DE102018216251B3 - DRIVE TRAVEL ARRANGEMENT WITH A DECOUPLING UNIT FOR UNPACKING A DRIVE SHAFT FROM A SHAFT - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsstranganordnung mit einer Entkopplungseinheit zum Entkoppeln einer Antriebswelle der Antriebsstranganordnung von einer Abtriebswelle der Antriebsstranganordnung. Die Entkopplungseinheit umfasst ein Planetengetriebe mit drei Elementen in Form eines Sonnenrads, eines Hohlrads und einer Planetenträgeranordnung mit mehreren Planetenrädern, über die das Sonnenrad antriebswirksam mit dem Hohlrad gekoppelt ist, wobei ein erstes Element der drei Elemente mit der Antriebswelle und ein zweites Element der drei Elemente antriebswirksam mit der ersten Antriebswelle verbunden ist. Ferner ist eine Sperrklinke vorgesehen, die an einem feststehenden Bauteil um eine parallel zu der Antriebs- und Abtriebswelle verlaufende Achse zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Entriegelungsstellung verschwenkbar gelagert ist, wobei die Sperrklinke in der Verriegelungsstellung zumindest ein Teil des dritten Elements fest mit dem feststehenden Bauteil verbindet, wohingegen das dritte Element in der Entriegelungsstellung der Sperrklinke gegenüber dem feststehenden Bauteil drehbar ist. The present invention relates to a power train assembly having a decoupling unit for decoupling a drive shaft of the powertrain assembly from an output shaft of the powertrain assembly. The decoupling unit comprises a planetary gear with three elements in the form of a sun gear, a ring gear and a planet carrier arrangement with a plurality of planet gears, via which the sun gear is drivingly coupled to the ring gear, wherein a first element of the three elements with the drive shaft and a second element of the three elements drivingly connected to the first drive shaft. Further, a pawl is provided which is pivotally mounted on a fixed component about a parallel to the drive and output shaft extending axis between a locking position and an unlocking position, the pawl in the locking position connects at least a portion of the third element fixed to the stationary component while the third member is rotatable relative to the stationary member in the unlocked position of the pawl.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsstranganordnung mit einer Entkopplungseinheit zum Entkoppeln einer Antriebswelle der Antriebsstranganordnung eines Fahrzeugs von einer ersten Abtriebswelle der Antriebsstranganordnung.The present invention relates to a power train assembly having a decoupling unit for decoupling a drive shaft of the powertrain assembly of a vehicle from a first output shaft of the powertrain assembly.
Das Entkoppeln einer Antriebswelle von einer Abtriebswelle kann beispielsweise bei Kraftfahrzeugen wünschenswert sein, bei denen eine Achse wie beispielsweise die Vorderachse mittels eines Verbrennungsmotors oder eines primären Elektromotors angetrieben wird, wohingegen die zweite Achse des Fahrzeugs wie beispielsweise die Hinterachse mittels eines sekundären Elektromotors zu Unterstützungszwecken angetrieben wird. Um bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten den sekundären Elektromotor sowie die zugehörigen Antriebsstrangkomponenten vor hohen Drehzahlen schützen zu können, kann daher die von dem sekundären Elektromotor angetriebene Welle (beispielsweise Rotor des Elektromotors) von der Abtriebswelle bzw. von den beiden Halbachsen der zweiten bzw. der Hinterachse mittels einer Entkopplungseinheit ent- bzw. abgekoppelt werden. Hierdurch kann gleichzeitig der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors bzw. des primären Elektromotors optimiert werden, da beispielsweise die Hinterachse einschließlich der zugehörigen Antriebsstrangkomponenten nicht von der angetriebenen Vorderachse mitgeschleppt werden muss.The decoupling of a drive shaft from an output shaft may be desirable, for example, in motor vehicles in which an axle such as the front axle is driven by an internal combustion engine or a primary electric motor, whereas the second axle of the vehicle such as the rear axle is driven by a secondary electric motor for assistance purposes , In order to be able to protect the secondary electric motor and the associated drivetrain components from high speeds at high vehicle speeds, the shaft driven by the secondary electric motor (eg rotor of the electric motor) can therefore be driven by the output shaft or by the two semi-axles of the second or rear axle Decoupling be disconnected or decoupled. As a result, at the same time the efficiency of the internal combustion engine or of the primary electric motor can be optimized, since, for example, the rear axle including the associated drive train components does not have to be carried along by the driven front axle.
