AT511843A4 - Planetengetriebe - Google Patents

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AT511843A4
AT511843A4 ATA1284/2011A AT12842011A AT511843A4 AT 511843 A4 AT511843 A4 AT 511843A4 AT 12842011 A AT12842011 A AT 12842011A AT 511843 A4 AT511843 A4 AT 511843A4
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ATA1284/2011A
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Helmut Dipl Ing Melde-Tuczai
Stefan Lichtenegger
Dieter Dipl Ing Fh Grillenberger
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Avl List Gmbh
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe (4) mit einem um eine zentrale Achse (12) drehbar gelagerten Sonnenrad (6), mit zumindest einem mit dem Sonnenrad (6) im Zahneingriff stehenden ersten Planetenrad (7), welches mit einem koaxial zum Sonnenrad (6) angeordneten ersten Hohlrad (10) im Zahneingriff steht und mit zumindest einem zweiten Planetenrad (8), welches mit einem koaxial zum Sonnenrad (6) angeordneten zweiten Hohlrad (11) im Zahneingriff steht, wobei das erste und das zweite Planetenrad (6, 7) drehbar auf einem um die zentralen Achse (12) drehbar gelagerten gemeinsamen Planetenträger (9) angeordnet sind. Daserste Planetenrad (7) steht dabei mit dem zweiten Planetenrad (8) im Zahneingriff.

Description

Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe mit einem um eine zentrale Achse drehbar gelagerten Sonnenrad, mit zumindest einem mit dem Sonnenrad im Zahneingriff stehenden ersten Platenrad, welches mit einem koaxial zum Sonnenrad angeordneten ersten Hohlrad im Zahneingriff steht und mit zumindest einem zweiten Planetenrad, weiches mit einem koaxial zum Sonnenrad angeordneten zweiten Hohlrad im Zahneingriff steht, wobei das erste und das zweite Planetenrad drehbar auf einem um die Zentrale Achse drehbar gelagerten gemeinsamen Planetenträger angeordnet sind. Weiters betrifft die Erfindung einen dieses Planetengetriebe aufweisenden Antriebsstrang für ein Fahrzeug.
Planetengetriebe werden unterschieden in Plusgetriebe und Minusgetriebe. Minusgetriebe weisen zumindest ein Planetenrad auf, welches zwischen Sonnerad und Hohlrad angeordnet ist, wobei die Drehrichtung des Hohlrades von der Drehrichtung des Sonnenrades verschieden ist. Plusgetriebe erzielen dagegen beispielsweise beim Hohlrad durch ein zweites Planetenrad zwischen Sonnenrad und Hohlrad die gleiche Drehrichtung wie beim Sonnenrad.
Die KR 2002-0 007 944 Al offenbart ein Planetengetriebe mit einem angetriebenen Sonnenrad, einem ersten Platenrad und einem zweiten Planetenrad, wobei die beiden Planetenräder auf einem gemeinsamen Planetenträgerangeordnet sind. Das erste Planetenrad wirkt dabei auf ein erstes Hohlrad und das zweite Planetenrad auf ein gehäusefestes zweites Hohlrad ein. Das Hohlrad ist mit einer abtreibenden Welle verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist es auf möglichst einfache und platzsparende Weise unterschiedliche Übersetzungen zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass das erste Planetenrad mit dem zweiten Planetenrad im Zahneingriff steht.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass das zweite Hohlrad einen größeren Innendurchmesser aufweist als das erste Hohlrad. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Drehachse des zweiten Planetenrades weiter von der Drehachse des Sonnenrades beabstandet ist als die Drehachse des ersten Planetenrades, wobei vorzugsweise die Drehachse des zweiten Planetenrades 2 *4 · ** * «·«· ·«· * * · ·· *4* · « « zwischen der Drehachse des ersten Plan$5t4rfrai5e.fiin<i daiTi Zweiten Hohlrad ** ·· · « · · # # m φ angeordnet ist.
