DE102011079370A1

DE102011079370A1 - Antriebsvorrichtung mit zwei Antriebsaggregaten

Info

Publication number: DE102011079370A1
Application number: DE102011079370A
Authority: DE
Inventors: Tomas Smetana; Norbert Radinger; Frank Steiner
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-07-19
Filing date: 2011-07-19
Publication date: 2013-01-24

Abstract

Diese Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung (1, 20) mit zwei Antriebsaggregaten (32, 33, 41, 42), welche über ein Differenzial (8) mit zwei Abtriebswellen (21, 22) wirkverbunden sind, und von denen ein erstes Antriebsaggregat (32, 41) über wenigsten einen Winkeltrieb (30) mit dem Differenzial (8) und ein zweites Abtriebaggregat (33, 42) zumindest über eine Zahnradstufe (18, 38) mit dem Differenzial (8) wirkverbunden ist, wobei der Winkeltrieb (30) aus wenigstens einem von dem ersten Antriebsaggregat (32, 41) angetriebenen und mit einem Tellerrad (30d) im Zahneingriff stehenden Ritzel (30c) gebildet ist und die Zahnradstufe (18, 38) wenigstens ein erstes Stirnzahnrad (18a, 38a), welches mit einem von dem zweiten Antriebsaggregat (33, 42) angetriebenen Planetentrieb (17, 36) verbunden ist, und ein mit dem ersten Stirnzahnrad (18a, 38a) im Zahneingriff stehendes und mit dem Differenzial (8) in Wirkverbindung stehendes zweites Zahnrad (18b, 38b) aufweist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit zwei Antriebsaggregaten, welche über ein Differenzial mit zwei Abtriebswellen wirkverbunden sind, und von denen ein erstes Antriebsaggregat über wenigsten einen Winkeltrieb mit dem Differenzial und ein zweites Abtriebaggregat zumindest über eine Zahnradstufe mit dem Differenzial wirkverbunden ist, wobei der Winkeltrieb aus wenigstens einem von dem ersten Antriebsaggregat angetriebenen und mit einem Tellerrad im Zahneingriff stehenden Ritzel gebildet ist und die Zahnradstufe wenigstens ein erstes Stirnzahnrad, welches mit einem von dem zweiten Antriebsaggregat angetriebenen Planetentrieb verbunden ist, und ein mit dem ersten Stirnzahnrad im Zahneingriff stehendes und mit dem Differenzial in Wirkverbindung stehendes zweites Stirnzahnrad aufweist.
Hintergrund der Erfindung
DE 10 2004 024 086 A1 zeigt eine derartige Antriebsvorrichtung, die in Fahrzeugen eingesetzt wird. Die Abtriebswellen sind beispielsweise Antriebswellen von Fahrzeugrädern oder Wellen zu angetriebenen Fahrzeugachsen. In dem Beispiel nach DE 10 2004 024 086 A1 ist weist ein Antriebsaggregat eine elektrische Maschine auf, über die Leistung zur Verlagerung von Drehmomenten einer der Abtriebswellen zur anderen der Abtriebswellen aufgebracht werden kann.
Es gibt auch andere Antriebsvorrichtungen, in denen das zweite Antriebsaggregat wahlweise als Unterstützung zum Hauptantrieb oder als Hauptantrieb eingesetzt wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zu schaffen, die hinsichtlich des Herstellungsaufwand und des Energieverbrauchs noch effektiver ist.
Die Aufgabe ist durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Die Antriebsvorrichtung weist zwei Antriebsaggregate auf. Beide Antriebsaggregate sind über ein Differenzial mit zwei Abtriebswellen wirkverbunden. Ein erstes Antriebsaggregat ist beispielsweise mit einem Verbrennungsmotor versehen und über wenigsten einen Winkeltrieb mit dem Differenzial verbunden. Alternativ weist das erste Antriebsaggregat einen Elektromotor auf.