Dementsprechend sollte eine derartige Entkopplungseinheit im abgekoppelten Zustand einen möglichst geringen Widerstand an den Rädern des Fahrzeugs hervorrufen. Darüber hinaus sollte eine derartige Entkopplungseinheit eine möglichst einfach aufgebaute und kostengünstige Aktuatorik aufweisen.Accordingly, such a decoupling unit in the uncoupled state should cause the lowest possible resistance at the wheels of the vehicle. In addition, such a decoupling unit should have a simple as possible and inexpensive actuator.
Beispielsweise kann bei einem Sekundärantrieb, bei dem ein Elektromotor über ein Kegeldifferential zu Ausgleichszwecken mit den beiden Halbwellen einer Achse des Fahrzeugs antriebswirksam verbunden ist, eine der beiden Halbwellen mittels einer Klauenkupplung von dem zugehörigen Abtriebskegelrad entkoppelt werden, so dass im entkoppelten Zustand keine Kraftübertragung von dem Elektromotor auf die beiden Halbwellen mehr möglich ist. Die Betätigung einer schaltbaren Klauenkupplung unter Verwendung einer Schiebemuffe erfordert jedoch einen relativ großen technischen Gestaltungsaufwand hinsichtlich der Bauteilausbildung, da zusätzlich zu der Klauenverzahnung an der Schiebemuffe eine entsprechende Verzahnung an der Abtriebswelle des zugehörigen Abtriebskegelrads ausgebildet werden muss. Darüber hinaus ist eine Schaltgabel erforderlich, mittels derer die meist rein lineare Bewegung eines Aktuators auf die drehende Schaltmuffe übertragen werden kann, wozu die Schaltgabel verhältnismäßig aufwendig gelagert und geführt werden muss.For example, in a secondary drive, in which an electric motor is drivingly connected via a conical differential for balancing purposes with the two half-waves of an axle of the vehicle, one of the two half-waves are decoupled by means of a dog clutch of the associated Abtriebskegelrad, so that in the decoupled state no power transmission from the Electric motor on the two half-waves is more possible. However, the operation of a switchable dog clutch using a sliding sleeve requires a relatively large technical design effort in terms of component training, since in addition to the dog teeth on the sliding sleeve a corresponding toothing on the output shaft of the associated driven bevel must be formed. In addition, a shift fork is required by means of which the usually purely linear movement of an actuator can be transmitted to the rotating shift sleeve, including the shift fork must be stored and performed relatively expensive.
Das Dokument
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsstranganordnung mit einer Entkopplungseinheit für einen Sekundärantrieb anzugeben, welche eine möglichst einfache und kostengünstige Aktuierung ermöglicht und darüber hinaus sicherstellt, dass sich im abgekoppelten Zustand möglichst wenige Bauteile in Drehbewegung befinden.The invention is therefore based on the object of specifying a drive train arrangement with a decoupling unit for a secondary drive, which allows the simplest possible and cost-effective actuation and also ensures that in the decoupled state as few components are in rotary motion.
Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsstranganordnung mit einer Entkopplungseinheit zum Entkoppeln einer Antriebswelle der Antriebsstranganordnung von einer ersten Abtriebswelle der Antriebsstranganordnung gelöst, wobei die Antriebsstranganordnung die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.This object is achieved by a drive train arrangement with a decoupling unit for decoupling a drive shaft of the drive train arrangement from a first output shaft of the drive train arrangement, wherein the drive train arrangement has the features of claim 1.
Die erfindungsgemäße Antriebsstranganordnung umfasst ein Planetengetriebe, welches drei Elemente - Sonnenrad, Hohlrad und Planetenträgeranordnung - umfasst, wobei ein erstes Element der drei Elemente mit der zumindest mittelbar von einem sekundären Elektromotor angetriebenen Antriebswelle und ein zweites Element der drei Elemente mit der ersten Abtriebswelle antriebswirksam verbunden ist. Ferner ist eine Sperrklinke vorgesehen, die an einem feststehenden Bauteil wie beispielsweise einem Getriebegehäuse, in dem das Planetengetriebe untergebracht ist, um eine parallel zu der Antriebs- und Abtriebswelle verlaufenden Achse zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Entriegelungsstellung verschwenkbar gelagert ist. In ihrer Verriegelungsstellung verbindet dabei die Sperrklinke das dritte Element oder zumindest eine Baugruppe bzw. ein Teil desselben fest mit dem feststehenden Bauteil, so dass sich das dritte Element bzw. die festgehaltene Baugruppe weder im noch entgegen dem Uhrzeigersinn drehen lässt.The drive train arrangement according to the invention comprises a planetary gear, which comprises three elements - sun gear, ring gear and planet carrier arrangement - wherein a first element of the three elements with the at least indirectly driven by a secondary electric motor drive shaft and a second element of the three elements is drivingly connected to the first output shaft , Further, a pawl is provided, which is mounted on a fixed component such as a gear housing, in which the planetary gear is housed, about a parallel to the drive and output shaft extending axis between a locking position and an unlocking position pivotally. In its locking position, the pawl connects the third element or at least one assembly or a part thereof fixedly to the stationary component, so that the third element or the retained assembly can not be rotated either clockwise or counterclockwise.
