DE102013206735A1 - Getriebeeinheit für ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb - Google Patents

Getriebeeinheit für ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb Download PDF

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DE102013206735A1
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Franz Kurth
Ralph Schimpf
Thorsten BIERMANN
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/34Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles
    • B60K17/348Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having differential means for driving one set of wheels, e.g. the front, at one speed and the other set, e.g. the rear, at a different speed
    • B60K17/35Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having differential means for driving one set of wheels, e.g. the front, at one speed and the other set, e.g. the rear, at a different speed including arrangements for suppressing or influencing the power transfer, e.g. viscous clutches
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinheit (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere mit Allradantrieb, umfassend ein mit einem Antriebsstrang (41) koppelbares Planetenraddifferential (3), sowie umfassend einen Abtriebsstrang (23) mit einer ersten Abtriebswelle (25, 59) und einer zweiten Abtriebswelle (27, 61), wobei das Planetengetriebe (3) einen ersten Planetenradsatz (5) und einen zweiten Planetenradsatz (7) mit jeweils einer Anzahl von Planetenrädern (9, 11), sowie ein erstes Hohlrad (19) und ein zweites Hohlrad (21) umfasst, wobei die Planetenräder (9, 11) eines jeweiligen Planetenradsatzes (5, 7) jeweils mit einem der Hohlräder (19, 21) kämmen. Hierbei ist das Planetenraddifferential (3) über eine erste Kupplungseinheit (29) mit der ersten Abtriebswelle (25, 59) und über eine zweite Kupplungseinheit (31) mit der zweiten Abtriebswelle (27, 61) gekoppelt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine entsprechende Getriebeeinheit (1) in einem Kraftfahrzeug (51), insbesondere mit Allradantrieb.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinheit für ein Kraftfahrzeug, insbesondere mit Allradantrieb, umfassend ein mit einem Antriebsstrang koppelbares Planetenraddifferential, sowie einen Abtriebsstrang mit einer ersten Abtriebswelle und einer zweiten Abtriebswelle.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung eine entsprechende Getriebeeinheit in einem Kraftfahrzeug.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Bei einem herkömmlichen Fahrzeugantrieb ist der Antrieb lediglich einer von zwei Fahrzeugachsen vorgesehen. Hierbei wird üblicherweise ein Differentialgetriebe, insbesondere in Form eines Planetenraddifferentials, eingesetzt, um die Differenzgeschwindigkeiten unterschiedlich schnell laufender Räder der angetriebenen Fahrzeugachse auszugleichen. Das Differentialgetriebe wird hierzu in einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs zwischen den angetriebenen Rädern einer Achse eingesetzt. So ermöglicht das Differenzialgetriebe den miteinander verbundenen Rädern den notwendigen Ausgleich bei unterschiedlich zurückgelegten Wegstrecken, wie er insbesondere bei Kurvenfahrten notwendig ist, bei denen das kurvenäußere Rad einen größeren Weg zurücklegt, als das kurveninnere Rad.
  • Im Unterschied zu einer solchen Getriebeeinheit werden bei einem allradangetriebenen Fahrzeug beide Fahrzeugachsen entweder permanent oder temporär angetrieben. Fahrzeuge mit permanentem Allradantrieb weisen meist ein zentrales Verteilergetriebe auf, welches für eine Verteilung des Antriebsdrehmomentes auf zwei Achsdifferenzialgetriebe sorgt. Bei Fahrzeugen mit temporärem Allradantrieb ist üblicherweise nur eine Fahrzeugachse permanent angetrieben, während die andere Fahrzeugachse wahlweise zu- bzw. abgeschaltet werden kann. So kann der Achsantrieb der nicht angetriebenen Fahrzeugachse entkoppelt werden, solange er nicht benötigt wird. Die Entkopplung der nicht angetrieben Fahrzeugsachse erfolgt hierbei durch den Einsatz von Kupplungen, so dass im abgeschalteten Zustand möglichst wenige Komponenten des nicht angetriebenen Allradantriebstrangs rotieren. Auf diese Weise sollen unerwünschte Antriebsverluste vermieden und eine maximale Einsparung beim Kraftstoffverbrauch erzielt werden.
