DE102012011686A1

DE102012011686A1 - Transmission and differential gear for engine and gear unit in motor car, has input stage whose ring gear is operatively connected to web of load stage that is coupled or uncoupled in coupling device

Info

Publication number: DE102012011686A1
Application number: DE201210011686
Authority: DE
Inventors: Rainer Petersen; Jörg Möckel; Andreas Lutz; Stefan Hanke
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2013-12-19

Abstract

The gear (1) has a housing provided with an input shaft (2). The input shaft is coaxially arranged in output shafts (3, 4). A translation section comprises an input stage (6) and a load stage (7). A sun gear (12) of the input stage is operatively connected with the input shaft of the housing. A housing-fixed ring gear (13) and a sun gear (14) of the last stage are operatively connected with a planet gear (16) of the input stage through a web (15). The ring gear (19) of the input stage is connected to a web (18) of the load stage that is coupled or uncoupled to a coupling device (KV1). An independent claim is also included for an engine and gear unit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Übersetzungs- und Ausgleichsgetriebe mit einem Gehäuse, mit einer Eingangswelle und zwei koaxial zu der Eingangswelle angeordneten Ausgangswellen, wobei ein Übersetzungsabschnitt und ein als Stirnraddifferenzial ausgebildeter Ausgleichsabschnitt vorgesehen sind, wobei der Übersetzungsabschnitt zwei Planetenstufen aufweist, nämlich eine Eingangsstufe und eine Laststufe aufweist, wobei das Sonnenrad der Eingangsstufe mit der Eingangswelle wirksam verbunden, wobei die Laststufe eine gehäusefestes Hohlrad aufweist und das Sonnenrad der Laststufe über einen Steg mit mindestens einem Planetenrad der Eingangsstufe wirksam verbindbar ist und wobei mindestens ein Planetenrad der Laststufe über einen Steg mit dem Hohlrad der Eingangsstufe wirksam verbindbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Motor- und Getriebeeinheit mit einem Elektromotor und einem koaxial an dem Elektromotor angeflanschten und zuvor genannten Übersetzungs- und Ausgleichsgetriebe.The invention relates to a gear and differential gear with a housing, with an input shaft and two coaxial with the input shaft arranged output shafts, wherein a translation portion and designed as Stirnraddifferenzial compensation portion are provided, wherein the translation portion has two planetary stages, namely an input stage and a load stage wherein the sun gear of the input stage is operatively connected to the input shaft, the load stage having a housing fixed ring gear and the sun gear of the load stage via a bridge with at least one planetary gear of the input stage is effectively connectable and wherein at least one planetary gear load stage via a bridge with the ring gear of Input stage is effectively connectable. Furthermore, the invention relates to a motor and gear unit with an electric motor and a coaxially flanged to the electric motor and previously mentioned gear and differential gear.

Übliche Bauformen von Getrieben in Elektro-Fahrzeugen (E-Fahrzeugen) sind an die herkömmlichen Getriebe für die Kopplung mit Verbrennungskraftmotoren angelehnt. Diese Getriebe weisen einen Achsversatz zwischen Eingangs- und Ausgangswelle, also zwischen der Rotorwelle des Elektromotors (E-Motor) und den Radwellen auf. Die Flanschwellen zu den Rädern werden im Wesentlichen achsparallel zu den Antriebsmaschinen (E-Motor bzw. Verbrennungsmotor) an diesen entsprechend vorbeigeführt. Eine Abkopplung der Antriebsmaschine erfolgt hier meist auf die klassische Weise, nämlich durch eine direkt hinter dem E-Motor angeordnete reibschlüssige Kupplung. Diese Ausführung der Abkopplungsvorrichtung wird beispielsweise in der DE 10 2007 043 016 A1 beschrieben.Conventional types of transmissions in electric vehicles (e-vehicles) are based on the conventional gearbox for coupling with internal combustion engines. These transmissions have an axial offset between the input and output shafts, ie between the rotor shaft of the electric motor (electric motor) and the wheel shafts. The stub shafts to the wheels are passed substantially parallel to the axis of the drive motors (electric motor or internal combustion engine) to these accordingly. A decoupling of the drive machine is usually carried out in the classic way, namely by a directly behind the electric motor arranged frictional clutch. This embodiment of the decoupling device, for example, in the DE 10 2007 043 016 A1 described.

Koaxial zum Elektromotor aufgebaute Planetengetriebe benötigen sehr wenig radialen wie axialen Bauraum und erreichen durch zwei Übersetzungsstufen meist problemlos die geforderte Gesamtübersetzung. Die Anordnung einer Abkopplungsvorrichtung analog zum herkömmlichen Antriebsstrang mit einer reibschlüssigen Kupplung würde aber den Bauraumvorteil der koaxialen Getriebe erheblich mindern.Coaxial with the electric motor constructed planetary gear require very little radial and axial space and reach through two translation stages usually easily the required total translation. The arrangement of a decoupling device analogous to the conventional drive train with a frictional clutch but would significantly reduce the space advantage of the coaxial transmission.

So ist beispielsweise aus der US-PS 12 19 195 ein Getriebe bekannt, bei dem unterschiedliche Getriebestufen über Planetenstufen realisiert sind. Hierbei sind die beiden Planetenstufen koppelbar bzw. entkoppelbar, wobei die Kopplungsvorrichtung zwischen den beiden Planetenradstufen vorgesehen bzw. ausgebildet ist, wodurch das Getriebe in seiner axialen Länge ein entsprechend langen Bauraumbedarf benötigt.For example, from the US-PS 12 19 195 a transmission known in which different gear stages are realized via planetary stages. Here, the two planetary stages are coupled or decoupled, wherein the coupling device is provided or formed between the two planetary gear, whereby the transmission requires a correspondingly long space requirement in its axial length.

