DE4036209C1 - IC engine accessories drive system - incorporates planetary gears and freewheel mechanism - Google Patents
IC engine accessories drive system - incorporates planetary gears and freewheel mechanismInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe nach dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a planetary gear according to the Oberbe handle of claim 1.
Ein Planetengetriebe der gattungsgemäßen Bauart ist bspw. aus der DE-28 01 812 A1 erkannt. Dort liegt die erforderliche Frei laufkupplung radial innen auf der die rotierbare Welle bilden den Kurbelwelle. Zur Atmosphäre hin ist der mit Durchlauföl geschmierte Planetengetriebeinnenraum durch Gleitdichtungen, die unter anderem in einem relativ weit radial außen liegen den Bereich angeordnet sind, gedichtet. Nachteilig bei derart aufgebauten Planetengetrieben ist es, daß zum einen durch die Beaufschlagung des gesamten Planetengetriebeinnenraumes mit Schmieröl die Reibungsverluste durch die Ölpansch-Arbeit groß sind und daß sie zum anderen die bei Einsatz des Planetenge triebes an Verbrennungsmotoren geforderten hohen Laufzeiten häufig nicht störungsfrei überdauern. Weiterhin bewirken die Gleitdichtungen wegen der hohen Relativgeschwindigkeiten, denen sie an ihren Dichtflächen unterworfen sind, eine unerwünscht hohe Erwärmung des Planetengetriebes.A planetary gear of the generic type is, for example the DE-28 01 812 A1 recognized. There is the required free space Radial coupling on the inside form the rotatable shaft the crankshaft. To the atmosphere is the one with continuous oil lubricated planetary gear interior by sliding seals, which are located in a relatively far radially outside the area are arranged, sealed. A disadvantage of such constructed planetary gears is that on the one hand by the Actuation of the entire interior of the planetary gearbox with Lubricating oil has great friction losses due to the oil pan work and that, on the other hand, they are the ones used when the planet drive times required on internal combustion engines often do not survive trouble-free. Furthermore, the Sliding seals because of the high relative speeds that they are subject to their sealing surfaces, an undesirable high heating of the planetary gear.
Im Aufbau ähnliche Planetengetriebe sind ferner aus der DE 31 03 397A1, DE 23 03 562 A1, DE 29 51 971 C2 und DE 36 22 335 A1 be kannt, welche grundsätzlich die gleichen Nachteile aufweisen. Schließlich ist aus der US-PS 40 68 740 ein Stirnradgetriebe bekannt, bei dem die An- und Abtriebswellen jeweils von ge häusefesten Schutzrohren umgeben sind, wobei zur Abdichtung der Wellen gegenüber dem schmierölführenden Raum des Getriebes zwi schen Schutzrohr und den Stirnrädern jeweils eine Labyrinth dichtung vorgesehen ist.Similar planetary gears are also from DE 31 03 397A1, DE 23 03 562 A1, DE 29 51 971 C2 and DE 36 22 335 A1 knows, which basically have the same disadvantages. Finally, from the US-PS 40 68 740 a spur gear known in which the input and output shafts each of ge protective tubes fixed to the house are surrounded, whereby for sealing the Waves opposite the lubricating oil-carrying space of the gearbox between protective tube and the spur gears a labyrinth seal is provided.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Planetengetriebe der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei dem insbesondere die von der Schmierung ausgehende Verlustleistung verringert und die Außendichtungen bezüglich ihrer Haltbarkeit verbessert wer den. Außerdem soll das Planetengetriebe nicht von außen im Durchlauf geschmiert, sondern mit einem eigenständigen Lebens dauerschmiersystem ausgerüstet sein.The invention has for its object a planetary gear to create the generic type, in which in particular the power loss from the lubrication is reduced and the outer seals in terms of their durability who improved the. In addition, the planetary gear should not be in the outside Run lubricated, but with an independent life permanent lubrication system.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.The object is according to the invention in the characteristic of Features specified 1 solved.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Appropriate embodiments of the invention are the subject of Subclaims.
Das erfindungsgemäße Planetengetriebe kommt mit einer relativ kleinen Schmierölmenge für die Lebensdauerschmierung aus, wo durch die Ölpansch-Arbeit gering und ein störungsfreier Betrieb über eine hohe Laufzeit erzielt wird. In Verbindung mit den verwendeten Labyrinthdichtungen wird außerdem eine übermäßig hohe Erwärmung des Planetengetriebes verhindert.The planetary gear according to the invention comes with a relative small amount of lubricating oil for life lubrication from where low due to the oil pan work and trouble-free operation is achieved over a long term. In connection with the Labyrinth seals used will also be excessive prevents high heating of the planetary gear.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar gestellt. An embodiment of the invention is shown in the drawing posed.
