DE10025849A1

DE10025849A1 - Gruppengetriebe

Info

Publication number: DE10025849A1
Application number: DE2000125849
Authority: DE
Inventors: Detlef Baasch; Roland Altvater; Uenal Gazyakan
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-05-25
Filing date: 2000-05-25
Publication date: 2001-11-29

Abstract

Es wird ein Gruppengetriebe für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Nutzkraftfahrzeuge, in der Form eines Planetengetriebes geschaffen, das einem Grundgetriebe nachgeschaltet ist, wobei im Bereich der Verzahnungen zwischen Planetenrädern und einem Hohlrad bzw. zwischen dem Hohlrad und einem Hohlradträger Mittel vorgesehen sind, die eine axiale und/oder radiale Verdrängung eines Getriebeöls unterstützen, die durch den Abwälzvorgang der Planetenräder hervorgerufen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gruppengetriebe für Kraftfahrzeuge nach der im Oberbegriff des Patentan spruchs 1 näher definierten Art.

Ein derartiges Gruppengetriebe wird üblicherweise ei nem Grundgetriebe unterschiedlicher Bauart nachgeschaltet und dient dazu, die Gangstufen des Grundgetriebes in je weils zwei unterschiedlichen Geschwindigkeitsbereichen zu betreiben. Insbesondere bei Nutzkraftfahrzeugen mit hohen Gangzahlen ist es üblich, hinter der Getriebeeinheit des Grundgetriebes einen weiteren Planetensatz zu schalten, der eine Verdopplung der Gangzahl ermöglicht.

In einer ersten Schaltstufe des Gruppengetriebes er folgt eine Übersetzung ins Langsame, indem das Hohlrad des als Planetengetriebe ausgestalteten Gruppengetriebes über eine erste Schaltkupplung an das Getriebegehäuse gekuppelt ist. Dies bewirkt, daß die Abtriebswelle des Gruppengetrie bes mit einer geringeren Drehzahl als die Ausgangswelle des Grundgetriebes rotiert.

In einer zweiten Schaltstufe des Gruppengetriebes ist ein direkter Durchtrieb von der Ausgangswelle des Grundge triebes auf die Abtriebswelle des Gruppengetriebes möglich, indem über eine weitere Schaltkupplung eine Verbindung zwi schen dem Hohlrad und einem mit einem Planetenradträger üblicherweise verbundenen Kupplungsring hergestellt wird. In diesem verbundenen Zustand ist demzufolge der Planeten satz nicht aktiv, so daß die Übersetzung 1 : 1 erfolgt.

Ein derartiges Gruppengetriebe ist beispielsweise aus der DE 198 01 477 A1 bekannt.

In Planetengetrieben allgemein und insbesondere in Planetensätzen, wie sie bei derartigen Gruppengetrieben zum Einsatz kommen, kann sich ein erhebliches Volumen an Ge triebeöl in dem aus dem Hohlrad und einem Hohlradträger des nachgeschalteten Planetengetriebes gebildeten "Topf" ansam meln. Dieses Phänomen tritt vor allem bei der sogenannten Tauchschmierung, hier insbesondere bei einer schräg liegen den Rotationsachse der Wellen im Fall einer Bergfahrt des Fahrzeugs, in Erscheinung.

Hierbei ist es als nachteilig anzusehen, daß bei einem stillstehenden Hohlrad und rotierenden Planetenrädern das in diesem "Topf" bzw. topfartigen Gebilde angesammelte Öl von den Planetenrädern zwangsläufig verdrängt werden muß. Diese Verdrängung geht jedoch mit einer Verlustleistung einher, die sich in einer Erwärmung des Getriebeöles aus wirkt. Darüber hinaus muß das Getriebe stets gegen die da durch bedingten Verlustmechanismen schalten. Beispielsweise ist gegen das Moment zwischen den Planetenrädern und dem Hohlrad, das mit dem Hohlradträger verbunden ist, zu syn chronisieren bzw. durchzuschalten, wenn das Hohlrad gegen das Getriebegehäuse abgebremst werden soll. Im Planetensatz erweist sich dieses Durchschalten der Synchronisierung ge rade bei hohen Verlustmomenten, wie sie insbesondere bei tiefen Temperaturen und damit verbundener hoher Viskosität des Getriebeöls auftreten, als problembehaftet.

Ein weiterer nachteiliger Effekt tritt insbesondere bei schräg verzahnten Planetensätzen in Erscheinung. Beim Abwälzen der Planetenräder erzeugt die Schrägverzahnung hydrodynamisch einen Pumpeffekt, der das Getriebeöl durch die Zahnschrägen in den Planetensatz hereinpumpt, wo es sich vermehrt ansammelt und um so schlechter abgeführt wer den kann.

