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DE10230185A1 - Construction element for the drive branch of a motor vehicle comprises components arranged/interconnected to produce a differential, a closed differential and a transmission stage depending on the operation of the clutches and brake - Google Patents

Construction element for the drive branch of a motor vehicle comprises components arranged/interconnected to produce a differential, a closed differential and a transmission stage depending on the operation of the clutches and brake Download PDF

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DE10230185A1
DE10230185A1 DE2002130185 DE10230185A DE10230185A1 DE 10230185 A1 DE10230185 A1 DE 10230185A1 DE 2002130185 DE2002130185 DE 2002130185 DE 10230185 A DE10230185 A DE 10230185A DE 10230185 A1 DE10230185 A1 DE 10230185A1
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Michael Dipl.-Ing. Herlitzek
Rudolf Mini
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ZF Friedrichshafen AG
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ZF Friedrichshafen AG
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Abstract

Construction element (1) for the drive branch of a motor vehicle comprises components consisting of a planet gear set with a driven element (ring gear (6)), at least one driven shaft (4, 4') connected to a further element (web (2), sun wheel (5)) of the planet gear set, at least two clutches (K1, K2), and at least one brake (B1). The components are arranged and interconnected so that depending on the operation of the clutches and the brake, a differential, a closed differential and at least one transmission stage are produced. Preferred Features: During simultaneous operation of at least one brake and at least one clutch, the construction element can act as a parking brake or as an auxiliary or service brake.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauelement für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a component for the drive train of a motor vehicle according to the preamble of the claim 1.

Aus dem Stand der Technik sind Dreiwellen-Planetengetriebe mit zwei Übersetzungen und einem direkten Gang bekannt. Des weiteren sind Differentiale in Planetengetriebeausführung mit angetriebenem Hohlrad und Doppelplaneten bekannt, bei denen der Abtrieb über eine Sonnenradwelle und eine Stegwelle erfolgt. Derartige Differentiale werden hauptsächlich in Baumaschinengetrieben eingesetzt.Three-shaft planetary gears are from the prior art with two translations and a direct walk known. Furthermore there are differentials in planetary gear design known with driven ring gear and double planet, where the downforce over a sun gear shaft and a land shaft takes place. Such differentials are mainly used in construction machine gearboxes.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauelement in Planetenbauweise anzugeben, welches es ermöglicht, je nach Bedarf sowohl als Differential oder gesperrtes Differential als auch als Splitter für ein vorgeschaltetes Getriebe eingesetzt zu werden.The present invention lies the task of specifying a component in planetary design, which enables as a differential or locked differential as required as well as a splitter for an upstream gearbox to be used.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Varianten und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.This object is achieved according to the invention solved the features of claim 1. Other variants and advantages go from the dependent claims out.

Demnach wird ein Bauelement in Planetenbauweise, vorzugsweise mit Doppelplaneten, vorgeschlagen, umfassend als Bauteile einen Planetensatz mit einem angetriebenen Element, mindestens eine mit einem weiteren Element des Planetensatzes verbundene Abtriebswelle, mindestens zwei Kupplungen, mindestens eine Bremse, wobei die Bauteile derart angeordnet und miteinander verbindbar sind, dass in Abhängigkeit von der Betätigung der zumindest zwei Kupplungen und der mindestens einen Bremse, ein Differential, ein gesperrtes Differential sowie mindestens eine Übersetzungsstufe realisierbar sind. Vorzugsweise wird das Hohlrad als Antriebselement verwendet.Accordingly, a component in planetary design, preferably with double planets, proposed, comprising as components a planetary gear set with a driven element, at least one output shaft connected to another element of the planetary gear set, at least two clutches, at least one brake, the components being such are arranged and connectable to each other that depending from the actuation the at least two clutches and the at least one brake Differential, a locked differential and at least one gear ratio are realizable. The ring gear is preferably used as the drive element used.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.The invention is illustrated below the attached Figures closer explained.