Das Sonnenrad kann mit einer an- beziehungsweise abtreibenden ersten Welle und der Planetenträger mit einer ab- beziehungsweise antreibenden zweiten Welle verbunden werden. Dabei kann beispielsweise der Planetenträger hohl ausgeführt sein und innerhalb des Planetenträgers das Sonnenrad oder eine mit dem Sonnenrad verbindbare erste Welle anordbar sein.
Das erfindungsgemäße Pianetengetriebe eignet sich besonders für den Einsatz in einem Antriebsstrang für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Hybridfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und zumindest einer elektrischen Maschine. Dabei kann vorgesehen sein, dass zumindest ein drehbar um die Zentrale Achse gelagertes Hohlrad, vorzugsweise das zweite Hohlrad, mit der elektrischen Maschine antriebsverbunden ist, wobei vorzugsweise dieses Hohlrad mit dem Rotor der elektrischen Maschine fest verbunden oder integral mit dem Rotor der elektrischen Maschine ausgebildet ist.
Zumindest ein drehbar um die Zentrale Achse gelagertes Hohlrad, vorzugsweise das erste Hohlrad, kann mit einer vorzugsweise nassiaufenden Bremse verbunden sein. Somit kann das erste Hohlrad festgehalten werden.
Das Sonnenrad kann über eine vorzugsweise trocken laufende erste Schaltkupplung mit einer mit einer Brennkraftmaschine verbundenen ersten Welle antriebsverbindbar sein.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Planetenträger über eine vorzugsweise nass laufende zweite Schaltkupplung mit dem zweiten Hohlrad drehfest verbindbar ist. Die zweite Schaltkupplung ermöglicht es somit, den vorzugsweise über eine Getriebezwischenstufe mit einer abtreibenden zweiten Welle antriebsverbundenen Planetenträger bei Bedarf mit dem zweiten Hohlrad zu verbinden oder von diesem zu trennen.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Fig. näher erläutert.
Es zeigen schematisch Fig. 1 einen Antriebsstrang mit einem erfindungsgemäßen Planetengetriebe, Fig. 2 den Antriebsstrang bei kombiniertem Antrieb im ersten
Gang, Fig. 3 den Antriebsstrang bei koirfci$frt£m»AntfieMrrt zweiten Gang, Fig. 4 ·* ·· * · » * * ·« den Antriebsstrang bei rein elektrischem Antrieb im ersten Gang, Fig. 5 den Antriebsstrang bei rein elektrischem Antrieb im zweiten Gang, Fig. 6 den Antriebsstrang bei Drehmomentaufteilung im ersten Gang, Fig. 7 den Antriebsstrang bei Drehmomentaufteilung im zweiten Gang, Fig. 8 den Antriebsstrang bei rekuperativem Betrieb im ersten Gang und Fig. 9 den Antriebsstrang bei rekuperativem Betrieb im zweiten Gang.
Die Fig. 1 zeigt schematisch einen Antriebsstrang 1 für ein Hybridfahrzeug mit einer durch eine nicht weiter dargesteliten Brennkraftmaschine angetriebenen ersten Welle 2 und einer abtreibenden zweiten Welle 3, wobei zwischen erster und zweiter Welle 2, 3 ein Planetengetriebe 4 angeordnet ist. Das Planetengetriebe 4 weist ein mit der ersten Welle 2 über eine beispielsweise trockene erste Schaltkupplung 5 verbundenes Sonnenrad 6, erste Planetenräder 7 und zweite Planetenräder 8, welche drehbar auf einem Planetenträger 9 angeordnet sind, sowie ein erstes Hohlrad 10 und ein zweites Hohlrad 11 auf. Sonnenrad 6, Planetenträger 9 und die beiden Hohlräder 10, 11 sind um eine zentrale Achse 12 drehbar gelagert.
Das erste Hohlrad 10 weist dabei einen kleineren Innendurchmesser di, auf als das zweite Hohlrad 11, dessen Durchmesser mit d2 bezeichnet ist. Die ersten Planetenräder 7, 8 stehen jeweils mit dem Sonnenrad 6 und mit dem inneren ersten Hohlrad 10 im Zahneingriff. Die zweiten Planetenräder 7, 8 wiederum stehen jeweils mit den ersten Planetenrädern 7 und dem äußeren zweiten Hohlrad 11 im Zahneingriff.
