DE102005042119B3

DE102005042119B3 - Fünfwelliges Planetengetriebe für Fahrzeuggetriebe mit stufenlosen Gängen

Info

Publication number: DE102005042119B3
Application number: DE200510042119
Authority: DE
Inventors: Friedrich Jarchow
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-09-06
Filing date: 2005-09-06
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2025-09-07

Abstract

Von dem fünfwelligen Planetengetriebe dient eine Welle als Antriebswelle, eine zweite als Anschlusswelle für eine volumenkonstante Verdrängermaschine eines hydrostatischen Getriebes, eine dritte als Anfahrkoppelwelle, eine vierte als schnelldrehende Koppelwelle und schließlich eine fünfte als langsamdrehende Koppelwelle. Schaltkupplungen können bei synchronen Drehzahlen jeweils eine Koppelwelle zur Leistungsübertragung mit einem abtriebsseitig angeordneten Planetengetriebe verbinden, das mehrere Gänge zur realisieren vermag und die Abtriebsstelle stellt. Eine antriebsseitig angeschlossene volumenverstellbare Verdrängermaschine komplettiert das stufenlos einstellbare hydrostatische Getriebe. Von der durchzusetzenden Leistung fließt nur ein Teil über das hydrostatische Getriebe. Dies führt zu relativ guten Wirkungsgraden für das Fahrzeuggetriebe, bei dem sich in den einzelnen Gängen die Übersetzungen stufenlos verstellen lassen. Das fünfwellige Planetengetriebe zeichnet sich im Vergleich zum Stand der Technik durch kleinere Verlustleistungen bei reduziertem Bauraum aus.

Description

1 zeigt als Beispiel das Konzept eines Fahrzeuggetriebes mit einer koaxialen Lage der Wellen 1 für den Antrieb und 2 für den Abtrieb. Es besteht aus einem fünfwelligen Planetengetriebe mit den Anschlußwellen D und B sowie den Koppelwellen C, A und E und einem parallel angeordneten stufenlos einstellbaren hydrostatischen Getriebe mit der volumenverstellbaren Verdrängermaschine a und der volumenkonstanten Verdrängermaschine b sowie ferner aus einer abtriebsseitig sich befindenden Planetenstufe mit dem Sonnenrad so_n, dem Steg s_n mit den Planetenrädern p_n und dem mit dem Gehäuse 0 verbundenen Hohlrad ho_n. Der Steg s_n gehört zur Abtriebswelle 2. Diese nachgeordnete Planetenstufe vermag vier Gänge zu realisieren.

Die Zahnräder a₁, a₂ und a₃ verbinden die Verdrängermaschine a mit der Antriebswelle 1 und die Zahnräder b₁, b₂, b₃ und b₄ die Verdrängermaschine b mit der Anschlußwelle B.

Die Schaltkupplungen K vermögen Verbindungen herzustellen, und zwar K1 zwischen der Antriebswelle 1 und der Anschlußwelle D, K2 zwischen der Anfahrkoppelwelle C und dem Sonnenrad so_n für den 1. Gang, K3 zwischen der schnelldrehenden Koppelwelle A und wieder dem Sonnenrad so_n für den 2. Gang, K4 zwischen der langsamdrehenden Koppelwelle E und dem Steg s_n für den 3. Gang und schließlich K5 zwischen der schelldrehenden Koppelwelle A und wieder dem Steg s_n für den 4. Gang. Es besteht die Möglichkeit, die Anordnung der Wellen A und C zu vertauschen. In einem solchen Fall dienen die Schaltkupplungen K3 für den 1. Gang, K2 für den 2. Gang, K4 wieder für den 3. Gang und K6 für den 4. Gang. Mit der Schaltkupplung K7 läßt sich die Welle D für den Rückwärtsgang R gehäusefest setzen. Das Rückwärtsfahren geschieht rein hydrostatisch.

Das hydrostatische Getriebe ermöglicht ein stufenloses Verändern der Übersetzung des Fahrzeuggetriebes in den einzelnen Gängen, die jeweils bei synchronen Drehzahlen wechseln. Da von der durchzusetzenden Leistung nur ein Teil über das hydrostatische Getriebe fließt, stellen sich für das Fahrzeuggetriebe relativ gute Wirkungsgrade ein. In jedem Gang gibt es einen Betriebspunkt, bei dem die hydrostatische Leistung Null ist.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein fünfwelliges Planetengetriebe vorzuschlagen, bei dem im Vergleich zum Stand der Technik kleinere Verlustleistungen entstehen. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß bei jeder aktiven Koppelwelle die verlustbehafteten Gleitwälzleistungen nur über zwei in Serie liegende Zahneingriffe vom An- zum Abtrieb fließen. Außerdem soll ein solches fünfwelliges Planetengetriebe mit möglichst wenig Bauraum auskommen.