Im eingerückten Zustand der Sperrklinke bzw. in dessen Verriegelungsstellung ist somit eine Drehmomentübertragung über das Planetengetriebe möglich, wie dies zur Drehmomentunterstützung eines Fahrzeugs mittels eines Elektromotors als Sekundärantrieb wünschenswert ist. In der Entriegelungsstellung der Sperrklinke ist das dritte Element des Planetengetriebes hingegen gegenüber dem feststehenden Bauteil frei drehbar, wodurch im entkoppelten Zustand keine Drehmomentübertragung über das Planetengetriebe mehr möglich ist, wie dies beispielsweise zum Schutz eines Elektromotors als Sekundärantrieb vor zu hohen Drehzahlen wünschenswert sein kann. In the engaged state of the pawl or in its locking position thus a torque transmission via the planetary gear is possible, as is desirable for torque assisting a vehicle by means of an electric motor as a secondary drive. In the unlocked position of the pawl, however, the third element of the planetary gear is freely rotatable relative to the stationary component, whereby in the decoupled state no torque transmission through the planetary gear is possible, as may be desirable, for example, to protect an electric motor as a secondary drive from high speeds.
Im Folgenden wird nun auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung eingegangen. Weitere Ausführungsformen können sich auch aus den abhängigen Ansprüchen, der Figurenbeschreibungen sowie den Zeichnungen selbst ergeben.In the following, preferred embodiments of the invention will now be discussed. Further embodiments may also result from the dependent claims, the description of the figures and the drawings themselves.
So kann es gemäß einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass das dritte Element des Planetengetriebes, insbesondere ein Planetenträger oder ein Hohlrad, eine Außenumfangsoberfläche aufweist, entlang der mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Ausnehmungen ausgebildet sind, in die die Sperrklinke mit einem an ihr ausgebildeten Eingriffsabschnitt in ihrer Verriegelungsstellung eingreifen kann.Thus, according to one embodiment, it may be provided that the third element of the planetary gear, in particular a planet carrier or a ring gear, has an outer peripheral surface, along which a plurality of circumferentially spaced recesses are formed, in which the pawl with an engaging portion formed in her Locking position can intervene.
Gemäß einer Ausführungsform wird das erste Element des Planetengetriebes durch das Sonnenrad, das zweite Element durch das Hohlrad und das dritte Element durch die Planetenträgeranordnung des Planetengetriebes gebildet. Im entkoppelten Zustand wird durch die Drehbewegung der ersten Abtriebswelle somit lediglich das Hohlrad und über dieses die Planetenräder der Planetenträgeranordnung in Drehung gehalten, wohingegen eine Übertragung der Drehbewegung der Planetenräder auf das Sonnenrad und somit auf die Antriebswelle in der Entriegelungsstellung der Sperrklinke nicht möglich ist. Die sich in der Entriegelungsstellung drehenden Bauteile weisen somit in der gewünschten Weise eine verhältnismäßig geringe Drehgeschwindigkeit auf, wie dies zur NVH-Reduzierung (NVH: „Noise, Vibration, Harness“) wünschenswert ist.According to one embodiment, the first element of the planetary gear is formed by the sun gear, the second element by the ring gear and the third element by the planet carrier arrangement of the planetary gear. In the decoupled state, only the ring gear and thus the planet gears of the planet carrier assembly is kept in rotation by the rotational movement of the first output shaft, whereas a transmission of the rotational movement of the planetary gears on the sun gear and thus on the drive shaft in the unlocked position of the pawl is not possible. The rotating in the unlocked position components thus have in the desired manner to a relatively low rotational speed, as is desirable for NVH reduction (NVH: "Noise, vibration, Harness").