Diese zeigt einen Längsschnitt durch einen Hochtrieb (Trieb mit ins Schnelle führender Übersetzung) für die von der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors angetriebenen Nebenag gregate. Dieses Planetengetriebe besteht aus drei gegen einander bewegbaren Baugruppen.This shows a longitudinal section through a high drive (drive with fast leading translation) for those of the Crankshaft of an internal combustion engine driven auxiliary unit gregate. This planetary gear consists of three against mutually movable assemblies.
Die erste davon ist ein Planetenradträger 1 mit darin gelager ten Planetenrädern 2, der über eine Spannschraube 3 fest mit dem Ende der Kurbelwelle 4 eines Kraftfahrzeugverbrennungsmo tors verbunden ist. The first of these is a planet carrier 1 with th planet gears 2 mounted therein, which is fixedly connected to the end of the crankshaft 4 of a motor vehicle combustion engine via a tension screw 3 .
Die Planetenräder greifen einerseits in ein Hohlrad 5 und an dererseits in ein Sonnenrad 6 ein. Das Hohlrad 5 ist als Rie menscheibe zur Aufnahme des die Nebenaggregate antreibenden Riemens ausgebildet. Gelagert ist das Hohlrad 5 über ein Ku gellager 12 auf dem Planetenradträger 1.The planet gears engage on the one hand in a ring gear 5 and on the other hand in a sun gear 6 . The ring gear 5 is designed as a belt pulley for receiving the belt driving the auxiliary units. The ring gear 5 is supported via a ball bearing 12 on the planet carrier 1 .
Das Sonnenrad 6 ist über eine Elektromagnetbremse 7 gegenüber dem Motorgehäuse 8 arretierbar. Über ein Kugellager 9 rotiert die Kurbelwelle 4 innerhalb des Sonnenrades 6.The sun gear 6 can be locked against the motor housing 8 by means of an electromagnetic brake 7 . The crankshaft 4 rotates within the sun gear 6 via a ball bearing 9 .
Als Hochtrieb wirkt das Planetengetriebe bei arretiertem Son nenrad 6. In diesem Zustand bewirkt das Planetengetriebe eine Übersetzung ins Schnelle mit einem Übersetzungsverhältnis von i=1,7 zwischen antreibender Kurbelwelle 4 und angetriebenem Hohlrad 5.The planetary gear acts as a high drive when the sun gear 6 is locked. In this state, the planetary gear causes a speed ratio with a speed ratio of i = 1.7 between the driving crankshaft 4 and the driven ring gear 5 .
Zwischen dem Planetenradträger 1 und dem Hohlrad 5 befindet sich eine Freilaufkupplung 10, die bei arretiertem Sonnenrad 6 ausgekuppelt ist, d. h. in ihrer Funktion als Freilauf wirkt.Between the planet carrier 1 and the ring gear 5 there is a one-way clutch 10 , which is disengaged when the sun gear 6 is locked, that is to say it functions as a freewheel.
Durch Lösen der Elektromagnetbremse 7 kann die Hochtriebwir kung des Planetengetriebes ausgeschaltet werden. In diesem Zustand rotiert das Hohlrad 5 mit der Geschwindigkeit der Kur belwelle 4, wozu die Freilaufkupplung 10 in eingekuppelter Funktion arbeitet, wodurch auch das Hohlrad 5 mit der Dreh zahl der Kurbelwelle 4 angetrieben wird.By releasing the electromagnetic brake 7 , the Hochtriebwir effect of the planetary gear can be switched off. In this state, the ring gear 5 rotates at the speed of the cure belwelle 4 , for which purpose the one-way clutch 10 works in a coupled function, whereby the ring gear 5 is driven with the speed of the crankshaft 4 .
Mit der Kurbelwelle 4 fest verbunden ist ein Schwingungs dämpfer 11.With the crankshaft 4 is a vibration damper 11th
Die axialen Mitten des Hohlrades 5, des Freilaufes 10 und des Kugellagers 12 sind in einer gemeinsamen Radialebene angeord net. Dadurch werden Verkantungen innerhalb des Freilaufes 10 verhindert. The axial centers of the ring gear 5 , the freewheel 10 and the ball bearing 12 are net angeord in a common radial plane. This prevents canting within the freewheel 10 .