Das fünfwellige Planetengetriebe nach der Schrift WO 89/09899A1 besteht aus drei Planetenstufen. Von der Stufe P1 gehören das Hohlrad 14 zur Welle D, das Sonnenrad 16 zur Welle B und der Steg 19 zur Welle E. Das Sonnenrad 17 der Stufe P2 steht mit der Welle A und das Hohrad 25 der Stufe P3 mit der Welle C in Verbindung. Zur Koppelung der drei Stufen bilden der Steg 12 von P2 und das Hohlrad 14 von P1 eine Einheit und ferner der Steg 19 von P1, das Hohlrad 20 von P2 und der Steg 24 von P3 einerseits und die Sonnenräder 17 von P2 und 22 von P3 andererseits jeweils ein zusammenhängendes Bauteil.

Bei aktiver Koppelwelle C, d. h. im 1. Gang fließen verlustbehaftete Gleitwälzleistungen über die Planetenstufen P1, P2 und P3. Es sind dann fünf in Serie folgende Zahneingriffe beteiligt. Bei Betrieb mit der Koppelwelle A, d. h. im 2. und 4. Gang übertragen die Stufen P1 und P2 verlustbehaftete Gleitwälzleistungen. Es sind dann vier in Serie folgende Zahneingriffe betroffen. Lediglich im 3. Gang, d. h. bei aktiver Koppelwelle E ensteht nur in der Stufe P1 ein Gleitwälzleistungsfluß, den zwei in Serie folgende Zahneingriffe leiten.

Das fünfwellige Planetengetriebe nach 9 der Offenlegungsschrift DE 39 29 209 A1 besteht aus den Planetenstufen P1 und P2, die gekoppelt nebeneinander liegen. Zu P1 gehören das Sonnenrad 82, die Planetenräder 86 und das Hohlrad 81, zu P2 das Sonnenrad 90, die Planetenräder 87 und das Hohlrad 89. Beide Stufen haben einen gemeinsamen Steg 88. Die Planetenräder 86 und 87 kämmen jeweils miteinander. Es gehören das Hohlrad 81 zur Anschlußwelle D, das Holrad 89 zur Koppelwelle C für den 1. Gang, das Sonnenrad 90 zur Koppelwelle A für den 2. und 4. Gang, der Steg 88 zur Koppelwelle E für den 3. Gang und schließlich das Sonnenrad 82 zur Anschlußwelle B.

Sowohl bei aktiver Koppelwelle C für den 1. Gang als auch bei aktiver Koppelwelle A für den 2. und 4. Gang übertragen die beiden Stufen P1 und P2 verlustbehaftete Gleitwälzleistungen über jeweils vier in Serie folgende Zahneingriffe. Bei leistungsführender Koppelwelle E, d. h. im 3. Gang entsteht nur in der Stufe P1 Gleitwälzleistung, die über zwei in Serie folgende Zahneingriffe fließt.

Das fünfwellige Planetengetriebe nach der Patentschrift DE 101 13 177 C1 besteht aus den Planetenstufen P1, P2 und P3. Diese Stufen haben einen gemeinsamen Steg s. Zur Stufe P1 gehören das Sonnenrad So₁, die Stufenplanetenräder p₁–p₂, die Zwischenplanetenräder p_2z und das Hohlrad Ho₂, zur Stufe P2 das Sonnenrad So₁, die Teilplanetenräder p₁ und das Hohlrad Ho₁ und schließlich zur Stufe P3 das Sonnenrad So₁, die Stufenplanetenräder p₁–p₂ und das Sonnenrad So₂. Es stehen der Steg s mit der Welle D, das Sonnenrad So₁ mit der Welle B, das Sonnenrad So₂ mit der Koppelwelle C für den 1. Gang, das Hohlrad Ho₁ mit der Koppelwelle A für den 2. und 4. Gang und das Hohlrad Ho₂ mit der Koppelwelle E für den 3. Gang in Verbindung.

Bei leistungsführender Koppelwelle C überträgt nur die Stufe P3 und bei aktiver Koppelwelle A nur die Stufe P2 Gleitwälzleistung, die jeweils über zwei in Serie folgende Zahneingriffe fließt. Anders ist dies bei leistungsführender Koppelwelle E. Hier entsteht in der Stufe P1 Gleitwälzleistung, die infolge der Zwischenplanetenräder p_2z vier in Serie folgende Zahneingriffe übertragen.

Das fünfwellige Planetengetriebe nach der Patentschrift DE 43 23 358 C1 besteht aus den Planetenstufen P1 mit dem Sonnenrad 1', den Stufenplanetenrädern p'–p''' und dem Sonnenrad 1''', aus P2 mit dem Sonnenrad 1' den Teilplanetenrädern p' und dem Hohlrad 2' und schließlich aus P3 mit dem Sonnenrad 1', den Stufenplanetenrädern p'–p'' und dem Sonnenrad 1''. Die drei Planetenstufen haben einen gemeinsamen Steg s. Es gehören der Steg s zur Anschlußwelle D, das Sonnenrad 1' zur Anschlußwelle B, das Sonnenrad 1'' zur Koppelwelle C, das Hohlrad 2' zur Koppelwelle A und das Sonnenrad 1''' zur Koppelwelle E.

