse abgebremst wird, können funktionelle Teile in einer radialen Richtung angeordnet werden. Im Vergleich zu der herkömmlichen Vorrichtung mit der elektromagnetischen Kupplung enthält die vorliegende Erfindung kein derartiges Bauteil, das in einer axialen Richtung angeordnet ist. Dementsprechend kann die Größe des Zahnradgetriebes der vorliegenden Erfindung in der axialen Richtung verringert werden. Im allgemeinen wird der Planetenträger oder das Sonnenrad in Reaktion auf eine äußere Kraft von der Bandbremse exzentrisch. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Planetenträger oder das Sonnenrad über ein Lager zentriert. Dabei werden die Zahnräder in gutem Eingriff gehalten. Es ist so gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, Schwingung, Geräusch, Verringerung der Lebensdauer und Beschädigung der Zahnräder zu vermeiden. Darüber hinaus ist das Betriebsgeräusch recht gering, da Geräusche durch das Vorhandensein eines Überhangabschnittes abgesperrt werden.
Wenn der Bremsmechanismus von einem Motor angetrieben wird, wird kein direkter Einfluß auf den Motor ausgeübt, und es ist kein Zuführrohr erforderlich. Dementsprechend eignet sich der Bremsmechanismus außerordentlich gut als optionale Baugruppe.
Weitere vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Zahnradgetriebes gemäß einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Schnittansicht einer Bandbremse zum Einsatz in dem Zahnradgetriebe gemäß der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung entlang einer Linie 2-2 in Fig. 1;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines Zahnradgetriebes gemäß einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird ein Zahnradgetriebe gemäß einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Zahnradgetriebe wird in ein Hilfsgeräteseiten-Riemenrad (angetriebene Riemenscheibe) einer Riemenantriebsvorrichtung zur Übertragung einer Drehantriebskraft eines Motors auf Hilfsgeräteeinheiten (wie beispielsweise eine Drehstromlichtmaschine und einen Lader) in einem Fahrzeug eingebaut. In der folgenden Beschreibung entsprechen die linke und die rechte Richtung jeweils der in Fig. 1 dargestellten linken und rechten Richtung. Bauteile ohne Bezugszeichen sind in der Figur nicht dargestellt.
In Fig. 1 umfaßt eine angetriebene Riemenscheibe 1 eine Riemenscheibe 3, eine elektromagnetische Kupplung 5 sowie ein Zahnradgetriebe 7 gemäß der ersten Ausführung.
Die Riemenscheibe 3 hat einen hohlen Abschnitt 4 mit U-förmigem Querschnitt. Eine Innenumfangsfläche der Riemenscheibe 3 wird über Lager 9 und 9 an einer Außenumfangsfläche einer Nabe 13 eines Gehäuses 11 abgestützt. Die Riemenscheibe 3 ist mit einem Motorseiten-Riemenrad (Antriebsriemenscheibe) über einen Riemen verbunden, der in einer V-förmigen Nut 15 der Riemenscheibe 3 aufgenommen wird, und wird durch eine Antriebskraft eines Motors in Drehung versetzt. Das Gehäuse 11 ist an einem Gehäuse 19 einer Hilfsgeräteeinheit 17 über Bolzen 21 angebracht.
