WO2016086930A1 - Umlaufräder-schaltgetriebe - Google Patents

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WO2016086930A1
WO2016086930A1 PCT/DE2015/200501 DE2015200501W WO2016086930A1 WO 2016086930 A1 WO2016086930 A1 WO 2016086930A1 DE 2015200501 W DE2015200501 W DE 2015200501W WO 2016086930 A1 WO2016086930 A1 WO 2016086930A1
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ring gear
bearing
planet carrier
gear
sliding sleeve
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PCT/DE2015/200501
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Inventor
Thomas Schauer
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Publication date
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    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/08—General details of gearing of gearings with members having orbital motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K2001/001—Arrangement or mounting of electrical propulsion units one motor mounted on a propulsion axle for rotating right and left wheels of this axle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H2200/003—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/46—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears
    • F16H3/48—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears
    • F16H3/52—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears comprising orbital spur gears
    • F16H3/54—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears comprising orbital spur gears one of the central gears being internally toothed and the other externally toothed

Definitions

  • the invention relates to an epicyclic gearbox having a first gear stage and a second gear stage, the first gear stage comprising a first planetary carrier, first planet supported thereby, and a first ring gear and the second gear stage comprising a second planet carrier, and the gear ratio of this epicyclic gearbox is switchably fixed by the first ring gear either fixed stationary, or is rigidly coupled to the first planet carrier.
  • a drive unit with a planetary drive in which the ring gear is rotatably mounted on the planet carrier of the same planetary drive.
  • the ring gear sits axially movable a shift dog.
  • the shift claw either the ring gear can be set relative to a transmission housing or the ring gear with the same planet carrier (indirectly via the gear shaft) are rotatably connected, on which the ring gear is rotatably supported mitteis of the bearing. Accordingly, the bearing is also exposed to operating states in which there is no relative rotation between the planet carrier and the ring gear.
  • the invention has for its object to provide a planetary gear transmission of the type mentioned above, which is characterized by a high mechanical efficiency, a low tendency to wear and an overall robust construction
  • first planet which are supported by the first planet carrier and radially engage from the inside in the first ring gear, and
  • the first ring gear and the second planet carrier are rotatably supported against each other via an axially and radially bearing bearing arrangement.
  • the Umlaufson- gearbox is constructed such that the bearing assembly is designed as a rolling bearing assembly and having a revolving with the first ring gear track structure and a revolving with the second planet carrier career structure.
  • the rolling bearing arrangement is preferably designed as a ball bearing, in particular as a four-point deep groove ball bearing.
  • the rolling bearing arrangement can also be designed as a multi-row roller bearing
  • the rolling bearing arrangement can be constructed in an advantageous manner so that it has a bearing inner ring which sits on a correspondingly cylindrically twisted outer peripheral portion of the first ring gear.
  • the rolling bearing assembly then also advantageously has a bearing outer ring. which sits on an inner peripheral portion of an integral with the second planet carrier ring bell.
  • the bearing inner ring and the bearing outer ring can sit advantageously on a slight interference fit on or in the corresponding transmission component
  • the rolling bearing assembly preferably forms a fixed bearing. via which the axial position of the first ring gear relative to the second planetary carrier is precisely defined
  • the epicyclic gearbox according to the invention is constructed according to a particularly preferred embodiment of the invention such that it comprises a sliding sleeve. the axially displaceable on the first ring gear. However, it is rotatably guided, this sliding sleeve then preferably on a side facing away from the second planet carrier with a Coupling gearing can be brought into engagement, which is rotatably coupled to the first planet carrier.
  • the sliding sleeve can be designed so that it carries a toothed portion which is axially inserted into a stationary locking toothing upon displacement in a position further away from the rolling bearing arrangement. This toothing section can then engage with the coupling toothing of the first planet carrier upon displacement in one direction towards the ring gear.
  • the individual coupling positions of the sliding sleeve can be retained by latching means, for example a revolving ball snap mechanism, until the sliding sleeve is overcome after the corresponding holding forces of this ball snap mechanism have been overcome is relocated again.
  • the displacement of the sliding sleeve can in particular be effected by an electromechanical actuator which engages, for example via a shoe assembly in a circumferential groove of the sliding sleeve and an axial displacement of the same allows the engagement of the teeth of the sliding sleeve in the trailing with the first planetary gear teeth can be supported by a synchronous ring mechanism.
  • the rotationally fixed coupling of the sliding sleeve on the first ring gear can be achieved, in which on the outer circumference of the first ring gear an axial toothing is formed and the sliding sleeve is guided displaceably on a complementary internal teeth on this external toothing
  • the rotationally fixed coupling of the sliding sleeve with the first ring gear and the axially movable Storage of the sliding sleeve on the first ring gear can also be achieved by other geometries, which are formed, for example, only at certain peripheral sections of the ring gear, ie not over the entire outer circumference of the same.
  • first ring gear and the sliding sleeve components such as a bushing, which causes a rotationally fixed coupling of the sliding sleeve with the first I lradrad and at the same time allows axial displacement of the sliding sleeve
  • This intermediate bushing may also be made of a plastic material or a bearing material manufactured and overall be designed so that this supports a smooth displacement of the sliding sleeve on the first ring gear.
