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Gebiet der Erfindung
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Antriebsvorrichtung mit einer Getriebevorrichtung zumindest ein antreibbares Verteilergetriebe und eine Torque - Vectoring Einheit aufweisend, wobei das Verteilergetriebe über eine erste Ausgleichswelle auf eine erste Abtriebswelle sowie über eine zweite Ausgleichswelle auf eine zweite Abtriebswelle abtreibt und wobei die Torque - Vectoring - Einheit zumindest eine Antriebsmaschine mit einer antreibbaren Antriebswelle und wenigstens eine Überlagerungsstufe aufweist, wobei die Überlagerungsstufe durch wenigstens zwei miteinander über eine erste Anschlusswelle gekoppelte und aus Anschlusswellen und Planetenrädern bestehende Umlaufgetriebe gebildet ist, und wobei zumindest die Anschlusswellen um eine gemeinsame erste Rotationsachse rotierbar angeordnet sind,
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Hintergrund der Erfindung
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Als Vorteile derartiger Anordnungen werden in
DE 10 2005 021 023 A1 der hohe Wirkungsgrad der Torque - Vectoring - Einheiten, der geringe Leistungsbedarf derartiger Einheiten und die sichere Funktion hervorgehoben. Die in
DE 10 2005 021 023 A1 beschriebene Getriebevorrichtung nach
5 weist ein als Differenzial ausgelegtes Verteilergetriebe auf, das über eine Antriebswelle mit einem Kegelritzel angetrieben wird und in welchem die Antriebsmomente zum einen Fahrzeugrad hin auf einen Planetenträger als Ausgleichswelle und zum anderen Fahrzeugrad hin auf ein Sonnenrad als Ausgleichswelle verteilt werden.
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Eine Torque - Vectoring Einheit weist eine Antriebsmaschine, die ein Hydraulikmotor oder ein Elektromotor sein kann, und eine Überlagerungsstufe auf. Die Überlagerungsstufe ist durch wenigstens zwei miteinander gekoppelte Umlaufgetriebe mit Planetenrädern und Anschlusswellen gebildet. Die Anschlusswellen sind Planetenträger, ein Hohlrad und Sonnenräder. Die Umlaufgetriebe sind über zwei Sätze Planetenräder, die mit einem den Umlaufgetrieben gemeinsamen Hohlrad im Zahneingriff stehen, gekoppelt.
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Von den Planetenträgern ist einer über eine getriebliche Wirkverbindung, welche als Stirnradstufe ausgebildet ist, mit der Antriebsmaschine verbunden und ein weiterer ist an einem Gehäuse festgelegt. Weitere Anschlusswellen sind Sonnenräder, von denen jedes mit einer der Ausgleichswellen des Differenzials drehstarr verbunden ist und die jeweils mit den Planetenrädern eines Satzes im Zahneingriff stehen. Das eine der Umlaufgetriebe ist von der Antriebsmaschine aus betrachtet dem anderen Umlaufgetriebe in einem Pfad nachgeschaltet, so dass Verstellbewegungen der Antriebsmaschine erst über ein Umlaufgetriebe an dem anderen umgesetzt werden.
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Differenzial und Überlagerungsstufe sind koaxial angeordnet, während die Rotationsachse der Antriebsmaschine parallel zu der Rotationsachse der Anschlusswellen und Ausgleichswellen verläuft.
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Die WO 2006/ 029 434 A2 zeigt eine Differenzialgetriebeeinheit mit steuerbarer Drehmoment- und Drehzahl-verteilung, bestehend aus einem Gehäuse, einem Ausgleichsgetriebe, einem Überlagerungsgetriebe und einem Zusatzantrieb, wobei das Ausgleichsgetriebe ein vom Fahrzeugmotor angetriebenes Eingangsglied, und zwei Ausgangsglieder mit Ausgangswelle umfasst, und wobei das Überlagerungsgetriebe ein Planetengetriebe ist, das an zwei Glieder des Ausgleichsgetriebes und an den Zusatzantrieb angebunden ist.
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Die
DE 10 2012 202 457 A1 zeigt eine Differenzialgetriebeeinrichtung, mit einer Planetenraddifferenzialstufe zur Aufteilung des Leistungsflusses aus einem Antriebsstrangabschnitt auf einen ersten und einen zweiten Radantriebsstrang , und einer Überlagerungsgetriebestufe die kinematisch an den ersten Radantriebsstrang und den zweiten Radantriebsstrang angebunden ist und diese beiden Radantriebsstränge mit einstellbar veränderbarem Koppelungsgrad koppelt.
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Die
DE 10 2007 017 185 A1 zeigt ein Verteilergetriebe für Kraftfahrzeuge, mit einem angetriebenen Differenzial, das über Ausgleichselemente auf zwei Abtriebswellen abtreibt, wobei das Abtriebsmoment an den Abtriebswellen mittels eines durch Planetenradgetriebe gebildeten, mit den Abtriebswellen mittelbar oder unmittelbar trieblich verbundenen Überlagerungsgetriebes und einer angekoppelten Antriebsmaschine veränderbar ist und wobei die Übersetzung des Überlagerungsgetriebes derart ausgelegt ist, dass bei Gleichlauf der Abtriebswellen die Antriebsmaschine still steht.
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Die
DE 10 2006 031 089 A1 zeigt eine Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge zum Antrieb zumindest einer Achse mit zwei über ein Differenzial und Antriebswellen verbundenen Rädern des Kraftfahrzeuges, wobei das Differenzial mit zumindest einem weiteren Überlagerungsgetriebe verbunden ist, mittels dem die Leistungs- und Momentenverteilung auf die Räder abhängig von vorgegebenen Parametern über eine zusätzliche Antriebsmaschine alternierend veränderbar ist.
