DE9318634U1

DE9318634U1 - Schnellaufendes Schaltgetriebe

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Publication number: DE9318634U1
Application number: DE9318634U
Authority: DE
Original assignee: SIEBENHAAR ANTRIEBSTECHNIK GMB
Current assignee: SIEBENHAAR ANTRIEBSTECHNIK GMB
Priority date: 1993-12-06
Filing date: 1993-12-06
Publication date: 1994-03-17
Anticipated expiration: 2003-12-07

Description

Die Erfindung betrifft ein Schnellaufendes Schaltgetriebe, insbesondere für Radnaben-und Trommelantrieb, mit einer Abtriebsplanetenstufe, deren Sonnenrad angetrieben ist, deren Planetenträger oder Hohlrad drehsteif mit dem Gehäuse verbunden ist, deren freies Glied als Abtrieb dient, mit einer Antriebsplanetenstufe, deren Sonnenrad angetrieben ist, deren Planetenträger oder Hohlrad das Sonnenrad der zweiten Planetenstufe antreibt, deren freies Glied über eine erste schaltbare Kupplung drehfest mit dem Gehäuse verbindbar ist, deren Sonnenradwelle über eine zweite schaltbare Kupplung drehfest mit dem Planetenträger oder Hohlrad derselben Planetenstufe drehfest verbindbar ist.

Ein Planetenschaltgetriebe der eingangs genannten Art ist aus der WO 91/00443 bekannt. Hierbei ermöglicht die erste Kupplung die Kopplung der Sonnenradwelle der ersten Planetenradstufe mit dem Planetenträger derselben Stufe.

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Stadtspartiisse.

Vat-No

DE 113096952

über die zweite Kupplung lassen sich das Hohlrad der ersten Planetenradstufe mit dem Gehäuse kuppeln. Je nach Schaltzustand der beiden Kupplungen lassen sich bei gleicher Getriebeeingangsdrehzahl zwei Getriebeabtriebsdrehzahlen realisieren. Ferner ist eine Freischaltung des Abtriebs vom Antrieb möglich, so daß der Leistungsfluß vom An- zum Abtrieb oder umgekehrt unterbrochen ist. In dieser Schaltstellung läßt sich der Abtrieb unabhängig vom Antrieb frei bewegen. Sine vierte Schaltstellung erlaubt eine Blockierung des Getriebes. Bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Getriebe stützt sich die Reaktionskraft, entstehend aus den im geschlossenen Zustand auf die Lamellen der ersten Kupplung wirkenden Andruckkräfte derart am Gehäuse ab, daß sie über einen Druckring, den ersten Planetenträger der ersten Planetenstufe und das Hohlrad der ersten Planetenstufe wirken muß. Da zwischen Planetenträger der ersten Planetenstufe und Hohlrad der ersten Planetenstufe einerseits sowie Hohlrad der ersten Planetenstufe und Gehäuse andererseits je nach Schaltzustand der beiden Kupplungen Relativdrehzahlen auftreten, sind zwischen diesen beiden Bauteilen Wälz- oder Gleitlager (Anlaufscheiben) vorgesehen. Ferner sind die Federpakete der beiden Kupplungen in Serie geschaltet, sodaß sich die Kräfte der Federpakete beider Kupplungen gegenseitig beeinflussen.

Ganz abgesehen davon, daß dieses bekannte Getriebe nur bei geringen Geschwindigkeiten einsetzbar - für die beispielsweise im Straßenverkehr üblichen Geschwindigkeit von 80 km/h und mehr ist es ungeeignet-, ist hieran nachteilig, daß sich durch die Vielzahl der im Kraftfluß der Andruckkräfte der ersten Kupplung liegenden Bauteile eine Maßkette ergibt, die durch fertigungsbedingte Maßtoleranzen erheblichen Streuungen unterliegt, was entweder eine höhere und damit teure Fertigungsgenauigkeit oder Abpaßmaßnahmen z.B. durch das Einfügen von Zwischenringen bei jedem einzelnen Getriebe bei der Bndmontage erfordert. Ferner weisen die Lager, die zwischen den im bezeichneten Kraftfluß liegenden und relativ zueinander drehenden Bauteilen sitzen,