  • latching mechanisms in the region of the first ring gear and / or the sliding sleeve by which certain axial positions of the sliding sleeve on the first ring gear can be held without external force until a change in the switching position of the sliding sleeve is required.
  • Such Raststmechanik may include, for example, one or more received in the sliding sleeve ball elements, which are forced through associated springs in small recesses, which are formed at the appropriate location in the first ring gear
  • the epicyclic gearbox according to the invention can be equipped with sensor devices which provide information about the angular velocity differences which currently prevail between the members to be coupled.
  • the switching state change preferably takes place under operating conditions with sufficiently low speed differences.
  • the toothing provided for the stationary fixing of the sliding sleeve can be provided integrally with the gear housing or through a ring gear otherwise rigidly coupled to this gear housing made of a high-strength material.
  • the stationary definition of this gearing can also be accomplished via an overload clutch, which temporarily reaches a sliding state when a constructively defined maximum torque is exceeded. Also provided on the part of the first planet carrier for engagement with the sliding sleeve teeth can sit on an overload slip clutch.
  • the stationary toothing which can be coupled to the sliding sleeve by means of another transmission mechanism in such a way that the holding torque introduced into the sliding sleeve by said toothing is adjustable, in particular continuously variable.
  • This can e.g. It is also possible, via a hydrostatically operating mechanism, in particular via a gear pump mechanism that of the sliding sleeve engageable sprocket element with an adjustable changeable Support torque and lock if necessary.
  • the storage of the first ring gear of the first gear stage is accomplished such that on the one hand, the existing space is used in the best possible way and on the other the bearings used are installed so that required installation conditions are met
  • an additional radial bearing of the first ring gear of the first gear stage and the power loss in the toothing of the first planetary gear is minimized.
  • the second planetary carrier of the adjacent second planetary gear stage constitutes an element. When operating the transmission, it always has a different rotational speed than the first ring gear of the first gear stage.
  • the speed difference prevailing between the two components supported at the bearing point according to the invention causes the rolling elements to roll permanently in the bearing and no flattened pressure points arise which reduce the bearing life.
  • the first ring gear of the first stage is supported on the second planet carrier of the second planetary gear stage.
  • the first ring gear which is in principle centered in the first planetary stage itself, according to the invention receives an additional radial bearing, whereby the forces that must be transmitted from the teeth are reduced, thereby minimizing the friction in the teeth and thereby reducing the power loss of entire transmission reduced
  • Figure 1 is a schematic diagram illustrating the structure of a planetary gear manual transmission according to the invention in which a gear selection is accomplished by a ring gear of a first planetary gear set either stationary or coupled to a first planet carrier, said first ring gear via an axially and radially bearing bearing assembly is rotatably coupled to the planet carrier of a second gear stage.
  • FIG. 1 shows in the form of a simplified schematic representation of the structure of a planetary gearbox according to the invention.
  • This includes a first gear stage G1 with a first planetary carrier C1, a first ring gear H1 and first planet P1 which are carried by the first planetary carrier C1 and radially inwardly dip into the first Hohli dd H 1 einyi.
  • the Umlaufiäder Schallyeti iebe further comprises a second gear stage G2 with a second planet carrier C2.
  • the gear ratio is switchable determinable by the first ring gear H1 is fixed either fixed or rigidly coupled to the first planet carrier C1 and the first ring gear H1 and the second planetary carrier C2 via an axially and radially bearing bearing assembly L1 rotatably supported on each other.
  • the bearing assembly L1 is designed as a roller bearing assembly and has a circumferential with the first ring gear H 1 track structure L1 a. and a raceway structure L1b revolving around the second planetary carrier C2.
  • the rolling bearing arrangement L1 is formed as a ball bearing.
  • the ball bearing is designed as a four-point deep groove ball bearing
  • the rolling bearing assembly L1 is constructed such that the raceway structure L1a revolving around the first ring gear H1 is formed by a bearing inner race 1 which is seated on an outer peripheral portion of the first ring gear H1.
  • the bearing inner race 1 is attached to the axially secured first ring gear H1
  • the rolling bearing assembly L1 also has a bearing outer ring 2. which sits on an inner peripheral portion of an integral with the second planet carrier C2 ring bell 3.
  • the rolling bearing assembly L1 further comprises a sliding sleeve 4 which is axially displaceable on the first ring gear H1, but rotatably guided via an internal gear 4a.
  • This sliding sleeve 4 is engageable on a side facing away from the second planet carrier C2 with a trained as a sprocket coupling teeth 5 into engagement. which is non-rotatably coupled to the first planet carrier C1.
  • the sliding sleeve 4 carries a further toothed portion 4b, which is axially inserted into a stationary and the transmission housing 9 rotatably anchored locking teeth 6 when moving in a position farther from the rolling bearing assembly L1 position.
  • the axial displacement of the sliding sleeve 4 can be accomplished for example via a Gleitschuhan onion or a shift fork, which engages in a circumferential groove 8 of the sliding sleeve 4.