Ausgehend von diesen Nachteilen liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Gruppengetriebe zu schaf fen, bei dem zur Vermeidung unnötiger Verlustmomente ein schnelleres Abführen des Getriebeöls ermöglicht wird, ohne daß die notwendige Kühlung der Zahnflanken durch das Ge triebeöl beeinträchtigt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die vorliegende Er findung ein Gruppengetriebe der eingangs näher definierten Art vor, das die im kennzeichnenden Teil des Patentan spruchs 1 angegebenen Merkmale aufweist.

Mit den Gruppengetriebe gemäß der Erfindung wird in besonders vorteilhafter Weise eine leichtere Verdrängung und schnellere Abführung des Getriebeöls durch den Abwälz vorgang der Planetenrädern bewerkstelligt. Hierbei lassen sich die hierfür gemäß der Erfindung vorgesehenen Mittel unabhängig von der Art und der Ausgestaltung der Verzahnung zum Einsatz bringen.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Patentan sprüchen und den nachfolgend anhand der Zeichnung prinzip mäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen. Im folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen verein fachten Teilschnitt durch einen Planetensatz eines erfin dungsgemäß ausgestalteten Gruppengetriebes.

Bezug nehmend auf die Figur ist ein Planetengetriebe 1 ausschnittsweise dargestellt, das einem in der Figur nicht näher gezeigten Grundgetriebe nachgeschaltet ist, wobei die Abtriebswelle dieses vorgeschalteten Grundgetriebes ein Sonnenrad 2 des Planetengetriebes 1 bildet.

Mit einer Abtriebswelle 3 des Planetengetriebes 1 und somit des gesamten Gruppengetriebes ist ein Planetenradträ ger 4 verbunden. Auf diesem Planetenradträger 4 sind mehre re Planetenräder 5 drehbar gelagert.

Die Planetenräder 5 wälzen sich in an sich bekannter Weise zwischen dem Sonnenrad 3 und einem außen liegenden Hohlrad 6 ab. Das Hohlrad 6 ist wiederum über eine an sich bekannte Mitnahmeverzahnung 7 mit einem Hohlradträger 8 verbunden. Die in der Figur ersichtliche gestrichelte Linie gibt beispielhaft den Ölstand des Getriebeöls in einem so genannten "TopfR wieder, der in dem Planetensatz aus dem Hohlrad 6 und dem Hohlradträger 8 gebildet ist.

In einer Ausführungsform des Gruppengetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Verzahnungsgrund 9 der radial nach innen gerichteten Zähne des Hohlrads 6 sowie der radial nach außen gerichteten Zähen der Planetenräder 5 soweit wie möglich vertieft, jedoch selbstverständlicher weise nur soweit, wie dies Festigkeits- und Übertragungsbe dingungen im Getriebebau zulassen. Mit anderen Worten ist gemäß der Erfindung das Zahnspiel zwischen den Planetenrä dern 5 und dem Hohlrad 6, das den Abstand zwischen dem Kopfkreis der Planetenräder 5 und dem Fußkreis des Hohlra des 6 wiedergibt, soweit wie möglich vergrößert. Hierdurch steht dem Getriebeöl zwischen denn Zähnen der Verzahnung mehr Raum zur Verfügung, quasi in der Art länglicher Kanä le, in denen dieses Getriebeöl infolge des Abwälzvorgangs der Planetenräder 5 auf dem Hohlrad 6 leichter axial ver drängt werden kann, da auch höhere Viskositäten des Getrie beöls weniger Widerstand bieten.

Durch eine solche Bereitstellung eines größeren Volu mens, in dem das Getriebeöl verdrängt werden kann, lassen sich die Verlustmomente entsprechend herabsetzen.

In einer besonderen, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist diese Vertiefung des Verzahnungsgrunds 9 des Hohlrads 6 schrägt ausgebildet, so daß das Getriebeöl we sentlich leichter in Axialrichtung verdrängt werden kann. Ein derart schräg verlaufende Verzahnungsgrund 10, quasi in der Art einer Ablaufrinne, entspricht einer kontinuierli chen Zunahme des Zahnspiels zwischen den Planetenrädern 5 und dem Hohlrad 6.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gruppengetriebes gemäß der Erfindung weist das Hohlrad 6 eine oder mehrere radiale Öffnungen 11 auf. Diese radialen Öffnungen 11 sind dabei so ausgestaltet und mit einem sol chen Durchmesser versehen, daß das Getriebeöl insbesondere in temperaturbedingter Abhängigkeit von der Ölviskosität nur infolge des durch den Abwälzvorgang hervorgerufenen radialen Verdrängungsdrucks in einen nicht näher darge stellten Ausgleichsbehälter gedrückt bzw. verdrängt werden kann. Stehen die Planetenräder 5 still, sind diese radialen Öffnungen 11 aufgrund der Viskosität des Getriebeöls im statischen Zustand nicht durchströmbar.