Es stellen dar:They represent:

1 eine erste Ausführungsform eines Bauelementes gemäß der Erfindung; 1 a first embodiment of a component according to the invention;

2 eine zweite Ausführungsform eines Bauelementes gemäß der Erfindung und 2 a second embodiment of a component according to the invention and

3 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauelementes. 3 a third embodiment of a component according to the invention.

Gemäß 1 enthält das erfindungsgemäße Bauelement 1 in Planetenbauweise zwei Kupplungen K1 und K2 und eine Bremse B1. Mittels der Bremse B1 ist der Steg 2 des Planetensatzes mit dem Gehäuse G lösbar verbindbar; die Kupplung K1 verbindet den Steg 2 mit einer Abtriebswelle 4, die wiederum über die Kupplung K2 mit einer weiteren Abtriebswelle 4' verbindbar ist, welche mit dem Sonnenrad 5 verbunden ist. Hierbei wird das Hohlrad 6 des Planetensatzes als Antriebselement verwendet. Der Abtrieb erfolgt bei geschlossener Kupplung K1 über den Steg 2 und/oder bei geschlossener Bremse B1 und geöffneter Kupplung K1, wobei Kupplung K2 wahlweise geöffnet oder geschlossen sein kann, über das Sonnenrad 5.According to 1 contains the component according to the invention 1 in planetary design two clutches K1 and K2 and a brake B1. The web is by means of the brake B1 2 the planetary gear set can be releasably connected to the housing G; the clutch K1 connects the web 2 with an output shaft 4 , which in turn via the clutch K2 with another output shaft 4 ' is connectable, which with the sun gear 5 connected is. Here the ring gear 6 of the planetary gear set used as a drive element. The output takes place with the clutch K1 closed via the web 2 and / or with the brake B1 closed and clutch K1 open, clutch K2 optionally being open or closed, via the sun gear 5 ,

Durch Schließen der Kupplung K1 ist ein Differentialantrieb möglich. Bei zusätzlich neben der Kupplung K1 geschlossener Kupplung K2 wird das Differential gesperrt, so dass eine starre mechanische Verbindung zwischen den Abtriebswellen 4 und 4' hergestellt wird.A differential drive is possible by closing clutch K1. If the clutch K2 is also closed in addition to the clutch K1, the differential is locked, so that a rigid mechanical connection between the output shafts 4 and 4 ' will be produced.

Bei geschlossener Bremse B1 und geöffneter Kupplung K1 wird dahingegen am Abtrieb 4' eine dem Planetentrieb entsprechende Übersetzung erzielt, wobei die Kupplung K2 geschlossen sein kann, wenn der Abtrieb zu beiden Seiten 4, 4' erfolgen soll.With brake B1 closed and clutch K1 open, on the other hand, the output 4 ' achieved a translation corresponding to the planetary gear, the clutch K2 can be closed if the output is to take place on both sides 4, 4 '.

Eine Variante des erfindungsgemäßen Bauelementes, die ebenfalls zwei Kupplungen und eine Bremse umfasst, ist Gegenstand der 2. Hierbei verbindet die Kupplung K1 die Abtriebswelle 4 mit dem Sonnenrad 5. Das Sonnenrad 5 ist mittels der Bremse B1 mit dem Gehäuse G lösbar verbindbar. Des weiteren ist das Sonnenrad 5 mittels der Kupplung K2 mit der Abtriebswelle 4' verbindbar. Der Steg 2 des Planetensatzes ist ständig mit der Abtriebswelle 4' verbunden.A variant of the component according to the invention, which also comprises two clutches and a brake, is the subject of 2 , The clutch K1 connects the output shaft 4 with the sun gear 5 , The sun gear 5 can be detachably connected to the housing G by means of the brake B1. Furthermore, the sun gear 5 by means of the clutch K2 with the output shaft 4 ' connectable. The jetty 2 the planetary gear set is constantly with the output shaft 4 ' connected.