  • the displacement of the sliding sleeve 4 can also be accomplished by other switching mechanisms. These switching mechanisms can be performed, for example, as electromechanical switching mechanisms or as hydraulic or pneumatic switching mechanisms.
  • the sliding sleeve 4 can act as an anchor, which is urged by a coil assembly engaging around this anchor in the respective required switching position.
  • the sliding sleeve 4 can act as a piston element which defines an annular chamber, wherein by introducing a pressure medium, in particular oil or air then the sliding sleeve 4 is positioned accordingly.
  • the switching mechanism may also have a fixed stationary on the gear housing 9 annular piston mechanism which is coupled via a thrust bearing assembly with the sliding sleeve and a corresponding axial displacement of the same allows.
  • the bearing of the first ring gear of the first gear stage G1 on the second planet carrier C2 of the second gear stage G2 via the bearing arrangement L1 ensures that that the inner ring 1 of the bearing L1 always has a different from the outer ring 2 speed.
  • the rolling elements 7 therefore roll steadily during operation, which increases the bearing life.
  • the required installation conditions of the bearing L1 are fulfilled by the arrangement of the bearing L1 directly on the first ring gear H1.
  • the bearing L1 can be integrated into the gear almost neutral space. Since between each stage G1, G2 space must be kept in each case. so that the components of the different stages do not touch during operation, this space can also be used for the integration of the bearing L1 by the arrangement shown in Figure 1 of the coupling teeth 4a. 4b, 5, 6 also hardly increases the space. Only the space between the coupling teeth 5.
  • the bearing L1 used By the bearing L1 used, the axial forces occurring by the Schragveriereept be added. Radially, the first ring gear H 1 in the first planetary stage G1 is also guided by the bearing used L1 This increases the efficiency of the transmission, since the power loss of the teeth in the first planetary stage G1 is reduced by the additional radial support effect in the design of the bearing L1 than Deep groove ball bearings or in particular four-point bearing or similar bearing thus reduces the burden of the teeth of the planet P1. since the radial forces acting on the first ring gear H1 are only partially supported by the planetary stage G 1 itself, since some of the radial forces are absorbed by the bearing L1 used.
  • the transmission according to the invention is particularly suitable for use in an electric drive axle in a motor vehicle.
  • this invention can be used in new developments of manual transmissions, in particular also shift differential gears, shift
  • Compensating, new actuators and coaxial gears application find The invention is directed in essence to the realization of a bearing in a planetary gear on which a first ring gear is rotatably supported by means of a ball bearing relative to another planetary carrier or other gear element.
  • a bearing in a planetary gear on which a first ring gear is rotatably supported by means of a ball bearing relative to another planetary carrier or other gear element.
  • the usual thrust bearing which are usually used twice, replaced by a ball bearing and the bearing bearing components additionally supported radially.
  • Thrust bearings are subjected to operating conditions without rotation in such arrangements. Shocks and vibrations lead to corrugation in the raceways
  • rotates a ring of the ball bearing in the bearing according to the invention always so that the rolling of the balls is ensured in all operating conditions.
  • the invention also relates to a transmission unit with the bearing, which has at least one planetary gear with planetary gears, a planet carrier for the planetary gears, a ring gear in engagement with the planetary gears, the other planetary carrier on which the planetary gears are not supported, and a coupling element.
  • the coupling element is positively connected to the ring gear so that this rotationally fixed to the ring gear axially fixed or axially (limited) against this is movably connected to the ring gear
  • the ring gear is radially mounted at the bearing with at least one ball bearing on the other planet carrier radially and axially supported.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Retarders (AREA)
  • General Details Of Gearings (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Umlaufräder-Schaltgetriebe mit einer ersten Getriebestufe mit einem ersten Planetenträger, einem ersten Hohlrad, ersten Planeten, die von dem ersten Planetenträger getragen werden und radial von innen her in das erste Hohlrad eingreifen, sowie einer zweiten Getriebestufe mit einem zweiten Planetenträger, wobei das Übersetzungsverhältnis dieses Umlaufräder-Schaltgetriebes schaltbar festlegbar ist, indem das erste Hohlrad entweder stationär festgelegt oder starr mit dem ersten Planetenträger gekoppelt wird, und das erste Hohlrad und der zweite Planetenträger über eine axial und radial tragende Lageranordnung aneinander drehbar abgestützt sind. Das erfindungsgemäße Umlaufräder-Schaltgetriebe zeichnet sich durch einen kompakten Aufbau und eine hlnsichtlich des Ablaufs und der Führung der ersten Planeten in dem ersten Hohlrad vorteilhafte Abstützung des ersten Hohlrades an dem zweiten Planatenträger aus.

