DE102014205165A1

DE102014205165A1 - Antriebsvorrichtung, umfassend doppelt wirkende Getriebeanordnung

Info

Publication number: DE102014205165A1
Application number: DE102014205165.7A
Authority: DE
Inventors: Franz Kurth; Hannes Suhr
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2015-10-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug mit einer Getriebeanordnung (1), wobei die Einleitung eines Antriebsdrehmoments und einer Antriebsleistung von einem Antriebsmotor (2) in die Getriebeanordnung (1) über eine Antriebswelle (3) erfolgt, wobei die Getriebeanordnung (1) ein Überlagerungsgetriebe (4) zur hälftigen Verteilung der Antriebsleistung auf einen mit einer ersten Abtriebswelle (6a) verbundenem Planetenträger (7), und ein mittelbar mit einer zweiten Abtriebswelle (6b) verbundenem Hohlrad (5) sowie ein über das Hohlrad (5) mit dem Überlagerungsgetriebe (4) getrieblich verbundenem Wendegetriebe (8) zur hälftigen Verteilung des Antriebsdrehmoments auf die erste und die zweite Abtriebswelle (6a, 6b) umfasst.
Erfindungsgemäß ist zwischen der Antriebswelle (3) und dem Wendegetriebe (8) eine Koppelwelle (9) angeordnet, die über eine erste an einem Gehäuse (10) angeordnete Kupplung (11a) stationär festlegbar ist und über eine zweite an der Antriebswelle (3) angeordnete Kupplung (11b) mit der Antriebswelle (3) koppelbar ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug mit einer Getriebeanordnung, wobei die Einleitung eines Antriebsdrehmoments und einer Antriebsleistung von einem Antriebsmotor in die Getriebeanordnung über eine Antriebswelle erfolgt, wobei die Getriebeanordnung ein Überlagerungsgetriebe zur hälftigen Verteilung der Antriebsleistung auf einen mit einer ersten Abtriebswelle verbundenem Planetenträger, und ein mittelbar mit einer zweiten Abtriebswelle verbundenem Hohlrad sowie ein über das Hohlrad mit dem Überlagerungsgetriebe getrieblich verbundenem Wendegetriebe zur hälftigen Verteilung des Antriebsdrehmoments auf die erste und die zweite Abtriebswelle umfasst.
Aus der DE 10 2011 102 749 A1 geht eine Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug hervor, umfassend ein Gehäuse, eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem Rotor, sowie eine Getriebeeinrichtung. Die Getriebeeinrichtung weist ein erstes stirnverzahntes Planentengetriebe auf, welches mittels seiner Eingangswelle mit dem Rotor und mittels seiner Ausgangswelle mit einer ersten Achsflanschwelle verbunden ist, und ein zweites stirnverzahntes Planetengetriebe auf, welches mittels seiner Eingangswelle mit einer Koppelwelle des ersten Planetengetriebes und mittels einer Ausgangswelle mit einer zweiten Achsflanschwelle verbunden ist. Das erste Planetengetriebe weist ein seine Eingangswelle bildendes, koaxial zu dem Rotor angeordnetes und mit diesen verbundenes, erstes Sonnenrad, ein seine Koppelwelle bildendes Hohlrad und einen seine Ausgangswelle bildenden, koaxial zu dem Rotor sowie koaxial zu der ersten Achsflanschwelle angeordneten und mit dieser verbundenen Steg auf, welcher einen einfachen Satz drehbar gelagerter erster Planetenräder trägt, die einerseits mit dem Sonnenrad und andererseits mit dem ersten Hohlrad kämmen. Das zweite Planetengetriebe weist ein zweites Sonnenrad und einen gehäusefesten, zweiten Steg auf, welcher einen einfachen Satz drehbar gelagerter zweiter Planetenräder trägt, die mit dem zweiten Sonnenrad kämmen. Das zweite Planetengetriebe ist als einfaches Minusplanetengetriebe mit einem zweiten Hohlrad ausgebildet, dessen zweite Planetenräder zusätzlich mit dem zweiten Hohlrad kämmen. Diese Getriebeanordnung ermöglicht einen Achsantrieb mit verbessertem Wirkungsgrad und reduziert den Bauraumbedarf. Diese Getriebeanordnung bietet jedoch nicht die Möglichkeit zwischen zwei Gängen zu schalten, um so die Übersetzung zu variieren. Insbesondere bei geländegängigen Fahrzeugen sowie Baustellenfahrzeugen ist dies sehr wünschenswert.