Die Funktionsweise des in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels entspricht derjenigen der Ausführungsform gemäß 1: Durch Schließen der Kupplung K1 ist ein Differentialantrieb möglich, wobei ein gesperrtes Differential durch zusätzliches Schließen der Kupplung K2 realisiert wird. Bei geschlossener Bremse B1 und geöffneten Kupplungen K1 und K2 wird am Abtrieb 4' über den Steg 2 eine dem Planetentrieb entsprechende Übersetzung erzielt.How the in 2 The embodiment shown corresponds to that of the embodiment according to 1 : By closing the clutch K1 a differential drive is possible, whereby a locked differential is realized by additionally closing the clutch K2. With the brake B1 closed and the clutches K1 and K2 open, the output 4 ' across the jetty 2 achieved a translation corresponding to the planetary gear.

Bei der in 3 gezeigten Variante ist eine zusätzliche Bremse B2, welche den Steg 2 mit dem Gehäuse G lösbar verbindet sowie eine zusätzliche Kupplung K3, über die die Verbindung des Stegs 2 mit der Abtriebswelle 4' unterbrochen werden kann, vorgesehen. Wenn die Bremse B1 und die Kupplung K3 geschlossen sind, dann wird eine erste Übersetzung erzielt, wohingegen eine zweite Übersetzung bei geschlossenen Schaltelementen B2 und K2 erzielt wird. Erfindungsgemäß wird bei geschlossenen Kupplungen K1 und K3 ein Differentialbetrieb ermöglicht. Zudem kann bei geschlossenen Kupplungen K2 und K3 der Betrieb eines gesperrten Differentials realisiert werden. Für einen Abtrieb über die Abtriebswelle 4 muß die Kupplung K1 geschlossen sein. Eine geschlossene Bremse B1 erlaubt bei Fahrantrieb nicht, dass auch die Kupplung K1 geschlossen wird. Es gibt weitere Kupplungs- und/oder Bremskombinationen, die einander ausschließen.At the in 3 variant shown is an additional brake B2, which the web 2 releasably connects to the housing G and an additional coupling K3, via which the connection of the web 2 with the output shaft 4 ' can be interrupted, provided. If the brake B1 and the clutch K3 are closed, then a first gear ratio is achieved, whereas a second gear ratio is achieved when the shift elements B2 and K2 are closed. According to the invention, differential operation is made possible with closed clutches K1 and K3. In addition, the operation of a locked differential can be realized with closed clutches K2 and K3. For an output via the output shaft 4 clutch K1 must be closed. A closed brake B1 does not allow the clutch K1 to be closed when the drive is running. There are other clutch and / or brake combinations that are mutually exclusive.

Gemäß der Erfindung können die eingesetzten Kupplungen lastschaltbar ausgebildet sein. Zudem kann der Hauptabtrieb sowohl zu der einen als auch zu der anderen Seite hin erfolgen.According to the invention, they can be used th clutches can be designed to be load switchable. In addition, the main output can take place on one side as well as on the other side.

Bei Fahrzeugstillstand ist es möglich, bei geeigneter konstruktiver Ausführung, z. B. ausreichend dimensionierter Bremse und über Federkraft geschlossene Bremsen, geeignete Kupplungs-/Bremskombinationen, z. B. entsprechend 3 beispielsweise Kupplung K1 und Bremse B1 und/oder Kupplung K3 und Bremse B2, als Feststellbremse für das Fahrzeug zu nutzen. Bei entsprechender Auslegung ist auch ein Einsatz als (Hilfs-)Bremse für das Fahrzeug möglich.When the vehicle is at a standstill, it is possible, with a suitable design, e.g. B. sufficiently dimensioned brake and spring-applied brakes, suitable clutch / brake combinations, e.g. B. accordingly 3 for example clutch K1 and brake B1 and / or clutch K3 and brake B2 to be used as a parking brake for the vehicle. With an appropriate design, it can also be used as an (auxiliary) brake for the vehicle.