Im Inneren der Nabe 13 ist eine Eingangswelle 23 über Lager 25 und 27 stabil gelagert, wobei eine große Spannweite zwischen den Lagern 25 und 27 vorhanden ist. Ein Flanschelement 29 ist über Keilprofil mit einem linken Ende von Eingangswelle 23 verbunden, und eine Mutter 31 verhindert seine Entfernung. Ein Beschlag 33 in Ringform ist um einen Außenumfang des Flanschelementes 29 herum vorhanden. Eine Tellerfeder 37 ist mit einem Niet an dem Beschlag 33 und dem Flanschelement 29 befestigt, um den Beschlag 33 und das Flanschelement 29 miteinander zu verbinden. Ein Elektromagnet 39 in Ringform ist in dem hohlen Abschnitt 4 der Riemenscheibe 3 aufgenommen und wird über ein Trägerelement 41 abgestützt, das mit einer Schraube 43 an dem Gehäuse 11 befestigt ist. So entsteht eine elektromagnetische Kupplung.
Wenn dem Elektromagneten 39 ein Spulenstrom zugeführt wird, wird die Tellerfeder 37 durch eine Anziehungskraft des Elektromagneten 39 gebogen. Dadurch wird der Beschlag 33 an die Riemenscheibe 3 gedrückt und bewirkt Einkuppeln der elektromagnetischen Kupplung 5. Die Drehantriebskraft des Motors wird dadurch auf die Eingangswelle 23 übertragen. Wenn der Spulenstrom unterbrochen wird, wird der Beschlag 33 durch eine Druckkraft der Tellerfeder 37 in der Figur nach links zurückgeführt. So wird die elektromagnetische Kupplung 5 gelöst und trennt die Eingangswelle 23 vom Motor.
Eine hohle Ausgangswelle 45 ist in der Figur auf der rechten Seite der Eingangswelle 23 so angeordnet, daß sie koaxial mit der Eingangswelle 23 ist. Eine Nabe 47 ist über Keilprofil mit einer Innenumfangsfläche der Ausgangswelle 45 verbunden. Eine Eingangswelle 49 der Hilfsgeräteeinheit 17 ist mit der Nabe 47 über eine Scheibenfeder 51 verbunden, und eine Schraube 35 verhindert, daß sie entfernt wird. Eine Ein-Richtungskupplung 55 befindet sich zwischen der Eingangswelle 23 und der Ausgangswelle 45.
Ein Planetengetriebemechanismus 57 ist auf der rechten Seite der elektromagnetischen Kupplung 5 angeordnet. Der Planetengetriebemechanismus 57 umfaßt ein Innenzahnrad 59, ein äußeres Planetenrad 61, ein inneres Planetenrad 63 sowie ein Sonnenrad 65, die nacheinander miteinander in Eingriff sind. Das äußere Planetenrad 61 ist mit dem Innenzahnrad 59 und dem inneren Planetenrad 63 in Eingriff. Das innere Planetenrad 63 ist mit dem äußeren Planetenrad 61 und dem Sonnenrad 65 in Eingriff. Jedes der Planetenräder 61 und 63 wird über ein Lager 69 auf einer Planetenwelle 67 abgestützt. Einander gegenüberliegende Enden der Planetenwelle 67 werden von einem linken und einem rechten Planetenträger 71 bzw. 73 abgestützt. Das Innenzahnrad 59 bildet eine Einheit mit einem rechten Ende der Eingangswelle 23. Der rechte Planetenträger 73 wird von dem Gehäuse 11 über ein Lager 75 abgestützt. Das Sonnenrad 65 ist auf der Ausgangswelle 45 ausgebildet. Ein linkes Ende der Ausgangswelle 45 wird von der Eingangswelle 45 über ein Lager 77 abgestützt, während ein rechtes Ende der Ausgangswelle 45 von dem rechten Planetenträger 73 über ein Lager 69 abgestützt wird. Ein Lager 81 befindet sich zwischen dem linken Planetenträger 71 und der Eingangswelle 23, um die Verschiebungsbewegung in der axialen Richtung zu verhindern.