Aufgabenstellung
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug zu entwickeln, die eine Variation der Übersetzung ohne zusätzliche Verzahnungsbauteile ermöglicht.
Erfindungsgemäße Lösung
Erfindungsgemäß ist zwischen der Antriebswelle und dem Wendegetriebe eine Koppelwelle angeordnet, die über eine erste an einem Gehäuse angeordnete Kupplung stationär festlegbar ist und über eine zweite an der Antriebswelle angeordnete Kupplung mit der Antriebswelle koppelbar ist. Ein Schließen der ersten Kupplung legt die Koppelwelle stationär fest, so dass die Getriebeanordnung als wälzendes Differenzial mit Übersetzung betrieben wird. Ein Schließen der zweiten Kupplung verbindet die Koppelwelle mit der Antriebswelle und betreibt die Getriebeanordnung als konventionelles Differenzial ohne Übersetzung. Vorzugsweise ist die Übersetzung im Betrieb der Getriebeanordnung als wälzendes Differenzial besonders hoch. Die Standardübersetzung des Überlagerungsgetriebes und des Wendegetriebes sind derart aufeinander abgestimmt, dass sich im Wälzbetrieb gleiche Drehmomente an den beiden Abtriebswellen ergeben.
Vorzugsweise ist die Antriebswelle und die zweite Abtriebswelle als Sonnenwelle ausgebildet. Mithin weist die Getriebeanordnung eine Stirnradverzahnung auf, die einen besonders kompakten Aufbau ermöglicht.
Besonders bevorzugt weist das Überlagerungsgetriebe einen Satz Planeten auf, der an dem Planetenträger gelagert ist und zwischen der Antriebswelle und dem Hohlrad kämmt. Mithin ist das Überlagerungsgetriebe als Planetengetriebe ausgebildet, dass einen Eingang und zwei Ausgänge aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Wendegetriebe einen Satz Stufenplaneten auf, der auf einem mit der Koppelwelle verbundenen Steg gelagert ist, und zwischen dem Hohlrad und der zweiten Abtriebswelle kämmt. Mit anderen Worten ist auch das Wendegetriebe als Planetengetriebe ausgebildet. Der Satz Stufenplaneten umfasst einen ersten Axialabschnitt größeren Durchmessers und einen axial benachbarten zweiten Axialabschnitt mit geringerem Durchmesser. Dabei kämmen der erste Axialabschnitt mit dem Hohlrad und der zweite Axialabschnitt mit der zweiten Abtriebswelle. Je nachdem ob die erste Kupplung oder die zweite Kupplung geschlossen ist, wird der Steg entweder stationär festgelegt oder über die Antriebswelle mit angetrieben. Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Wendegetriebe einen ersten und zweiten miteinander kämmenden Satz Planeten auf, die jeweils auf einem mit dem Hohlrad verbundenen Steg gelagert sind, wobei der erste Satz Planeten mit einem mit der Koppelwelle verbundenen Hohlrad kämmt und der zweite Satz Planeten mit der zweiten Abtriebswelle kämmt. Die beiden Planetensätze bilden zusammen ein Planetensatzpaar wobei die Planetensätze gegensinnig getrieblich gekoppelt sind. Je nachdem ob die erste oder zweite Kupplung geschlossen ist, wird entweder das mit der Koppelwelle verbundene Hohlrad stationär festgelegt oder über die Antriebswelle mit angetrieben.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel die ist Getriebeanordnung als Achsdifferenzial ausgebildet, wobei die beiden Abtriebswellen jeweils ein Antriebsrad einer gemeinsamen Achse antreiben. Somit wird nur eine Achse des Fahrzeugs angetrieben.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Getriebeanordnung als Mittendifferenzial ausgebildet, wobei die beiden Abtriebswellen jeweils eine Achse antreiben. Mit anderen Worten wird dadurch ein Allradantrieb des Fahrzeugs realisiert. Vorzugsweise weist die jeweilige Achse ein Differenzial auf, um das Antriebsdrehmoment auf die beiden Antriebsräder der jeweiligen Achse zu verteilen.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigt
1 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel, und