  • Aus der DE 10 2008 022 939 A1 ist beispielsweise eine Achsantriebsanordnung zur Übertragung einer Antriebskraft eines Antriebsmotors auf Räder eines Kraftfahrzeugs bekannt. Die Achsantriebsanordnung umfasst ein erstes Differenzialgetriebe, das über zwei Antriebswellen mit den Rädern einer ersten Fahrzeugachse gekoppelt ist, und ein mit dem ersten Differenzialgetriebe gekoppeltes Verteilergetriebe, das über eine Verbindungswelle mit einem zweiten Differenzialgetriebe gekoppelt ist. Das zweite Differenzialgetriebe ist über zwei Antriebswellen mit den Rädern einer zweiten Fahrzeugachse gekoppelt. Zur Unterbrechung der Drehmomentübertragung an die Räder der zweiten Fahrzeugachse kann die Wirkverbindung zwischen dem ersten Differenzialgetriebe und dem Verteilergetriebe getrennt werden. Hierzu wird eine schaltbare Kupplung eingesetzt, die zwischen dem ersten Differenzialgetriebe und dem Verteilergetriebe in der ersten Fahrzeugachse angeordnet ist.
  • Aufgrund der Anordnung der Kupplung in der ersten Fahrzeugachse sind jedoch die Antriebsverluste einer solchen Achsantriebsanordnung unerwünscht hoch. Wird die zweite Fahrzeugachse nicht angetrieben, werden die entkoppelten Komponenten wie die Verbindungswelle, deren Lagerung sowie das Räderwerk des Abtriebsstrangs leer laufend mitgeschleppt, wodurch Antriebsenergie ungenutzt verloren geht und gleichermaßen der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs steigt.
  • Eine Getriebeeinheit, die eine Entkopplung der nicht angetriebenen Komponenten eines allradangetriebenen Kraftfahrzeugs ermöglicht, ist der DE 10 2010 039 444 A1 zu entnehmen. Hier wird ein Fahrzeugantriebsstrang offenbart, bei dem eine erste antreibbare Fahrzeugachse im Bereich eines Achsdifferentialgetriebes mit einer Antriebseinrichtung in Wirkverbindung steht. Eine zweite antreibbare Fahrzeugachse ist über eine Verteilereinrichtung mit der Antriebseinrichtung koppelbar, wobei ein der zweiten antreibbaren Fahrzeugachse zugeführtes Drehmoment mittels einer Getriebeeinheit zwischen Antriebsrädern in Fahrzeugquerrichtung mit variierbarem Verteilungsgrad verteilbar ist. Die Getriebeeinheit weist ein mit der Verteilereinrichtung verbundenes Winkelgetriebe und jeweils ein zwischen dem Winkelgetriebe und einem Antriebsrad angeordnetes reibschlüssiges Schaltelement auf, deren Übertragungsfähigkeiten stufenlos veränderbar sind. Das Winkelgetriebe ist hierbei als ein Kegelraddifferential ausgebildet.
  • Zwar können über die gemäß der DE 10 2010 039 444 A1 eingesetzten Schaltelemente die nicht angetriebenen Komponenten vom Antriebsstrang entkoppelt und so die Antriebsverluste gesenkt werden. Allerdings sind aufgrund des eingesetzten Kegelraddifferentials der Bauraumbedarf und das Gewicht der einzelnen Getriebekomponenten unerwünscht hoch.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Es ist demnach eine erste Aufgabe der Erfindung, eine gewichtsoptimierte und kompakte Getriebeeinheit für ein Kraftfahrzeug, insbesondere mit Allradantrieb, anzugeben, welches eine Entkopplung nicht angetriebener Getriebebauteile mit möglichst geringen Antriebsverlusten ermöglicht.
  • Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist es, eine entsprechend kompakte und gewichtsoptimierte Getriebeeinheit in einem Kraftfahrzeug anzugeben.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die erste Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Getriebeeinheit für ein Kraftfahrzeug, insbesondere mit Allradantrieb, umfassend ein mit einem Antriebsstrang koppelbares Planetenraddifferential, sowie umfassend einen Abtriebsstrang mit einer ersten Abtriebswelle und einer zweiten Abtriebswelle, wobei das Planetengetriebe einen ersten Planetenradsatz und einen zweiten Planetenradsatz mit jeweils einer Anzahl von Planetenrädern, sowie ein erstes Hohlrad und ein zweites Hohlrad umfasst und wobei die Planetenräder eines jeweiligen Planetenradsatzes jeweils mit einem der Hohlräder kämmen. Hierbei ist das Planetenraddifferential über eine erste Kupplungseinheit mit der ersten Abtriebswelle und über eine zweite Kupplungseinheit mit der zweiten Abtriebswelle gekoppelt ist.
  • Die Erfindung berücksichtigt, dass aufgrund der Reibungsverluste im Abtriebsstrang eines Fahrzeugs und der Masse der eingesetzten Getriebebauteile ein herkömmlicher Allradantrieb den Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs um bis zu zehn Prozent erhöhen kann. Die bislang eingesetzten Getriebeeinheiten können diese Problematik zum Teil durch die Abkopplung der nicht angetriebenen zweiten Fahrzeugachse von den angetriebenen Getriebekomponenten beheben.
  • Jedoch sind den Anforderungen an eine kompakte und leichte Bauweise der Getriebeeinheit aufgrund der eingesetzten Getriebebauteile Grenzen gesetzt. Bislang werden in der zu- bzw. abschaltbaren zweiten Fahrzeugachse üblicherweise Differentialgetriebe in Kegelradbauform eingesetzt, die aufgrund ihrer Bauweise einen erhöhten Platzbedarf und ein entsprechend hohes Gewicht haben.
  • Unter Berücksichtigung dessen erkennt die Erfindung, dass eine Entkopplung nicht angetriebener Getriebekomponenten mittels einer gewichtsoptimierten und kompakten Getriebeeinheit bei gleichzeitiger Verringerung der Antriebsverluste dann gewährleistet werden kann, wenn die Kopplung zwischen dem Antriebsstrang und dem Abtriebsstrang über ein Planetenraddifferential erfolgt. Das Planetenraddifferential ermöglicht die Entkopplung der nicht angetriebenen Fahrzeugachse, so dass durch das Abkoppeln bzw. durch das Stilllegen der nicht angetriebenen Allradkomponenten eine erhebliche Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs erreicht wird.
  • Aufgrund seiner kompakten Bauform erfüllt ein Planetengetriebe die Anforderungen an ein möglichst geringes Konstruktions- bzw. Getriebegewicht und ermöglicht die Übertragung hoher Kräfte und Drehmomente bei geringem Platzbedarf.
  • Die Drehmomentübertragung in der Getriebeeinheit erfolgt vom Antriebsstrang ausgehend über das Planetenraddifferential und die Kupplungseinheiten auf die Abtriebswellen des Abtriebsstrangs. Die Kupplungseinheiten ermöglichen hierbei im geöffneten Zustand eine vollständige Abkopplung der nicht angetriebenen Getriebekomponenten der Hinterachse des Fahrzeugs bei einer Allradabschaltung. Sind die Kupplungseinheiten geschlossen, wird auch die Hinterachse angetrieben und der Allradantrieb entsprechend genutzt.
  • Mit anderen Worten können die Kupplungseinheiten so geschaltet werden, dass der Leistungsfluss zwischen dem Planetenraddifferential und den Abtriebswellen unterbrochen wird. So kann das Planetenraddifferential durch die Kupplungseinheiten von den Abtriebswellen getrennt und der Antriebsstrang zur Hinterachse vollständig stillgelegt werden. Weiterhin werden Planschverluste des Planetenraddifferentials vermindert und das Schleppmoment verringert. Dies führt weiterhin zu einer Verringerung der CO2-Emission um bis zu bis zu 8g/km.
  • Insgesamt kann durch die Kombination eines Planetenraddifferentials mit den Kupplungseinheiten eine gewichtsoptimierte und kompakte Getriebeeinheit bereitgestellt werden, die eine Entkopplung nicht angetriebener Getriebebauteile mit möglichst geringen Antriebsverlusten ermöglicht.