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Die
DE 10 2009 059 903 A1 zeigt ein System zur variablen Momentenverteilung innerhalb mindestens einer Achse eines Kraftfahrzeuges.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Getriebevorrichtung einer Antriebsvorrichtung zu schaffen, die hinsichtlich ihrer Wirkstruktur, des Wirkungsgrades und des Bauraumbedarfs verbessert ist.
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Die Aufgabe ist nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Überlagerungsstufe ist vorzugsweise durch zwei miteinander gekoppelte Umlaufgetriebe, also durch zwei miteinander gekoppelte Planetentriebe, gebildet, wobei eine der Anschlusswellen des einen Umlaufgetriebes und eine Anschlusswelle des anderen Umlaufgetriebes jeweils über eine getriebliche Wirkverbindung mit dem Stellantrieb (erste Antriebsmaschine) verbunden ist.
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Die Erfindung sieht vor, dass die Anschlusswelle, über die die Umlaufgetriebe der Überlagerungsstufe miteinander gekoppelt sind, ein Planetenträger ist. Diesen Planetenträger weisen die Umlaufgetriebe gemeinsam auf, wobei von dem Planetenträger wenigsten ein Satz erster Planetenräder des ersten Umlaufgetriebes und mindestens ein Satz zweiter Planetenräder des zweiten Umlaufgetriebes der Umlaufgetriebe getragen sind. Die Umlaufgetriebe sind über eine Anschlusswelle miteinander gekoppelt. Diese Anschlusswelle ist vorzugweise ein gemeinsamer Planetenträger, der zugleich den Satz Planetenräder des einen und den Satz des anderen Umlaufgetriebes trägt.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Antriebswelle der Antriebsmaschine (Stellantrieb) um eine Rotationsachse rotierbar antreibbar ist, die anders liegt oder verläuft als die gemeinsame Rotationsachse für die Anschlusswellen des Verteilergetriebes und der Überlagerungsstufe. Die Antriebswelle des Stellantriebs ist über wenigstens eine getriebliche Wirkverbindung mit der Überlagerungsstufe wirkverbunden ist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Wirkverbindung zwischen Überlagerungsstufe und Stellantrieb (Antriebsmaschine der Torque - Vectoring - Einheit durch wenigstens einen Winkeltrieb gebildet ist. Charakteristisch für einen Winkeltrieb sind die winklig zueinander verlaufenden Rotationsachsen der An- und Abtriebswellen, die sich entweder schneiden oder aneinander vorbei verlaufen. Der Winkel mit dem die Rotationsachsen zueinander verlaufen, liegt in einem Bereich 0° < α < 180°, oft jedoch 90°. Winkeltriebe sind Kegeltriebe, Hypoidkegeltriebe, Schneckengetriebe und Kronenradgetriebe.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass jeweils eine Anschlusswelle der Überlagerungsstufe direkt drehstarr mit einer der Ausgleichswellen des Verteilergetriebes gekoppelt ist. Die Anschlusswelle und die jeweilige mit dieser Anschlusswelle gekoppelte Ausgleichswelle sind gemeinsam um die Rotationsachse der Anschlusswellen des Differenzials und der Überlagerungsstufe rotierbar angeordnet. Die Anschlusswellen der Überlagerungsstufe sind vorzugsweise Hohlräder.
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Aus dem Antrieb mit der Antriebsmaschine resultierende Stellmomente werden dementsprechend direkt über ein Umlaufgetriebe der Überlagerungsstufe an der einen Ausgleichswelle des Differenzials und über das andere Umlaufgetriebe der Überlagerungsstufe direkt an der anderen Ausgleichswelle des Differenzials umgesetzt.
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Die Umlaufgetriebe sind diesbezüglich in der Überlagerungsstufe vorteilhaft nicht mehr in einem Pfad hintereinander geschaltet, sondern die Stellmomente werden direkt über zwei parallele Pfade an die Ausgleichswellen weitergegeben, wobei diese jedoch zwecks Abstützung der Reaktionsmomente an den Abtriebswellen miteinander gekoppelt sind.
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Umlaufgetriebe sind Planetentriebe. Anschlusswellen sind alle Glieder von Planetentrieben, über die dem Planetentrieb Leistung zu- und/oder abgeführt werden kann. Ausgleichswellen des Differenzials sind die Anschlusswellen des Verteilergetriebes, die direkt drehstarr mit den Abtriebswellen des Verteilergetriebes bzw. der Getriebevorrichtung gekoppelt sind. Die Abtriebswellen sind Wellen, die zu Achsen oder zu angetriebene Rädern des Fahrzeugs führen. Dementsprechend ist das Verteilergetriebe als Längsdifferenzial zur Verteilung von Drehmomenten auf Achsen oder als Querdifferenzial zur Verteilung von Antriebsmomenten auf angetriebene Räder einer Fahrzeugachse vorgesehen.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Anschlusswellen synchron miteinander antreibbar sind. Synchron heißt beide Anschlusswellen können zugleich mit gleicher Drehzahl und/oder mit gleicher Drehrichtung, vorzugsweise jedoch im entgegengesetzten Drehrichtungssinn um die Rotationsachse rotieren. Die Drehmomente, Drehzahl und/oder Drehrichtung der Antriebswelle können, müssen aber nicht, mit der Drehzahl der Antriebswelle der Antriebsmaschine übereinstimmen. Vorzugsweise sind Drehmomente oder Drehzahlen der Antriebswellen gegenüber denen der Antriebswelle mittels der getrieblichen Wirkverbindung unter- bzw. übersetzt.
