DE10025849A1

DE10025849A1 - Group gear as planetary gear has sun wheel forming driven shaft, planetary wheel support, ring gear and support, and gearing base

Info

Publication number: DE10025849A1
Application number: DE2000125849
Authority: DE
Inventors: Detlef Baasch; Roland Altvater; Uenal Gazyakan
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-05-25
Filing date: 2000-05-25
Publication date: 2001-11-29

Abstract

The group gear in the form of a planetary gear (1) has a sun wheel (2) forming the driven shaft (3) of the basic gear. A planetary wheel support (4) is connected to a driven shaft of the group gear. Planetary wheels (5) are rotarily positioned on the support and move between the sun wheel and a ring gear (6) which is joined to a ring gear support (8). The gearing base (9) of the ring gear and or of the planetary wheels is recessed as deeply as possible by enlarging the tooth clearance between the planetary wheels and the ring gear.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gruppengetriebe für Kraftfahrzeuge nach der im Oberbegriff des Patentan spruchs 1 näher definierten Art.The present invention relates to a group transmission for motor vehicles according to the in the preamble of patent Proposition 1 defined art.

Ein derartiges Gruppengetriebe wird üblicherweise ei nem Grundgetriebe unterschiedlicher Bauart nachgeschaltet und dient dazu, die Gangstufen des Grundgetriebes in je weils zwei unterschiedlichen Geschwindigkeitsbereichen zu betreiben. Insbesondere bei Nutzkraftfahrzeugen mit hohen Gangzahlen ist es üblich, hinter der Getriebeeinheit des Grundgetriebes einen weiteren Planetensatz zu schalten, der eine Verdopplung der Gangzahl ermöglicht.Such a group transmission is usually egg downstream of a basic gear of different types and serves to change the gears of the basic transmission in each because of two different speed ranges operate. Especially with commercial vehicles with high It is common for gear ratios to be behind the gear unit of the Basic gear to switch another planetary gear set, the enables a doubling of the number of gears.

In einer ersten Schaltstufe des Gruppengetriebes er folgt eine Übersetzung ins Langsame, indem das Hohlrad des als Planetengetriebe ausgestalteten Gruppengetriebes über eine erste Schaltkupplung an das Getriebegehäuse gekuppelt ist. Dies bewirkt, daß die Abtriebswelle des Gruppengetrie bes mit einer geringeren Drehzahl als die Ausgangswelle des Grundgetriebes rotiert.In a first gear stage of the group transmission he follows a slow translation by the ring gear of the designed as a planetary gear group transmission a first clutch is coupled to the transmission housing is. This causes the output shaft of the group transmission bes with a lower speed than the output shaft of the Basic gear rotates.

In einer zweiten Schaltstufe des Gruppengetriebes ist ein direkter Durchtrieb von der Ausgangswelle des Grundge triebes auf die Abtriebswelle des Gruppengetriebes möglich, indem über eine weitere Schaltkupplung eine Verbindung zwi schen dem Hohlrad und einem mit einem Planetenradträger üblicherweise verbundenen Kupplungsring hergestellt wird. In diesem verbundenen Zustand ist demzufolge der Planeten satz nicht aktiv, so daß die Übersetzung 1 : 1 erfolgt. In a second gear stage of the group transmission a direct drive through from the Grundge output shaft drive on the output shaft of the group transmission possible, by a connection between a further clutch the ring gear and one with a planet carrier usually connected coupling ring is produced. The planet is therefore in this connected state Sentence not active, so that the translation is 1: 1.

Ein derartiges Gruppengetriebe ist beispielsweise aus der DE 198 01 477 A1 bekannt.Such a group transmission is, for example, from known from DE 198 01 477 A1.