Description

Titel
Umlaufräder-Schaltgetriebe
Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Umlaufräder-Schaltgetriebe, das eine erste Getriebestufe und eine zweite Getriebestufe aufweist, wobei die erste Getriebestufe einen ersten Planeten- träger, von diesem getragene erste Planeten, sowie ein erstes Hohlrad umfasst und die zweite Getriebestufe einen zweiten Planetenträger umfasst, und das Übersetzungsverhältnis dieses Umlaufräder-Schaltgetriebes schaltbar festlegbar ist, indem das erste Hohlrad entweder stationär festgelegt, oder starr mit dem ersten Planetenträger gekoppelt wird.
Aus DE 10 2012 007 622A ist eine Antriebseinheit mit einem Planetentrieb bekannt, in der das Hohlrad drehbar auf dem Planetenträger des gleichen Planetentriebs gelagert ist. An dem Hohlrad sitzt axial beweglich eine Schaltklaue. Über die Schaltklaue kann wahlweise das Hohlrad gegenüber einem Getriebegehäuse festgelegt werden oder das Hohlrad mit dem gleichen Planetenträger (indirekt über die Getriebewelle) drehfest verbunden werden, auf dem das Hohlrad mitteis des Lagers drehbar gelagert ist. Das Lager ist demnach auch Betriebszu- ständen ausgesetzt, in welchen es keine Relativrotation zwischen dem Planetenträger und dem Hohlrad gibt.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Umlaufrädergetriebe der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich durch einen hohen mechanischen Wirkungsgrad, eine geringe Verschleißneigung und einen insgesamt robusten Aufbau auszeichnet
Erfindungsgemäße Lösung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Umlaufräder-Schaltgetriebe mit:
einer ersten Getriebestufe mit einem ersten Planetenträger
einem ersten Hohlrad. ersten Planeten, die von dem ersten Planetenträger getragen werden und radial von innen her in das erste Hohlrad eingreifen, sowie
einer zweiten Getriebestufe mit einem zweiten Planetenträger.
wobei das Übersetzungsverhältnis dieses Umlaufräder-Schaltgetriebes schaltbar fest- legbar ist, indem das erste Hohlrad entweder stationär festgelegt oder starr mit dem ersten Planetenträger gekoppelt wird, und
das erste Hohlrad und der zweite Planetenträger über eine axial und radial tragende Lageranordnung aneinander drehbar abgestützt sind. Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, ein Umlaufräder-Schaltgetriebe zu schaffen, das sich durch einen kompakten Aufbau und eine hinsichtlich des Ablaufs und der Führung der ersten Planeten in dem ersten Hohlrad vorteilhafte Abstützung des ersten Hohlrades an dem zweiten Planetenträger auszeichnet.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Umlaufräder- Schaltgetriebe derart aufgebaut, dass die Lageranordnung als Wälzlageranordnung ausgebildet ist und eine mit dem ersten Hohlrad umlaufende Laufbahnstruktur sowie eine mit dem zweiten Planetenträger umlaufende Laufbahnstruktur aufweist. Die Wälzlageranordnung ist hierbei vorzugsweise als Kugellager, insbesondere als Vierpunkt-Rillenkugellager, ausgebildet. Die Walzlageranordnung kann auch als mehrreihiges Wälzlager ausgebildet sein
Die Wälzlageranordnung kann in vorteilhafter Weise so aufgebaut sein, dass diese einen Lagerinnenring aufweist, der auf einem entsprechend zylindrisch abgedrehten Außenumfangs- abschnitt des ersten Hohlrades sitzt. Die Wälzlageranordnung weist dann weiterhin in vorteilhafter Weise auch einen Lageraußenring auf. der auf einem Innenumfangsabschnitt einer mit dem zweiten Planetenträger integralen Ringglocke sitzt Der Lagerinnenring und der Lageraußenring können in vorteilhafter Weise über einen leichten Presssitz auf bzw. in der entsprechenden Getriebekomponente sitzen Die Wälzlageranordnung bildet vorzugsweise ein Festlager. über welches die Axialposition des ersten Hohlrades gegenüber dem zweiten Planeten- träger präzise festgelegt ist
Das erfindungsgemäße Umlaufräder-Schaltgetriebe ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung derart aufgebaut, dass dieses eine Schiebemuffe umfasst. die auf dem ersten Hohlrad axial verlagerbar. jedoch drehfest geführt ist, wobei diese Schiebe- muffe dann vorzugsweise auf einer dem zweiten Planetenträger abgewandten Seite mit einer Koppelungsverzahnung in Eingriff bringbar ist, welche drehfest mit dem ersten Planetenträger gekoppelt ist. Die Schiebemuffe kann so gestaltet sein, dass diese einen Verzahnungsabschnitt trägt, der bei Verschiebung in eine von der Wälzlageranordnung weiter entfernte Position axial in eine stationäre Arretierverzahnung einschiebbar ist. Dieser Verzahnungsab- schnitt kann dann bei Verschiebung in eine Richtung zum Hohlrad hin mit der Koppelungsverzahnung des ersten Planetenträgers in Eingriff gelangen Die einzelnen Koppelungspositionen der Schiebemuffe können durch Rastmittel, beispielsweise eine mitlaufende Kugelschnappmechanik solange beibehalten werden, bis nach Überwindung der entsprechenden Haltekräfte dieser Kugelschnappmechanik die Schiebemuffe wieder verlagert wird. Die Verlagerung der Schiebemuffe kann insbesondere durch eine elektromechanische Aktuatoreinrichtung erfolgen, die beispielsweise über eine Gleitschuhanordnung in eine Umfangsnut der Schiebemuffe eingreift und eine axiale Verlagerung derselben ermöglicht Das Einrücken der Verzahnung der Schiebemuffe in die mit dem ersten Planetenträger mitlaufende Verzahnung kann durch eine Synchronringmechanik unterstützt werden.