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Der Winkeltrieb weist wenigstens ein mit der Antriebswelle drehstarr und durch die Antriebswelle um die zweite Rotationsachse antreibbares Antriebsrad, z.B. ein Schneckenrad oder ein Kegelritzel sowie mindestens zwei mit dem Antriebsrad formschlüssig beweglich im Eingriff stehende Abtriebsräder, beispielsweise ein Kronenrad oder ein Tellerrad (Kegelrad) auf. Jedes der Abtriebsräder ist drehstarr jeweils mit einer der zwei Anschlusswellen der Überlagerungsstufe verbunden, wobei vorzugsweise jedes der Abtriebsräder mit jeweils einer Anschlusswelle eines Umlaufgetriebes der Überlagerungsstufe verbunden ist. Das jeweilige Abtriebsrad ist mit der jeweiligen Anschlusswelle gemeinsam um die Rotationsachse des Differenzials und der Überlagerungsstufe drehbar angeordnet. Der Vorteil einer solchen Anordnung liegt darin, dass die Achse der Antriebsmaschine, also die Rotationsachse der Antriebswelle der Antriebsmaschine schräg oder quer zur Rotationsachse des Differenzials und der Überlagerungsstufe ausgerichtet ist. Die Antriebsmaschine kann also, wenn das Verteilergetriebe ein Differenzial an einer Achse und seine Rotationsachse dementsprechend quer im Fahrzeug ausgerichtet ist, im Fahrzeug längs ausgerichtet werden.
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In dem Fall, dass das Verteilergetriebe im Fahrzeug längs ausgerichtet ist, kann die Antriebsmaschine quer dazu ausgerichtet werden. Häufig ist der Bauraum nahe einer Achse begrenzt. Die bisher bekannten Anordnungen, in denen die Rotationsachse der Antriebsmaschine parallel zu den Rotationsachsen des Verteilergetriebes ausgerichtet ist, sind deshalb oft schwer zu verwirklichen und deshalb aufwändig und teuer.
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Die Erfindung sieht eine Antriebsvorrichtung mit zumindest einer erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung vor. Die Antriebsvorrichtung weist eine weitere Antriebsmaschine als Hauptantrieb oder als Boost - Antrieb auf, mit der die Antriebsmomente, die über das Verteilergetriebe auf die Abtriebswellen verteilt werden, auf das Verteilergetriebe aufgebracht werden. Diese Antriebsmaschine ist über ein zweistufiges Schaltgetriebe mit dem Verteilergetriebe wirkverbunden.
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Das Schaltgetriebe ist wenigstens aus zwei Planetentrieben und einer Schaltaktuatorik mit Kupplung gebildet. Ein erster Planetentrieb des Schaltgetriebes ist mittels der Kupplung wahlweise in die Wirkverbindung zwischen der weiteren Antriebsmaschine zu und abschaltbar. Ein zweiter Planetentrieb des Schaltgetriebes ist permanent in der Wirkverbindung wirksam, wenn eine Leistung übertragende Wirkverbindung zwischen dem Hauptantrieb und dem Verteilergetriebe hergestellt ist. Dazu ist die Schaltaktuatorik mit Kupplung vorgesehen, durch welche das Schaltgetriebe schaltbar ist und durch welche in einer Neutralstellung die Wirkverbindung zwischen dem Hauptantrieb und dem Verteilergetriebe getrennt ist.
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Figurenliste
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Die Ordnungszahlen in nachfolgender Beschreibung, die als attributiv gebrauchte Adjektive wie erste(s), zweite(s), dritte(s) usw., verwendet werden, dienen lediglich der Unterscheidung gleich bezeichneter Elemente. Sie begründen keine Rangfolgen oder strukturellen Merkmale.
- 1 zeigt ein Schema einer Antriebsvorrichtung 1 mit einer elektrischen ersten Antriebsmaschine 2, einem Schaltgetriebe 3, einer Schaltaktuatorik 4 und mit einer Getriebevorrichtung 10 in einem Längsschnitt entlang der Rotationsachsen 37 und 38.
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Die Getriebevorrichtung 10 weist ein Verteilergetriebe 5, welches mittels der ersten Antriebsmaschine 2 angetrieben ist, und eine Torque - Vectoring - Einheit 20 auf.
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Die Torque - Vectoring - Einheit 20 ist aus einer zweiten Antriebsmaschine 12, einer Stirnradstufe 30 und aus einer Überlagerungsstufe 11 gebildet.
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Die Überlagerungsstufe 11 besteht aus zwei Umlaufgetrieben 13 und 14. Das dreiwellige erste Umlaufgetriebe 13 weist als erste Anschlusswelle 15 ein erstes Hohlrad 16 auf. Die zweite Anschlusswelle 17 des Umlaufgetriebes 13 ist ein erstes Sonnenrad 18, welches gegenüber einem nicht weiter dargestellten Gehäuse 19 der Getriebevorrichtung 10 festgelegt ist. Eine dritte Anschlusswelle 21 ist ein erster Planetenträger 22.
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Der erste Planetenträger 22 ist gemeinsamer Planetenträger 22 für das erste Umlaufgetriebe 13 sowie für das zweite Umlaufgetriebe 14. Dementsprechend ist der Planetenträger 22 zugleich eine Anschlusswelle, in diesem Fall die erste Anschlusswelle 23, für das dreiwellige zweite Umlaufgetriebe 14. Die zweite Anschlusswelle 24 des zweiten Umlaufgetriebes 14 ist ein zweites Hohlrad 25 und die dritte Anschlusswelle 26 ist ein Sonnenrad 27.
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Das erste Umlaufgetriebe 13 ist mit einem Satz erster Planetenräder 28 versehen, von denen in 1 nur ein Planetenrad 28 dargestellt ist. Jedes erste Planetenrad 28 ist drehbar von dem ersten Planetenträger 22 getragen und steht im Zahneingriff mit dem ersten Hohlrad 16 und mit dem ersten Sonnenrad 18. Das zweite Umlaufgetriebe 14 ist mit einem Satz zweiter Planetenräder 29 versehen, von denen nur ein Planetenrad 29 figürlich dargestellt ist. Die zweiten Planetenräder 29 sind wie die ersten Planetenräder 28 an dem ersten Planetenträger 22 getragen und stehen im Zahneingriff mit dem zweiten Hohlrad 25 und mit dem zweiten Sonnenrad 27. Die Planetenräder 28 und 29 laufen mit gleichem Radius zur Rotationsachse 37 auf Umlaufbahnen um die erste Rotationsachse 37.