konstruktions- und funktionsbedingtes Lagerspiel bei gleichzeitig hoher Nachgiebigkeit auf. Dies hat zur Folge, daß ein großer Teil der zur Verfügung stehenden Ändruckkraft der ersten Kupplung nicht genutzt wird, mit der Folge, daß eine wesentlich höhere Federvorspannkraft als notwendig zur Verfügung gestellt werden muß. Dies hat wiederum zur Folge, daß die Federn des Federpaketes relativ groß dimensioniert v/erden müssen mit dem negativen Effekt, daß die zulässige Drehzahl eingeschränkt ist, und das Getriebe für den Einsatz im Straßenverkehr mit hoher Geschwindigkeit (60 bis 80 km/h) ungeeignet ist. Bei hoher Drehzahl würde die Wärmeentwicklung unzulässig hoch und die Lebensdauer des Getriebes sehr niedrig sein.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Planetenschaltgetriebe der eingangs genannten Art zu schaffen, welches für den Einsatz im Straßenverkehr geeignet ist und darüber hinaus die konstruktiven Schwächen und Nachteile der bisher bekannten Konstruktionen beseitigt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die auf die Kupplung wirkende Andruckkraft, die vorzugsweise durch Federpakete aufgebracht wird, von der Kupplung unmittelbar in die Sonnenradwelle eingeleitet wird. Möglich ist allerdings auch die Ausdruckkraft durch eine Hydraulikeinrichtung aufzubringen. Durch diese Maßnahme wird der grundlegende Nachteil der bisherigen Konstruktionen, welche die Axialkraft in die einzelnen Planetenstufen und die entsprechenden Lagerungen einleiteten, aufgehoben. Darüber hinaus wird durch die Reduzierung der im Kraftfluß der Andruckkräfte liegenden Bauteile, verbunden mit einem hieraus resultierenden kürzeren Kraftflußweg, das Streuband der Summentoleranz, die sich aus den fertigungsbedingten Einzeltoleranzen der einzelnen, im Kraftfluß liegenden Bauteile ergibt, erheblich verringert.

Im einzelnen ist die Sonnenradwelle derart im Gehäuse gelagert, daß die Andruckkraft insbesondere durch ein vorgespanntes ein- oder mehrreihiges Lager in das Getriebegehäuse abgeleitet wird. Durch ein vorgespanntes Lager wird eine Spielfreiheit des Lagers erreicht, was sich günstig auf die Gesamtsteifigkeit der im Kraftfluß gelegenen Bauteilkette auswirkt.

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Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung ist zur Aufnahme der Andruckkraft durch die Sonnenradwelle auf der Sonnenradwelle eine Druckscheibe angeordnet, die mit der Kupplung in Verbindung steht. Die Druckscheibe, die nach einem weiteren Merkmal geteilt ausgebildet sein kann, lagert vorzugsweise in einer auf dem Umfang der Sonnenradwelle angeordneten Nut.

Vorteilhaft ist zum Belüften der Kupplung eine Hydraulikeinrichtung vorgesehen, wobei das als Zylinder wirkende Element der Hydraulikeinrichtung zweigeteilt ausgebildet ist. Hierbei weist das Zylinderelement ein Mantelteil auf, wobei der Zylinderraum durch einen der Kupplungsseite zugewandten lösbaren Zylinderring verschließbar ist, wobei der Zylinderring auf dem Kolben lagert. Hierdurch wird erreicht, daß sich die komplette Kupplungsbetätigungseinheit, bestehend aus den Federpaketen, den Kolben der Hydraulikeinrichtung, sowie der Sonnenradwelle und das auf ihr befindliche Lager als komplette Einheit von der servicefreundliche Antriebsseite (eingebaut im Fahrzeug von der Radkappenseite) ein- und ausgebaut werden kann.

In vielen Fällen ist es nicht möglich, die Andruckkräfte der zweiten Kupplung derart in das Gehäuse zu leiten, daß die Abstützung über einen Absatz im Gehäuse erfolgt. In diesen Fällen ist man gezwungen auf axiale Sicherungselemente zurückzugreifen, üblicherweise wird ein Sicherungsring in eine im Gehäuse befindliche Nut eingesetzt. Da solche Sicherungsringe üblicherweise nur geringe Querschnitte aufweisen, geben sie unter Last nach. Genau wie bei der ersten Kupplung kann sich dies jedoch nachteilig auswirken. Um dieses zu vermeiden werden zur Abstützung der Andruckkräfte der zweiten Kupplung Segmente verwendet, die steif ausgeführt sind und in eine Nut des Gehäuses eingelegt werden, und die mit einer Stützscheibe verschraubt sind. Durch diese Maßnahme läßt sich eine deutlich steifere axiale Krafteinleitung erreichen, als dies mit Sicherungsringen möglich ist.