So ist beispielsweise aus der EP 1 142 743 A2 ein Getriebe bekannt, bei dem innerhalb des Getriebes über schiebemuffenartige Elemente einzelne Gangstufen koppelbar bzw. entkoppelbar sind, wobei das entsprechende Getriebe in einem bestimmten Teilbereich zur Realisierung bestimmter Gangstufen auch Planetenstufen aufweist. Die hier dargestellten Kopplungsvorrichtungen benötigen aber einen entsprechend großen Bauraumbedarf, so dass hierdurch bedingt auch das Getriebe selbst ein entsprechend großer Bauraumbedarf benötigt.For example, from the EP 1 142 743 A2 a transmission is known in which individual gear stages are coupled or decoupled within the transmission via sliding sleeve-like elements, wherein the corresponding gear in a certain sub-range for the realization of certain gear ratios also has planetary stages. However, the coupling devices shown here require a correspondingly large space requirement, so that as a result, the transmission itself requires a correspondingly large space requirement.

Im Hinblick auf den benötigten Bauraum günstiger, sind sogenannte „Inlinegetriebe” die koaxial an den Antriebsmotor, insbesondere an den Elektromotor anflanschbar sind. In für Elektromotoren typischer Weise liegt die Motorausgangswelle koaxial zu den Motorwicklungen. Das Getriebe wird so an den Motor angeflanscht, dass die Motorausgangswelle koaxial mit der Getriebeeingangswelle verbunden wird. Das Getriebe weist dabei einen Übersetzungsabschnitt, d. h. einen Getriebeteil auf, der die Funktionalität „Übersetzung” realisiert einen nachgeschalteten Ausgleichsabschnitt, d. h. einen Getriebeteil, der die Funktionalität „Differential” realisiert. Beide Abschnitte werden vorzugsweise in einem Gehäuse integriert. Beide Differentialausgangswellen sind dabei koaxial zueinander und zu der Eingangswelle sowie zu der Motorausgangswelle ausgerichtet. Dabei durchsetzt eine der Differentialausgangswellen insbesondere die Getriebeeingangswelle sowie die Motorausgangswelle, wobei die beiden letzteren als Hohlwellen ausgebildet sind. Hierbei weist der Übersetzungsabschnitt des so ausgebildeten Getriebes zwei Planetenstufen auf, nämlich eine Eingangsstufe und eine Laststufe, wobei die einzelnen Komponenten der Eingangs- und der Laststufe, die jeweils als Planetenstufen ausgebildet sind, nun in spezifischer Weise miteinander verbunden sind. Insbesondere ist das Sonnenrad der Eingangsstufe mit der Eingangswelle wirksam verbunden, wobei die Laststufe ein gehäusefestes Hohlrad aufweist und deren Sonnenrad, also das Sonnenrad der Laststufe über einen Steg mit mindestens einem Planetenrad (oder den Planetensatz) der Eingangsstufe wirksam verbindbar ist und wobei mindestens ein Planetenrad der Laststufe (oder der Planetensatz) über einen Steg mit dem Hohlrad der Eingangsstufe wirksam verbindbar ist. Dieses so ausgebildete bzw. beschriebene „Inlinegetriebe” soll nun unter Berücksichtigung bestimmter Prämissen weiter verbessert werden.With regard to the space required cheaper, so-called "inline" which are coaxial with the drive motor, in particular to the electric motor are flanged. In electric motors typically, the motor output shaft is coaxial with the motor windings. The gearbox is flanged to the engine so that the engine output shaft is coaxially connected to the transmission input shaft. The transmission has a translation section, d. H. a transmission part, which realizes the functionality "translation" a downstream balancing section, d. H. a gear part, which realizes the functionality "differential". Both sections are preferably integrated in a housing. Both differential output shafts are coaxial with each other and aligned with the input shaft and the motor output shaft. In this case, one of the differential output shafts in particular passes through the transmission input shaft and the motor output shaft, wherein the two latter are formed as hollow shafts. Here, the translation portion of the so-formed transmission on two planetary stages, namely an input stage and a load stage, wherein the individual components of the input and the load stage, which are each designed as planetary stages, are now interconnected in a specific manner. In particular, the sun gear of the input stage is operatively connected to the input shaft, wherein the load stage has a ring fixed to the housing and the sun gear, so the sun gear of the load stage via a bridge with at least one planetary gear (or the planetary gear set) of the input stage is effectively connectable and at least one planet the load stage (or the planetary gear set) via a bridge with the ring gear of the input stage is effectively connected. This so-trained or described "inline transmission" is now to be further improved taking into account certain premises.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, dass eingangs genannte Übersetzungs- und Ausgleichsgetriebe so auszugestalten und weiterzubilden, dass eine Kopplungsvorrichtung in dem Getriebe vorgesehen und/oder ausbildbar und/oder so integrierbar ist, dass eine Vergrößerung des Bauraumbedarfs des Getriebes im Wesentlichen vermieden ist, wobei zugleich die Einsatzflexibilität und der Wirkungsgrad des Getriebes verbessert ist.The invention is therefore based on the object that the aforementioned transmission and differential gear so design and further that a coupling device provided in the transmission and / or can be formed and / or integrated so that an increase in the space requirement of the transmission substantially is avoided, at the same time the versatility and efficiency of the transmission is improved.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe wird nun dadurch gelöst, dass über eine entsprechend vorgesehene und/oder angeordnete Kopplungsvorrichtung das Hohlrad der Eingangsstufe wirksam mit dem Steg der Laststufe koppelbar bzw. entkoppelbar ist. Durch die oben beschriebene Positionierung der Kopplungsvorrichtungen zur Kopplung und Entkoppelung der jeweiligen Komponenten können an diesen Positionen die Kopplungsvorrichtungen im wesentlichen bauraumneutral in das Inlinegetriebe bzw. in das den Gegenstand der Anmeldung bildende Getriebe integriert werden, was im Folgenden ausführlich erläutert werden darf. Hierbei erfolgt die Abkopplung bzw. Kopplung der Komponenten mit formschlüssigen Elementen, wodurch wiederum der erforderliche Bauraum erheblich reduziert werden kann. Die erforderliche Synchronisierung dieser hier verwendeten Formschlusselemente wird vom Elektromotor bzw. von dessen Steuerung übernommen. Im Wesentlichen erfolgt das An bzw. Abkoppeln im Normalfall daher völlig lastfrei. Eine Ausnahme hierzu bildet das Abkoppeln in einem Notfall, bei dem sich die Formschlusselemente auch unter der vollen Drehmomentbelastung lösen. Das Hauptziel der hier in das Getriebe integrierte und an den entsprechenden Stellen positionierte Kopplungsvorrichtung ist die Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades des insbesondere elektrischen Antriebes. Dies bedeutet, dass die Kopplungsvorrichtung im angekoppelten Zustand keine zusätzlichen Verluste, etwa durch benötigte Haltekräfte verursacht, was hier beim Gegenstand der Anmeldung nunmehr entsprechend realisiert wird. Um die Verluste im abgekoppelten Zustand zu minimieren, muss bzw. sollte dabei der Elektromotor komplett stillstehen. Für das Getriebe ergeben sich entsprechend der unterschiedlichen Abkopplungsvarianten unterschiedliche Drehzahlen. Insbesondere ist, wenn der Elektromotor abgekoppelt wird, der Zustand des „Segelns” erwünscht, bei dem keine Verluste generiert werden und wobei das komplette Getriebe nur von den Rädern angetrieben wird und sich lastfrei mitbewegt. Das An- und Abkoppeln erfolgt daher lastfrei, die Relativdrehzahlen werden vom E-Motor vorzugsweise synchronisiert. Insbesondere kann eine Abkopplung auch zur Wirkungsgradverbesserung bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten, also hohen Raddrehzahlen erfolgen. Vorzugsweise ist zusätzlich, insbesondere zum Abschleppen des Fahrzeuges auch die Möglichkeit der „manuellen Abkopplung” gegeben. Mit Hilfe der so positionierte und ausgebildete Abkopplungsvorrichtung werden daher entscheidende Vorteile erzielt und die eingangs beschriebenen Nachteile vermieden.The above-indicated object is now achieved in that via a correspondingly provided and / or arranged coupling device, the ring gear of the input stage can be effectively coupled or decoupled with the web of the load stage. As a result of the above-described positioning of the coupling devices for coupling and decoupling the respective components, the coupling devices can be integrated into the inline transmission or into the transmission forming the subject matter of the application at substantially neutral space in these positions, which may be explained in detail below. Here, the decoupling or coupling of the components with positive elements, which in turn can be significantly reduced the required space. The required synchronization of these positive locking elements used here is taken over by the electric motor or by its control. Essentially, the coupling or uncoupling is normally completely load-free. An exception to this is the uncoupling in an emergency, in which the interlocking elements solve even under the full torque load. The main objective of the here integrated in the transmission and positioned at the appropriate locations coupling device is the improvement of the overall efficiency of the particular electric drive. This means that the coupling device in the coupled state causes no additional losses, for example due to required holding forces, which is now realized accordingly in the subject of the application. In order to minimize the losses in the uncoupled state, the electric motor must or should completely stand still. For the transmission, different speeds result according to the different decoupling variants. In particular, when the electric motor is decoupled, the state of "sailing" is desired in which no losses are generated and the entire transmission is driven only by the wheels and moves with no load. The coupling and uncoupling is therefore load-free, the relative speeds are preferably synchronized by the electric motor. In particular, a decoupling can also be done to improve the efficiency at high vehicle speeds, ie high wheel speeds. Preferably, in addition, especially for towing the vehicle and the possibility of "manual decoupling" is given. With the help of the thus positioned and trained decoupling device therefore decisive advantages are achieved and avoided the disadvantages described above.