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Das Verteilergetriebe 5 ist eine weitere Baugruppe der Getriebeeinheit 10 und treibt über eine erste Ausgleichswelle 6 auf eine erste Abtriebswelle 8 sowie über eine zweite Ausgleichswelle 7 auf eine zweite Abtriebswelle 9 ab. Die erste Ausgleichswelle 6 ist ein drittes Sonnenrad 31 und die zweite Ausgleichswelle 7 ist ein zweiter Planetenträger 35 des als Planetentrieb ausgebildeten Verteilergetriebes 5. Der Planetentrieb weist einen Satz dritte Planetenräder 32 und einen Satz vierter Planetenräder 33 auf, von denen jeweils nur eines bildlich dargestellt ist, und welche die Ausgleichsräder des Verteilergetriebes 5 sind. Jedes dritte Planetenrad 32 steht im Zahneingriff mit einem vierten Planetenrad 33 und mit einem dritten Hohlrad 34 des Verteilergetriebes 5. Jedes vierte Planetenrad 33 steht im Zahneingriff mit einem dritten Planetenrad 32 und mit dem dritten Sonnenrad 31. Die Planetenräder 32 laufen konzentrisch zueinander auf verschiedenen Umlaufbahnen um die Rotationsachse 37 um.
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Das dritte Sonnenrad 31 ist die erste Ausgleichswelle 6, die mit der Abtriebswelle 8 drehstarr verbunden ist. Von der zweiten Ausgleichswelle 7 des Differenzials 5, dem zweiten Planetenträger 35, sind die Planetenräder 32 und 33 getragen.
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Eine erste Anschlusswelle 15 der Überlagerungsstufe 11, welche das erste Hohlrad 16 des ersten Umlaufgetriebes 13 ist, ist drehstarr mit der ersten Abtriebswelle 8 und mit dieser um die Rotationsachse 37 rotierbar mit dem dritten Sonnenrad 31, welches die erste Ausgleichswelle 6 ist, gekoppelt. Eine zweite Anschlusswelle 24 der Überlagerungsstufe 11, welche das zweite Hohlrad 25 des zweiten Umlaufgetriebes 14 ist, ist über die zweite Ausgleichswelle 7, welche der zweite Planetenträger 35 des Verteilergetriebes 5 ist, drehstarr mit der zweiten Abtriebswelle 9 und mit dieser um die Rotationsachse 37 rotierbar gekoppelt. Eine dritte Anschlusswelle 26 des zweiten Umlaufgetriebes 14, ist über eine Stirnradstufe 30 mit einer Antriebswelle 36 der zweiten Antriebsmaschine 12 gekoppelt.
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Die auch als Zentralräder bezeichneten Hohlräder 16, 25 und 34 sowie wie die auch als Zentralräder bezeichneten Sonnenräder 18, 27 und 31 und der Planetenträger 35 weisen die gemeinsame erste Rotationsachse 37 auf, um welche diese drehbar gelagert sind. Dementsprechend ist die zweite Rotationsachse 37 die gemeinsame Rotationsachse der Abtriebswellen 8 und 9, der Ausgleichswellen 6 und 7 sowie der Anschlusswellen 15, 17, 24 und 26.
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Die zweite Antriebsmaschine 12 ist eine elektromotorische Antriebsmaschine. Dementsprechend ist die Antriebswelle 36 eine Rotorwelle. Die Antriebswelle 36 weist eine zweite Rotationsachse 38 auf, um welche diese mittels der zweiten Antriebsmaschine 12 drehbar antreibbar ist. Die Rotationsachse 38 der Antriebswelle 36 verläuft anders als die erste Rotationsachse 37, in diesem Fall mit Abstand und parallel zu dieser. Die zweite Antriebsmaschine 12 ist über eine getriebliche Verbindung mit der Überlagerungsstufe 11 getrieblich wirkverbunden. Die getriebliche Wirkverbindung ist eine erste Stirnradstufe 30.
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Die Stirnradstufe 30 ist durch ein erstes Stirnrad 39 und ein zweites Stirnrad 41 gebildet, die miteinander im Zahneingriff stehen. Das erste Stirnrad 39 ist drehstarr mit der Antriebswelle 36, welche eine Rotorwelle einer der elektrischen Antriebsmaschine 12 ist, verbunden und mit dieser um die zweite Rotationsachse 38 rotierend antreibbar. Das zweite Stirnrad 41 ist drehstarr mit dem zweiten Sonnenrad 27 verbunden und mit dem zweiten Sonnenrad 27 um die erste Rotationsachse 37 antreibbar.
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Die erste Antriebsmaschine 2 weist als Antriebswelle 42 eine Rotorwelle auf, die durch die elektromotorische Antriebsmaschine 2 antreibbar ist und mittels der das Verteilergetriebe 5 antreibbar ist. Die Rotationsachse der Antriebswelle 42 der Antriebsmaschine 2 ist die Rotationsachse 37, so dass die Antriebswelle 42 koaxial zu den Anschlusswellen 15, 17, 22, 23, 24 und 26 und dem Verteilergetriebe 5 ausgerichtet ist. Die Antriebswelle 42 ist drehstarr mit einem ersten Kupplungselement 54 verbunden, welches mit der Antriebswelle 42 um die Rotationsachse 37 rotierbar ist. Zwischen der Antriebsmaschine 2 und dem Verteilergetriebe 5 ist eine getriebliche Wirkverbindung über mindestens ein zweitstufiges Schaltgetriebe 3 schaltbar.