  • Im Einbauzustand der Getriebeeinheit erfolgt die Drehmomentübertragung, beispielsweise von einer ersten dauerhaft angetriebenen Achse, über einen Antriebsstrang. Dieser kann zweckmäßigerweise ein Antriebselement, wie ein Antriebsrad umfassen, welches das Drehmoment auf das Planetenraddifferential überträgt.
  • Das Planetenraddifferential umfasst zwei Planetenradsätze mit jeweils drei Planetenrädern. Ein Planetenrad des ersten Planetenradsatzes kämmt hierbei zweckmäßigerweise jeweils mit einem Planetenrad des zweiten Planetenradsatzes über einen Teil der Breite der jeweiligen Verzahnung der Planetenräder. Über den anderen Teil der Breite ihrer Verzahnung kämmen die Planetenräder jeweils mit einem der beiden vorzugsweise innenverzahnten Hohlräder. Hierdurch wird das Drehmoment vom Antriebsstrang über die Planetenräder auf die jeweiligen Hohlräder übertragen.
  • Vom Planetenraddifferential ausgehend erfolgt die Drehmomentübertragung über die beiden Kupplungseinheiten zum Abtriebsstrang. Der Abtriebsstrang umfasst zwei Abtriebswellen, die jeweils mit einem Rad der zweiten Fahrzeugachse gekoppelt sind. So kann bei geschaltetem Allradantrieb das Drehmoment vom Antriebsstrang auf die Abtriebswellen übertragen werden.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Hohlrad über die erste Kupplungseinheit mit der ersten Abtriebswelle und das zweite Hohlrad über die zweite Kupplungseinheit mit der zweiten Abtriebswelle gekoppelt. Durch den Einsatz von Hohlrädern als Teil des Planetenraddifferentials können die Anforderungen an eine kompakte und leichte Bauweise des Differenzials erfüllt werden. Im eingebauten Zustand in einem Fahrzeug wird dann das Drehmoment vom Antriebsstrang über die Planetenradsätze auf die jeweiligen Hohlräder übertragen. Die Drehmomentübertragung von den Hohlrädern ausgehend erfolgt dann über die beiden Kupplungseinheiten zu den Abtriebswellen des Abtriebsstrangs.
  • Vorzugsweise sind die Planetenradsätze drehbar an einem vom Antriebsstrang antreibbaren Planetenradträger angeordnet. Der Planetenträger ist hierbei im eingebauten Zustand der Getriebeeinheit drehfest mit dem Antriebsstrang bzw. mit einem Antriebselement des Abtriebsstrangs verbunden und ermöglicht so die Übertragung des Drehmoments auf die Planetenräder der jeweiligen Planetenradsätze. Hierbei sind zweckmäßigerweise jeweils ein Planetenrad des ersten Planetenradsatzes und ein Planetenrad des zweiten Planetenradsatzes paarweise am Planetenradträger angeordnet.
  • Insgesamt findet im eingebauten Zustand der Getriebeeinheit eine Drehmomentübertragung des Drehmoments vom ersten Planetenradsatz über das erste Hohlrad und die erste Kupplungseinheit auf die erste Abtriebswelle des Abtriebsstrangs statt. Der zweite Planetenradsatz überträgt das Drehmoment vom Antriebsstrang über das zweite Hohlrad und die zweite Kupplungseinheit auf die zweite Abtriebswelle des Abtriebsstrangs.