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Übersetzungs- und Ausgleichsgetriebe der eingangs genannten Art in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden, hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der nachfolgenden Zeichnung und der Beschreibung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt:There are now a variety of ways to design the transmission and differential gear of the aforementioned type in an advantageous manner and further educate, this may first be made to the claims subordinate to claim 1. In the following, a preferred embodiment of the invention will now be described with reference to the following drawings and the description. In the drawing shows:

1 eine schematische Darstellung einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Motor- und Getriebeeinheit mit der Darstellung der Positionierung einer Abkopplungsvorrichtung, 1 a schematic representation of a drive unit of a motor vehicle with a motor and gear unit according to the invention with the representation of the positioning of a decoupling device,

2 in schematischer Darstellung die Ausbildung und Anordnung der Abkopplungsvorrichtung von der Seite, 2 in a schematic representation of the training and arrangement of the decoupling device from the side,

3a und 3b die wesentlichen Teilkomponenten in vergrößerter Darstellung der Abkopplungsvorrichtung im gekoppelten Zustand (3a) und im entkoppelten Zustand (3b), 3a and 3b the essential subcomponents in an enlarged representation of the decoupling device in the coupled state ( 3a ) and in the decoupled state ( 3b )

Die 1 zeigt zunächst in schematischer Darstellung ein Übersetzungs- und Ausgleichsgetriebe 1 mit einem hier nicht im Einzelnen dargestellten Gehäuse.The 1 shows first in a schematic representation of a translation and differential gear 1 with a housing not shown here in detail.