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Das Schaltgetriebe 3 ist durch einen ersten Planetentrieb 43, eine Kupplung 40, einen zweiten Planetentrieb 44 und die Schaltaktuatorik 4 gebildet. Der erste Planetentrieb 43 ist durch ein Zentralrad, eine erste Innenverzahnung 45, einen dritten Planetenträger 49 und durch fünfte Planetenräder 46, von denen nur ein Planetenrad 46 bildlich dargestellt ist, gebildet. Das Zentralrad ist ein viertes Sonnenrad 47. Das vierte Sonnenrad 47 ist drehstarr mit der zweiten Antriebswelle 42 verbunden und mit dieser um die erste Rotationsachse 37 rotierbar angeordnet. Die erste Innenverzahnung 45 ist an einem Lagerschild 48 der ersten Antriebsmaschine 2 ausgebildet bzw. befestigt. Die fünften Planetenräder 46 sind an dem dritten Planetenträger getragen, stehen im Zahneingriff mit dem vierten Sonnenrad 47 und stützen sich dabei über die erste Innenverzahnung 45 an dem Lagerschild 48 ab. Der dritte Planetenträger 49 weist kupplungsseitig wenigstens ein zweites Kupplungselement 55 für eine Wirkverbindung mit der Kupplung 40 auf.
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Der zweite Planetentrieb 44 ist durch ein Zentralrad, dass ein fünftes Sonnenrad 50 ist, sechste Planetenräder 51, von denen nur eins bildlich dargestellt ist, einen vierten Planetenträger 53 und eine zweite Innenverzahnung 52 gebildet. Das fünfte Sonnenrad 50 ist drehstarr mit einem um die erste Rotationsachse 37 rotierbaren dritten Kupplungselement 56 verbunden. Die zweite Innenverzahnung 52 ist an einem Gehäuse, beispielsweise an dem Gehäuse 19 ausgebildet oder an diesem fest. Die sechsten Planetenräder 51 sind rotierbar an dem vierten Planetenträger 53 getragen, stehen im Zahneingriff mit dem fünften Sonnenrad 50 und stützen sich dabei an der zweiten Innenverzahnung 52 ab. Der vierte Planetenträger 53 ist mit dem Hohlrad 34 des Verteilergetriebes drehstarr aber mit diesem um die Rotationsachse 37 rotierbar verbunden. Deshalb und weil eine Anschlusswelle des zweiten Planetentriebs 44 drehstarr mit einer Schaltmuffe 57 verbunden ist, ist der zweite Planetentrieb 44 in der Wirkverbindung permanent wirkend mit dem Verteilergetriebe 5 gekoppelt.
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Die Kupplung 40 ist durch die Kupplungselemente 54, 55 und 56 sowie durch eine Schaltmuffe 57 gebildet. Das dritte Kupplungselement 56 und die Schaltmuffe 57 sind formschlüssig drehstarr miteinander verbunden und um die erste Rotationsachse 37 rotierbar angeordnet. Die Schaltmuffe 57 ist mittels der Schaltaktuatorik 4 form- und/oder kraftschlüssig wahlweise mit einem der Kupplungselemente 54 oder 55 in Eingriff oder ohne Verbindung mit den Elementen 54 und 55 in eine Neutralstellung bringbar. Wenn die Schaltmuffe 57 mit dem ersten Kupplungselement 54 in Eingriff gebracht ist, ist zwischen der Antriebswelle 42 der ersten Antriebsmaschine 2 und dem Verteilergetriebe 5 direkt über den zweiten Planetentrieb 44 eine Wirkverbindung hergestellt, in der das Verteilergetriebe 5 durch die Antriebsmaschine 2 angetrieben ist. Wenn die Schaltmuffe 57 mit dem zweiten Kupplungselement 55 in Eingriff gebracht ist, ist der erste Planetentrieb 43 in die Wirkverbindung zwischen der ersten Antriebsmaschine 2 und dem Verteilergetriebe 5 vor den zweite Planetentrieb 44 vorgeschaltet.
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Antriebsleistung der ersten Antriebsmaschine 2 kann wahlweise über zwei Stufen des Schaltgetriebes 3 auf das Verteilergetriebe 5 aufgebracht werden. Die an dem Verteilergetriebe 5 an dem Hohlrad 34 anliegenden Drehmomente werden in dem Verteilergetriebe 5 auf die Abtriebswellen 8 und 9 verteilt. Die Abtriebsmomente an den Abtriebswellen 8 und 9 sind mittels der Torque - Vectoring - Einheit 20 beeinflussbar. Dies ergibt sich von der zweiten Antriebsmaschine 12 ausgehend bis hin zu den Abtriebswellen 8 und 9 aus der durch die Getriebevorrichtung 10 vorgegebene Wirkstruktur:
- - Zwischen der Antriebswelle 36 der zweiten Antriebsmaschine 12 und einer dritten Anschlusswelle 26 der Überlagerungsstufe 11 ist über eine Stirnradstufe 30 eine getriebliche Wirkverbindung ausgebildet.
- - Die dritte Anschlusswelle 26 steht im Zahneingriff mit einem Satz zweiter Planetenräder 29 der Überlagerungsstufe 11.
- - Die zweiten Planetenräder 29 der Überlagerungsstufe 11 sind drehbar an einem ersten Planetenträger 22 getragen.
- - Der erste Planetenträger 22 verzweigt vom ersten Umlaufgetriebe 13 auf das zweite Umlaufgetriebe 14.
- - Die zweiten Planetenräder 29 stehen im Zahneingriff mit einer zweiten Anschlusswelle 24 der Überlagerungsstufe 11.
- - Die zweite Anschlusswelle 24 ist mit einer zweiten Ausgleichswelle 7 des Differenzials drehstarr verbunden und gemeinsam mit dieser rotierbar.
- - Der erste Planetenträger 22 trägt erste Planetenräder 28, die mit der ersten Anschlusswelle 15 der Überlagerungsstufe 11 im Zahneingriff stehen und sich dabei an einem Gehäuse 19 abstützen.
- - Die erste Anschlusswelle 15 ist drehstarr mit einer ersten Ausgleichswelle 6 des Verteilergetriebes 5 verbunden und gemeinsam mit dieser um die Rotationsachse 37 rotierbar angeordnet.