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Kv X

Die Einsatzmöglichkeit des erfindungsgemäßen Schnellaufenden Planetenschaltgetriebes kann noch dadurch erhöht werden, daß zur Erhöhung des Abtriebsmomentes weitere Planetenstufen zwischen die vorhandenen Planetenstufen eingesetzt werden.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

Fig. 1 zeigt das Planetenschaltgetriebe in der Darstellung eines Ersatzschaubildes 5

Fig. 2 zeigt die erste Kupplung in Verbindung mit der Hydraulikeinrichtung in vergrößerter Darstellung;

Fig. 3 zeigt eine Ansicht gemäß der Linie III-III aus Fig.2.

Das in Fig. 1 dargestellte Planetenschaltgetriebe besteht im wesentlichen aus der Abtriebsplanetenstufe 10 und der Antriebsplanetenstufe 20, wobei die Antriebsplanetenstufe 20 mit der Sonnenradwelle 1 verbunden ist, die durch einen Motor angetrieben wird. Die Äntriebsplanetenstufe 20 umfaßt im einzelnen das Hohlrad 23, das über die Planeten 23b mit der Sonnenradwelle 1 verbunden ist. Das freie Ende 23a des Hohlrades ist mit der Kupplung 40 kuppelbar, wobei die Kupplung 40 durch die Federpakete 41 beaufschlagbar ist. Die Antriebsplanetenstufe 20 umfaßt ebenfalls noch den Plantenträger 22 für die Planeten 23b, wobei das freie Ende 22a des Planetenträgers mit der Kupplung 30 verbindbar ist. Zum Einrücken der Kupplung 30 sind Federpakete 31 vorgesehen.

Die Abtriebpsplanetenstufe besitzt das Sonnenrad 11, wobei die Sonnenradwelle 11a den Planetenträger 22 aufweist. Zwischen Sonnenrad 11 und dem Hohlrand 12 lagern die Planeten 12b. Über die Planeten 12b wird auf den Planetenträger 13 abgetrieben.

Auf der Sonnenradwelle 1 befindet sich die Druckscheibe 2, die die von den Federpaketen 31 auf die Kupplung 30 ausgeübten Andruckkräfte unmittelbar auf die Sonnenradwelle 1 ableitet. Um eine möglichst hohe Schaltgenauigkeit und eine hohe Lebensdauer zu erzielen, ist es ratsam, das Lager 3 als vorgespanntes Lager einzubauen.

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Die Aufnahme der durch die Federpakete 41 auf die Kupplung ausgeübten Andruckkräfte erfolgt durch die Segmente 5, die in einer Nut des Gehäuses 4 eingelegt sind und mit der Stützscheibe 6 verschraubt sind. Hierdurch läßt sich eine deutlich steifere axiale Krafteinleitung verwirklichen, als dies mit Sicherungsringen möglich ist.

Eine hohe Übersetzung des Planetenschaltgetriebes wird dann erreicht, wenn die Kupplung 30 offen und die Kupplung 40 geschlossen ist. In diesem Fall verläuft der Kraftfluß von der Sonnenradwelle 1 unmittelbar durch das Sonnenrad 21 über die Planeten 23b in den Planetenträger 22 in das Sonnenrad 11, und weiter durch die Planeten 12b in den Planetenträger 13. Eine niedrige Übersetzung wird hingegen dann erreicht, wenn die Kupplung 30 geschlossen ist und die Kupplung 40 geöffnet.

Hierbei verläuft der Kraftfluß dann unmittelbar von der Sonnenradwelle 1 in das freie Ende 22a des Planetenträgers 22, um dann vom Planetenträger 22 in das Sonnenrad 11 über die Planeten 12b in das Hohlrad 13 geführt zu werden. Bei geöffnetem Zustand der Kupplungen 30 und 40 befindet sich das Getriebe in Leerlaufstellung. Hingegen ist bei geschlossenen Kupplungen 30 und 40 das Getriebe blockiert.