Das Übersetzungs- und Ausgleichsgetriebe 1 weist eine Eingangswelle 2 und zwei koaxial zu der Eingangswelle 2 angeordnete Ausgangswellen 3 und 4 auf. Das Übersetzungs- und Ausgleichsgetriebe 1 weist einen Übersetzungsabschnitt und einen als Stirnraddifferential 5 ausgebildeten Ausgleichsabschnitt auf. Der hier nicht näher bezeichnete Übersetzungsabschnitt weist zwei Planetenstufen auf, nämlich eine Eingangsstufe 6 und eine Laststufe 7.The gearbox and differential 1 has an input shaft 2 and two coaxial with the input shaft 2 arranged output shafts 3 and 4 on. The gearbox and differential 1 has a translation section and a spur gear differential 5 trained compensation section on. The unspecified translation section has two planetary stages, namely an input stage 6 and a load level 7 ,

In der hier in 1 gezeigten üblichen „Halbdarstellung” sind die entsprechenden Elemente des Übersetzungs- und Ausgleichsgetriebes 1 gut erkennbar. In der 1 ist daher nur die „obere Hälfte” der an sich rotationssymetrischen Vorrichtung, nämlich der wesentlichen rotierenden Komponenten des Übersetzungs- und Ausgleichgetriebes 1 schematisch dargestellt. Die hier dargestellte Antriebseinheit, nämlich das hier dargestellte Übersetzungs- und Ausgleichsgetriebe 1 dient der Übertragung eines von einem Antriebsmotor, insbesondere einem Elektromotor 8 erzeugten Drehmomentes auf die Abtriebsräder, auf die Räder 9 und 10 einer angetriebenen Achse eines Kraftfahrzeuges.In the here in 1 shown usual "half-view" are the corresponding elements of the translation and differential gear 1 good to see. In the 1 is therefore only the "upper half" of the rotationally symmetrical device, namely the essential rotating components of the transmission and differential gear 1 shown schematically. The drive unit shown here, namely the transmission and differential gear shown here 1 serves to transmit one of a drive motor, in particular an electric motor 8th generated torque on the driven wheels, on the wheels 9 and 10 a driven axle of a motor vehicle.

Die 1 zeigt die wesentlichen Komponenten des Übersetzungs- und Ausgleichsgetriebes 1, wobei die Positionierung der Kopplungsvorrichtung KV1, auf die im Folgenden noch näher eingegangen wird, mit einem Kreis symbolisch dargestellt ist. Die Positionierung und/oder die Ausbildung der hier dargestellte Kopplungsvorrichtung KV1 wird aber im Folgenden noch ausführlich erläutert werden. Vorher darf auf die weiteren Komponenten des hier dargestellten Übersetzungs- und Ausgleichsgetriebes 1 noch näher eingegangen bzw. diese im Folgenden noch näher erläutert werden:
Das der Übertragung des Drehmomentes vom Antriebsmotor, hier von dem Elektromotor 8 auf die Räder 9 und 10 dienende Übersetzungs- und Ausgleichsgetriebe 1 setzt sich im Wesentlichen aus drei funktionalen Gruppen zusammen. Es sind dies die Eingangsstufe 6, die Laststufe 7 und eine Ausgleichsstufe, die hier auch als Stirnraddifferential 5 bezeichnet werden kann. Die einzelnen Stufen 6, 7 und 5 sind in der aufgezählten Reinfolge benachbart und kompakt nebeneinander bzw. axial benachbart zueinander angeordnet.The 1 shows the essential components of the gearbox and differential 1 , wherein the positioning of the coupling device KV1, which will be discussed in more detail below, is represented symbolically by a circle. The positioning and / or training of here illustrated coupling device KV1 will be explained in more detail below. Before that, you may look to the other components of the translation and differential gear shown here 1 will be discussed in more detail or these are explained in more detail below:
That of the transmission of the torque from the drive motor, here by the electric motor 8th on the wheels 9 and 10 serving translation and differential gear 1 consists essentially of three functional groups. These are the entry level 6 , the load level 7 and a balancing stage, here also as a spur gear differential 5 can be designated. The individual stages 6 . 7 and 5 are adjacent in the enumerated order of success and compactly juxtaposed or axially adjacent to each other.

Der Antriebsmotor, hier der Elektromotor 8 weist eine Ausgangswelle 11 auf, die konzentrisch zu dessen nicht näher dargestellten Wicklungen angeordnet ist, insbesondere als Hohlwelle ausgebildet ist. An diese Ausgangswelle 11 schließt sich die ebenfalls als Hohlwelle ausgebildete Eingangswelle 2 des Übersetzungs- und Ausgleichsgetriebes 1 an, beide Komponenten können aber auch als ein integrales Bauteil ausgebildet sein.The drive motor, here the electric motor 8th has an output shaft 11 on, which is arranged concentrically to the windings, not shown, in particular designed as a hollow shaft. To this output shaft 11 closes the also designed as a hollow shaft input shaft 2 of the gearbox and differential 1 but both components can also be designed as an integral component.

Der Übersetzungsabschnitt weist – wie bereits erwähnt – zwei Planetenstufen auf, nämlich die Eingangsstufe 6 und die Laststufe 7. Das Sonnenrad 12 der Eingangsstufe 6 ist mit der Eingangswelle 2 wirksam verbunden, wobei die Laststufe 7 ein gehäusefestes Hohlrad 13 aufweist und das Sonnenrad 14 der Laststufe 7 über einen Steg 15 mit mindestens einem Planetenrad 16, insbesondere mit dem Planetensatz der Eingangsstufe 6 wirksam verbunden ist. Weiterhin ist mindestens ein Planetenrad 17, insbesondere der Planetensatz der Laststufe 7 über einen Steg 18 mit dem Hohlrad 19 der Eingangsstufe 6 wirksam verbindbar.The translation section has - as already mentioned - two planetary stages, namely the input stage 6 and the load level 7 , The sun wheel 12 the entrance level 6 is with the input shaft 2 effectively connected, the load level 7 a housing-fixed ring gear 13 and the sun wheel 14 the load level 7 over a footbridge 15 with at least one planetary gear 16 , in particular with the planetary gearset of the input stage 6 is effectively connected. Furthermore, at least one planetary gear 17 , in particular the planetary gear set of the load stage 7 over a footbridge 18 with the ring gear 19 the entrance level 6 effectively connectable.