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2 zeigt ein Schema der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 59 mit einer elektrischen ersten Antriebsmaschine 2, einem Schaltgetriebe 3, einer Schaltaktuatorik 4 und mit der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung 60 in einem Längsschnitt entlang der Rotationsachse.37.
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Die Getriebevorrichtung 60 weist das Verteilergetriebe 5, welches mittels der ersten Antriebsmaschine 2 angetrieben ist, und eine Torque - Vectoring - Einheit 58 auf.
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Die Torque - Vectoring - Einheit 58 ist aus einer zweiten Antriebsmaschine 12, einem erfindungsgemäßen Winkeltrieb 62 und aus der Überlagerungsstufe 61 gebildet.
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Die Überlagerungsstufe 61 ist im Wesentlichen so aufgebaut wie die Überlagerungsstufe 11 in der Antriebsvorrichtung 1 nach 1. Die Überlagerungsstufe 61 weicht von der Überlagerungsstufe 11 dadurch ab, dass in der Überlagerungsstufe 61 die zweite Anschlusswelle 17 des Umlaufgetriebes 13, also das erste Sonnenrad 18, mit dem Winkeltrieb 62 wirkverbunden und nicht wie in der Überlagerungsstufe 11 an einem Gehäuse 19 festgelegt ist. Außerdem ist die dritte Anschlusswelle 26 der Überlagerungsstufe 61 mit dem Winkeltrieb 62 und nicht wie in der Überlagerungsstufe 11 mit einer Stirnradstufe wirkverbunden.
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Das Verteilergetriebe 5 entspricht dem in der Antriebsvorrichtung 1 nach 1 und wurde schon in der vorstehenden dazugehörigen Beschreibung beschrieben.
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Die zweite Antriebsmaschine 12 ist eine elektromotorische Antriebsmaschine. Dementsprechend ist die Antriebswelle 36 eine Rotorwelle. Die Antriebswelle 36 weist eine zweite Rotationsachse 38 auf, um welche diese mittels der zweiten Antriebsmaschine 12 drehbar antreibbar ist. Die Rotationsachse 38 der Antriebswelle 36 verläuft anders als die erste Rotationsachse 37 und in einer Längsebene senkrecht zu dieser. Dabei kann die Rotationsachse 38 die Rotationsachse 37 schneiden (beide Rotationsachsen 37 und 38 liegen in einer gemeinsamen Längsebene) oder mit Abstand zu dieser verlaufen (die Rotationsachsen verlaufen in verschiedenen Längsebenen) Die zweite Antriebsmaschine 12 ist über eine getriebliche Wirkverbindung mit der Überlagerungsstufe 61 wirkverbunden. Die getriebliche Wirkverbindung ist der erfindungsgemäße Winkeltrieb 62
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Der erfinungsgemäße Winkeltrieb 62 ist aus drei Kegelrädern 63, 64 und 65 gebildet. Ein auch als Ritzel 63 bzw. erstes Kegelrad 63 bezeichnetes Antriebsrad 63' sitzt drehfest auf der Antriebswelle 36 und ist von dieser um die zweite Rotationsachse 38 antreibbar. Ein zweites Kegelrad 64 ist erstes Abtriebsrad 64' des Winkeltriebs 62 und ist drehstarr mit der dritten Anschlusswelle 26 des zweiten Umlaufgetriebes 14 verbunden und mit dieser um die erste Rotationsachse 37 antreibbar. Ein drittes Kegelrad 65 ist zweites Abtriebsrad 65' des Winkeltriebs 62 und ist drehstarr mit der zweiten Anschlusswelle 17 des zweiten Umlaufgetriebes 14 verbunden und mit dieser um die Rotationsachse 37 rotierbar. Das zweite Kegelrad 64 und das dritte Kegelrad 65 stehen beide im Zahneingriff mit dem ersten Kegelrad 53, so dass beide Anschlusswellen 17 und 26 durch Schwenken oder Drehung der Antriebswelle 36 durch die Antriebsmaschine 12 über das erste Kegelrad 53 zeitgleich (synchron) angetrieben werden. Dabei rotiert/schwenkt das zweite Kegelrad 54 in eine Richtung um die erste Rotationsachse 37 und das dritte Kegelrad 55 in entgegengesetzte Richtung.
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Die erste Antriebsmaschine 2, das Schaltgetriebe 3 sowie die Kupplung 40 der Antriebsvorrichtung 59 sind bereits in der Beschreibung zur Antriebsvorrichtung 1 nach 1 beschrieben.
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Antriebsleistung der ersten Antriebsmaschine 2 der Antriebsvorrichtung 59 kann wahlweise über zwei Stufen des Schaltgetriebes 3 auf das Verteilergetriebe 5 aufgebracht werden. Die an dem Verteilergetriebe 5 an dem Hohlrad 34 anliegenden Drehmomente werden in dem Verteilergetriebe 5 auf die Abtriebswellen 8 und 9 verteilt. Die Abtriebsmomente an den Abtriebswellen 8 und 9 sind mittels der Torque - Vectoring - Einheit 58 beeinflussbar. Dies ergibt sich von der zweiten Antriebsmaschine 12 ausgehend bis hin zu den Abtriebswellen 8 und 9 aus der durch die Getriebevorrichtung 60 vorgegebene Wi rkstru ktu r:
- - Zwischen der Antriebswelle 36 der zweiten Antriebsmaschine 12 und zwei Anschlusswellen 17 und 26 der Überlagerungsstufe 61 ist über einen Winkeltrieb 62 eine getriebliche Wirkverbindung ausgebildet.
- - Die dritte Anschlusswelle 26 ist mit dem Winkeltrieb 62 verbunden und steht im Zahneingriff mit dem Satz zweiter Planetenräder 29 der Überlagerungsstufe 61.
- - Die zweiten Planetenräder 29 der Überlagerungsstufe 61 sind drehbar an dem ersten Planetenträger 22 getragen.