In Planetengetrieben allgemein und insbesondere in Planetensätzen, wie sie bei derartigen Gruppengetrieben zum Einsatz kommen, kann sich ein erhebliches Volumen an Ge triebeöl in dem aus dem Hohlrad und einem Hohlradträger des nachgeschalteten Planetengetriebes gebildeten "Topf" ansam meln. Dieses Phänomen tritt vor allem bei der sogenannten Tauchschmierung, hier insbesondere bei einer schräg liegen den Rotationsachse der Wellen im Fall einer Bergfahrt des Fahrzeugs, in Erscheinung.In planetary gears in general and in particular in Planetary gears, such as those used for such group transmissions Can be used, a considerable volume of Ge drive oil in the from the ring gear and a ring gear carrier downstream planetary gear formed "pot" meln. This phenomenon occurs mainly in the so-called Splash lubrication, especially when lying at an angle the axis of rotation of the waves in the case of an ascent of the Vehicle, in appearance.

Hierbei ist es als nachteilig anzusehen, daß bei einem stillstehenden Hohlrad und rotierenden Planetenrädern das in diesem "Topf" bzw. topfartigen Gebilde angesammelte Öl von den Planetenrädern zwangsläufig verdrängt werden muß. Diese Verdrängung geht jedoch mit einer Verlustleistung einher, die sich in einer Erwärmung des Getriebeöles aus wirkt. Darüber hinaus muß das Getriebe stets gegen die da durch bedingten Verlustmechanismen schalten. Beispielsweise ist gegen das Moment zwischen den Planetenrädern und dem Hohlrad, das mit dem Hohlradträger verbunden ist, zu syn chronisieren bzw. durchzuschalten, wenn das Hohlrad gegen das Getriebegehäuse abgebremst werden soll. Im Planetensatz erweist sich dieses Durchschalten der Synchronisierung ge rade bei hohen Verlustmomenten, wie sie insbesondere bei tiefen Temperaturen und damit verbundener hoher Viskosität des Getriebeöls auftreten, als problembehaftet.Here it is to be regarded as disadvantageous that with one stationary ring gear and rotating planet gears Oil collected in this "pot" or pot-like structure must inevitably be displaced by the planet gears. However, this displacement is at a loss accompanied by a warming of the gear oil works. In addition, the gear must always be against that switch through conditional loss mechanisms. For example is against the moment between the planet gears and the Ring gear, which is connected to the ring gear carrier, syn chronize or switch through when the ring gear against the gearbox is to be braked. In the planetary set this switching through the synchronization proves itself rade at high loss moments, as in particular low temperatures and the associated high viscosity of the gear oil occur as problematic.

Ein weiterer nachteiliger Effekt tritt insbesondere bei schräg verzahnten Planetensätzen in Erscheinung. Beim Abwälzen der Planetenräder erzeugt die Schrägverzahnung hydrodynamisch einen Pumpeffekt, der das Getriebeöl durch die Zahnschrägen in den Planetensatz hereinpumpt, wo es sich vermehrt ansammelt und um so schlechter abgeführt wer den kann.Another disadvantageous effect occurs in particular in helical planetary gear sets. At the The helical toothing generates the rolling of the planet gears hydrodynamically a pumping effect that the gear oil through pumps the bevel into the planetary gear where it is accumulates more and more poorly who is led away that can.

Ausgehend von diesen Nachteilen liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Gruppengetriebe zu schaf fen, bei dem zur Vermeidung unnötiger Verlustmomente ein schnelleres Abführen des Getriebeöls ermöglicht wird, ohne daß die notwendige Kühlung der Zahnflanken durch das Ge triebeöl beeinträchtigt wird.Based on these disadvantages, the task of present invention in creating a group transmission fen, to avoid unnecessary loss moments faster drainage of the gear oil is made possible without that the necessary cooling of the tooth flanks by the Ge driving oil is impaired.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die vorliegende Er findung ein Gruppengetriebe der eingangs näher definierten Art vor, das die im kennzeichnenden Teil des Patentan spruchs 1 angegebenen Merkmale aufweist.The present Er proposes to solve this task finding a group transmission of the initially defined Kind that the in the characterizing part of the patent has given characteristics 1.