Das Planetengetriebe ist durch eingefülltes Öl lebensdauerge schmiert. Die Außendichtungen bestehen ausschließlich aus zwei Labyrinthdichtungen, nämlich einer ersten Labyrinthdichtung 13 sowie einer zweiten Labyrinthdichtung 14. Die erste Labyrinth dichtung 13 dichtet den notwendigen Rotationsspalt zwischen dem Hohlrad 5 und dem Sonnenrad 6 ab. Den Rotationsspalt zwi schen dem Sonnenrad 6 und der Kurbelwelle 4 dichtet die zweite Labyrinthdichtung 14. Die Labyrinthdichtungen 13 und 14 sind möglichst weit radial innen und zwar axial nebeneinander ange ordnet. Beide Dichtungen sind bei einer Lage unterhalb eines Schmierölspiegels nicht dicht. Dies bedeutet, daß das Schmierölvolumen innerhalb des Planetengetriebes so gewählt sein muß, daß in keinem Betriebszustand einschließlich des Motorruhezustandes Schmieröl als Flüssigkeitssumpf über die Dichtspalte der beiden Labyrinthdichtungen vertikal hinaus ragen darf. Andererseits muß jedoch das Schmierölvolumen so groß sein, daß bei rotierender Kurbelwelle 4 der Freilauf 10 sowie zumindest ein Randbereich der in dem Hohlrad 5 kämmenden Planetenräder 2 kontinuierlich mit Schmieröl beaufschlagt ist. Um dies zu erreichen, ist ein besonderer Schmierölsammelraum 15 in einem Bereich des Sonnenrades 6 vorgesehen, der auf der von dem Freilauf 10 abgewandten Laufebene der Planetenräder 2 liegt. Ausgebildet kann dieser Raum durch einen Blechringtrog 16 sein. Dieser Blechringtrog 16 ist einerseits dicht mit dem Hohlrad 5 verbunden und bildet zum anderen mit seiner ver bleibenden freien Umfangsflanke einen Teil der Labyrinth dichtung 13. Das Volumen des Schmierölsammelraumes 15 ist so ausgelegt, daß eingefülltes Schmieröl bei ruhendem Motor die Durchtrittsspalte der Labyrinthdichtungen 13 und 14 einerseits gerade noch nicht erreicht und daß bei rotierender Kurbelwelle 4 das Schmieröl den radial außen angebrachten Freilauf 10 ausreichend zusammen mit dem Eingriffsbereich zwischen Plane tenrädern 2 und Hohlrad 5 beaufschlagt. Die ausreichende Be aufschlagung des radial außen liegenden Bereiches mit der Freilaufkupplung 10 und den Planetenrädern 2 ergibt sich da durch, daß das Schmieröl bei rotierender Kurbelwelle 4 unter der dadurch erzeugten Zentrifugalkraft sich nach radial außen bewegt.The planetary gear is lubricated for life with oil. The outer seals consist exclusively of two labyrinth seals, namely a first labyrinth seal 13 and a second labyrinth seal 14 . The first labyrinth seal 13 seals the necessary rotational gap between the ring gear 5 and the sun gear 6 . The rotation gap between the sun gear 6 and the crankshaft 4 seals the second labyrinth seal 14 . The labyrinth seals 13 and 14 are arranged as far radially inside and axially side by side. Both seals are not sealed when they are below a lubricating oil level. This means that the lubricating oil volume within the planetary gear must be selected so that lubricating oil as a liquid sump must not project vertically beyond the sealing gaps of the two labyrinth seals in any operating state, including the engine idle state. On the other hand, however, the lubricating oil volume must be so large that when the crankshaft 4 rotates, the freewheel 10 and at least one edge region of the planet gears 2 meshing in the ring gear 5 are continuously subjected to lubricating oil. In order to achieve this, a special lubricating oil collecting space 15 is provided in a region of the sun gear 6 which lies on the running plane of the planet gears 2 facing away from the freewheel 10 . This space can be formed by a sheet metal ring trough 16 . This ring trough 16 is on the one hand tightly connected to the ring gear 5 and on the other hand forms part of the labyrinth seal 13 with its remaining free peripheral flank. The volume of the lubricating oil collecting space 15 is designed so that the lubricating oil that has been filled does not just reach the passage gaps of the labyrinth seals 13 and 14 when the engine is at a standstill, and that when the crankshaft 4 rotates, the lubricating oil provides the radially outer freewheel 10 sufficiently together with the engagement area between the tarpaulin tarpaulin 2 and ring gear 5 is applied. The sufficient loading of the radially outer area with the one-way clutch 10 and the planet gears 2 results from the fact that the lubricating oil moves with the rotating crankshaft 4 under the centrifugal force generated thereby radially outward.