- - Die zweiten Planetenräder 29 stehen im Zahneingriff mit der zweiten Anschlusswelle 24 der Überlagerungsstufe 61.
- - Die zweite Anschlusswelle 24 ist mit der zweiten Ausgleichswelle 7 des Differenzials drehstarr verbunden und gemeinsam mit dieser rotierbar.
- - Die zweite Anschlusswelle 17 ist mit dem Winkeltrieb 62 verbunden und steht im Zahneingriff mit einem Satz erster Planetenräder 28 der Überlagerungsstufe 61.
- - Die ersten Planetenräder 28, die mit der ersten Anschlusswelle 15 der Überlagerungsstufe 61 im Zahneingriff stehen, sind drehbar von dem ersten Planetenträger 22 getragen.
- - Die erste Anschlusswelle 15 ist drehstarr mit einer ersten Ausgleichswelle 6 des Verteilergetriebes 5 verbunden und gemeinsam mit dieser um die Rotationsachse 37 rotierbar.
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3 zeigt ein Schema einer Antriebsvorrichtung 66 mit einer elektrischen ersten Antriebsmaschine 2, einem Schaltgetriebe 3, einer Schaltaktuatorik 4 und mit einer Getriebevorrichtung 70 in einem Längsschnitt entlang der Rotationsachse 37.
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Die Getriebevorrichtung 70 weist das Verteilergetriebe 5, welches mittels der ersten Antriebsmaschine 2 angetrieben ist, und eine Torque - Vectoring - Einheit 67 auf.
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Die Torque - Vectoring - Einheit 67 ist aus einer zweiten Antriebsmaschine 12, der Stirnradstufe 71, einem Planetentrieb 68 und aus der Überlagerungsstufe 69 gebildet.
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Die zweite Antriebsmaschine 12 ist eine elektromotorische Antriebsmaschine. Dementsprechend ist die Antriebswelle 36 eine Rotorwelle. Die Antriebswelle 36 weist eine zweite Rotationsachse 38 auf, um welche diese mittels der zweiten Antriebsmaschine 12 drehbar antreibbar ist. Die Rotationsachse 38 der Antriebswelle 36 verläuft anders als die erste Rotationsachse 37 mit Abstand zu dieser und ist parallel zu dieser ausgerichtet. Die zweite Antriebsmaschine 12 ist über eine getriebliche Verbindung mit der Überlagerungsstufe 69 wirkverbunden. Die getriebliche Wirkverbindung ist durch eine Stirnradstufe 71 und durch einen dritten Planetentrieb 68 gebildet.
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Die Stirnradstufe 71 ist durch ein drittes Stirnrad 72 und ein viertes Stirnrad 73 gebildet, die miteinander im Zahneingriff stehen. Das dritte Stirnrad 72 ist drehstarr mit der Antriebswelle 36 verbunden, welche eine Rotorwelle einer der elektrischen Antriebsmaschine 12 ist, und mit dieser um die zweite Rotationsachse 38 rotierend antreibbar. Das vierte Stirnrad 73 ist drehstarr mit einem fünften Planetenträger 74 und über diesen drehstarr mit der dritten Anschlusswelle 26 der Überlagerungsstufe 69 verbunden und mit dem zweiten Sonnenrad 27 um die erste Rotationsachse 37 antreibbar.
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Der dritte Planetentrieb 68 ist aus dem fünften Planetenträger 74, siebten Planetenrädern 75 und achten Planetenrädern 76, einer dritten Innenverzahnung 77 und einem sechsten Sonnenrad 78 gebildet. Der fünfte Planetenträger 74 trägt drehbar einen Satz siebte Planetenräder 75 und einen Satz achte Planetenräder 76 von denen jeweils nur eins bildlich dargestellt ist, und die miteinander im Zahneingriff stehen. Die siebten Planetenräder 75 stehen außerdem mit der dritten Innenverzahnung 77 im Zahneingriff und die achten Planetenräder 76 mit dem sechsten Sonnenrad 78.
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Die Überlagerungsstufe 69 ist im Wesentlichen so aufgebaut wie die Überlagerungsstufe 11 in der Antriebsvorrichtung 1 nach 1. Im Unterschied zur Überlagerungsstufe 11 ist in der Überlagerungsstufe 69 die zweite Anschlusswelle 17 des Umlaufgetriebes 13, also das erste Sonnenrad 18, mit dem dritten Planetentrieb 68 wirkverbunden und nicht wie in der Überlagerungsstufe 11 an einem Gehäuse 19 festgelegt. Außerdem ist die dritte Anschlusswelle 26 über den dritten Planetentrieb 68 mit der Stirnradstufe 71 und nicht direkt mit einer Stirnradstufe wirkverbunden.
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Das Verteilergetriebe 5 entspricht dem in der Antriebsvorrichtung nach 1 und ist in der vorstehenden dazugehörigen Beschreibung beschrieben.
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Die erste Antriebsmaschine 2, das Schaltgetriebe 3 sowie die Kupplung 40 der Antriebsvorrichtung 66 sind bereits in der Beschreibung zur Antriebsvorrichtung 1 nach 1 beschrieben.
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Antriebsleistung der ersten Antriebsmaschine 2 der Antriebsvorrichtung 59 kann wahlweise über zwei Stufen des Schaltgetriebes 3 auf das Verteilergetriebe 5 aufgebracht werden. Die an dem Verteilergetriebe 5 an dem Hohlrad 34 anliegenden Drehmomente werden in dem Verteilergetriebe 5 auf die Abtriebswellen 8 und 9 verteilt. Die Abtriebsmomente an den Abtriebswellen 8 und 9 sind mittels der Torque - Vectoring - Einheit 58 beeinflussbar. Dies ergibt sich von der zweiten Antriebsmaschine 12 ausgehend bis hin zu den Abtriebswellen 8 und 9 aus der durch die Getriebevorrichtung 70 vorgegebene Wirkstruktur:
- - Zwischen der Antriebswelle 36 der zweiten Antriebsmaschine 12 und zwei Anschlusswellen 17 und 26 der Überlagerungsstufe 61 ist über ein Stirnradstufe 71 und einen Planetentrieb 62 eine getriebliche Wirkverbindung ausgebildet.