Ein Winkeltrieb ist aus einem Ritzel und aus einem Tellerrad gebildet. Die Rotationsachse des Ritzels ist quer (im rechten Winkel) zur Rotationsachse des Tellerrades ausgerichtet, wobei die Rotationsachsen gemeinsam in einer Ebene, vorzugsweise jedoch in zueinander parallelen Ebenen ausgerichtet sind.
Das andere Antriebsaggregat ist zumindest über eine Stirnradstufe mit dem Differenzial wirkverbunden. Die Stirnradstufe weist wenigstens ein erstes Stirnzahnrad eines von dem zweiten Antriebsaggregat angetriebenen Planetengetriebes und ein mit dem ersten Stirnzahnrad im Zahneingriff stehendes und mit dem Differenzial in Wirkverbindung stehendes zweites Stirnzahnrad auf. Das erste Stirnzahnrad ist beispielsweise ein Hohlrad, alternativ ein Sonnenrad, Planetenrad oder Stirnzahnrad einer Stirnradstufe. Das zweite Zahnrad ist beispielsweise ein Planetenrad alternativ ein Sonnenrad oder Stirnzahnrad einer Stirnradstufe. Alternativ ist ein Ritzel eines Winkeltriebs mit dem Planetentrieb verbunden, welches im Zahneingriff mit einem weiteren Tellerrad steht.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Tellerrad und das zweite Stirnzahnrad gemeinsam an einer um eine Zentralachse des Differenzials rotierbaren Anschlusswelle des Differenzials zumindest rotationsfest befestigt sind. Unter Anschlusswellen oder angeschlossene Wellen versteht der Fachmann in Antriebswellen, Abtriebswellen und auch als Reaktionsglieder bezeichnete Festglieder. Derartige Anschlusswellen können in Planetengetrieben auch als Zentralräder bezeichnete Sonnenräder, auch als Stege bezeichnete Planetenträger und Hohlräder sein. Sie sind Summenwellen wie Differenzialkörbe. Summenwellen sind die Anschlusswellen des Getriebes, an denen die Summe der im Getriebe verzweigten Momente und demzufolge die größten Momente anliegen.
Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung ist einfach und insbesondere aus vormontierten Montagegruppen montierbar.. Die elektrische Maschine des zweiten Antriebsaggregates kann klein und mit relativ geringen Leistungsbedarf ausgelegt werden. Die Antriebsvorrichtung ist auf Grund des Schaltgetriebes variabel einsetzbar. Das zweite Antriebsaggregat kann als Hauptantrieb eingesetzt werden.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Anschlusswelle, an der sowohl das Tellerrad als auch das Stirnrad fest sind, ein Differenzialkorb ist. An dem Differenzialkorb sind mit Abtriebsrädern im Zahneingriff stehende Ausgleichsräder des Differenzials drehbar gelagert. Die Abtriebsräder sind mit den Antriebswellen wirkverbunden.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Differenzialkorb ein Planetenträger ist, an dem die Ausgleichsräder durch einem Satz erster Planetenräder und einen Satz zweiter Planetenräder sowie die Abtriebsräder aus einem ersten Sonnenrad und aus einem zweiten Sonnenrad des Planetendifferenzials gebildet sind, wobei die ersten Planetenräder mit dem ersten Sonnenrad und die zweiten Planetenräder mit dem zweiten Sonnenrad im Zahneingriff stehen.
Der Planetentrieb kann in einfachster Form aus den drei Anschlusswellen und einem Satz Planetenrädern gebildet sein oder kann mehr Anschlusswellen und mehr Planetensätze aufweisen.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Planetengetriebe wenigsten zwei schaltbare Gänge aufweist. Eine derartige Anordnung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das zweite Antriebsaggregat auch als Hauptantrieb des Fahrzeugs eingesetzt werden soll. Weiterhin ist vorgesehen, dass das zweite Antriebsaggregat mit einer elektrischen Maschine versehen ist.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das zweite Antriebsaggregat eine elektrische Maschine ist und dass die Zentralachse des Differenzials mit Abstand zu einer Rotationsachse einer Antriebswelle der elektrischen Maschine achsparallel zur Zentralachse ausgerichtet ist.