2 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Gemäß 1 weist die Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug einen Antriebsmotor 2 und eine damit verbundene Getriebeanordnung 1 auf. Über eine Antriebswelle 3 wird das Antriebsdrehmoment und die Antriebsleistung des Antriebsmotors 2 in die Getriebeanordnung 1 eingeleitet. Die Getriebeanordnung 1 weist ein Überlagerungsgetriebe 4 und ein Wendegetriebe 8 auf wobei das Überlagerungsgetriebe 4 zur hälftigen Verteilung der Antriebsleistung auf die beiden Abtriebswellen 6a, 6b vorgesehen ist und das Wendegetriebe 8 zur hälftigen Verteilung des Antriebsdrehmoments auf die beiden Abtriebswellen 6a, 6b vorgesehen ist. Das Überlagerungsgetriebe 4 umfasst die Antriebswelle 3, einen Satz Planeten 12, einen Planetenträger 7 und ein Hohlrad 5. Das Wendegetriebe 8 umfasst einen Satz Stufenplaneten 13, einen Steg 14, das Hohlrad 5 und eine Abtriebswelle 6b.
Die Antriebswelle 3 ist als Sonnenwelle ausgebildet und kämmt mit dem Satz Planeten 12, der auf dem Planetenträger 7 gelagert ist und seinerseits mit dem Hohlrad 5 kämmt. Über den Planetenträger 7 wird ein Teil der Antriebsleistung und des Antriebsdrehmoments auf die Abtriebswelle 6a geleitet. Der verbleibende Teil des Antriebsdrehmoments und der Antriebsleistung wird über das Hohlrad 5 auf den Satz Stufenplaneten 13 geleitet, der auf dem Steg 14 gelagert ist. Der Satz Stufenplaneten 13 weist einen ersten Axialabschnitt mit einem größeren Durchmesser auf und einen axial benachbarten zweiten Axialabschnitt mit einem geringeren Durchmesser auf. Der Axialabschnitt mit dem größeren Durchmesser kämmt mit dem Hohlrad 5 und der Axialabschnitt mit dem kleineren Durchmesser kämmt mit einer als Sonnenwelle ausgebildeten zweiten Abtriebswelle 6b. Ferner ist der Steg 14 mit einer Koppelwelle 9 verbunden. An den beiden distalen Enden der Koppelwelle 9 ist jeweils eine Kupplung 11a, 11b angeordnet. Die Kupplung 11a verbindet die Koppelwelle 9 mit einem stationär festgelegten Gehäuse 10. Die Kupplung 11b verbindet die Koppelwelle 9 mit der Antriebswelle 3.
Die erste und die zweite Kupplung 11a, 11b sind wahlweise schließbar, wobei bei geschlossener erster Kupplung 11a die Kupplung 11b geöffnet ist und bei geschlossener zweiter Kupplung 11b die Kupplung 11a geöffnet ist. Ein Schließen der ersten Kupplung 11a legt somit die Koppelwelle 9 stationär fest und erlaubt die Getriebeanordnung 1 als wälzendes Differenzial mit hoher Übersetzung zu betreiben. Ein Schließen der zweiten Kupplung 11b verbindet die Koppelwelle 9 mit der Antriebswelle 3 und erlaubt dadurch die Getriebeanordnung 1 als konventionelles Differenzial ohne Übersetzung zu betreiben. Somit bietet die Antriebsvorrichtung eine hohe Gesamtübersetzung aufgrund der beiden schaltbaren Gänge. Dies ist insbesondere für geländegängige Fahrzeuge, Baustellenfahrzeug, Traktoren und Schwerlastfahrzeuge von Vorteil.
Gemäß 2 hat sich bezüglich 1 lediglich die Ausbildung der Koppelwelle 9 und des Wendegetriebes 8 geändert wodurch die Getriebeanordnung 1 noch kompakter ausgebildet ist und weniger Bauraum benötigt. Dabei ist die Koppelwelle 9 mit einem Hohlrad 16 statt mit dem Steg 14 verbunden. Das Hohlrad 16 kämmt mit einem ersten Satz Planeten 15a, der wiederum mit einem zweiten Satz Planeten 15b kämmt. Die beiden Planetensätze 15a, 15b bilden zusammen ein Planetensatzpaar und sind jeweils auf einem Steg 14a, 14b gelagert. Die Stege 14a, 14b sind mit dem Hohlrad 5 verbunden. Der zweite Satz Planeten 15b kämmt ferner mit der zweiten Abtriebswelle 6b. Bei geschlossener erster Kupplung 11a wird das Hohlrad 16 stationär festgelegt, so dass die Einleitung eines Antriebsdrehmoments und einer Antriebsleistung lediglich über die mit dem Hohlrad 5 verbundenen Stege 14a, 14b erfolgt. Bei geschlossener Kupplung 11b dreht das Hohlrad 16 zusammen mit der Antriebswelle 3 mit.
Bezugszeichenliste