- - Der Planetentrieb 62 ist zwischen die Stirnradstufe 71 und die Überlagerungsstufe 69 geschaltet.
- - Das vierte Stirnrad 73 ist über den dritten Planetenträger mit der dritten Anschlusswelle 26 der Überlagerungsstufe 69 drehstarr verbunden und um die erste Rotationsachse 37 rotierbar.
- - Die dritte Anschlusswelle 26 steht im Zahneingriff mit einem Satz zweiter Planetenräder 29 der Überlagerungsstufe 69.
- - Die zweiten Planetenräder 29 der Überlagerungsstufe 61 sind drehbar an dem ersten Planetenträger 22 getragen.
- - Die zweiten Planetenräder 29 stehen im Zahneingriff mit der zweiten Anschlusswelle 24 der Überlagerungsstufe 61.
- - Die zweite Anschlusswelle 24 ist mit einer zweiten Ausgleichswelle 7 des Differenzials drehstarr und gemeinsam mit dieser rotierbar verbunden.
- - Die zweite Anschlusswelle 17 ist drehstarr mit dem sechsten Sonnenrad 78 verbunden sowie um die erste Rotationsachse 37 rotierbar und steht im Zahneingriff mit einem Satz erster Planetenräder 28 der Überlagerungsstufe 61.
- - Die ersten Planetenräder 28, die mit der ersten Anschlusswelle 15 der Überlagerungsstufe 61 im Zahneingriff stehen, sind drehbar von dem ersten Planetenträger 22 getragen.
- - Die erste Anschlusswelle 15 ist drehstarr mit einer ersten Ausgleichswelle 6 des Verteilergetriebes 5 verbunden und gemeinsam mit dieser um die Rotationsachse 37 rotierbar.
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Durch Antreiben der zweiten Stirnradstufe 71 rotiert der fünfte Planetenträger 74 und nimmt die Planetenräder 75 und 76 mit. Die siebten Planetenräder 75 stützen sich dabei an der dritten Innenverzahnung 77 ab, so dass Antriebsdrehmomente der Antriebsmaschine 12 auf den fünften Planetenträger 74 und das sechste Sonnenrad 78 verteilt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsvorrichtung
- 2
- erste Antriebsmaschine
- 3
- Schaltgetriebe
- 4
- Schaltaktuatorik
- 5
- Verteilergetriebe
- 6
- erste Ausgleichswelle
- 7
- zweite Ausgleichswelle
- 8
- erste Abtriebswelle
- 9
- zweite Abtriebswelle
- 10
- Getriebevorrichtung
- 11
- Überlagerungsstufe
- 12
- zweite Antriebsmaschine
- 13
- erstes Umlaufgetriebe
- 14
- zweites Umlaufgetriebe
- 15
- erste Anschlusswelle des ersten Umlaufgetriebes
- 16
- erstes Hohlrad
- 17
- zweite Anschlusswelle des ersten Umlaufgetriebes
- 18
- erstes Sonnenrad
- 19
- Gehäuse
- 20
- Torque - Vectoring - Einheit
- 21
- dritte Anschlusswelle des ersten Umlaufgetriebes
- 22
- erster Planetenträger
- 23
- erste Anschlusswelle des zweiten Umlaufgetriebes
- 24
- zweite Anschlusswelle des zweiten Umlaufgetriebes
- 25
- zweites Hohlrad
- 26
- dritte Anschlusswelle des zweiten Umlaufgetriebes
- 42
- Antriebswelle der ersten Antriebsmaschine
- 43
- erster Planetentrieb
- 44
- zweiter Planetentrieb
- 45
- erste Innenverzahnung
- 46
- fünftes Planetenrad
- 47
- viertes Sonnenrad
- 48
- Lagerschild
- 49
- dritter Planetenträger
- 50
- fünftes Sonnenrad
- 51
- sechstes Planetenrad
- 52
- zweite Innenverzahnung
- 53
- vierter Planetenträger
- 54
- erstes Kupplungselement
- 55
- zweites Kupplungselement
- 56
- drittes Kupplungselement
- 57
- Schaltmuffe
- 58
- Torque- Vectoring - Einheit
- 59
- Antriebsvorrichtung
- 60
- Getriebevorrichtung
- 61
- Überlagerungsstufe
- 62
- Winkeltrieb
- 63'
- Antriebsrad
- 63
- erstes Kegelrad/Ritzel
- 64'
- erstes Abtriebsrad
- 64
- zweites Kegelrad
- 65'
- zweites Abtriebsrad
- 27
- zweites Sonnenrad
- 28
- erstes Planetenrad
- 29
- zweites Planetenrad
- 30
- Stirnradstufe
- 31
- drittes Sonnenrad
- 32
- drittes Planetenrad
- 33
- viertes Planetenrad
- 34
- drittes Hohlrad
- 35
- zweiter Planetenträger
- 36
- Antriebswelle der zweiten Antriebsmaschine
- 37
- erste Rotationsachse
- 38
- zweite Rotationsachse
- 39
- erstes Stirnrad
- 40
- Kupplung
- 41
- zweites Stirnrad
- 65
- drittes Kegelrad
- 66
- Antriebsvorrichtung
- 67
- Torque - Vectoring - Einheit
- 68
- Planetentrieb
- 69
- Überlagerungsstufe
- 70
- Getriebevorrichtung
- 71
- zweiten Stirnradstufe
- 72
- drittes Stirnrad
- 73
- viertes Stirnrad
- 74
- fünfter Planetenträger
- 75
- siebte Planetenräder
- 76
- achte Planetenräder
- 77
- dritte Innenverzahnung
- 78
- sechstes Sonnenrad