Fig. 2 zeigt im Ausschnitt die Kupplung 30 mit der Hydraulikeinrichtung zum Lüften der Kupplung. Aus Fig. 2 ist erkennbar, daß die Druckscheibe 2 in unmittelbarer Verbindung mit der Kupplung 30 steht, wobei die Druckscheibe in der Nut la der Sonnenradwelle 1 lagert. Die Kupplung 30 wiederum steht in Verbindung mit dem Kolben 33a der Hydraulikeinrichtung 33, wobei der Kolben 33a in dem Gehäuse 4 gelagert ist, und durch die Federpakete 31 beaufschlagt wird. Die Federpakete 31 stützen sich hierbei durch entsprechende Scheiben 35 an dem Gehäuse 4 ab. Der Druckraum 34 ist einerseits abgeschlossen durch den Kolben 33a und andererseits durch das insgesamt mit 32 bezeichnete Zylinderlement. Das Zylinderelement besteht hierbei aus dem

Mantelteil 32a und dem Zylinderring 32b. Das Mantelteil 32a ist hierbei Bestandteil des Gehäuses 4, wohingegen jedoch der Zylinderring 32b als gesondertes, auf dem Kolben 33a lagerndes lösbares Element ausgebildet ist.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt gemäß der Linie III - III aus Fig. 2, wobei die aus den beiden Teilen 2a, 2b bestehende Druckscheibe durch die Schrauben 2c mit der Kupplung verbunden ist.

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Claims

Ansprüche

1. Schnellaufendes Schaltgetriebe, insbesondere für Radnabenantriebe und Trommelantriebe,

a) mit einer Abtriebsplanetenstufe (10), al) deren Sonnenrad (11) angetrieben ist, a2) deren Hohlrand (12) oder Planetenträger (13) drehsteif mit dem Gehäuse (4) verbunden ist, a3) deren freies Glied (12a) oder (13a) als Abtrieb dient,

b) mit einer Antriebsplanetenstufe (20) bl) deren Sonnenrad (21) angetrieben ist, b2) deren Planetenträger (22) oder Hohlrad (23) das Sonnenrad (11) der zweiten Plantetenstufe (10) antreibt,

b3) deren freies Glied (22a) oder (23a) über eine erste schaltbare Kupplung (40) drehfest mit dem Gehäuse (4) verbindbar ist,

b4) deren Sonnenradwelle (21) über eine zweite schaltbare Kupplung (30) drehfest mit dem Planetenträger (22) oder Hohlrad (23) derselben Planetenstufe (20) drehfest verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Kupplung (30) wirkende Andruckkraft von der Kupplung (30) unmittelbar in die Sonnenradwelle (1) eingeleitet wird.

2. Planetenschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckkraft durch Federpakete (31) oder wahlweise durch hydraulischen Druck aufgebracht wird,

3. Planetenschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonnenradwelle (1) derart im Gehäuse gelagert ist, daß die Andruckkraft durch ein Lager (3) in das Getriebegehäuse (4) abgeleitet wird.

4. Planetenschaltgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (3) als vorgespanntes ein- oder mehrreihiges Lager ausgebildet ist.

5. Planetenschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der Andruckkraft durch die Sonnenradwelle (1), auf der Sonnenradwelle eine Druckscheibe (2) angeordnet ist, die mit der Kupplung (30) in Verbindung steht.

6. Planetenschaltgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckscheibe (2) geteilt ausgebildet ist, und in einer auf dem Umfang der Sonnenradwelle (1) angeordneten Nut (la) einsitzt.

7. Planetenschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Belüften der Kupplung (30) eine Hydraulikeinrichtung (33) vorgesehen ist, wobei das als Zylinder wirkende Element (32) der Hydraulikeinrichtung (33) geteilt ausgebildet ist.

8. Planetenschaltgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinderelement (32) ein Mantelteil (32a) aufweist, wobei der Zylinderraum durch einen der Kupplungsseite zugewandten lösbaren Zylinderring (32b) verschließbar ist, wobei der Zylinderring auf dem Kolben (33a) lagert.

9. Planetenschaltgetriebe nach Anspruch 1,

d'a durch gekennzeichnet, daß die zur Be- und Entlüftung der ersten Kupplung erforderlichen Schaltkräfte durch eine Stützscheibe (6) aufgenommen werden, die durch in einer Nut des Gehäuses einliegende Segmente gehalten wird.

10. Planetenschaltgetriebe nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Untersetzung weitere Planetenstufen zwischen den Stufen (20) und (10) geschaltet werden.

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