Ein Überhangabschnitt 83 ist an den Planetenträger 73 angeschweißt und erstreckt sich an einem Außenumfang des Innenzahnrades 594 Eine Buchse (Lager) 85 ist zwischen dem Überhangabschnitt 83 und dem Innenzahnrad 59 angeordnet. Dadurch wird ein freies Ende (der Überhangabschnitt 83) des Planetenträgers 72 auf dem Innenzahnrad 59 aufgenommen, und, wie oben beschrieben, stabil abgestützt und genau zentriert. Das Sonnenrad 65 wird stabil abgestützt, da das Sonnenrad 65 an dem Innenzahnrad 59 und dem Planetenträger 73 gehalten wird, die beide stabil abgestützt werden.
Ein Band 87 einer Bandbremse ist an einem Außenumfang des Überhangabschnitts 83 angeordnet. Das Band 87 dient dazu, den Außenumfang des Überhangabschnitts 83 festzuklemmen und so die Drehung der Planetenträger 71 und 73 zu arretieren. Dadurch wird der Planetengetriebemechanismus 57 in einen Drehzahländerungszustand versetzt.
In dem Gehäuse 11 ist Öl eingeschlossen. Dichtungen 89 und 91 sind zwischen dem Gehäuse 11 und dem Flanschelement 29 sowie zwischen dem Gehäuse 11 und der Ausgangswelle 45 eingeschlossen, um das Austreten von Öl zu verhindern. Dementsprechend ist gute Schmierung an Eingriffsabschnitten zwischen den Lagern und den Zahnrädern in dem Gehäuse 11 gewährleistet. Dadurch wird die Lebensdauer des Zahnradgetriebes verbessert.
Das Öl wird über einen Öldurchlaß 93 auch der Buchse 85 zugeführt.
So entsteht das Zahnradgetriebe 7.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie 2-2 in Fig. 1, die der Beschreibung eines Beispiels der Bandbremse dient. Das Band 87 erstreckt sich an dem Außenumfang des Überhangabschnitts 83, der einen Trommelabschnitts der Bandbremse bildet. Ein Ende des Bandes 87 ist über einen Bolzen 97 an dem Gehäuse 11 befestigt. Das andere Ende des Bandes 87 ist über einen Bolzen 99 an einem Ende einer Kulissenstange 101 angebracht. Die Kulissenstange 101 wird von dem Gehäuse 11 so abgestützt, daß sie in der axialen Richtung beweglich ist. Das andere Ende der Kulissenstange 101 wird über einen Bolzen 103 von einem Ende eines Kniehebels 105 abgestützt. Der Kniehebel 105 wird von dem Gehäuse 11 so abgestützt, daß er um einen Mittelpunkt 107 herum gedreht werden kann. Das andere Ende des Kniehebels 105 ist über einen Bolzen 109 mit einem Draht 111 verbunden. Der Draht 111 ist mit einem Motor verbunden.
Bei der Bandbremse wird, wenn der Draht 111 von dem Motor gezogen wird, der Kniehebel 105 um den Mittelpunkt 107 herumgedreht und zieht so die Kulissenstange 101 in ihrer axialer Richtung. Wenn die Kulissenstange 101 in der axialen Richtung bewegt wird, wird das Band 87 gezogen und klemmt so den Überhangabschnitt 83 fest. Die Drehung des Planetenträgers 73 wird durch Reibungskontakt zwischen dem Band 87 und dem Überhangabschnitt 83 abgebremst.