Bei jeder aktiven Koppelwelle fließt Gleitwälzleistung nur über zwei in Serie folgende Zahneingriffe einer Planetenstufe. Untersuchungen zeigen aber, daß dieses fünfwellige Planetengetriebe einen zu großen Bauraum beansprucht und daher im allgemeinen für Fahrzeuggetriebe nicht in Frage kommt. Außerdem lassen sich die Koppelwellen nicht so anordnen, daß sie sich einseitig befinden, wobei die Wellen C und A innen angeordnet sind und die Welle E außen liegt.

Der Patentanspruch beschreibt die Lösung der oben gestellten Aufgabe.

2 zeigt das Konzept des erfindungsgemäßen fünfwelligen Planetengetriebes. Es besteht aus den Planetenstufen P1, P2, und P3. Es gehören zu P1 das Sonnenrad so_P1, der Steg s_P1 mit den Planetenrädern p₁ und das Hohlrad ho_P1, zu P2 das Sonnenrad so_P2, die Teilplanetenräder p₂ und das Hohlrad ho_P2 und schließlich zu P3 das Sonnenrad so_P2, die Stufenplanetenräder p₂–p₃ und das Sonnenrad so_P3. Die Stufen P2 und P3 haben einen gemeinsamen Steg s_D. Dieser gehört zur Anschlußwelle D. Ihr Flansch befindet sich im Raum zwischen den Teilplanetenrädern p₂ und p3 und verbindet über Bolzen in den freien Räumen jeweils zwischen zwei Stufenplanetenrädern die rechte und die linke Stegwange. Die letztere steht mit dem Hohlrad ho_P1 in Verbindung. Es stellen das Sonnenrad so_P3 die Koppelwelle C, das Hohrad ho_P2 die Koppelwelle A und der Steg s_P1 die Koppelwelle E und ferner die eine Einheit bildenden Sonnenräder so_P1 und so_P2 die Anschlußwelle B dar.
3 zeigt einen konstruktiven Entwurt im Achsschnitt auf Basis des Konzeptes nach 2.
4 stellt den Steg s_D räumlich dar. Der Flansch der Welle D steht einerseits über Antriebsbolzen B_L mit der linken Wange und andererseits über Antriebsbolzen B_R mit der rechten Wange des Steges in Verbindung. Außerdem sind die Bolzen B_p zu sehen, auf denen die Stufenplanetenräder drehen. Die linke Wange des Steges s_D und das Hohlrad ho_P1 der Stufe P1 stellen ein Bauteil dar.
Bei dem erfindungsgemäßen fünfwelligen Planetengetriebe fließt die Gleitwälzleistung bei aktiver Koppelwelle C über die Stufe P3, bei aktiver Koppelwelle A über die Stufe P2 und bei aktiver Koppelwelle E über die Stufe P1, und zwar jeweils nur über zwei in Serie folgende Zahneingriffe. Im Vergleich zum Stand der Technik reduzieren sich so die Verlustleistungen und dies nach Untersuchungen bei kleinerer Baugröße. Die eingangs gestellte Aufgabe ist also gelöst.

Claims

Fünfwelliges Planetengetriebe bestehend aus drei gekoppelten Planetenstufen P1, P2, P3 für Fahrzeuggetriebe mit in der Übersetzung stufenlosen Gängen, von dem die Welle D die Anschlußwelle für die Antriebswelle 1, die Welle C die Anfahrkoppelwelle, die Welle A die schnelldrehende Koppelwelle, die Welle E die langsamdrehende Koppelwelle und die Welle B die Anschlußwelle für die volumenkonstante Verdrängermachine b eines stufenlos einstellbaren hydrostatischen Getriebes bilden, wobei die volumenveränderliche Verdrängermaschine a mit der Antriebswelle 1 des Fahrzeuggetriebes in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stufe P1 das Sonnenrad so_P1, der Steg s_P1 mit den Planetenrädern p₁ und das Hohlrad ho_P1 gehören daß zur Stufe P2 das Sonnenrad so_P2, der Steg so mit den Teilplanetenrädern p₂ und das Hohlrad ho_P2 gehören daß zur Stufe P3 das Sonnenrad so_P2, der Steg s_D mit den Stufenplanetenrädern p₂–p₃ und das Sonnenrad so_P3 gehören daß die Welle B mit den Sonnenrädern so_P1 und so_P2 eine Einheit bildet daß die Welle D mit dem Hohlrad ho_P1 und dem Steg s_D eine Einheit bildet daß der Steg s_P1 zur Welle E gehört daß das Hohlrad ho_P2 zur Welle A gehört daß das Sonnenrad so_P3 zur Welle C gehört daß der Steg s_D aus einer linken, einer mittleren und einer rechten Wange besteht, wobei die mittlere den Flansch der Anschlußwelle D bildet und sich zwischen den Teilplanetenrädern p₂ und p₃ der Stufenplanetenräder p₂–p₃ befindet und über Bolzen B_L mit der linken Wange und über Bolzen B_R mit der rechten Wange in Verbindung steht und wobei die Bolzen B_p für die Stufenplanetenräder p₂–p₃ einerseits von der linken und andererseits von der rechten Wange aufgenommen werden und wobei Bohrungen in der mittleren Wange die Montage der Stufenplaneten p₂–p₃ ermöglichen.