Mit den Gruppengetriebe gemäß der Erfindung wird in besonders vorteilhafter Weise eine leichtere Verdrängung und schnellere Abführung des Getriebeöls durch den Abwälz vorgang der Planetenrädern bewerkstelligt. Hierbei lassen sich die hierfür gemäß der Erfindung vorgesehenen Mittel unabhängig von der Art und der Ausgestaltung der Verzahnung zum Einsatz bringen.With the group transmission according to the invention is in a particularly advantageous way of easier displacement and faster transmission of the gear oil through the gear operation of the planet gears accomplished. Leave here the means provided for this purpose according to the invention regardless of the type and design of the gearing bring to use.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Patentan sprüchen und den nachfolgend anhand der Zeichnung prinzip mäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen. Im folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden.Further advantages and advantageous configurations of the The subject of the invention result from the patent sayings and the principle below based on the drawing moderately described embodiments. Hereinafter the invention will be explained in more detail with reference to the drawing become.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen verein fachten Teilschnitt durch einen Planetensatz eines erfin dungsgemäß ausgestalteten Gruppengetriebes.The only figure in the drawing shows a club Fold partial section through a planetary set by an inventor group transmission designed in accordance with the invention.

Bezug nehmend auf die Figur ist ein Planetengetriebe 1 ausschnittsweise dargestellt, das einem in der Figur nicht näher gezeigten Grundgetriebe nachgeschaltet ist, wobei die Abtriebswelle dieses vorgeschalteten Grundgetriebes ein Sonnenrad 2 des Planetengetriebes 1 bildet.Referring to the figure, a planetary gear 1 is shown in detail, which is connected downstream of a basic gear, not shown in the figure, the output shaft of this upstream basic gear forming a sun gear 2 of the planetary gear 1 .

Mit einer Abtriebswelle 3 des Planetengetriebes 1 und somit des gesamten Gruppengetriebes ist ein Planetenradträ ger 4 verbunden. Auf diesem Planetenradträger 4 sind mehre re Planetenräder 5 drehbar gelagert.With an output shaft 3 of the planetary gear 1 and thus the entire group transmission, a planetary gear 4 is connected. On this planet carrier 4 , multiple re planet gears 5 are rotatably mounted.

Die Planetenräder 5 wälzen sich in an sich bekannter Weise zwischen dem Sonnenrad 3 und einem außen liegenden Hohlrad 6 ab. Das Hohlrad 6 ist wiederum über eine an sich bekannte Mitnahmeverzahnung 7 mit einem Hohlradträger 8 verbunden. Die in der Figur ersichtliche gestrichelte Linie gibt beispielhaft den Ölstand des Getriebeöls in einem so genannten "TopfR wieder, der in dem Planetensatz aus dem Hohlrad 6 und dem Hohlradträger 8 gebildet ist.The planet gears 5 roll in a manner known per se between the sun gear 3 and an external ring gear 6 . The ring gear 6 is in turn connected to a ring gear carrier 8 via a driving toothing 7 known per se. The dashed line shown in the figure exemplifies the oil level of the gear oil in a so-called "pot R", which is formed in the planetary gear set from the ring gear 6 and the ring gear carrier 8 .

In einer Ausführungsform des Gruppengetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Verzahnungsgrund 9 der radial nach innen gerichteten Zähne des Hohlrads 6 sowie der radial nach außen gerichteten Zähen der Planetenräder 5 soweit wie möglich vertieft, jedoch selbstverständlicher weise nur soweit, wie dies Festigkeits- und Übertragungsbe dingungen im Getriebebau zulassen. Mit anderen Worten ist gemäß der Erfindung das Zahnspiel zwischen den Planetenrä dern 5 und dem Hohlrad 6, das den Abstand zwischen dem Kopfkreis der Planetenräder 5 und dem Fußkreis des Hohlra des 6 wiedergibt, soweit wie möglich vergrößert. Hierdurch steht dem Getriebeöl zwischen denn Zähnen der Verzahnung mehr Raum zur Verfügung, quasi in der Art länglicher Kanä le, in denen dieses Getriebeöl infolge des Abwälzvorgangs der Planetenräder 5 auf dem Hohlrad 6 leichter axial ver drängt werden kann, da auch höhere Viskositäten des Getrie beöls weniger Widerstand bieten.In one embodiment of the group transmission according to the present invention, the tooth base 9 of the radially inward teeth of the ring gear 6 and the radially outward teeth of the planet gears 5 is deepened as far as possible, but of course only as far as this is strength and transmission conditions allow in gearbox construction. In other words, according to the invention, the backlash between the planet wheels 5 and the ring gear 6 , which reproduces the distance between the tip circle of the planet gears 5 and the base circle of the Hohlra of 6 , increased as much as possible. As a result, the gear oil between the teeth of the toothing more space is available, quasi in the manner of elongated channels, in which this gear oil can be displaced axially more easily due to the rolling process of the planet gears 5 on the ring gear 6 since higher viscosities of the gear oil offer less resistance.