In Fig. 2 wird statt der Buchse 85 in Fig. 1 ein Nadelrollenlager 113 eingesetzt. Ansonsten gleicht der Aufbau dem in Fig. 1 dargestellten. Dementsprechend sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Wenn die Drehung der Planetenträger 71 und 73 durch die Bandbremse arretiert wird, nimmt die Drehung des Motors, die der Eingangswelle 23 (Innenzahnrad 59) zugeführt wird, hinsichtlich der Drehzahl zu und wird auf die Ausgangswelle 45 (Sonnenrad 65) übertragen und dreht so die Hilfsgeräteeinheit 17. Die Ein-Richtungskupplung 55 ermöglicht in dieser Situation die Drehung. Wenn die Bandbremse gelöst wird, werden die Planetenträger 71 und 73 in einen nichtdrehenden Zustand versetzt. Dabei verändert sich die Drehung der Eingangswelle 23 hinsichtlich der Drehzahl nicht, und sie wird über die Ein- Richtungskupplung 55 auf die Ausgangswelle 45 übertragen.
Im Unterschied zu der herkömmlichen Vorrichtung ist die elektromagnetische Kupplung für den Drehzahländerungsvorgang nicht an der Seitenfläche angeordnet. Darüber hinaus wird der Bremsvorgang von dem Überhangabschnitt 83 ausgeführt, der am Außenumfang der Vorrichtung ausgebildet ist. Dadurch wird die Ausdehnung des Zahnradgetriebes 7 in der axialen Richtung erheblich verringert. Die Planetenträger 71 und 73 bzw. die Bremsseitenelemente, das Innenzahnrad 59 und das Sonnenrad 65 sind, wie oben beschrieben, sämtlich stabil gelagert. Dementsprechend wird guter Eingriff zwischen den Zahnrädern hergestellt. So werden Eingriffsgeräusche, Schwingung und Beschädigung der Zahnräder vermieden. Dadurch ist das Zahnradgeräusch sehr gering. Darüber hinaus wird jegliches Geräusch, das auf das Gehäuse 11 übertragen wird, durch einen Absperreffekt des Überhangabschnitts 83 verringert. Weiterhin bewirkt auch das Gehäuse 11, das das Zahnradgetriebe 7 umgibt, einen Geräuschabsperreffekt. Dadurch ist das Betriebsgeräusch sehr leise.
Der Überhangabschnitt kann an dem Sonnenrad ausgebildet sein. Der Überhangabschnitt kann zwischen dem Gehäuse 11 abgestützt sein.
Fig. 3 ist eine Teilschnittansicht eines Zahnradgetriebes gemäß einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführung ist ein Überhangabschnitt 119 an dem Sonnenrad 69 ausgebildet.
Die Eingangswelle 145 ist drehintegral mit den Planetenträgern 71 und 73 ausgebildet. Die Planetenträger 71 und 73 werden über Lager 121 und 121 in der axialen Richtung abgestützt. Das Sonnenrad 65 weist eine Nabe 122 auf, die von der Eingangswelle 145 über ein Lager 117 abgestützt wird. Darüber hinaus weist das Sonnenrad 65 eine axiale Abstützung 123 auf, die über ein Lager 75 an dem Gehäuse 11 abgestützt ist. Ein Verlängerungsabschnitt 125 erstreckt sich von dem Sonnenrad 65 radial nach außen. Der Überhangabschnitt 119 ist integral an dem Verlängerungsabschnitt 125 ausgebildet.
Bei dieser Ausführung wird die Drehung des Sonnenrades durch Reibungsberührung zwischen dem Band 87 der Bandbremse und dem Überhangabschnitt 119 abgebremst. Dadurch nimmt die Drehung der Ausgangswelle 123 hinsichtlich der Drehzahl über das Planetenrad 63 zu und wird auf die Eingangswelle 145 übertragen.