Weiterhin ist vorgesehen, dass eine Rotationsachse des Ritzels, um welche das Ritzel im Zahneingriff mit dem Tellerrad rotierbar ist, quer zu einer Rotationsachse einer Antriebswelle der elektrischen Maschine ausgerichtet ist.
Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt nicht maßstäblich ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 31 mit zwei Antriebsaggregaten 32 und 33, welche über ein Differenzial 8 mit zwei Abtriebswellen 21 und 22 wirkverbunden sind. Das Differenzial 8, beispielhaft als ein Kegelraddifferenzial dargestellt, weist einen Differenzialkorb 8a, Ausgleichsräder 8c und Abtriebsräder 8d auf. Die Abtriebsräder 8d sind jeweils mit einer Abtriebswelle 21 oder 22 verbunden, die zu Fahrzeugrädern 39 führen.
Das erste Antriebsaggregat 32 ist über einen Winkeltrieb 30 mit dem Differenzial 8 wirkverbunden. Der Winkeltrieb 30 ist aus einem Ritzel 30c und aus einem Tellerrad 30d gebildet. Das zweite Antriebsaggregat 33 ist über eine einund ausrückbare Kupplung 34 mit einem Planetentrieb 36 gekoppelt. Die Rotationsachse 35 der Antriebswelle 37 des zweiten Antriebsaggregates 33 ist koaxial zur Zentralachse 36a des Planetentriebs 36 und eines ersten Stirnzahnrads 38a einer Zahnradstufe 38. Das erste Stirnzahnrad 38a steht im Zahneingriff mit einem zweiten Stirnzahnrad 38b.
Der Planetentrieb 36 ist über die Zahnradstufe 38 mit dem Differenzial 8 wirkverbunden. Das zweite Stirnzahnrad 38b und das Tellerrad 30d sind gemeinsam koaxial an einer um die Rotationsachse 8b rotierbaren Anschlusswelle 40 des Differenzials 8 fest, welche der Differenzialkorb 8a des Differenzials 8 ist. Das Tellerrad 30d ist koaxial zum zweiten Stirnzahnrad 38b am Differenzialkorb 8a fest.
Die Rotationsachse 30b der Ritzelwelle bzw. des Ritzels 30c ist quer zur Rotationsachse 35 der Abtriebswelle 37, zur Rotationsachse 6a und zur Rotationsachse 8a ausgerichtet.
2 zeig schematisch einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Antriebsvorrichtung 20. Die Antriebsvorrichtung 20 ist mit zwei Antriebsaggregaten 41 und 42 ausgerüstet, welche über ein Differenzial 8 mit zwei Abtriebswellen 21 und 22 wirkverbunden sind. Das erste Antriebsaggregat 41 ist über einen Winkeltrieb 30 mit dem Differenzial 8 und das zweite Abtriebaggregat 42 über eine Zahnradstufe in Form einer Stirnradstufe 18 mit dem Differenzial 8 wirkverbunden.
Die Antriebsleistung des Antriebsaggregates 41 wird über einen Winkeltrieb 30 in das Differenzial 8 eingebracht. Der Winkeltrieb 30 weist eine Ritzelwelle 30a auf, die um die eigene Rotationsachse 30b rotierbar gelagert und mit der Rotationsachse 30b quer zur Zentralachse 15 des Differenzials 8 ausgerichtet ist. Auf der Ritzelwelle 30a sitzt drehmomentfest ein Ritzel 30c, welches mit einem Tellerrad 30d im Zahneingriff steht. Das Tellerrad 30d ist drehmomentfest am Differenzialkorb 8a befestigt.