11
Bauelementmodule
22
Stegweb
44
Abtriebswelleoutput shaft
4'4 '
Abtriebswelleoutput shaft
55
Sonnenradsun
66
Hohlradring gear
K1K1
Kupplungclutch
K2K2
Kupplungclutch
K3K3
Kupplungclutch
B1B1
Bremsebrake
B2B2
Bremsebrake
GG
Gehäusecasing

Claims (9)

Bauelement für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend als Bauteile einen Planetensatz mit einem angetriebenen Element (6), mindestens eine mit einem weiteren Element (2, 5) des Planetensatzes verbundene Abtriebswelle (4, 4'), mindestens zwei Kupplungen (K1, K2, K3), mindestens eine Bremse (B1, B2), dadurch gekenn zeichnet, dass die Bauteile derart angeordnet und miteinander verbindbar sind, dass in Abhängigkeit von der Betätigung der zumindest zwei Kupplungen (K1, K2, K3) und der mindestens einen Bremse (B1, B2), ein Differential, ein gesperrtes Differential sowie mindestens eine Übersetzungsstufe realisierbar sind.Component for the drive train of a motor vehicle, comprising as components a planetary gear set with a driven element ( 6 ), at least one with another element ( 2 . 5 ) output shaft connected to the planetary gear set ( 4 . 4 ' ), At least two clutches (K1, K2, K3), at least one brake (B1, B2), characterized in that the components are arranged and are connected to one another, that depending on the actuation of the at least two clutches (K1, K2 , K3) and the at least one brake (B1, B2), a differential, a locked differential and at least one gear ratio can be realized. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungen (lastschaltbar ausgebildet sind.Component according to claim 1, characterized in that the Couplings (are designed to be load switchable. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetensatz Doppelplaneten aufweist.Component according to claim 1 or 2, characterized in that the planetary set has double planets. Bauelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kupplungen (K1, K2) und eine Bremse (B1) vorgesehen sind, wobei der Steg (2) des Planetensatzes mittels der Bremse (B1) mit dem Gehäuse (G) über ein Rad (3) lösbar verbindbar ist, wobei die Kupplung (K1) den Steg (2) oder das Sonnenrad (5) mit einer Abtriebswelle (4) verbindet, welche über die Kupplung (K2) mit einer weiteren Abtriebswelle (4') verbindbar ist und wobei das Hohlrad (6) des Planetensatzes als An triebselement verwendet wird, derart, dass durch Schließen der Kupplung (K1) ein Differentialantrieb realisierbar ist, durch Schließen der Kupplungen (K1) und (K2) das Differential gesperrt wird und dass bei geschlossener Bremse (B1) und geöffneter Kupplung (K1) an der Abtriebswelle (4') eine dem Planetensatz entsprechende Übersetzung erzielbar ist.Component according to claim 1, 2 or 3, characterized in that two clutches (K1, K2) and a brake (B1) are provided, the web ( 2 ) of the planetary gear set by means of the brake (B1) with the housing (G) via a wheel ( 3 ) is releasably connectable, the coupling (K1) connecting the web ( 2 ) or the sun gear ( 5 ) with an output shaft ( 4 ) which connects via the clutch (K2) to another output shaft ( 4 ' ) is connectable and the ring gear ( 6 ) of the planetary gear set is used as a drive element, such that a differential drive can be implemented by closing the clutch (K1), the differential is locked by closing the clutches (K1) and (K2) and that with the brake (B1) and clutch open, (K1) on the output shaft ( 4 ' ) a translation corresponding to the planetary gear set can be achieved. Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei geschlossener Bremse (B1) und geschlossener Kupplung (K2) an beiden Abtriebswellen (4, 4') eine dem Planetensatz entsprechende Übersetzung erzielbar ist.Component according to claim 4, characterized in that when the brake (B1) and the clutch (K2) are closed on both output shafts ( 4 . 