Claims

1. Zahnradgetriebe mit:

einem Planetengetriebemechanismus (57), der ein Innenzahnrad (59) aufweist, eine Vielzahl von Planetenrädem (61,63), die mit dem Innenzahnrad kämmen, einen Planetenträger (71,73) zum drehbaren Tragen der Planetenräder, und ein Sonnenrad (65), das mit den Planetenrädem kämmt;

einer Dreheingangswelle (23), die drehintegral mit einem von dem Innenzahnrad, dem Planetenträger und dem Sonnenrad ausgebildet ist;

einer Drehausgangswelle (45), die drehintegral mit einem von dem Innenzahnrad, dem Planetenträger und dem Sonnenrad ausgebildet ist, das nicht drehintegral mit der Dreheingangswelle ausgebildet ist;

einem Bremsmechanismus, der eine Bandbremse (87,83) zum Bremsen der Drehung von einem von dem Innenzahnrad, dem Planetenträger und dem Sannenrad, das nicht drehintegral mit der Dreheingangswelle und der Drehausgangswelle ausgebildet ist, aufweist; und

einer Ein-Richtungskupplung (55), die zwischen der Dreheingangswelle und der Drehausgangswelle angeordnet ist, zur Ermöglichung der Drehung der Drehausgangswelle in eine Geschwindigkeitszunahmerichtung,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Bandbremse (87) radial außen eines Überhangabschnittes (83,119) angeordnet ist, der mit einem von dem Planetenträger und dem Sonnenrad verbunden ist, zum Bremsen der Drehung desselben bei Reibungsberührungen mit dem Überhangabschnitt (83,119),

wobei der Überhangabschnitt (83,119) sich entlang des äußeren Umfangs des Innenzaimrades erstreckt und drehbar an dem äußeren Umfang abgestützt ist.

2. Zahnradgetriebe nach Anspruch 1, bei dem:

die Planetenräder ein Außenplanetenrad (61) aufweisen, das mit dem Innenzahnrad kämmt, und ein Innenplanetenrad (63), das mit dem Außenplanetenrad und dem Sonnenrad kämmt;

der Planetenträger den Überhangabschnitt (83) aufweist;

die Bandbremse (87) die Drehung des Planetenträgers (71, 73) bremst; und

wobei der Überhangabschnitt (83) drehbar über ein Lager (85;113) durch das Innenzahnrad (89) abgestützt ist.

3. Zahnradgetriebe nach Anspruch 2, bei dem:

die Dreheingangswelle (23) drehintegral mit dem Innenzahnrad (59) ausgebildet ist; und

die Drehausgangswelle (45) drehintegral mit dem Sonnenrad (65) ausgebildet ist.

4. Zahnradgetriebe nach Anspruch 2 oder 3, bei dem:

die Drehausgangswelle (45) über ein Lager drehbar durch die Dreheingangswelle (23) abgestützt ist und über ein Lager drehbar durch den Planetenträger abgestützt ist.

5. Zahnradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das weiterhin aufweist:

ein Gehäuse (11), enthaltend den Planetengetriebemechanismus (57), die Dreheingangswelle (23), die Drehausgangswelle (45), die Bandbremse (87) und die Ein-Richtungskupplung (55), wobei das Gehäuse die Drehausgangswelle über ein Lager drehbar abstützt und den Planetenträger über ein Lager drehbar abstützt.

6. Zahnradgetriebe nach Anspruch 1, bei dem:

das Sonnenrad (65) den Überhangabschnitt (119) aufweist;

die Bandbremse (87) die Drehung des Sonnenrades (65) bremst; und

wobei der Überhangabschnitt (119) über ein Lager (85;113) durch das Innenzahnrad (59) drehbar abgestützt ist.

7. Zahnradgetriebe nach Anspruch 6, bei dem:

die Drehausgangswelle (123) drehintegral mit dem Innenzahnrad (59) ausgebildet ist; und

die Dreheingangswelle (145) drehintegral mit dem Planetenträger (71,73) ausgebildet ist.

8. Zahnradgetriebe nach Anspruch 6 oder 7, bei dem:

die Drehausgangswelle über ein Lager (77) drehbar durch die Dreheingangswelle abgestützt ist und über ein Lager (117) durch das Sonnenrad (65) drehbar abgestützt ist.

9. Zahnradgetriebe nach Anspruch 1 oder nach einem der Ansprüche 6 bis 8, das weiterhin aufweist:

ein Gehäuse (11), enthaltend den Planetengetriebemechanismus, die Dreheingangswelle, die Drehausgangswelle, die Bandbremse und die Ein-Richtungskupplung, wobei das Gehäuse die Drehausgangswelle (123) über ein Lager (27) drehbar abstützt und das Sonnenrad über ein Lager (75) drehbar abstützt.