Das Antriebsaggregat 42 weist eine elektrische Maschine 2, eine Kupplung 3, eine Bremse 4 eine Ein- und Ausrückvorrichtung 5, einen Planetentrieb 17, der Bestandteil eines als Zweigang-Planetengetriebe ausgebildeten Schaltgetriebes 6 ist, auf. Die Ein- und Ausrückvorrichtung 5 ist aus einem Stellantrieb 9, einer getrieblichen Verbindung 10, einer getrieblichen Verbindung 11 und aus einem Stellwandler 12 gebildet.
Die elektrische Maschine 2, die Kupplung 3 und die Bremse 4 und das Zweigang-Planetengetriebe 7 sind koaxial zueinander angeordnet und weisen als gemeinsame Hauptachse die Rotationsachse 13 auf. Die Achse 14 des Stellantriebes, die eine Rotationsachse oder eine Schwenkachse sein kann, ist mit Abstand achsparallel zu der Rotationsachse 13 angeordnet. Die Zentralachse 15 des Differenzials 8 ist mit Abstand achsparallel zur Rotationsachse 13 ausgerichtet.
Die elektrische Maschine 2 weist einen Rotor 2b, einen Stator 2a und eine Rotorwelle 16 auf. Die Rotationsachse der Rotorwelle 16 ist die Rotationsachse 13.
Das Zweigang-Planetengetriebe 7 ist mit einem Planetentrieb 17 versehen. Die Rotorwelle 16 ist mit einem um die Rotationsachse 13 rotierbaren Sonnenrad 17a des Planetentriebs 17 wirkverbunden.
Der Planetentrieb 17 ist über seinen Planetenträger 17d mit einem Stirnzahnrad 18a einer Stirnradstufe 18 verbunden.
Das Zweigang-Planetengetriebe 7 ist mit dem Differenzial 8 über die Stirnradstufe 18 verbunden. Das Stirnzahnrad 18a steht dazu im Zahneingriff mit einem um die Zentralachse 15 rotierbaren Stirnzahnrad 18b, welches an dem Differenzialkorb 8a des Differenzials 8 befestigt ist. Der Differenzialkorb 8a ist der Planetenträger 19c des als Planetendifferenzial 19 ausgelegten Differenzials 8.
Das Planetendifferenzial 19 ist über ein Sonnenrad 19a mit einer Abtriebswelle 21 und über ein Sonnenrad 19b mit einer Abtriebswelle 22 wirkverbunden. Die unabhängig voneinander um die Rotationsachse rotationsfähigen Abtriebswellen 21 und 22 führen jeweils zu den angetriebenen Fahrzeugrädern 23 und 24.
Der Planetentrieb 17 ist aus dem Sonnenrad 17a, aus dem Planetenträger 17d, aus einem Satz Planetenrädern 17b und aus einem Hohlrad 17c gebildet. Der Planetenträger 17d und das Hohlrad 17c sind um die Rotationsachse 13 rotationsfähig in der Antriebsvorrichtung 1 gelagert. Die Planetenräder 17b sind auf Planetenbolzen drehbar an dem Planetenträger 17d gelagert und stehen im Zahneingriff mit dem Sonnenrad 17a und dem Hohlrad 17c.
Das Tellerrad 30d und das Stirnzahnrad 18b sind gemeinsam an einer um eine Zentralachse 15 des Differenzials 8 rotierbaren Anschlusswelle 40 des Differenzials 8 zu der Anschlusswelle 40 zumindest rotationsfest.
Das Planetendifferenzial 19 ist aus dem Planetenträger 19c, aus zwei Sätzen Ausgleichsrädern in Form von Planetenrädern 19d und 19e und aus den Abtriebsrädern in Form der Sonnenräder 19a und 19b gebildet. Die Planetenräder 19d des einen Planetensatzes stehen im Zahneingriff mit dem Sonnenrad 19a und die Planetenräder 19e mit dem Sonnenrad 19b. Außerdem steht jeweils ein Planetenrad 19d des einen Satzes mit einem Planetenrad 19e des anderen Planetensatzes im Zahneingriff. Beide Sätze Planeten 19d und 19e sind auf Planetenbolzen an dem Planetenträger 19c drehbar gelagert.