In analoger Weise kann der Hohlradträger 8 in einer weiteren Ausführungsform des Gruppengetriebes gemäß der Erfindung eine oder mehrere axiale Öffnungen 12 aufweisen, die eine entsprechende Verdrängung des Getriebeöls in Axialrichtung während des Abwälzvorgangs gestatten.

Gemäß der Erfindung lassen sich weitere Verdrängungs mittel dahingehend bereitstellen, daß über den Umfang der Mitnahmeverzahnung 7 zwischen dem Hohlrad 6 und dem Hohl radträger 8 unter Beachtung allgemeiner Festigkeitsbedin gungen in bestimmten Abständen Zähne aus deren Zahnfolge ausgelassen sind. Diese "Zahnlücken" dienen, ebenso wie die axialen Öffnungen 12 einer axialen Verdrängung des Getrie beöls.

Darüber hinaus können in einer vorteilhaften Ausfüh rung der Erfindung die Höhe der Zähne der Mitnahmeverzah nung 7 verkürzt sein, so daß das Zahnspiel, d. h. der Ab stand zwischen dem Kopfkreis des Hohlradträgers 8 und dem Fußkreis des Hohlrads 6 zur Bereitstellung eines größeren Verdrängungsraums für das Getriebeöl soweit wie möglich vergrößert ist.

Sämtliche vorhergehend geschilderten Mittel ermögli chen ein leichteres Abführen des Getriebeöls durch die wäh rend des Abwälzvorgangs der Planetenräder 5 auf dem Hohl rad 6 geleisteten Verdrängungsarbeit, ohne daß die Kühlung der jeweiligen Zahnflanken durch das Getriebeöl beeinträch tigt oder verhindert ist.

Bezugszeichen

1

Planetengetriebe

2

Sonnenrad des Planetengetriebes bzw. Abtriebswelle des vorgeschalteten Grundgetriebes

3

Abtriebswelle des Gruppengetriebes

4

Planetenradträger

5

Planetenrad

6

Hohlrad

7

Mitnahmeverzahnung

8

Hohlradträger

9

Verzahnungsgrund des Hohlrads

10

schräg verlaufender Verzahnungsgrund

11

radiale Öffnung

12

axiale Öffnung

Claims

1. Gruppengetriebe für Kraftfahrzeuge in der Form ei nes Planetengetriebes, das einem Grundgetriebe nachgeschal tet ist, mit einem Sonnenrad, das eine Abtriebswelle des Grundgetriebes darstellt, mit einem mit einer Abtriebswelle des Gruppengetriebes verbundenen Planetenradträger und mit auf diesem drehbar angeordneten Planetenrädern, die sich zwischen dem Sonnenrad und einem Hohlrad abwälzen, das mit einem Hohlradträger verbunden ist, dadurch gekenn zeichnet, daß im Bereich der Verzahnungen Mittel zur Unterstützung der durch den Abwälzvorgang hervorgerufe nen Verdrängung eines Getriebeöls vorgesehen sind.

2. Gruppengetriebe nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Verzahnungsgrund (9) des Hohlrads (6) und/oder der Planetenräder (5) unter Vergröße rung des Zahnspiels zwischen den Planetenrädern (5) und dem Hohlrad (6) soweit wie möglich vertieft ist.

3. Gruppengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnspiel zwischen den Planetenrädern (5) und dem Hohlrad (6) unter Ausbildung eines schräg verlaufenden Verzahnungsgrunds (10) in Axial richtung kontinuierlich zunimmt.

4. Gruppengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohl rad (6) radiale Öffnungen (11) zur radialen Verdrängung des Getriebeöls während des Abwälzvorgangs aufweist.

5. Gruppengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mitnahme verzahnung (7) zwischen dem Hohlrad (6) und dem Hohlradträ ger (8) über deren Umfang eine diskontinuierliche Zahnfolge aufweist.

6. Gruppengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnhöhe der Mitnahmeverzahnung (7) soweit wie möglich verkürzt ist.

7. Gruppengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohl radträger (8) axiale Öffnungen (12) zur axialen Verdrängung des Getriebeöls während des Abwälzvorgangs aufweist.