Die drehfeste Koppelung der Schiebemuffe auf dem ersten Hohlrad kann erreicht werden, in dem am Außenumfang des ersten Hohlrades eine Axialverzahnung ausgebildet ist und die Schiebemuffe über eine komplementäre Innenverzahnung auf dieser Außenverzahnung verschiebbar geführt wird Die drehfeste Koppelung der Schiebmuffe mit dem ersten Hohlrad und die axial bewegliche Lagerung der Schiebemuffe auf dem ersten Hohlrad kann auch durch anderweitige Geometrien erreicht werden, die beispielsweise nur an bestimmten Umfangsab- schnitten des Hohlrades, also nicht über den gesamten Außenumfang desselben, ausgebildet sind. Es ist auch möglich, zwischen dem ersten Hohlrad und der Schiebemuffe Bauteile, z B eine Buchse, vorzusehen, die eine drehfeste Koppelung der Schiebemuffe mit dem ersten I lohlrad bewirkt und zugleich eine axiale Verlagerung der Schiebemuffe ermöglicht Diese Zwischenbuchse kann ggf. auch aus einem Kunststoffmaterial oder einem Lagerwerkstoff gefertigt und insgesamt so ausgelegt sein, dass dieses eine leichtgängige Verlagerung der Schiebemuffe auf dem ersten Hohlrad unterstützt. Weiterhin ist es möglich, im Bereich des ersten Hohlrades und/oder der Schiebemuffe Rastmechaniken vorzusehen, durch welche be- stimmte Axialpositionen der Schiebemuffe auf dem ersten Hohlrad solange ohne äußere Krafteinwirkung gehalten werden können, bis eine Änderung der Schaltstellung der Schiebemuffe gefordert wird. Eine derartige Raststmechanik kann beispielsweise eine oder mehrere in der Schiebemuffe aufgenommene Kugelelemente umfassen, die über zugeordnete Federn in kleine Ausnehmungen hineingedrängt werden, die an entsprechender Stelle in dem ersten Hohlrad ausgebildet sind Das erfindungsgemäße Umlaufräder-Schaltgetriebe kann mit Sensoreinrichtungen ausgestattet sein, welche Aufschluss über die momentan zwischen den zu koppelnden Gliedern herrschenden Winkelgeschwindigkeitsdifferenzen geben Der Schaltzustandswechsel erfolgt vorzugsweise bei Betriebszuständen mit hinreichend niedrigen Drehzahldifferenzen. Die zur sta- tionären Festlegung der Schiebemuffe vorgesehene Verzahnung kann integral mit dem Getriebegehäuse oder durch einen anderweitig starr mit diesem Getriebegehäuse gekoppelten aus einem hochfesten Werkstoff gefertigten Zahnkranz bereitgestellt sein. Die stationäre Festlegung dieser Verzahnung kann auch über eine Überlastkupplung bewerkstelligt werden, die bei Überschreiten eines konstruktiv festgelegten Maximalmomentes temporär in einen Rutschzustand gelangt Auch die seitens des ersten Planetenträgers für den Eingriff mit der Schiebemuffe vorgesehene Verzahnung kann auf einer Überlast-Rutschkupplung sitzen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, die mit der Schiebemuffe koppelbare, stationäre Verzahnung über eine anderweitige Getriebemechanik derart drehbar abzustützen, dass das von dieser Verzahnung in die Schiebemuffe eingeleitete Haltemoment einstellbar, insbesondere stufenlos veränderbar ist. Dies kann z.B. erfolgen, indem jene stationär festlegbare Verzahnung über eine Bremslammelenpackung festgelegt ist, deren Belastungszustand über eine anderweitige Mechanik einstellbar ist Es ist auch möglich, über eine hydrostatisch operierende Mechanik, insbesondere über eine Zahnradpum- penmechanik jenes mit der Schiebemuffe in Eingriff bringbare Zahnkranzelement mit einem einstellbar veränderbaren Drehmoment abzustützen und erforderlichenfalls zu arretieren.