1: Getriebeanordnung
2: Antriebsmotor
3: Antriebswelle
4: Überlagerungsgetriebe
5: Hohlrad
6a, 6b: Abtriebswelle
7: Planetenträger
8: Wendegetriebe
9: Koppelwelle
10: Gehäuse
11a, 11b: Kupplung
12: Satz Planeten
13: Satz Stufenplaneten
14, 14a, 14b: Steg
15a, 15b: Satz Planeten
16: Hohlrad

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 102011102749 A1 [0002]

Claims

Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug mit einer Getriebeanordnung (1), wobei die Einleitung eines Antriebsdrehmoments und einer Antriebsleistung von einem Antriebsmotor (2) in die Getriebeanordnung (1) über eine Antriebswelle (3) erfolgt, wobei die Getriebeanordnung (1) ein Überlagerungsgetriebe (4) zur hälftigen Verteilung der Antriebsleistung auf einen mit einer ersten Abtriebswelle (6a) verbundenem Planetenträger (7), und ein mittelbar mit einer zweiten Abtriebswelle (6b) verbundenem Hohlrad (5) sowie ein über das Hohlrad (5) mit dem Überlagerungsgetriebe (4) getrieblich verbundenem Wendegetriebe (8) zur hälftigen Verteilung des Antriebsdrehmoments auf die erste und die zweite Abtriebswelle (6a, 6b) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Antriebswelle (3) und dem Wendegetriebe (8) eine Koppelwelle (9) angeordnet ist, die über eine erste an einem Gehäuse (10) angeordnete Kupplung (11a) stationär festlegbar ist und über eine zweite an der Antriebswelle (3) angeordnete Kupplung (11b) mit der Antriebswelle (3) koppelbar ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (3) und die zweite Abtriebswelle (6b) als Sonnenwellen ausgebildet sind.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlagerungsgetriebe (4) einen Satz Planeten (12) aufweist, der an dem Planetenträger (7) gelagert ist und zwischen der Antriebswelle (3) und dem Hohlrad (5) kämmt.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wendegetriebe (8) einen Satz Stufenplaneten (13) aufweist, der auf einem mit der Koppelwelle (9) verbundenen Steg (14) gelagert ist und zwischen dem Hohlrad (5) und der zweiten Abtriebswelle (6b) kämmt.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wendegetriebe (8) einen ersten und einen zweiten miteinander kämmenden Satz Planeten (15a, 15b) aufweist, die jeweils auf einem mit dem Hohlrad (5) verbundenem Steg (14, 14b) gelagert sind, wobei der erste Satz Planeten (15a) mit einem mit der Koppelwelle (9) verbundenen Hohlrad (16) kämmt und der zweite Satz Planeten (15b) mit der zweiten Abtriebswelle (6b) kämmt.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung (1) als Achsdifferenzial ausgebildet ist und die beiden Abtriebswellen (6a, 6b) jeweils ein Antriebsrad einer gemeinsamen Achse antreiben.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung (1) als Mittendifferenzial ausgebildet ist und die beiden Abtriebswellen (6a, 6b) jeweils eine Achse antreiben.
Verfahren zum Betrieb einer Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schließen der ersten Kupplung (11a) die Koppelwelle (9) stationär festlegt und die Getriebeanordnung (1) als wälzendes Differenzial mit Übersetzung betrieben wird.
Verfahren zum Betrieb einer Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schließen der zweiten Kupplung (11b) die Koppelwelle (9) mit der Antriebswelle (3) verbindet und die Getriebeanordnung (1) als konventionelles Differenzial ohne Übersetzung betrieben wird.