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Planetenträgeranordnung einen ersten Planetenträger umfassen, an dem mehrere erste Planetenräder drehbar gelagert sind, wobei die Sperrklinke in ihrer Verriegelungsstellung den ersten Planetenträger fest mit dem feststehenden Bauteil verbindet. Hierzu kann der erste Planetenträger gemäß einer weiteren Ausführungsform insbesondere eine Außenumfangsoberfläche aufweisen, entlang der mehrere in Umfangsrichtung vorzugsweise gleichmäßig voneinander beabstandete Ausnehmungen ausgebildet sind, in die die Sperrklinke mit einem an ihr ausgebildeten Eingriffsabschnitt in ihrer Verriegelungsstellung eingreifen kann.According to a further embodiment, the planet carrier arrangement may comprise a first planetary carrier on which a plurality of first planetary gears are rotatably mounted, wherein the locking pawl in its locking position connects the first planetary carrier firmly with the stationary component. For this purpose, the first planet carrier according to a further embodiment, in particular an outer peripheral surface along which a plurality of circumferentially preferably uniformly spaced recesses are formed, in which the pawl can engage with an engaging portion formed in its locking position.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Planetenträgeranordnung ferner einen zweiten Planetenträger umfassen, an dem mehrere zweite Planetenräder drehbar gelagert sind, wobei in radialer Richtung zwischen den ersten Planetenrädern und den zweiten Planetenrädern ein innen- und außenverzahnter Zahnring angeordnet ist, der über seine Innen- und Außenverzahnung sowohl mit den ersten Planetenrädern des ersten Planetenradsatzes als auch mit den zweiten Planetenrädern des zweiten Planetenradsatzes kämmend in Eingriff steht.According to a further embodiment, the planet carrier arrangement may further comprise a second planetary carrier on which a plurality of second planetary gears are rotatably mounted, wherein in the radial direction between the first planetary gears and the second planetary gears, an internally and externally toothed ring gear is arranged, via its internal and external teeth is meshingly engaged with both the first planetary gears of the first planetary gear set and the second planetary gears of the second planetary gear set.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann es dabei vorgesehen sein, dass die Außenverzahnung des Zahnrings mit den ersten Planetenrädern und die Innenverzahnung mit den zweiten Planetenrädern kämmend in Eingriff steht. Kämmen dabei die ersten Planetenräder mit dem Hohlrad und die zweiten Planetenräder mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes, lässt sich mittels des Planetengetriebes der Entkopplungseinheit in der Verriegelungsstellung der Sperrklinke wie mittels eines Kegeldifferentials ein Drehzahlausgleich zwischen der ersten Abtriebswelle und einer zweiten Abtriebswelle realisieren, welche in diesem Falle mit dem zweiten Planetenträger antriebswirksam zu verbinden wäre. Es wird somit kein gesondertes Ausgleichsdifferential benötigt, wodurch die Kosten für die Antriebsstranganordnung in der gewünschten Weise gering gehalten werden können.According to a preferred embodiment, it may be provided that the outer toothing of the toothed ring meshes with the first planetary gears and the internal toothing meshes with the second planetary gears. Combining the first planetary gears with the ring gear and the second planetary gears with the sun gear of the planetary gear, can be realized by means of the planetary gear of the decoupling in the locking position of the pawl as by means of a conical differential speed compensation between the first output shaft and a second output shaft, which in this case would be to drive to connect with the second planetary carrier. There is thus no separate differential compensation needed, whereby the cost of the drive train arrangement can be kept low in the desired manner.
Die erste Abtriebswelle der Antriebsstranganordnung kann mit einer Komponente einer Achse eines Kraftfahrzeugs (beispielsweise Achsausgleichsgetriebe einer Vorderachse oder einer Hinterachse) verbunden sein oder eine Komponente einer Achse eines Kraftfahrzeugs (beispielsweise Halbwelle einer Vorderachse oder einer Hinterachse) bilden.The first output shaft of the powertrain assembly may be connected to a component of an axle of a motor vehicle (eg axle differential gear of a front axle or a rear axle) or may form a component of an axle of a motor vehicle (eg half shaft of a front axle or a rear axle).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Sperrklinke mittels einer Feder in Richtung ihrer Entriegelungsstellung vorgespannt sein, so dass kein gesonderter Aktuator benötigt wird, mittels dessen die Sperrklinke ausgehend aus ihrer Verriegelungsstellung in ihre Entriegelungsstellung überführt werden kann.According to a further embodiment, the pawl may be biased by means of a spring in the direction of its unlocked position, so that no separate actuator is required, by means of which the pawl can be transferred starting from its locking position into its unlocked position.