Das erste Hohlrad 10 kann über eine Bremse 13 festgehalten werden. Über eihe zweite Kupplung 14 lässt sich eine Drehverbindung des zweiten Hohlrades 11 mit dem Planetenträger 9 herstellen. Die Bremse 13 und die zweite Kupplung 14 sind bevorzugt nass ausgeführt. i
Das zweite Hohlrad 11 kann weiters über eine elektrische Maschine 15 angetrieben werden. Im Beispiel ist dafür der Rotor 16 der elektrischen Maschine 15 fest mit dem zweiten Hohlrad 11 verbunden oder integral mit diesem ausgeführt.
Der Planetenträger 9 ist fest mit der die als Torsionswelle ausgebildeten ersten Welle 2 umgebenden Hohlwelle 17 verbunden, welche über eine nachgeschaltete
Getriebezwischenstufe 18 und eine Getrjebffin^lStiffe 19 eäej· ein Verteilergetriebe ·· · · *p ··· » ·· mit Antriebsrädern antriebsverbunden ist.
Mit dem Antriebsstrang 1 lassen sich die im Folgenden beschriebenen Betriebsarten realisieren. In den Fig. 2 bis 9 sind die Drehmomentflüsse jeweils mit Pfeilen MiC,
Mem angedeutet, wobei jeweils mit Μκ der Drehmomentfluss der Brennkraftmaschine und mit MEm der Drehmomentfluss der elektrischen Maschine bezeichnet ist.
Im ersten Gang kann das Drehmoment Mrc von der Brennkraftmaschine über die erste Welle 2 zur geschlossenen ersten Schaltkupplung 5 gebracht und über das Sonnenrad 6 in den Planetenträger 9 geleitet werden. Das kleinere erste Hohlrad 10 wird dabei von der Bremse 13 festgehalten und die ersten Planetenräder 7 bewegen den Planetenträger 9, wodurch das Drehmoment Mrc über die nachgeschaltete Getriebezwischenstufe 18 und die gegebenenfalls ein Ausgleichsgetriebe aufweisende Getriebefinalstufe I9in die nicht weiter dargestellten Antriebsräder des Fahrzeuges geleitet wird. Über das zweite Hohlrad 11 kann das Drehmoment MEm der elektrischen Maschine 15 in den Planetenträger 9 eingebracht werden. Die nasse zweite Kupplung 14 ist dabei geöffnet (siehe Fig. 2).
Im zweiten Gang kann das Drehmoment MIC von der Brennkraftmaschine über die erste Welle 2 zur geschlossenen ersten Schaltkupplung 5 gebracht und über das Sonnenrad 6 in den Planetenträger 9 geleitet werden. Die Bremse 13 ist dabei geöffnet. Das kleiner erste Hohlrad 10 wird von der geöffneten Bremse 13 somit nicht mehr festgehalten und die Planetenräder 7, 8 bewegen das zweite Hohlrad 11. Durch die geschlossene zweite Kupplung 14 wird eine direkte Dreh Verbindung zwischen dem Planetenträger 9 und dem zweiten Hohlrad 11 hergestellt, wodurch . das Drehmoment MiC über den Planetenträger 9, die nachgeschaltete Getriebezwischenstufe 18 und die ein Ausgleichsgetriebe aufweisende Getriebefinalstufe 19 in die nicht weiter dargestellten Antriebsräder des Fahrzeuges geleitet wird. Über das zweite Hohlrad 11 kann das Drehmoment MEm der elektrischen Maschine 15 in den Planetenträger 9 eingebracht werden. Die nässe zweite Kupplung 14 ist dabei geschlossen und die Bremse 13 geöffnet (Fig. 3). Das übertragene Drehmoment ist im zweiten Gang geringer als im ersten Gang.