Durch das erfindungsgemäße Konzept wird die Lagerung des ersten Hohlrades der ersten Getriebestufe derart bewerkstelligt, dass zum einen der vorhandene Bauraum bestmöglich ausgenutzt wird und zum anderen die verwendeten Lager so eingebaut werden , dass geforderten Einbaubedingungen erfüllt werden Außerdem erfolgt durch den erfindungsgemäßen Ansatz eine zusätzliche radiale Lagerung des ersten Hohlrads der ersten Getriebestufe und die Verlustleistung in der Verzahnung der ersten Planetenradstufe wird minimiert. Der zweite Planetenträger der benachbarten zweiten Planetengetriebestufe stellt ein Element dar. das bei Betrieb des Getriebes stets eine andere Drehzahl aufweist als das erste Hohlrad der ersten Getriebestufe. Die zwischen den beiden an der erfindungsgemäßen Lagerstelle abgestützten Komponenten herrschende Drehzahldifferenz bewirkt, dass die Wälzkörper im Lager permanent abwälzen und keine abgeflachten Druckstellen entstehen, die die Lagerlebensdauer verringern. Daher wird erfindungsgemäß das erste Hohlrad der ersten Stufe auf dem zweiten Planetenträger der zweiten Planetengetriebestufe gelagert. Dabei werden in vorteilhafter Weise die Axialkräfte, die durch die Schrägverzahnung der Bauteile entstehen auf kurzem Wege ausgeglichen. Das erste Hohlrad, das prinzipiell in der ersten Planetenstufe selbst zentriert wird, erhält erfindungsgemäß eine zusätzliche radiale Lagerung, wodurch die Kräfte, die von der Verzahnung übertragen werden müssen, verringert werden, wodurch sich die Reibung in der Verzahnung minimiert und wodurch sich die Verlustleistung des gesamten Getriebes ver- ringert
Kurzbeschreibung der Figuren
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be- Schreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
Figur 1 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Umlaufräder-Schaltgetriebe bei welchem eine Gangstufenwahl bewerkstelligt wird, indem ein Hohlrad einer ersten Planetenstufe entweder statio- när festgelegt oder mit einem ersten Planetenträger gekoppelt wird, wobei jenes erste Hohlrad über eine axial und radial tragende Lageranordnung mit dem Planetenträger einer zweiten Getriebestufe drehbar gekoppelt ist.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
Die Darstellung nach Figur 1 zeigt in Form einer vereinfachten Schemadarstellung den Aufbau eines erfindungsgemäßen Umlaufräder-Schaltgetriebes. Dieses umfasst eine erste Getriebestufe G1 mit einem ersten Planetenträger C1 ein erstes Hohlrad H1 sowie erste Planeten P1 die von dem ersten Planetenträger C1 getragen werden und radial von innen her in das erste Hohli dd H 1 einyi eifen. Das Umlaufiäder-Schallyeti iebe umfasst weiterhin eine zweite Getriebestufe G2 mit einem zweiten Planetenträger C2. Bei dem hier gezeigten Umlaufräder- Schaltgetriebe ist das Übersetzungsverhältnis schaltbar festlegbar ist, indem das erste Hohlrad H1 entweder stationär festgelegt oder starr mit dem ersten Planetenträger C1 gekoppelt wird und das erste Hohlrad H1 und der zweite Planetenträger C2 sind über eine axial und radial tragende Lageranordnung L1 aneinander drehbar abgestützt.
Die Lageranordnung L1 ist als Wälzlageranordnung ausgebildet und weist eine mit dem ersten Hohlrad H 1 umlaufende Laufbahnstruktur L1 a. sowie eine mit dem zweiten Planetenträger C2 umlaufende Laufbahnstruktur L1 b auf Die Wälzlageranordnung L1 ist als Kugellager aus- gebildet. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Kugellager als Vierpunkt- Rillenkugellager ausgebildet Die Wälzlageranordnung L1 ist so aufgebaut, dass die mit dem ersten Hohlrad H1 umlaufende Laufbahnstruktur L1 a durch einen Lagerinnenring 1 gebildet ist, der auf einem Außenum- fangsabschnitt des ersten Hohlrades H1 sitzt Obgleich hier nicht weiter dargestellt, ist der La- gerinnenring 1 an dem ersten Hohlrad H1 axial gesichert Die Wälzlageranordnung L1 weist weiterhin auch einen Lageraußenring 2 auf. der auf einem Innenumfangsabschnitt einer mit dem zweiten Planetenträger C2 integralen Ringglocke 3 sitzt.