Der Stellantrieb 9 der Ein- und Ausrückvorrichtung 5 für die Kupplung 3 und die Bremse 4 ist eine elektrische Maschine 25. Auf der Rotorwelle 25a sitzt ein Zahnrad 10a der getrieblichen Verbindung 10 drehmomentfest verbunden. Das Zahnrad 10a steht im Zahneingriff mit einem weiteren Zahnrad 10b der getrieblichen Verbindung, welches fest auf einer Zwischenwelle 26 sitzt. Die Zwischenwelle 26 ist drehmomentfeste Verbindung zwischen dem Zahnrad 10b und einem Zahnrad 11a der getrieblichen Verbindung 11 und ist mit Abstand achsparallel zur Rotationsachse 13 ausgerichtet – kann alternativ aber auch quer zu dieser ausgerichtet sein. In zuletzt genanntem Fall sind die Zahnräder Kegelräder. Das Zahnrad 11b steht im Zahneingriff mit dem Zahnrad 27, welches drehmomentfest auf dem Außenumfang einer Wälze 28 des Stellwandlers 12 sitzt.
Die Walze 28 ist konzentrisch zur Rotationsachse 13 ausgerichtet und weist mindestens eine Führungsbahn 28a auf, die im Wesentlichen umfangsseitig der Walze 28 verläuft, jedoch in die Längsrichtungen, d.h. richtungsgleich zur Rotationsachse 13 kurvenförmig ausgelenkt ist

Ein Schaltfinger 31 greift in die Führungsbahn 28a und ist mit einer Schiebemuffe 29 wirkverbunden. Durch den Stellantrieb 9 kann die Walze 28 um die Rotationsachse 13 geschwenkt oder gedreht werden, dabei wird die Stellbewegung über die getrieblichen Verbindungen 10 und 11 übertragen. Dabei wird der Schaltfinger 31 in der Führungsbahn 28a bewegt und nimmt, ausgehend von der gezeigten Neutralposition, eine Schiebemuffe 29 axial mit, um wahlweise die Kupplung 3 oder die Bremse 4 zu betätigen. Bezugszeichen

1	Antriebsvorrichtung	19b	Sonnenrad
2	elektrische Maschine	19c	Planetenträger
2a	Stator	19d	Planetenrad
2b	Rotor	19e	Planetenrad
3	Kupplung	20	Antriebsvorrichtung
4	Bremse	21	Abtriebswelle
5	Ein- und Ausrückvorrichtung	22	Abtriebswelle
6	Schaltgetriebe	23	Fahrzeugrad
7	Zweigang-Planetengetriebe	24	Fahrzeugrad
8	Differenzial	25	elektrische Maschine
8a	Differenzialkorb	25a	Rotorwelle
8b	Rotationsachse	26	Zwischenwelle
8c	Ausgleichsrad	27	Zahnrad
8d	Abtriebsräder	28	Walze
9	Stellantrieb	28a	Führungsbahn
10	getriebliche Verbindung	29	Schiebemuffe
10a	Zahnrad	30	Winkeltrieb
10b	Zahnrad	30a	Ritzelwelle
11	getriebliche Verbindung	30b	Rotationsachse
11a	Zahnrad	30c	Ritzel
11b	Zahnrad	30d	Tellerrad
12	Stellwandler	31	Antriebsvorrichtung
13	Rotationsachse	32	erstes Antriebsaggregat
14	Achse des Stellwandlers	33	zweites Antriebsaggregat
15	Zentralachse	34	Kupplung
16	Rotorwelle	35	Rotationsachse
17	Planetentrieb	36	Planetentrieb
17a	Sonnenrad	36a	Zentralachse
17b	Sonnenrad	37	Antriebswelle
17c	Hohlrad	38	Zahnradstufe
17d	Planetenträger	38a	Stirnzahnrad
18	Stirnradstufe	38b	Stirnzahnrad
18a	Stirnrad	39	Fahrzeugräder
18b	Stirnrad	40	Anschlusswelle
19	Planetendifferenzial	41	erstes Antriebsaggregat
19a	Sonnenrad	42	zweites Antriebsaggregat

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004024086 A1 [0002]

Claims