Durch eine entsprechende richtige Auslegung des Schmierölvolu mens zusammen mit einer entsprechenden Auslegung der Größe der Schmierölräume wird auf diese Weise sichergestellt, daß die Labyrinthdichtungen 13 und 14 bei rotierender Kurbelwelle 4 niemals in einem Schmierölsumpf liegen, wodurch die Labyrinth dichtungen 13 und 14 bei richtiger Formgebung auf sie bei ro tierender Kurbelwelle auftropfendes Schmieröl durch die be stehenden Zentrifugalkräfte in den Schmierölraum zurückschleu dern und dadurch an einem Austreten in die Atmosphäre hindern können.By appropriate design of the lubricating oil volume together with an appropriate design of the size of the lubricating oil spaces, it is ensured in this way that the labyrinth seals 13 and 14 never lie in a lubricating oil sump when the crankshaft 4 rotates, as a result of which the labyrinth seals 13 and 14 are in the correct shape when the crankshaft rotates, lubricating oil drips back into the lubricating oil chamber due to the existing centrifugal forces and can thereby prevent it from escaping into the atmosphere.
In der unteren Hälfte des in der Zeichnung dargestellten Pla netengetriebes ist die Schmierölfüllung mit gestrichelten Li nien als Bereich S in dem Ölsammelraum 15 sowie um die Frei laufkupplung 10 herum eingezeichnet. In diesem Zustand befin det sich das Schmieröl bei ruhendem Motor, wobei der Füllgrad derart gewählt sein muß, daß Schmieröl auch bei einer gegen über der Horizontalen schrägen Motorlage noch nicht durch die Spalte der Labyrinthdichtungen 13 und 14 austreten darf. Die maximale Schräglage ergibt sich aus der Schräglage, die ein in einem Fahrzeug eingebauter Motor bei möglichen Gebrauchslagen des Kraftfahrzeuges gewöhnlich einnehmen kann. Als mögliche Grenzschräglage eines Fahrzeuges und damit des darin einge bauten Motors kann beispielsweise ein Winkel von 35 bis 40 Grad angenommen werden.In the lower half of the planetary gear shown in the drawing, the lubricating oil filling with dashed lines is drawn as area S in the oil collecting space 15 and around the overrunning clutch 10 . In this state, the lubricating oil is located when the engine is at a standstill, the degree of filling having to be selected such that lubricating oil must not leak through the gaps of the labyrinth seals 13 and 14 even when the engine position is oblique with respect to the horizontal. The maximum inclined position results from the inclined position which an engine installed in a vehicle can usually assume in possible use positions of the motor vehicle. An angle of 35 to 40 degrees, for example, can be assumed as the possible limit inclined position of a vehicle and thus of the engine installed therein.
In der oberen Hälfte des in der Zeichnung dargestellten Plane tengetriebes ist die Schmierölverteilung als Bereich R bei ro tierender Kurbelwelle 4 eingetragen. Hieraus ist gut ersicht lich, daß die Labyrinthdichtungen 13 und 14 während des Motorbetriebes nicht innerhalb eines Schmierölsumpfes zu liegen kommen. Weiterhin ist verständlich, daß bei einer solchen Schmierölfüllung Schmierölplanschleistungsverluste äußerst gering gehalten werden können. Durch die Verwendung von ausschließlich Labyrinthdichtungen 13 und 14 treten auch keine Gleitlagerreibungsverluste und eine damit verbundene unerwünschte Erwärmung des Planetengetriebes auf.In the upper half of the tarpaulin shown in the drawing, the lubricating oil distribution is entered as area R for ro-producing crankshaft 4 . From this it is clearly ersicht Lich that the labyrinth seals 13 and 14 do not come to lie within a lubricating oil sump during engine operation. Furthermore, it is understandable that with such a lubricating oil filling, lubricating oil splash power losses can be kept extremely low. By using only labyrinth seals 13 and 14 there are no sliding bearing friction losses and an associated undesirable heating of the planetary gear.
Da das Planetengetriebe insgesamt lebensdauergeschmiert sein soll, sind die Kugellager 9 und 12 mit einer Lebensdauerfett füllung versehen und in sich abgedichtet.Since the planetary gear should be lubricated for life as a whole, the ball bearings 9 and 12 are filled with a lifetime grease and sealed in themselves.
Ein Vorteil der Labyrinthdichtungen 13 und 14 besteht darin, daß das Planetengetriebe durch die Spalte dieser Dichtungen entlüftet ist.An advantage of the labyrinth seals 13 and 14 is that the planetary gear is vented through the gaps of these seals.