Durch eine solche Bereitstellung eines größeren Volu mens, in dem das Getriebeöl verdrängt werden kann, lassen sich die Verlustmomente entsprechend herabsetzen.By providing a larger volume in which the gear oil can be displaced the loss moments decrease accordingly.

In einer besonderen, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist diese Vertiefung des Verzahnungsgrunds 9 des Hohlrads 6 schrägt ausgebildet, so daß das Getriebeöl we sentlich leichter in Axialrichtung verdrängt werden kann. Ein derart schräg verlaufende Verzahnungsgrund 10, quasi in der Art einer Ablaufrinne, entspricht einer kontinuierli chen Zunahme des Zahnspiels zwischen den Planetenrädern 5 und dem Hohlrad 6.In a special, advantageous embodiment of the invention, this recess of the tooth base 9 of the ring gear 6 is formed obliquely, so that the gear oil can be displaced considerably easier in the axial direction. Such an inclined tooth base 10 , quasi in the manner of a drainage channel, corresponds to a continuous increase in the tooth play between the planet gears 5 and the ring gear 6 .

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gruppengetriebes gemäß der Erfindung weist das Hohlrad 6 eine oder mehrere radiale Öffnungen 11 auf. Diese radialen Öffnungen 11 sind dabei so ausgestaltet und mit einem sol chen Durchmesser versehen, daß das Getriebeöl insbesondere in temperaturbedingter Abhängigkeit von der Ölviskosität nur infolge des durch den Abwälzvorgang hervorgerufenen radialen Verdrängungsdrucks in einen nicht näher darge stellten Ausgleichsbehälter gedrückt bzw. verdrängt werden kann. Stehen die Planetenräder 5 still, sind diese radialen Öffnungen 11 aufgrund der Viskosität des Getriebeöls im statischen Zustand nicht durchströmbar.In a further preferred embodiment of the group transmission according to the invention, the ring gear 6 has one or more radial openings 11 . These radial openings 11 are designed and provided with a sol chen diameter that the transmission oil can be pressed or displaced, particularly as a function of the temperature of the oil viscosity, only as a result of the radial displacement pressure caused by the rolling process into an expansion tank (not shown in more detail). If the planet gears 5 are stationary, these radial openings 11 cannot flow through in the static state due to the viscosity of the gear oil.

In analoger Weise kann der Hohlradträger 8 in einer weiteren Ausführungsform des Gruppengetriebes gemäß der Erfindung eine oder mehrere axiale Öffnungen 12 aufweisen, die eine entsprechende Verdrängung des Getriebeöls in Axialrichtung während des Abwälzvorgangs gestatten.Analogously, in a further embodiment of the group transmission according to the invention, the ring gear carrier 8 can have one or more axial openings 12 , which permit a corresponding displacement of the transmission oil in the axial direction during the rolling process.

Gemäß der Erfindung lassen sich weitere Verdrängungs mittel dahingehend bereitstellen, daß über den Umfang der Mitnahmeverzahnung 7 zwischen dem Hohlrad 6 und dem Hohl radträger 8 unter Beachtung allgemeiner Festigkeitsbedin gungen in bestimmten Abständen Zähne aus deren Zahnfolge ausgelassen sind. Diese "Zahnlücken" dienen, ebenso wie die axialen Öffnungen 12 einer axialen Verdrängung des Getrie beöls.According to the invention, further displacement means can be provided in such a way that teeth are omitted from their tooth sequence at certain intervals over the scope of the driving toothing 7 between the ring gear 6 and the hollow wheel carrier 8, taking general strength conditions into account. These "tooth gaps" serve, just like the axial openings 12, an axial displacement of the gearbox oil.