Aus den vorstehenden Erläuterungen ergibt sich, dass die Eingangsstufe 6 ein Sonnenrad 12, einen Planetensatz, insbesondere mindestens ein Planetenrad 16 und ein Hohlrad 19 aufweist, wobei die Laststufe 7 ein Sonnenrad 14, einen Planetensatz, insbesondere zumindest ein Planetenrad 17 und ein Hohlrad 13 aufweist, wie dies auch aus den 1 und 2 ersichtlich ist.From the above explanations it follows that the input stage 6 a sun wheel 12 , a planetary gear set, in particular at least one planetary gear 16 and a ring gear 19 has, wherein the load stage 7 a sun wheel 14 , a planetary gear set, in particular at least one planetary gear 17 and a ring gear 13 has, as well as from the 1 and 2 is apparent.

Weiterhin sind die Komponenten teilweise über entsprechende Stege 15 und 18, wie oben beschrieben miteinander wirksam verbunden bzw. verbindbar, was im Folgenden nochmals im Zusammenhang mit der Kopplungsvorrichtung KV1 näher erläutert werden wird.Furthermore, the components are partially over corresponding webs 15 and 18 , as described above, effectively connected or connectable with each other, which will be explained in more detail below in connection with the coupling device KV1.

Die Eingangsstufe 6 und die Laststufe 7 bilden gemeinsam den Übersetzungsabschnitt des Übersetzungs- und Ausgleichsgetriebes 1 mit einer entsprechenden Gesamtübersetzung.The entrance level 6 and the load level 7 together form the translation section of the gearbox and differential gearbox 1 with a corresponding overall translation.

Als Ausgangselement des Übersetzungsabschnitts dient der Steg 20 der Laststufe 7. Über diesen Steg 20 ist der Übersetzungsabschnitt mit dem Stirnraddifferential 5 wirksam verbunden, insbesondere hier mit einem doppelten Satz von Planetenrädern 21 und 22 verbunden, die miteinander kämmen. Über die übliche bekannte Anordnung des Stirnraddifferentials 5 übertragen die Planetenräder 21 und 22 die entsprechende Rotation auf die jeweilige Ausgangswelle 3 bzw. 4 des Übersetzungs- und Ausgleichsgetriebes 1. Hierbei bilden sie Stege 18 und 20 insbesondere einen gemeinsamen Steg oder sind drehfest miteinander gekoppelt.The web serves as the starting element of the translation section 20 the load level 7 , About this jetty 20 is the translation section with the spur gear differential 5 effectively connected, especially here with a double set of planetary gears 21 and 22 connected, which comb each other. About the usual known arrangement of the spur gear 5 transfer the planet wheels 21 and 22 the corresponding rotation on the respective output shaft 3 respectively. 4 of the gearbox and differential 1 , Here they form webs 18 and 20 in particular a common web or are rotatably coupled to each other.

Wie aus der 1 ersichtlich ist hier zusätzlich noch ein Parksperrenrad 23 vorgesehen, zur Realisierung einer Parksperre, wobei das Parksperrenrad 23 über einen entsprechenden Steg 24 mit dem Planetenrad 16 bzw. dem entsprechenden Planetensatz der Eingangsstufe 6 verbunden ist.Like from the 1 It can be seen here in addition to a parking lock 23 provided for the realization of a parking lock, wherein the parking lock gear 23 over a corresponding bridge 24 with the planetary gear 16 or the corresponding planetary gear set of the input stage 6 connected is.

Grundsätzlich gilt, damit ein entsprechendes Drehmoment über eine Planetenstufe übertragen werden kann, müssen die entsprechenden Komponenten entsprechend wirksam verbunden sein, d. h. die freie Rotation beispielsweise eines Sonnenrades oder eines Hohlrades würde zu einer Entkopplung der entsprechenden Planetenstufe führen, so dass kein Drehmoment mehr übertragen werden kann.Basically, so that a corresponding torque can be transmitted via a planetary stage, the corresponding components must be connected effectively accordingly, d. H. The free rotation of, for example, a sun gear or a ring gear would lead to a decoupling of the corresponding planetary stage, so that no more torque can be transmitted.

Die eingangs genannten Nachteile sind nun dadurch vermieden, dass über eine entsprechend vorgesehene oder angeordnete Kopplungsvorrichtung KV1 das Hohlrad 19 der Eingangsstufe 6 wirksam mit dem Steg 18 der Laststufe 7 koppelbar bzw. entkoppelbar ist.The disadvantages mentioned in the introduction are now avoided in that the ring gear is provided via a correspondingly provided or arranged coupling device KV1 19 the entrance level 6 effective with the bridge 18 the load level 7 can be coupled or decoupled.

Anders ausgedrückt die 1 bzw. die 2, 3a und 3b zeigen eine Ausführungsform für eine Kopplungsvorrichtung KV1, die so positioniert und/oder ausgebildet ist, dass das Hohlrad 19 der Eingangsstufe 6 vom Steg 18 bzw. vom Planetenrad 17 der Laststufe 7 entkoppelbar bzw. mit diesem Komponenten koppelbar ist.In other words, the 1 or the 2 . 3a and 3b show an embodiment for a coupling device KV1, which is positioned and / or formed such that the ring gear 19 the entrance level 6 from the jetty 18 or from the planetary gear 17 the load level 7 decoupled or can be coupled with this component.

Bei der Positionierung dieser Kopplungsvorrichtungen KV1 muss der Bauraum des Getriebes nicht unnötig vergrößert werden, was die folgenden Ausführungen noch zeigen werden, da die Kopplungsvorrichtung KV1 so ausgebildet werden kann, dass die Kopplung bzw. Entkopplung der entsprechenden zuvor beschriebenen Elemente/Komponenten über vorgesehene Formschlusselemente realisiert wird bzw. realisierbar ist, insbesondere daher eine formschlüssige Kopplung realisiert wird, die eben keinen unnötig großen Bauraumbedarf einnimmt, sodass die eingangs beschriebenen Vorteile realisiert werden können.In the positioning of these coupling devices KV1 the installation space of the transmission must not be unnecessarily increased, as the following statements will show, since the coupling device KV1 can be designed so that the coupling or decoupling of the corresponding elements / components described above realized positive-locking elements realized is or is feasible, in particular therefore a positive coupling is realized, which just does not occupy an unnecessarily large space requirement, so that the advantages described above can be realized.