Durch die Lage der Freilaufkupplung 10 radial außen innerhalb des Planetengetriebe-Innenraumes ist diese bei Motorbetrieb stets voll geflutet.Due to the position of the one-way clutch 10 radially outside within the interior of the planetary gear, it is always completely flooded during engine operation.
Das erfindungsgemäße Planetengetriebe kann bezüglich seines prinzipiellen Aufbaus auch als Tieftrieb, d. h. als ins Lang same übersetzendes Getriebe eingesetzt werden. In diesem Falle sind lediglich An- und Abtriebsseite zu vertauschen, d. h. der Antrieb muß über das Hohlrad 5 und Abtrieb über den Planeten radträger 1 erfolgen. In dieser Form kann es insbesondere einem der Nebenaggregate vorgeschaltet werden.The planetary gear according to the invention can also be used in terms of its basic structure as a low gear, that is, as a speed-reducing gear. In this case, only the input and output side must be interchanged, ie the drive must be carried out via the ring gear 5 and the output via the planet wheel carrier 1 . In this form, it can in particular be connected upstream of one of the auxiliary units.
Von besonderem Vorteil ist die kompakte Ausbildung des Plane tengetriebes und zwar sowohl für einen Einsatz als Hoch- wie auch als Tieftrieb. The compact design of the tarpaulin is particularly advantageous transmission, both for use as a high and also as deep drive.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die durch das Hohlrad 5 bestimmte Riemenebene, die Freilaufkupplung 10 und das Kugellager 12 des Hohlrades 5 in einer gemeinsamen Ebene liegen, wodurch die Laufflächen der Freilaufkupplung parallel bleiben und Verkantungen und einseitiger Verschleiß des Freilaufs unterbunden werden.A further advantage is that as determined by the ring gear 5 belt plane, the overrunning clutch 10 and the ball bearing of the ring gear 5 are 12 in a common plane, remain parallel whereby the running surfaces of the overrunning clutch and canting and one-sided wear of the freewheel can be suppressed.
Claims (5)
- - daß die Freilaufkupplung (10) zwischen dem Hohlrad (5) und dem Planetenradträger (1) in einem radial äußeren Bereich des mit einer für eine Lebensdauerschmierung ausgelegten Schmier ölmenge befüllten Schmierölraumes (15) liegt,
- - daß der Schmierölraum (15) ausschließlich über zwei in einem radial inneren Bereich liegende Labyrinthdichtungen (13, 14) nach außen abgedichtet ist, von denen die eine (13) zwischen dem Rand des mit dem Hohlrad (5) umlaufenden Wandungsteil und die andere (14) zwischen dem Planetenradträger (1) und jeweils dem Sonnenrad (6) angeordnet ist,
- - und daß die Schmierölmenge so bemessen ist, daß die zur At mosphäre führenden Spalte der Labyrinthdichtungen (13, 14) bei rühender Welle oberhalb des Schmierölsumpfes (5) liegen, wäh rend bei rotierender Welle in allen Betriebszuständen des Pla netengetriebes die Freilaufkupplung (10) und die radial außen liegenden Bereiche der Planetenräder (2) gerade noch von Schmier- Öl benetzt sind und dabei der radial innere Bereich des Schmier- Ölraumes (15) mit den Spalten der Labyrinthdichtungen (13, 14) schmierölfrei bleibt.
- - That the one-way clutch ( 10 ) between the ring gear ( 5 ) and the planet carrier ( 1 ) is in a radially outer region of the lubricating oil space ( 15 ) filled with a quantity of lubricating oil designed for lifetime lubrication,
- - That the lubricating oil chamber ( 15 ) is only sealed to the outside via two labyrinth seals ( 13 , 14 ) lying in a radially inner area, one of which ( 13 ) between the edge of the wall part rotating with the ring gear ( 5 ) and the other ( 14 ) is arranged between the planet gear carrier ( 1 ) and the sun gear ( 6 ),
- - And that the amount of lubricating oil is dimensioned so that the leading to the atmospheric column of the labyrinth seals ( 13 , 14 ) with a stirring shaft above the lubricating oil sump ( 5 ), while rotating shaft in all operating states of the planetary gear, the overrunning clutch ( 10 ) and the radially outer regions of the planet gears ( 2 ) are just still wetted by lubricating oil and the radially inner region of the lubricating oil chamber ( 15 ) with the gaps of the labyrinth seals ( 13 , 14 ) remains free of lubricating oil.
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