  • Vorzugsweise sind die Kupplungseinheiten jeweils als Lamellenkupplungen ausgebildet. Eine Lamellenkupplung oder auch Reiblamellenkupplung ist eine Kupplung, die unter Last schaltbar ist. Sie besteht aus wenigstens einer Innenund einer Außenlamelle, die ein sogenanntes Reibpaar bilden. Die Innenlamellen sind hierbei mit einer Welle verzahnt, die Außenlamellen werden von einem innenverzahnten Trägerelement aufgenommen. Hierdurch wird eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Welle und dem Träger hergestellt. Um das zu übertragende Drehmoment zu erhöhen, werden üblicherweise mehrere Innen- und Außenlamellen, also mehrere Reibpaare, abwechselnd angeordnet, so dass bei gleicher Betätigungskraft höhere Momente übertragen werden können. Wird die Kupplung betätigt, so wirkt der Arbeitsdruck zur Kupplungsbetätigung gegen eine Betätigungsscheibe bzw. eine Druckscheibe relativ gleichmäßig auf alle axial verschiebbaren Lamellen.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Hohlräder jeweils eine Innenverzahnung, die als Mitnehmerverzahnung für zumindest eine Kupplungsscheibe der jeweiligen Kupplungseinheit ausgebildet ist. Die Kupplungsscheibe ist vorzugsweise als eine Außenlamelle einer Lamellenkupplung ausgebildet. Die Außenlamelle der jeweiligen Kupplungseinheit kann von den entsprechenden Hohlrädern aufgenommen und durch deren jeweilige Innenverzahnung mitgenommen bzw. geführt werden. Hierdurch wird eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Abtriebswellen des Abtriebsstrangs der Getriebeeinheit und Hohlrädern hergestellt und das Drehmoment kann von den Hohlrädern auf die Kupplungseinheiten übertragen werden. Da die Hohlräder als Mitnehmer für die Kupplungsscheibe eingesetzt werden, ist ein separates Trägerelement nicht notwendig. So wird neben der Bauraumeinsparung durch den Einsatz eines Planetenraddifferentials mit Hohlrädern zusätzlich eine Verringerung des Gewichtes der Getriebeeinheit erreicht.
  • Zweckmäßigerweise wird zur Betätigung jeder Kupplungseinheit jeweils ein Betätigungselement eingesetzt ist. Hierdurch können die Kupplungseinheiten, je nachdem ob der Allradantrieb zu- oder abgeschaltet werden soll, entsprechend betätigt werden. Für den Einsatz eignen sich beispielsweise sogenannte Axialaktuatoren, die entweder hydraulisch oder mechanisch betrieben werden können.
  • Die zweite Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Getriebeeinheit gemäß einer der vorbeschriebenen Ausgestaltungen in einem Kraftfahrzeug. Der Einsatz einer solchen gewichtsoptimierten und kompakten Getriebeeinheit im Kraftfahrzeug ermöglicht eine Allradabschaltung mit möglichst geringen Antriebsverlusten.
  • Vorzugsweise umfasst das Kraftfahrzeug, in welchem die Getriebeeinheit angeordnet ist, eine erste Fahrzeugachse mit einem Differentialgetriebe, sowie eine mit der ersten Fahrzeugachse über ein Verteilergetriebe gekoppelte zweite Fahrzeugachse, wobei die Getriebeeinheit zu einer temporären Allradabschaltung in einer der beiden Fahrzeugachsen angeordnet ist. So kann bei nicht eingeschaltetem Allradantrieb die nicht angetriebene Fahrzeugachse, je nach Antriebsart entweder die Vorder- oder die Hinterachse des Fahrzeugs, vollständig von der angetriebenen Fahrzeugachse entkoppelt werden.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen für die in einem Kraftfahrzeug eingebaute Getriebeeinheit ergeben sich aus den auf die Getriebeeinheit gerichteten Unteransprüchen, deren Vorteile entsprechend sinngemäß übertragen werden können.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhang eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt
  • 1 eine Getriebeeinheit für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug mit Allradantrieb, sowie
  • 2 ein Fahrzeug mit einer Getriebeeinheit gemäß 1.
  • Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine Getriebeeinheit 1 für ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb. Die Getriebeeinheit 1 ist in der Hinterachse eines Kraftfahrzeugs angeordnet und bei Bedarf zuschaltbar.