Antriebsvorrichtung (1, 20) mit zwei Antriebsaggregaten (32, 33, 41, 42), welche über ein Differenzial (8) mit zwei Abtriebswellen (21, 22) wirkverbunden sind, und von denen ein erstes Antriebsaggregat (32, 41) über wenigsten einen Winkeltrieb (30) mit dem Differenzial (8) und ein zweites Abtriebaggregat (33, 42) zumindest über eine Zahnradstufe (18, 38) mit dem Differenzial (8) wirkverbunden ist, wobei der Winkeltrieb (30) aus wenigstens einem von dem ersten Antriebsaggregat (32, 41) angetriebenen und mit einem Tellerrad (30d) im Zahneingriff stehenden Ritzel (30c) gebildet ist und die Zahnradstufe (18, 38) wenigstens ein erstes Stirnzahnrad (18a, 38a), welches mit einem von dem zweiten Antriebsaggregat (33, 42) angetriebenen Planetentrieb (17, 36) verbunden ist, und ein mit dem ersten Stirnzahnrad (18a, 38a) im Zahneingriff stehendes und mit dem Differenzial (8) in Wirkverbindung stehendes zweites Zahnrad (18b, 38b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Tellerrad (30d) und das zweite Stirnzahnrad (18b, 38b) gemeinsam an einer um eine Zentralachse des Differenzials (8) rotierbaren Anschlusswelle (40) des Differenzials (8) zu der Anschlusswelle (40) zumindest rotationsfest sind.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusswelle (40) ein Differenzialkorb (8a) ist, an welchem mit Abtriebsrädern (8d) im Zahneingriff stehende Ausgleichsräder (8c) des Differenzials (8) drehbar gelagert sind, wobei die Abtriebsräder (8d) mit den Antriebswellen (21, 22) wirkverbunden sind.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, in der das Differenzial (8) ein Planetendifferenzial (19) ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzialkorb (8a) ein Planetenträger (19c) ist, an dem die Ausgleichsräder (8c) durch einem Satz erster Planetenrädern (19d) und einen Satz zweiter Planetenräder (19e) sowie die Abtriebsräder (8d) aus einem ersten Sonnenrad (19a) und aus einem zweiten Sonnenrad (19b) des Planetendifferenzials (19) gebildet sind, wobei die ersten Planetenräder (19d) mit dem ersten Sonnenrad (19a) und die zweiten Planetenräder (19e) mit dem zweiten Sonnenrad (19b) im Zahneingriff stehen.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetentrieb (17) wenigsten ein schaltbares Zweiganggetriebe (7) ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Antriebsaggregat (42) eine elektrische Maschine (2) aufweist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Antriebsaggregat (42) eine elektrische Maschine (2) ist und dass die Zentralachse (15) des Differenzials (8) mit Abstand zu einer Rotationsachse (13) einer Rotorwelle (16) der elektrischen Maschine (2) achsparallel zur Zentralachse (15) ausgerichtet ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Antriebsaggregat (42) eine elektrische Maschine (2) ist und dass eine Rotationsachse (30b) des Ritzels (30c), um welche das Ritzel (30c) im Zahneingriff mit dem Tellerrad (30d) rotierbar ist, quer zu einer Rotationsachse (13) der einer Rotorwelle (16) der elektrischen Maschine (2) ausgerichtet ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradstufe (18, 38) durch zwei miteinander im Zahneingriff stehende Stirnzahnräder (18a, 18b, 38a, 38b) gebildet ist.