Um die Sperrklinke ausgehend aus ihrer Entriegelungsstellung in ihre Verriegelungsstellung überführen zu können, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform ein Aktuator, insbesondere ein motorisch betätigter Aktuator vorgesehen sein, welcher eingerichtet ist, die Sperrklinke unter Überwindung der Vorspannkraft der Feder aus ihrer Entriegelungsstellung in ihre Verriegelungsstellung zu verschwenken.In order to convert the pawl, starting from its unlocked position into its locking position, according to another embodiment, an actuator, in particular a motor-operated actuator may be provided, which is adapted to pivot the pawl overcoming the biasing force of the spring from its unlocked position into its locking position ,
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Aktuator dabei selbsthemmend ausgebildet sein, beispielsweise unter Verwendung eines Spindeltriebs, über den die Drehbewegung des Motors des Aktuators als Linearbewegung auf die Sperrklinke übertragen wird. Aufgrund der Selbsthemmung des Aktuators bedarf es in der Verriegelungsstellung der Sperrklinke keiner Leistungszufuhr zu dem Aktuator, um die Sperrklinke in der Verriegelungsstellung zu halten. According to a preferred embodiment, the actuator may be self-locking, for example using a spindle drive, via which the rotational movement of the motor of the actuator is transmitted to the pawl as a linear movement. Due to the self-locking of the actuator in the locking position of the pawl requires no power to the actuator to hold the pawl in the locked position.
Im Folgenden wird die Erfindung nun rein exemplarisch und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:
-
1 eine Schnittdarstellung durch eine Planetengetriebeanordnung mit einer erfindungsgemäßen Entkopplungseinheit zeigt; und -
2 eine Schnittdarstellung der1 gemäß der Schnittführung A - A zeigt.
-
1 shows a sectional view through a planetary gear arrangement with a decoupling unit according to the invention; and -
2 a sectional view of1 according to the section A - A shows.
Die
Das erste Planetengetriebe
Dieses zweite Planetengetriebe
Die Kraftübertragung zwischen den ersten Planetenrädern
Wie der
Damit in der zuvor beschriebenen Art und Weise ein über das erste Planetengetriebe
In der hier dargestellten Verriegelungsstellung greift die Sperrklinke
Wie insbesondere der
Bei dem Aktuator kann es sich beispielsweise um einen selbsthemmenden Spindeltrieb handeln, der über einen Elektromotor angetrieben wird. Aufgrund der Selbsthemmung kann der in Rede stehende Elektromotor nach Erreichen der Verriegelungsstellung der Sperrklinke
Ist es jedoch erwünscht, die Antriebswelle der Getriebeanordnung von den beiden Abtriebswellen
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- erstes Planetengetriebefirst planetary gear
- 1212
- zweites Planetengetriebesecond planetary gear
- 1414
- Sonnenradsun
- 1616
- Planetenräderplanetary gears
- 1818
- Planetenträgerplanet carrier
- 2020
- Hohlradring gear
- 2222
- Antriebswelledrive shaft
- 2424
- Sonnenradsun
- 2626
- Hohlradring gear
- 2828
- PlanetenträgeranordnungPlanet carrier assembly
- 3030
- erster Planetenträgerfirst planet carrier
- 3232
- erste Planetenräderfirst planet wheels
- 3434
- zweiter Planetenträgersecond planet carrier
- 3636
- zweite Planetenrädersecond planet wheels
- 3838
- Zahnringtoothed ring
- 4040
- Außenverzahnungexternal teeth
- 4242
- Innenverzahnunginternal gearing
- 4444
- Nabenabschnitthub portion
- 4646
- erste Abtriebswellefirst output shaft
- 4848
- zweite Abtriebswellesecond output shaft
- 5050
- Sperrklinkepawl
- 5252
- Eingriffsabschnittengaging portion
- 5454
- Ausnehmungrecess
- 5656
- erster Nasenabschnittfirst nose section
- 5858
- zweiter Nasenabschnittsecond nose section
- 6060
- Hebelabschnittlever portion
- 6262
- Feder feather
- BB
- GetriebeachseDrive shaft
- CC
- Aktuierungactuation
Claims (12)
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