  • Die Getriebeeinheit 1 umfasst ein Planetenraddifferential 3, welches in einem Differentialgehäuse 4 angeordnet ist. Das Planetenraddifferential 3 ermöglicht bei geringem Bauraum die Übertragung hoher Kräfte und Drehmomente. Gleichzeitig erfüllt das Planetenraddifferential 3 die Anforderungen an ein geringes Konstruktions- bzw. Getriebegewicht. Das Planetenraddifferential 3 hat zwei Planetenradsätze 5, 7 mit jeweils drei außenverzahnten Planetenrädern 9, 11, von denen jeweils nur eines zu sehen ist. Ein Planetenrad 9 des ersten Planetenradsatzes 5 und ein Planetenrad 11 des zweiten Planetenradsatzes 7 sind paarweise an einem Planetenradträger 13 angeordnet.
  • Die Planetenräder 9, 11 jeweils eines Planetenradpaares 5, 7 kämmen über einen Teil der Breite ihrer Verzahnung 15, 17 miteinander. Zusätzlich kämmen die Planetenräder 9, 11 jedes Planetenradpaares 5, 7 über ihre Verzahnung 15, 17 mit jeweils einem Hohlrad 19, 21. Die Hohlräder 19, 21 sind wie auch die Planetenradsätze 5, 7 Teil des Planetenraddifferentials 3 der Getriebeeinheit 1.
  • Im eingebauten Zustand in einem Kraftfahrzeug mit Allradantrieb dienen die Hohlräder 19, 21 der abtriebsseitigen Übertragung des Drehmomentes aus dem Planetenraddifferential 3 auf den Abtriebsstrang 23 bzw. auf zwei Abtriebswellen 25, 27 des Abtriebsstrangs 23. Hierzu ist das erste Hohlrad 19 über eine erste Kupplungseinheit 29 mit der ersten Abtriebswelle 25 und das zweite Hohlrad 21 über eine zweite Kupplungseinheit 31 mit der zweiten Abtriebswelle 27 gekoppelt. Die Kopplung ist hierbei durch die Innenverzahnung 33, 35 der Hohlräder 19, 21 möglich.
  • Die als Lamellenkupplungen ausgebildeten Kupplungseinheiten 29, 31 bestehen jeweils aus vier Reibpaaren, die jeweils durch abwechselnd angeordnete Kupplungsscheiben 37, 39 in Form von Innenlamellen und Außenlamellen gebildet werden. Die Innenlamellen 37 beider Kupplungseinheiten 29, 31 sind hierbei jeweils mit den Abtriebswellen 25, 27 des Abtriebsstrangs 23 verzahnt. Die Außenlamellen 39 werden von den beiden Hohlrädern 19, 21 aufgenommen und durch deren jeweilige Innenverzahnung 33, 35 geführt. Hierdurch wird eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Abtriebswellen 25, 27 und den Hohlrädern 19, 21 hergestellt.
  • Da die Hohlräder 19, 21 als Mitnehmer für die Außenlamellen 39 der Kupplungseinheiten 29, 31 dienen, ist ein separates Trägerelement zur Führung der Kupplungslamellen 39 nicht notwendig. So wird neben der Bauraumeinsparung durch den Einsatz eines Planetenraddifferentials 3 mit Hohlrädern 19, 21 zusätzlich eine Verringerung des Gewichtes der Getriebeeinheit 1 erreicht.
  • Im Allradbetrieb wird das Antriebsdrehmoment von einem nicht gezeigten Verteilergetriebe über den Antriebsstrang 41, bzw. über die Mitnehmerverzahnung 43 eines Antriebsrads 45 des Antriebsstrangs 41, dem sogenannten Final Drive, auf den drehfest mit dem Antriebsrad 45 verbundenen Planetenträger 13 übertragen. Die im Planetenträger 13 gelagerten Planeten 9, 11 der Planetenradsätze 5, 7 kämmen sowohl miteinander, als auch mit jeweils einem der innenverzahnten Hohlräder 19, 21 und übertragen so das Drehmoment vom Antriebsstrang auf die Hohlräder 19, 21.