Die Wälzlageranordnung L1 umfasst weiterhin eine Schiebemuffe 4. die auf dem ersten Hohlrad H1 axial verlagerbar, jedoch über eine Innenverzahnung 4a drehfest geführt ist. Diese Schiebemuffe 4 ist auf einer dem zweiten Planetenträger C2 abgewandten Seite mit einer als Zahnkranz ausgebildeten Koppelungsverzahnung 5 in Eingriff bringbar. welche drehfest mit dem ersten Planetenträger C1 gekoppelt ist. Die Schiebemuffe 4 trägt einen weiteren Verzahnungsabschnitt 4b, der bei Verschiebung in eine von der Wälzlageranordnung L1 weiter entfernte Position axial in eine stationäre und am Getriebegehäuse 9 drehsicher verankerte Arretierverzahnung 6 einschiebbar ist. Bei Verschiebung in eine Richtung zum Hohlrad hin gelangt jener Verzahnungsabschnitt 4b mit der Koppelungsverzahnung 5 des ersten Planetenträgers in Eingriff Die axiale Verlagerung der Schiebemuffe 4 kann beispielsweise über eine Gleitschuhanordnung oder eine Schaltgabel bewerkstelligt werden, die in einen Umfangsnut 8 der Schiebemuffe 4 eingreift. Die Verlagerung der Schiebmuffe 4 kann auch durch anderweitige Schaltmechaniken bewerkstelligt werden. Diese Schaltmechaniken können beispielsweise als elektromechamsche Schaltmechaniken oder auch als hydraulische oder pneumatische Schaltmechaniken ausgeführt werden. Bei einer elektromechanischen Variante kann die Schiebemuffe 4 als Anker fungieren, der durch eine diesen Anker umgreifende Spulenanordnung in die jeweils geforderte Schaltstellung gedrängt wird. Im Falle der Ausführung der Schaltmechanik als druckmittelbetätigte Schaltmechanik kann die Schiebemuffe 4 als Kolbenelement fungieren, das eine Ringkammer begrenzt, wobei durch Einbringung eines Druckmittels, insbesondere Öl oder Luft dann die Schiebemuffe 4 entsprechend positioniert wird. Die Schaltmechanik kann auch ein stationär am Getriebegehäuse 9 festgelegte Ringkolbenmechanik aufweisen, die über eine Axiallageranordnung mit der Schiebemuffe gekoppelt ist und eine entsprechende axiale Verlagerung derselben ermöglicht. Durch die Lagerung des ersten Hohlrades der ersten Getriebestufe G1 auf dem zweiten Planetenträger C2 der zweiten Getriebestufe G2 über die Lageranordnung L1 wird gewährleistet, dass der Innenring 1 des Lagers L1 immer eine vom Außenring 2 verschiedene Drehzahl auf weist. Die Wälzkörper 7 wälzen also während des Betriebs stetig ab, wodurch sich die Lagerlebensdauer erhöht Dadurch werden die geforderten Einbaubedingungen des Lagers L1 erfüllt Durch die Anordnung des Lagers L1 direkt auf dem ersten Hohlrad H1 . kann das Lager L1 nahezu bauraumneutral in das Getriebe integriert werden. Da zwischen beiden Stufen G1 , G2 in jedem Falle etwas Platz vorgehalten werden muss. damit sich die Bauteile der unterschiedlichen Stufen nicht während des Betriebs berühren, kann dieser Raum ebenfalls für die Integration des Lagers L1 genutzt werden Durch die in Figur 1 dargestellte Anordnung der Kupplungsverzahnungen 4a. 4b, 5, 6 vergrößert sich der Bauraum ebenfalls kaum. Lediglich der Platz zwischen den Kupplungsverzahnungen 5. 6 in dem sich die Verzahnung 4b Schiebemuffe 4 bei Neutralstellung befindet, wird bei dieser Ausführungsform zusätzlich benötigt In radialer Richtung wird Bauraum eingespart, da die Schiebemuffe 4 neben der Lagerung L1 positioniert wird und nicht auf der Lagerung L1 . Dadurch können ebenfalls eine Schaltwippe oder ähnliche Aktuatoren kleiner und damit leichter ausgeführt werden. Der gewonnene Bauraum in radialer Richtung kann zum Beispie! für die Integration eines Schaltaktuatormotors, einer Ölpumpe oder ähnliche Zusatzbaugruppen genutzt werden. Dadurch wird es möglich, dass solche Baugruppen weitgehend bauraumneutral in das hier nicht weiter dargestellte Getriebegehäuse 9 integriert werden. Für den Einbau des Lagers L1 ist keine komplexe Abstimmung nötig, um eine gewisse Vorspannung zu erhalten, wodurch sich der Einbau erleichtert und sich dadurch die Montage verkürzt. Die Montagekosten werden auch reduziert. Durch das verwendete Lager L1 werden die durch die Schragverzahnungen auftretenden Axialkräfte aufgenommen. Radial wird das erste Hohlrad H 1 in der ersten Planetenstufe G1 ebenfalls durch das verwendete Lager L1 geführt Dadurch steigt der Wirkungsgrad des Getriebes, da die Verlustleistung der Verzahnung in der ersten Planetenstufe G1 verringert wird Durch die zusätzliche radiale Stützwirkung bei der Ausgestaltung des Lagers L1 als Rillenkugellager oder insbesondere Vierpunktlager oder ähnlich wirkendes Lager vermindert sich also auch die Belastung der Verzahnung der Planeten P1. da die radialen Kräfte, die auf das erste Hohlrad H1 wirken, nur zum Teil über die Planetenstufe G 1 selbst gestützt werden, da ein Teil der radialen Kräfte von dem verwendeten Lager L1 aufgenommen wird.