In jedem Gang kann zusätzliches Drehmoment Mem von der elektrischen Maschine 15 zum Antrieb eingebracht oder Drehmoment Mem zur elektrischen Maschine 15 zum Bremsen bzw. zur StromerzeugunggQlfit^t'wfrdpn.jDabei wird das zweite ·* · * »« «# · t «·
Hohlrad 11 zusätzlich über die elektrische Maschine 15 angetrieben (Fig. 2, 3) oder durch diese verzögert (Fig. 5, 7), indem die elektrische Maschine 15 als Generator betrieben wird.
Nach Öffnen der ersten Schaltkupplung 5 ist auch rein elektrischer Antrieb über die elektrische Maschine 15 (Fig. 4, 5) möglich.
Im Falle des rein elektrischen Antriebes im 1. Gang gelangt Drehmoment MEm der elektrischen Maschine 15 überdas zweite Hohlrad 11 in den Planetenträger 9. Die nasse zweite Kupplung 14 ist geöffnet und die Bremse 13 geschlossen. Über die Getriebezwischenstufe 18 wird das Drehmoment MEm in die Getriebefinalstufe 19 geleitet (Fig. 4).
Im Falle des rein elektrischen Antriebes im 2. Gang gelangt Drehmoment MEm der elektrischen Maschine 15 über das zweite Hohlrad 11 in den Planetenträger 9. Die nasse zweite Kupplung 14 ist geschlossen und die Bremse 13 geöffnet. Über die Zwischenstufe 18 wird das Drehmoment MEm in die Getriebefinalstufe 19 geleitet (Fig, 5).
Eine Aufteilung des Drehmoment MEm der Brennkraftmaschine zwischen dem Fahrzeugantrieb und dem Antrieb der generatorisch betriebenen elektrischen Maschine 15 zum Aufladen einer nicht weiter dargestellten Batterie erfolgt im 1 l.Gang, indem das Drehmoment MEm von der Brennkraftmaschine über die erste Welle 2 zur geschlossenen Schaltkupplung 5 gebracht wird und über das Sonnenrac) 6 in den Planetenträger 9 geleitet wird. Das kleinere erste Hohlrad 10 wird von der Bremse 13 festgehalten, das erste Planetenrad 7 bewegt somit den Planetenträgeir 9. über die Getriebezwischenstufe 18 gelangt einerseits ein Teil des Drehmomentes Mem in die Getriebefinalstufe 19 mit dem Ausgleichsgetriebe in die Antriebsräder des Fahrzeuges und andererseits der andere Teil über das zweite Hohlradll in die elektrische Maschine 15, die jetzt als Generator fungiert. Die nasse zweite Kupplung 14 ist geöffnet (Fig. 6).
Im zweiten Gang wird erfolgt die Drehmomentaufteilung zwischen Fahrzeugantrieb und Aufladen der Batterie indem das Drehmoment Mem der Brennkraftmaschine über die erste Welle 2 zur geschlossenen Schaltkupplung 5 gebracht wird und über das Sonnenrad 6 in den Planetenträger 9 geleitet wird. Das kleinere erste Hohlrad 6 10 wird von der Bremse 13 nicht mehr fpstgfehpfceij uijd <jfe plahetenräder 7 und 8 *♦ ·* ·* #«· · ·* bewegen das zweite Hohlrad 11. Dieses wird durch die geschlossene nasse zweite Kupplung 14 mit dem Planetenträger 9 verbunden. Über die Getriebezwischenstufe 18 gelangt ein Teil des Drehmomentes in die Getriebefinalstufe 19 mit dem Differenzial in die Antriebsräder des Fahrzeuges und der andere Teil über das zweite Hohlrad 11 in die elektrische Maschine 15, die jetzt als Generator fungiert. Die nasse zweite Kupplung 14 ist geschlossen und die Bremse 13 geöffnet (Fig. 7)
Beim Aufladen der Batterie durch das Fahrzeug kehrt sich der Weg des Drehmomentes um. Im ersten Gang gelangt das Drehmoment aus den Antriebsrädern über die Getriebefinalstufe 19 in die Getriebezwischenstufe 8 und von dort in den Planetenträger 9. Über das zweite Hohlrad 11 wird die elektrische Maschine 15 angetrieben und fungiert jetzt als Generator. Die nasse zweite Kupplung 14 ist offen und die Bremse 13 geschlossen (Fig. 8)
Beim Aufladen der Batterie durch das Fahrzeug im zweiten Gang gelangt das Drehmoment aus den Antriebsrädern über die Getriebefinalstufe 19 in die Getriebezwischenstufe 18 und von dort in den Planetenträger 9. Über das zweite Hohlrad 11 wird die elektrische Maschine 15 angetrieben und fungiert jetzt ais Generator. Die nasse zweite Kupplung 14 ist geschlossen und die Bremse 13 ist geöffnet (Fig. 9).