Auf welche Art und Weise die Kopplungsvorrichtung KV1 nun ausgebildet sind, dies darf im Folgenden nun näher erläutert werden:
Mit Bezugnahme auf die 1, 2, 3a und 3b darf nunmehr die Ausbildung der Kopplungsvorrichtung KV1 näher beschrieben werden:
Die Kopplungsvorrichtung KV1 ist nun so ausgebildet, dass das Hohlrad 19 der Eingangsstufe 6 von dem Steg 18 entkoppelbar bzw. mit dem Steg 18 koppelbar ist. Die Kopplungsvorrichtung KV1 Weist hierzu einen Mitnehmerring 25, einen Koppelring 26 und ein Koppelrad 27 auf. Das Hohlrad 19 der Eingangsstufe 6 ist bei dem hier dargestellten Übersetzungs- und Ausgleichsgetriebe 1 mit dem gemeinsamen Steg 18/20 der Laststufe 7 bzw. des Stirnraddifferentials 5 drehfest über die Kopplungsvorrichtung KV1 verbindbar. Hierzu ist zunächst der Mitnehmerring 25 vorgesehen, der mit dem Steg 18 verschweißt ist und insbesondere drehfest verbunden ist.The manner in which the coupling device KV1 is now formed, this may now be explained in more detail below:
With reference to the 1 . 2 . 3a and 3b now the design of the coupling device KV1 may be described in more detail:
The coupling device KV1 is now designed so that the ring gear 19 the entrance level 6 from the jetty 18 decoupled or with the bridge 18 can be coupled. The coupling device KV1 For this purpose has a driving ring 25 , a coupling ring 26 and a coupling wheel 27 on. The ring gear 19 the entrance level 6 is with the transmission and differential gear shown here 1 with the common footbridge 18 / 20 the load level 7 or the Stirnraddifferentials 5 rotatably connected via the coupling device KV1 connectable. For this purpose, first is the driving ring 25 provided with the jetty 18 is welded and in particular rotatably connected.

Der Mitnehmerring 25 kann an seiner inneren Umfangsfläche eine Kontur zur Aufnahme einer spezifischen Lagerkombination 28 aufweisen sowie zu deren radialer und axialer Sicherung, aber auch andere Möglichkeiten sind denkbar. Diese Lagerkombination 28 führt bzw. lagert das abkoppelbare Hohlrad 19 der Eingangsstufe 6. Damit ist das Hohlrad 19 der Eingangsstufe 6 im Fall der entsprechenden Entkopplung frei drehbar zum Steg 18 bzw. zu den Stegen 18/20.The driving ring 25 can on its inner peripheral surface a contour for receiving a specific combination of bearings 28 have and their radial and axial securing, but also other possibilities are conceivable. This camp combination 28 leads or stores the detachable ring gear 19 the entrance level 6 , This is the ring gear 19 the entrance level 6 in the case of the corresponding decoupling freely rotatable to the web 18 or to the webs 18 / 20 ,

Am äußeren Umfang des Mitnehmerringes 25 ist eine Steckverzahnung auf diesen aufgebracht. Der mit dem entsprechenden Gegenstück der Steckverzahnung ausgeführte Koppelring 26 kann axial auf dem Mitnehmerring 25 verschoben werden. Durch die entsprechende Steckverzahnung, die hier nicht näher bezeichnet ist, ist die Drehmomentübertragung vom Mitnehmerring 25 zum Koppelring 26 gewährleistet. Direkt am Hohlrad 19 der Eingangsstufe 6 ist ein Koppelrad 27 befestigt bzw. mit dem Hohlrad 19 drehfest verbunden. Das Koppelrad 27 weist an seinem äußeren Umfang die gleiche Kontur der oben genannten Steckverzahnung auf. Wird nun der Koppelring 26 soweit axial verschoben, dass dieser mit seiner Steckverzahnung über die Verzahnung des Koppelrades 27 gelangt, so ist das Hohlrad 19 angekoppelt.At the outer circumference of the driving ring 25 is a spline applied to this. The executed with the corresponding counterpart of the spline coupling ring 26 can be axially on the driving ring 25 be moved. By the corresponding splines, which is not specified here, the torque transmission from the driving ring 25 to the coupling ring 26 guaranteed. Directly on the ring gear 19 the entrance level 6 is a coupling bike 27 attached or with the ring gear 19 rotatably connected. The coupling wheel 27 has at its outer periphery on the same contour of the above-mentioned splines. Will now be the coupling ring 26 so far moved axially that this with its spline on the teeth of the coupling wheel 27 passes, so is the ring gear 19 coupled.

Zum Abkoppeln muss folglich nur der Koppelring 26 aus der Verzahnung des Koppelrades 27 gezogen werden. Damit wird die Drehmomentübertragung vom Hohlrad 19 zum Steg 18 bzw. zu den Stegen 18/20 unterbrochen und das Hohlrad 19 dreht frei in der Lagerkombination 28. Die Axialkraft zum Herausziehen des Koppelringes- 26 muss dabei groß genug sein, um die Steckverzahnungen auch bei voller Drehmomentübertragung voneinander lösen zu können.For uncoupling therefore only the coupling ring 26 from the toothing of the coupling wheel 27 to be pulled. Thus, the torque transmission from the ring gear 19 to the jetty 18 or to the webs 18 / 20 interrupted and the ring gear 19 turns freely in the warehouse combination 28 , The axial force to pull out the coupling ring 26 must be large enough to be able to solve the splines even with full torque transmission from each other.