Das erfindungsgemäße Getriebe eignet sich insbesondere für den Einsatz in einer elektrischen Antriebsachse bei einem Kraftfahrzeug. Außerdem kann diese Erfindung bei neuen Entwicklungen von Schaltgetrieben, insbesondere auch Schalt-Differentialgetrieben, Schalt-
Ausgleichsgetrieben, neuen Aktuatoren und Koaxialgetrieben Anwendung finden Die Erfindung richtet sich im Kern auf die Realisierung einer Lagerstelle in einem Planetengetriebe, an der ein erstes Hohlrad mittels eines Kugellagers gegenüber einem weiteren Planetenträger oder einem anderen Getriebeelement drehbar gelagert ist. Durch diese Lagerstelle werden die üblichen Axiallager, die in der Regel zweifach verwendet werden, durch das eine Kugellager ersetzt und die das Lager tragenden Komponenten zusätzlich radial gestützt. Axiallager sind in derartigen Anordnungen Betriebszuständen ohne Rotation unterworfen. Stöße und Schwingungen führen zur Riffelbildung in den Laufbahnen Dem gegenüber rotiert ein Ring des Kugellagers in der erfindungsgemäßen Lagerstelle immer so dass in allen Betriebszuständen das Abrollen der Kugeln sicher gestellt ist. Die Erfindung betrifft auch eine Getrie- beeinheit mit der Lagerstelle, die wenigstens einen Planetentrieb mit Planetenrädern, einen Planetenträger für die Planetenräder, ein Hohlrad im Eingriff mit den Planetenrädern, den weiteren Planetenträger, an dem die Planetenräder nicht gelagert sind, und ein Kupplungselement aufweist. Das Kupplungselement ist formschlüssig mit dem Hohlrad so verbunden, dass dieses rotationsfest zum Hohlrad axial fest oder aber axial (begrenzt) gegen dieses beweglich mit dem Hohlrad verbunden ist Erfindungsgemäß ist das Hohlrad an der Lagerstelle mit wenigstens einem Kugellager an dem weiteren Planetenträger radial gelagert und axial abgestützt.

Claims

Patentansprüche
1. Umlaufräder-Schaltgetriebe mit:
einer ersten Getriebestufe (G1 ) mit einem ersten Planetenträger (C1 ).
- einem ersten Hohlrad (H 1 ).
ersten Planeten (P1 ). die von dem ersten Planetenträger (C1 ) getragen werden und radial von innen her in das erste Hohlrad (H 1 ) eingreifen, sowie
einer zweiten Getriebestufe (G2) mit einem zweiten Planetenträger (C2),
wobei das Übersetzungsverhältnis dieses Umtaufräder-Schaltgetriebes schaltbar fest- legbar ist, indem das erste Hohlrad (H1 ) entweder stationär festgelegt, oder starr mit dem ersten Planetenträger (Cl )gekoppelt wird, und
das erste Hohlrad (H 1 ) und der zweite Planetenträger (C2) über eine axial und radial tragende Lageranordnung (L1 ) aneinander drehbar abgestützt sind.
2 Umlaufräder-Schaltgetriebe nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung (L1 ) als Wälzlageranordnung ausgebildet ist und eine mit dem ersten Hohlrad umlaufende Laufbahnstruktur (L1 a) sowie eine mit dem zweiten Planetenträger (C2) umlaufende Laufbahnstruktur (L1 b) aufweist.
3. Umlaufräder-Schaltgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzlageranordnung (L1) als Kugellager ausgebildet ist.
4. Umlaufrader-Schaltgetnebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugellager als Vierpunkt-Rillenkugellager ausgebildet ist
5. Umlaufräder-Schaltgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 4. dadurch gekennzeichnet, dass die Walzlageranordnung (L1 ) einen Lagerinnenring (2) aufweist, der auf einem Außenumfangsabschnitt des ersten Hohlrades (H 1 ) sitzt.
6 Umlaufräder-Schaltgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet dass die Wälzlageranordnung (L1 ) einen Lageraußenring (2) aufweist, der auf einem Innenumfangsabschnitt einer mit dem zweiten Pfanetenträger (C2) integralen Ringglocke (3) sitzt.
7. Umlaufräder-Schaltgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schiebemuffe (4) vorgesehen ist. die auf dem ersten Hohlrad (H 1 ) axial verlagerbar, jedoch drehfest geführt ist. und dass diese Schiebemuffe (4) auf einer dem zweiten Planetenträger (C2) abgewandten Seite mit einer Koppelungsverzahnung (5) in Eingriff bringbar ist. welche drehfest mit dem ersten Planetenträger(CI ) gekoppelt ist.
8. Umlaufräder-Schaltgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebemuffe (4) einen Verzahnungsabschnitt (4b) trägt, der bei Verschiebung in eine von der Wälzlageranordnung (L1 ) weiter entfernte Position axial in eine stationäre Arretierverzahnung (6) einschiebbar ist.
9 Umlaufräder-Schaltgetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jener Verzahnungsabschnitt (4b) bei Verschiebung in eine Richtung zum ersten Hohlrad (H1 ) hin mit der Koppelungsverzahnung (5) des ersten Planetenträgers (C1 ) in Eingriff gelangt.
10. Umlaufräder-Schaltgetriebe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass jener Verzahnungsabschnitt (4b) in eine zwischen der Arretierverzahnung (6) und der Koppelungsverzahnung (5) liegende Neutralposition verlagerbar ist.
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