Claims (9)

  1. 7 PATENTiÄSi/u 1. Pianetengetriebe (4) mit einem um eine zentrale Achse (12) drehbar gelagerten Sonnenrad (6), mit zumindest einem mit dem Sonnenrad (6) im Zahneingriff stehenden ersten Planetenrad (7), welches mit einem koaxial zum Sonnenrad (6) angeordneten ersten Hohlrad (10) im Zahneingriff steht und mit zumindest einem zweiten Planetenrad (8), welches mit einem koaxial zum Sonnenrad (6) angeordneten zweiten Hohlrad (11) im Zahneingriff steht, wobei das erste und das zweite Planetenrad (6, 7) drehbar auf einem um die zentralen Achse (12) drehbar gelagerten gemeinsamen Planetenträger (9) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Planetenrad (7) mit dem zweiten Planetenrad (8) im Zahneingriff steht.
  2. 2. Planetengetriebe (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Hohlrad (11) einen größeren Innendurchmesser (d2) aufweist als das erste Hohlrad (10).
  3. 3. Planetengetriebe (4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (8') des zweiten Planetenrades (8) weiter von der zentralen Achse (12) beabstandet ist als die Drehachse (7') des ersten Planetenrades (7), wobei vorzugsweise die Drehachse (8') des zweiten Planetenrades (8) zwischen der Drehachse (7') des ersten Planetenrades (7) und dem zweiten Hohlrad (11) angeordnet ist.
  4. 4. Planetengetriebe (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (6) mit einer an- beziehungsweise abtreibenden ersten Welle (2) und der Planetenträger (9) mit einer abbeziehungsweise antreibenden zweiten Welle (3) verbindbar ist.
  5. 5. Antriebsstrang (1) für ein Fahrzeug, mit einem Planetengetriebe (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein drehbar um eine zentrale Achse (12) gelagertes Hohlrad, vorzugsweise das zweite Hohlrad (11), mit einer elektrischen Maschine (15) antriebsverbunden ist, wobei vorzugsweise dieses Hohlrad (11) mit dem Rotor (16) der elektrischen Maschine (15) fest verbunden oder integral mit dem Rotor (16) der elektrischen Maschine (15) ausgebildet ist. 8 *· ♦* ·* ft ««»« ·· ······ ftft · · ·
  6. 6. Antriebsstrang (1) nach Anspruch $, (Jidgrc+i gykennzeichnet, dass #· · · ·· *·· * #» zumindest ein drehbar um die zentrale Achse (12) gelagertes Hohlrad, vorzugsweise das erste Hohlrad (10), mit einer vorzugsweise nasslaufenden Bremse (13)verbunden ist.
  7. 7. Antriebsstrang (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (6) über eine vorzugsweise trocken laufende erste Schaltkupplung (5) mit einer mit einer Brennkraftmaschine verbundenen ersten Welle (1) antriebsverbindbar ist.
  8. 8. Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (9) über eine vorzugsweise nass laufende zweite Schaltkupplung (14) mit dem zweiten Hohlrad (11) drehfest verbindbar Ist.
  9. 9. Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (9), vorzugsweise über eine Getriebezwischenstufe (18), mit einer abtreibenden zweiten Welle (3) antriebsverbunden ist. 2011 09 08 Fu/St
    Patentanwalt Dipi.-Ing, Mag. Michael Bab A-115Ü Wien, Tel: <+43 1J 532 äs 33 0 far
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