Die 3a und 3b zeigen nochmals in perspektivischer schematischer Darstellung die in 3a dargestellte Kopplung bzw. die in 3b dargestellte-Entkopplung des Hohlrades 19. Es ist deutlich ersichtlich, dass zum Ankoppeln der Koppelring 26 wieder über das Koppelrad 27 geschoben wird (vgl. 3a und 3b). Da dies im Wesentlichen immer lastfrei erfolgen sollte, also ohne eine Drehmomentübertragung zwischen Hohlrad 19 und dem Steg 18 erfolgen soll, ist die benötigte Ankoppelkraft sehr klein. Betätigt, insbesondere axial verschoben, wird der Koppelring 26 durch einen Betätigungsring 29, der zentrisch auf der äußeren Umfangsfläche des Koppelrings 26 sitzt. Die Betätigungskraft kann durch Schaltklauen und einem Hebelmechanismus auf den Betätigungsring 29 geleitet werden. Zwischen dem Betätigungsring 29 und einem vorgesehenen Anschlagring 30 liegen Federelemente 31 bzw. sind, hier nicht im einzelnen dargestellten Federelemente 31 angeordnet. Sollten beim Ankoppeln die Steckverzahnungen vom Koppelring 26 und vom Koppelrad 27 „Zahn auf Zahn” stehen, kann dadurch der Betätigungsring 29 trotzdem in die Stellung „angekoppelt” verschoben werden. Hierzu sind die Federelemente 31 zunächst weiter vorgespannt. Eine geringe Relativverdrehung zwischen Koppelring 26 und Koppelrad 27, die durch die elektronische Synchronisierung vom E-Motor injiziert wird, bringt die Steckverzahnung der beiden Bauteile in eine einrastfähige Position. Der durch die Federelemente 31 in entsprechende Richtung vorgespannte Koppelring 26 schiebt sich automatisch über das Koppelrad 27 und damit ist das Hohlrad 19 angekoppelt.The 3a and 3b show again in a perspective schematic representation of in 3a shown coupling or in 3b illustrated decoupling of the ring gear 19 , It can be clearly seen that for coupling the coupling ring 26 again over the coupling wheel 27 is pushed (cf. 3a and 3b ). Since this should be done essentially always load-free, so without a torque transmission between the ring gear 19 and the jetty 18 should take place, the required coupling force is very small. Pressed, in particular axially displaced, the coupling ring 26 through an actuating ring 29 which is centered on the outer peripheral surface of the coupling ring 26 sitting. The actuating force can by switching claws and a lever mechanism on the actuating ring 29 be directed. Between the actuating ring 29 and a provided stop ring 30 lie spring elements 31 or are, not shown here in detail spring elements 31 arranged. When coupling the splines should be from the coupling ring 26 and from the paddle wheel 27 "Tooth on tooth" can, thereby the actuating ring 29 nevertheless be moved to the position "coupled". For this purpose, the spring elements 31 initially biased further. A small relative rotation between coupling ring 26 and coupling wheel 27 , which is injected by the electronic synchronization of the electric motor, brings the splines of the two components in a latchable position. The by the spring elements 31 in the corresponding direction preloaded coupling ring 26 slides automatically over the coupling wheel 27 and thus is the ring gear 19 coupled.

Die einzelnen Komponenten sind in den 2, 3a und 3b nochmals in entsprechender Weise dargestellt. Gut zu erkennen ist, dass der Mitnehmerring 25 mit dem Steg 18 der Laststufe 6 drehfest verbunden ist, so dass der Koppelring 26 axial auf dem Mitnehmerring 25 verschiebbar angeordnet ist, wobei der Mitnehmerring 25 und der Koppelring 26 jeweils eine miteinander in Eingriff stehende Steckverzahnung aufweisen, die hier nicht näher bezeichnet ist. Das Koppelrad 27 ist drehfest mit dem Hohlrad 19 der Eingangsstufe 6 verbunden und an seinem Außenumfang ist eine zu der Steckverzahnung des Koppelringes 26 korrespondierende Verzahnung vorgesehen. Zur wirksamen Kopplung des Hohlrades 19 mit dem Steg 18 ist der Koppelring 26 über das Koppelrad 27 verschiebbar bzw. verschiebbar angeordnet. Wie bereits oben erwähnt weist die Koppelvorrichtung KV1 zusätzlich den Betätigungsring 29, den Anschlagring 30 und hierzwischen angeordnete vorgespannte Federelemente 31 auf, wobei durch eine entsprechende Vorspannung der Federelemente 31 der Koppelring 26 mit dem Koppelrad 27 in Eingriff bringbar ist.The individual components are in the 2 . 3a and 3b again shown in a corresponding manner. It is easy to see that the driver ring 25 with the jetty 18 the load level 6 rotatably connected, so that the coupling ring 26 axially on the driving ring 25 slidably disposed, wherein the driving ring 25 and the coupling ring 26 each having a mutually engaging splines, which is not specified here. The coupling wheel 27 is non-rotatable with the ring gear 19 the entrance level 6 connected and at its outer periphery is one to the spline of the coupling ring 26 provided corresponding toothing. For effective coupling of the ring gear 19 with the jetty 18 is the coupling ring 26 over the coupling wheel 27 arranged displaceably or displaceably. As already mentioned above, the coupling device KV1 additionally has the actuating ring 29 , the stop ring 30 and preloaded spring elements disposed therebetween 31 on, wherein by a corresponding bias of the spring elements 31 the coupling ring 26 with the coupling wheel 27 can be brought into engagement.