Darüber hinaus können in einer vorteilhaften Ausfüh rung der Erfindung die Höhe der Zähne der Mitnahmeverzah nung 7 verkürzt sein, so daß das Zahnspiel, d. h. der Ab stand zwischen dem Kopfkreis des Hohlradträgers 8 und dem Fußkreis des Hohlrads 6 zur Bereitstellung eines größeren Verdrängungsraums für das Getriebeöl soweit wie möglich vergrößert ist.In addition, in an advantageous embodiment of the invention, the height of the teeth of the driving toothing 7 can be shortened, so that the backlash, ie the position between the tip circle of the ring gear carrier 8 and the root circle of the ring gear 6 to provide a larger displacement space for the transmission oil is enlarged as much as possible.

Sämtliche vorhergehend geschilderten Mittel ermögli chen ein leichteres Abführen des Getriebeöls durch die wäh rend des Abwälzvorgangs der Planetenräder 5 auf dem Hohl rad 6 geleisteten Verdrängungsarbeit, ohne daß die Kühlung der jeweiligen Zahnflanken durch das Getriebeöl beeinträch tigt oder verhindert ist. All of the above-described means ermögli chen easier removal of the gear oil by the displacement process performed during the gear-changing operation of the planet gears 5 on the hollow wheel 6 , without the cooling of the respective tooth flanks being impaired or prevented by the gear oil.

reference numeral

11

Planetengetriebe
Planetary gear

22

Sonnenrad des Planetengetriebes bzw. Abtriebswelle des vorgeschalteten Grundgetriebes
Sun gear of the planetary gear or output shaft of the upstream basic gear

33rd

Abtriebswelle des Gruppengetriebes
Output shaft of the group transmission

44

Planetenradträger
Planet carrier

55

Planetenrad
Planet gear

66

Hohlrad
Ring gear

77

Mitnahmeverzahnung
Drive teeth

88th

Hohlradträger
Ring gear carrier

99

Verzahnungsgrund des Hohlrads
Tooth base of the ring gear

1010th

schräg verlaufender Verzahnungsgrund
oblique tooth base

1111

radiale Öffnung
radial opening

1212th

axiale Öffnung
axial opening

Claims

1. Group gearbox for motor vehicles in the form of egg nes planetary gear, which is a basic gear nachtschal tet with a sun gear, which is an output shaft of the basic transmission, with a connected to an output shaft of the group gear planet carrier and with rotatably arranged planet gears, which are between Roll the sun gear and a ring gear, which is connected to a ring gear carrier, characterized in that means are provided in the region of the toothing for supporting the displacement of a gear oil caused by the gear shifting process.

2. Group transmission according to claim 1, characterized in that the tooth base ( 9 ) of the ring gear ( 6 ) and / or the planet gears ( 5 ) with enlargement tion of the tooth play between the planet gears ( 5 ) and the ring gear ( 6 ) as far as possible is deepened.

3. Group transmission according to claim 1 or 2, characterized in that the tooth play between the planet gears ( 5 ) and the ring gear ( 6 ) increases continuously with the formation of an oblique tooth base ( 10 ) in the axial direction.

4. Group transmission according to one of claims 1 to 3, characterized in that the hollow wheel ( 6 ) has radial openings ( 11 ) for the radial displacement of the transmission oil during the rolling process.

5. Group transmission according to one of claims 1 to 4, characterized in that a driving toothing ( 7 ) between the ring gear ( 6 ) and the Hohlradträ ger ( 8 ) has a discontinuous tooth sequence over the circumference.

6. Group transmission according to one of claims 1 to 5, characterized in that the tooth height of the driving toothing ( 7 ) is shortened as much as possible.

7. Group transmission according to one of claims 1 to 6, characterized in that the hollow wheel carrier ( 8 ) has axial openings ( 12 ) for the axial displacement of the transmission oil during the rolling process.