  • Die Innenverzahnung 33, 35 der Hohlräder 19, 21 dient hierbei gleichzeitig als Mitnehmerverzahnung für die Kupplungsscheiben 37, 39 der Lamellenkupplungen 29, 31. Werden die beiden Lamellenkupplungen 29, 31 geschlossen, erfolgt eine Drehmomentübertragung von den Hohlrädern 19, 21 über die Kupplungseinheiten 29, 31 auf die Abtriebswellen 25, 27 des Abtriebsstrangs 23, so dass das vom Motor eingeleitete Drehmoment auf die beiden Räder einer Hinterachse übertragen werden kann.
  • Die Anpresskraft zur Kupplungsbetätigung, also zum Schließen der Kupplungseinheiten 29, 31 bei Allradbetrieb, wird mittels eines als hydraulischer Axialaktuator ausgebildeten Betätigungselements 47 aufgebracht. Wird kein Allradantrieb benötigt, werden die Kupplungseinheiten 29, 31 geöffnet und die Getriebeeinheit 1 kann stillgelegt werden. Die Hinterachse mit der eingebauten Getriebeeinheit 1 wird also nicht angetrieben, so dass die jeweiligen Komponenten der Getriebeanordnung 1 nicht leer laufend mitgeschleppt werden müssen.
  • Insgesamt ermöglicht die Getriebeeinheit 1 bzw. der Einsatz des Planetenraddifferentials 3 die Entkopplung einer nicht angetriebenen Fahrzeugachse im eingebauten Zustand in einem Kraftfahrzeug. Durch das Abkoppeln bzw. durch das Stilllegen der nicht angetriebenen Allradkomponenten kann eine erhebliche Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs erreicht werden.
  • In 2 ist ein Fahrzeug 51 mit einer Getriebeeinheit 1 gemäß 1 gezeigt. Das Kraftfahrzeug 51 umfasst eine erste antreibbare Fahrzeugachse 53 und eine zweite antreibbare Fahrzeugachse 55. In der ersten Fahrzeugachse 53, vorliegend der Vorderachse des Fahrzeugs 51, ist ein Differenzialgetriebe 57 angeordnet, das über zwei Abtriebswellen 59, 61 mit den Rädern 63, 65 der ersten Fahrzeugachse 53 gekoppelt ist. So wird das Antriebsdrehmoment vom Antriebsmotor 67 ausgehend auf die Räder 63, 65 der ersten Fahrzeugachse 53 übertragen.
  • Weiterhin umfasst das Kraftfahrzeug 51 ein mit dem Differenzialgetriebe 57 gekoppeltes Verteilergetriebe 69, welches über eine Verbindungswelle 71 mit der zweiten Fahrzeugachse 55, vorliegend der Hinterachse des Fahrzeugs 51, gekoppelt ist. Die Kopplung erfolgt hierbei über die in der zweiten Fahrzeugachse 55 angeordnete Getriebeeinheit 1 bzw. über das Planetenraddifferential 3 der Getriebeeinheit 1.
  • Das Drehmoment wird vom Verteilergetriebe 69 in der ersten Fahrzeugachse 53 über die Verbindungswelle 71 und den Antriebsstrang 41 auf die Planetenradsätze 5, 7 übertragen. Die Planetenräder 9, 11 der Planetenradsätze 5, 7 wiederum übertragen das Drehmoment auf die Hohlräder 19, 21 des Planetenraddifferentials 3. Die Hohlräder 19, 21 sind über die beiden Kupplungseinheiten 29, 31 mit den jeweiligen Abtriebswellen 25, 27 des Abtriebsstrangs 23 der Getriebeeinheit 1 gekoppelt und dienen schließlich der abtriebsseitigen Übertragung des Drehmomentes aus dem Planetenraddifferential 3 auf den Abtriebsstrang 23 und somit auf die Räder 73, 75 der Hinterachse 55.
  • Zur Unterbrechung der Drehmomentübertragung an die Räder 73, 75 der Hinterachse 55 kann diese durch Öffnen der Kupplungseinheiten 29, 31 vom Antriebsstrang 41 getrennt werden. So werden nicht angetriebene Getriebekomponenten entkoppelt.