Schließlich ist aus den 1 bis 3 gut ersichtlich, dass eine Motor- und Getriebeeinheit realisiert werden kann, mit einem Elektromotor und einem koaxial an den Elektromotor angeflanschten Übersetzungs- und Ausgleichsgetriebe, so wie dieses oben beschrieben wird. Hierbei ist eine Motorausgangswelle des Elektromotors mit der Eingangswelle des Getriebes verbunden und als Hohlwelle ausgebildet, wobei die Hohlwelle von einer der Ausgangswellen des Getriebes koaxial durchsetzt wird, wie hier insbesondere aus der 1 ersichtlich, nämlich hier die Ausgangswelle 3 die entsprechenden Wellen 11 und 2 durchsetzt. Mit der so ausgebildete und angeordnete Kopplungsvorrichtung sind daher entsprechende Vorteile erzielt. Finally, out of the 1 to 3 It will be appreciated that a motor and gear unit may be realized having an electric motor and a gear and speed reducer coaxially flanged to the electric motor as described above. Here, an engine output shaft of the electric motor is connected to the input shaft of the transmission and designed as a hollow shaft, wherein the hollow shaft of one of the output shafts of the transmission is coaxially interspersed, as here in particular from 1 apparent, namely here the output shaft 3 the corresponding waves 11 and 2 interspersed. With the thus formed and arranged coupling device corresponding advantages are therefore achieved.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Übersetzungs- und AusgleichsgetriebeTransmission and differential
22: Eingangswelleinput shaft
33: Ausgangswelleoutput shaft
44: Ausgangswelleoutput shaft
55: Stirnraddifferentialspur gear
66: Eingangsstufedoorstep
77: Laststufeload level
88th: Antriebsmotor, ElektromotorDrive motor, electric motor
99: Radwheel
1010: Radwheel
1111: Ausgangswelleoutput shaft
1212: Sonnenrad von 6 Sun wheel of 6
1313: Hohlrad von 7 Ring gear of 7
14 14: Sonnenrad von 7 Sun wheel of 7
1515: Stegweb
1616: Planetenrad vonPlanet wheel of
1717: Planetenrad von 7 Planet wheel of 7
1818: Stegweb
1919: Hohlrad von 6 Ring gear of 6
2020: Stegweb
2121: Planetenradplanet
2222: Planetenradplanet
2323: Parksperrenradparking gear
2424: Stegweb
2525: Mitnehmerringdriver ring
2626: Koppelringcoupling ring
2727: Koppelradcoupling gear
2828: Lagerkombinationstorage combination
2929: Betätigungsringactuating ring
3030: Anschlagringstop ring
3131: Federelementspring element
KV1KV1: Kopplungsvorrichtungcoupling device

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102007043016 A1 [0002]
US 1219195 [0004]
EP 1142743 A2 [0005]

Claims

Transmission and differential ( 1 ) with a housing, with an input shaft ( 2 ) and two coaxial with the input shaft ( 2 ) arranged output shafts ( 3 . 4 ,) with a translation section and a spur gear ( 5 ) are provided compensating section, wherein the translation section has two planetary stages, namely an input stage ( 6 ) and a load stage ( 7 ), wherein the sun gear ( 12 ) of the input stage ( 6 ) with the input shaft ( 2 ), whereby the load stage ( 7 ) a housing-fixed ring gear ( 13 ) and the sun gear ( 14 ) of the load stage ( 7 ) over a bridge ( 15 ) with at least one planetary gear ( 16 ) of the input stage ( 6 ) and at least one planetary gear ( 17 ) of the load stage ( 7 ) over a bridge ( 18 ) with the ring gear ( 19 ) of the input stage ( 6 ) is operatively connectable, characterized in that via a correspondingly provided and / or arranged coupling device (KV1) the ring gear ( 19 ) of the input stage ( 6 ) effectively with the web ( 18 ) of the load stage ( 7 ) can be coupled or decoupled.

Transmission and differential gear according to claim 1, characterized in that the coupling device (KV1) is designed and / or executed so that the coupling or decoupling of the corresponding elements is realized via provided interlocking elements, in particular therefore a positive coupling is realized.

Compensating and differential gear according to claim 1 or 2, characterized in that one of the output shafts ( 3 . 4 ) formed as a hollow shaft input shaft ( 2 ), wherein at least one planetary gear ( 17 ) of the load stage ( 7 ) over a bridge ( 20 ) with meshing planet wheels ( 21 . 22 ) of the spur gear differential ( 5 ) is effectively connected.

Transmission and differential according to one of the preceding claims, characterized in that the web ( 24 ) of the input stage ( 6 ) with a parking lock wheel ( 23 ) which engages with a parking lock device provided in the housing.

Compounding and differential gear according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling device (KV1) has a driving ring ( 25 ), a coupling ring ( 26 ) and a coupling wheel ( 27 ) having.

Transmission and differential gear according to one of the preceding claims, characterized in that the driving ring ( 25 ) with the bridge ( 18 ) of the load stage ( 6 ) is rotatably connected, that the coupling ring ( 26 ) axially on the driving ring ( 25 ) is slidably disposed and the driving ring ( 25 ) and the coupling ring ( 26 ) each have a mutually engaging splines.

Compounding and differential gear according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling wheel ( 27 ) rotatably with the ring gear ( 19 ) of the input stage ( 6 ) is connected and at its outer periphery one to the spline of the coupling ring ( 26 ) has corresponding toothing.

Transmission and differential gear according to one of the preceding claims, characterized in that for the effective coupling of the ring gear ( 19 ) with the bridge ( 18 ) the coupling ring ( 26 ) over the coupling wheel ( 27 ) is displaceable.

Compounding and differential gear according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling device (KV1) additionally an actuating ring ( 29 ), a stop ring ( 30 ) and arranged therebetween, prestressed spring elements ( 31 ) having.

Transmission and differential gear according to one of the preceding claims, characterized in that by a corresponding bias of the spring elements ( 31 ) the coupling ring ( 26 ) with the coupling wheel ( 27 ) is automatically engageable.

Motor and gear unit ( 1 ) with an electric motor ( 8th ) and a coaxial to the electric motor ( 8th ) flanged transmission and differential gear ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein an engine output shaft ( 11 ) of the electric motor ( 8th ) with the input shaft ( 2 ) of the transmission and is formed as a hollow shaft, and wherein the motor output shaft ( 11 ) of one of the output shafts ( 3 . 4 ) of the transmission ( 1 ) is penetrated coaxially.