4 ' ) a translation corresponding to the planetary gear set can be achieved. Bauelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kupplungen (K1, K2) und eine Bremse (B1) vorgesehen sind, wobei die Kupplung (K1) die Abtriebswelle (4) mit dem Sonnenrad (5) verbindet, wobei das Sonnenrad (5) mittels der Bremse (B1) mit dem Gehäuse (G) lösbar verbindbar ist und wobei das Sonnenrad (5) mittels der Kupplung (K2) mit der Abtriebswelle (4') verbindbar ist und der Steg (2) des Planetensatzes ständig mit der Abtriebswelle (4') verbunden ist, derart, dass durch Schließen der Kupplung (K1) ein Differentialantrieb realisierbar ist, durch Schließen der Kupplung (K2) das Differential gesperrt wird und dass bei geschlossener Bremse (B1) und geöffneten Kupplungen (K1) und (K2) an der Abtriebswelle (4') über den Steg (2) eine dem Planetensatz entsprechende Übersetzung erzielbar ist.Component according to claim 1, 2 or 3, characterized in that two clutches (K1, K2) and a brake (B1) are provided, the clutch (K1) the output shaft ( 4 ) with the sun gear ( 5 ) connects, the sun gear ( 5 ) can be detachably connected to the housing (G) by means of the brake (B1) and the sun gear ( 5 ) by means of the coupling (K2) with the output shaft ( 4 ' ) is connectable and the web ( 2 ) of the planetary gear set with the output shaft ( 4 ' ) is connected in such a way that a differential drive can be realized by closing the clutch (K1), the differential is locked by closing the clutch (K2) and that when the brake is closed (B1) and the clutches (K1) and (K2) open on the Output shaft ( 4 ' ) over the footbridge ( 2 ) a translation corresponding to the planetary gear set can be achieved. Bauelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass drei Kupplungen (K1, K2, K3) und zwei Bremsen (B1, B2) vorgesehen sind, wobei die Kupplung (K1) die Abtriebswelle (4) mit dem Sonnen rad (5) verbindet, wobei das Sonnenrad (5) mittels der Bremse (B1) mit dem Gehäuse (G) lösbar verbindbar ist und wobei das Sonnenrad (5) mittels der Kupplung (K2) mit der Abtriebswelle (4') verbindbar ist und der Steg (2) des Planetensatzes mittels der Bremse (B2) mit dem Gehäuse (G) lösbar verbindbar ist und die Kupplung (K3) den Steg (2) mit der Abtriebswelle (4') verbindet, derart, dass durch Schließen der Kupplungen (K1) und (K3) ein Differentialantrieb realisierbar ist, durch Schließen der Kupplungen (K2) und (K3) das Differential gesperrt wird, dass bei geschlossener Bremse (B1) und geschlossener Kupplung (K3) an der Abtriebswelle (4') eine erste dem Planetensatz entsprechende Übersetzung erzielbar ist und dass bei geschlossener Bremse (B2) und geschlossener Kupplung (K2) an der Abtriebswelle (4') eine zweite dem Planetensatz entsprechende Übersetzung erzielbar ist.Component according to claim 1, 2 or 3, characterized in that three clutches (K1, K2, K3) and two brakes (B1, B2) are provided, the clutch (K1) the output shaft ( 4 ) with the sun wheel ( 5 ) connects, the sun gear ( 5 ) can be detachably connected to the housing (G) by means of the brake (B1) and the sun gear ( 5 ) by means of the coupling (K2) with the output shaft ( 4 ' ) is connectable and the web ( 2 ) of the planetary gear set can be detachably connected to the housing (G) by means of the brake (B2) and the clutch (K3) connects the web ( 2 ) with the output shaft ( 4 ' ) connects in such a way that a differential drive can be realized by closing the clutches (K1) and (K3), by closing the clutches (K2) and (K3) the differential is locked so that when the brake (B1) and clutch (K3 ) on the output shaft ( 4 ' ) a first gear ratio corresponding to the planetary gear set can be achieved and that with the brake (B2) and clutch (K2) closed on the output shaft ( 4 ' ) a second gear ratio corresponding to the planetary gear set can be achieved. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch gleichzeitiges Betätigen mindestens einer Bremse (B1) und mindestens einer Kupplung (K1) das Bauelement als Feststellbremse wirkt.Component according to claim 1, characterized in that by simultaneous actuation at least one brake (B1) and at least one clutch (K1) the component acts as a parking brake. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch gleichzeitiges Betätigen mindestens einer Bremse (B1) und mindestens einer Kupplung (K1) das Bauelement als Hilfs- oder Betriebsbremse wirkt .Component according to claim 1, characterized in that by simultaneous actuation at least a brake (B1) and at least one clutch (K1) the component acts as an auxiliary or service brake.
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