  • Hinsichtlich der detaillierten Beschreibung der Getriebeeinheit 1 und der jeweiligen Getriebekomponenten wird an dieser Stelle auf die Beschreibung zu 1 verwiesen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Getriebeeinheit
    3
    Planetenraddifferential
    4
    Differentialgehäuse
    5
    erster Planetenradsatz
    7
    zweiter Planetenradsatz
    9
    Planetenrad
    11
    Planetenrad
    13
    Planetenradträger
    15
    Verzahnung
    17
    Verzahnung
    19
    Hohlrad
    21
    Hohlrad
    23
    Abtriebsstrang
    25
    erste Abtriebswelle
    27
    zweite Abtriebswelle
    29
    erste Kupplungseinheit
    31
    zweite Kupplungseinheit
    33
    Innenverzahnung
    35
    Innenverzahnung
    37
    Kupplungsscheiben
    39
    Kupplungsscheiben
    41
    Antriebsstrang
    43
    Mitnehmerverzahnung
    45
    Antriebsrad
    47
    Betätigungselement
    51
    Kraftfahrzeug
    53
    erste Fahrzeugachse
    55
    zweite Fahrzeugachse
    57
    Differenzialgetriebe
    59
    Abtriebswelle
    61
    Abtriebswelle
    63
    Rad
    65
    Rad
    67
    Antriebsmotor
    69
    Verteilergetriebe
    71
    Verbindungswelle
    73
    Rad
    75
    Rad
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008022939 A1 [0005]
    • DE 102010039444 A1 [0007, 0008]

Claims (8)

  1. Getriebeeinheit (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere mit Allradantrieb, umfassend ein mit einem Antriebsstrang (41) koppelbares Planetenraddifferential (3), sowie umfassend einen Abtriebsstrang (23) mit einer ersten Abtriebswelle (25, 59) und einer zweiten Abtriebswelle (27, 61), wobei das Planetengetriebe (3) einen ersten Planetenradsatz (5) und einen zweiten Planetenradsatz (7) mit jeweils einer Anzahl von Planetenrädern (9, 11), sowie ein erstes Hohlrad (19) und ein zweites Hohlrad (21) umfasst, wobei die Planetenräder (9, 11) eines jeweiligen Planetenradsatzes (5, 7) jeweils mit einem der Hohlräder (19, 21) kämmen, und wobei das Planetenraddifferential (3) über eine erste Kupplungseinheit (29) mit der ersten Abtriebswelle (25, 59) und über eine zweite Kupplungseinheit (31) mit der zweiten Abtriebswelle (27, 61) gekoppelt ist.
  2. Getriebeeinheit (1) nach Anspruch 1, wobei das erste Hohlrad (19) über die erste Kupplungseinheit (29) mit der ersten Abtriebswelle (25, 59) und das zweite Hohlrad (21) über die zweite Kupplungseinheit (31) mit der zweiten Abtriebswelle (27, 61) gekoppelt ist.
  3. Getriebeeinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Planetenradsätze (5, 7) drehbar an einem vom Antriebsstrang (41) antreibbaren Planetenradträger (13) angeordnet sind.
  4. Getriebeeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kupplungseinheiten (29, 31) jeweils als eine Lamellenkupplung ausgebildet sind.
  5. Getriebeeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hohlräder (19, 21) jeweils eine Innenverzahnung (33, 35) aufweisen, die als Mitnehmerverzahnung für zumindest eine Kupplungsscheibe (37, 39) der jeweiligen Kupplungseinheit (29, 31) ausgebildet ist.
  6. Getriebeeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Betätigung jeder Kupplungseinheit (29, 31) jeweils ein Betätigungselement (47) eingesetzt ist.
  7. Getriebeeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Kraftfahrzeug (51), insbesondere mit Allradantrieb.
  8. Getriebeeinheit (1) nach Anspruch 7, wobei das Kraftfahrzeug (51) eine erste antreibbare Fahrzeugachse (53) mit einem Differentialgetriebe (57), sowie eine mit der ersten Fahrzeugachse (53) über ein Verteilergetriebe (69) gekoppelte zweite antreibbare Fahrzeugachse (55) umfasst, wobei das Planetenraddifferential (3) zu einer temporären Allradabschaltung in einer der beiden zweiten Fahrzeugachsen (53, 55) angeordnet ist.
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