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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für ein Fahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art.
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Eine derartige Getriebeanordnung ist aus
DE 10 2011 102 749 A1 bekannt. Diese weist ein erstes Planetenradgetriebe mit einem ersten Satz Planetenräder und einem ersten Hohlrad und eine zweites Planetenradgetriebe mit einem zweiten Satz Planetenräder und einem zweiten Hohlrad auf. Hohlräder und Planetenräder werden an den Verzahnungen geführt, so dass keine Hohlradlagerung und keine Axiallagerung der Planetenräder vorgesehen ist. Nachteilig wirkt sich bei dieser Ausgestaltung der Umstand aus, dass Radial- und Axialkräfte nicht oder nur in geringem Maß aufgenommen werden können. Dies kann im Betrieb, insbesondere bei hohen Belastungen, wie beispielsweise in einem Differenzialgetriebe, zu erhöhtem Verschleiß und zu Betriebsstörungen führen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Getriebeanordnung der vorgenannten Art den Verschleiß zu reduzieren und die Betriebssicherheit zu erhöhen und zugleich die Getriebeanordnung bauraumsparend zu gestalten.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
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Es wird eine Getriebeanordnung mit einer ersten Planetenradgetriebestufe mit einem ersten Hohlrad und einer zweiten Planetenradgetriebestufe mit einem ersten Hohlrad vorgeschlagen, wobei zur Verbindung der Planetenradgetriebestufen das erste und das zweite Hohlrad festverbunden sind. Dabei weisen die Hohlräder zur radialen Abstützung einen gemeinsamen Hohlradträger auf, der einerseits an einem ersten Planetenradträger der ersten Planetenradgetriebestufe und andererseits an einem zweiten Planetenradträger der zweiten Planetenradgetriebestufe axial gelagert ist. Am gemeinsamen Hohlradträger können radiale und axiale Kräfte innerhalb des Getriebes bauraumsparend abgetragen werden. Der Verschleiß im Getriebe wird reduziert und die Betriebssicherheit erhöht.
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Es ist von Vorteil, wenn der erste Planetenradträger radial innen einen zentralen axial vorstehenden Naben- oder Hohlwellenabschnitt zur drehfesten Verbindung mit einer Zentralwelle aufweist, wobei der Hohlradträger auf dem Naben- oder Hohlwellenabschnitt radial gelagert ist. Auf diese Weise wird am ersten Planetenradträger eine Leistungsverzweigung und zugleich die radiale Abstützung des Hohlradträgers ermöglich.
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Eine einfache axiale Lagerung des Hohlradträgers ist einerseits über ein erstes Axiallager am ersten Planetenradträger und andererseits über ein zweites Axiallager am zweiten Planetenradträger möglich. Vorzugsweise ist hierbei das erste Axiallager jeweils mit einem Lagerring einerseits direkt am Hohlradträger und andererseits direkt am ersten Planetenradträger und das zweite Axiallager jeweils mit einem Lagerring einerseits direkt am Hohlradträger und andererseits direkt am zweiten Planetenradträger abgestützt.
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Der Hohlradträger kann mit einem zentralen Nabenabschnitt radial innen über ein Radiallager auf dem zentralen Naben- oder Hohlwellenabschnitt des ersten Planetenradträgers radial gelagert sein. Vorzugsweise ist dabei das Radiallager mit seinem Lageraußenring direkt am Innendurchmesser des Nabenabschnitts des Hohlradträgers und mit seinem Lagerinnenring direkt am Außendurchmesser des Naben- oder Hohlwellenabschnitts des ersten Planetenradträgers abgestützt.
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Die erste und zweite Planetenradgetriebestufe können zumindest abschnittsweise von einem Gehäuse umschlossen sein, wobei der erste Planetenradträger am Gehäuse axial gelagert ist. Auf einfache Weise ist es so möglich, im Getriebe auftretende axiale Lasten am Gehäuse abzutragen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in der zweiten Planetenradgetriebestufe der zweite Planetenradträger gehäusefest ausgebildet, wobei die Planetenräder einerseits am zweiten Planetenradträger und andererseits am Gehäuse drehbar gelagert sind.
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Die Planetenräder der zweiten Planetenradgetriebestufe sind vorzugsweise als Stufenplaneten ausgeführt und kämmen an einem größeren Stufendurchmesser mit dem zweiten Hohlrad und an einem kleineren Stufendurchmesser mit einem Sonnenrad der zweiten Planetenradgetriebestufe. Hierdurch wird eine vorbestimmte Übersetzung in der zweiten Planetenradgetriebestufe ermöglicht. Dabei ist eine weitere Bauraumreduzierung möglich, wenn das Gehäuse im Bereich des kleineren Stufendurchmessers der Planetenräder entsprechend dem kleineren Stufendurchmesser nach radial innen eingezogen ist.
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Die Planetenräder der zweiten Planetenradgetriebestufe können als Stufenplaneten derart ausgeführt sein, dass die Stufe mit dem größeren Stufendurchmesser durch einen Zahnkranz gebildet wird, der auf einem Bolzen drehfest angeordnet ist. Hierbei kann der Bolzen einerseits direkt am zweiten Planetenradträger und andererseits direkt am Gehäuse drehbar gelagert sein. Vorzugsweise bildet der Bolzen am Außendurchmesser seines vom Zahnkranz abgewandten freien Endabschnitts eine Verzahnung als Stufe mit dem kleineren Stufendurchmesser. Hierdurch können Bauraum und Masse weiter reduziert und so die Dynamik verbessert werden.
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Zur Minimierung von Verlusten, ist der Bolzen einerseits am zweiten Planetenradträger und andererseits am Gehäuse jeweils über ein als Wälzlager ausgebildetes Radiallager abgestützt. Die Wälzkörper können dabei an am Außendurchmesser des Bolzens gebildeten Laufflächen geführt sein. Bevorzugt sind hierbei die Radiallager jeweils mit einem Lageraußenring zum einen am zweiten Planetenradträger und zum anderen direkt am Gehäuse abgestützt.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind erstes und zweites Hohlrad baugleich ausgeführt, wodurch die Herstellungs- und Werkzeuganschaffungskosten deutlich reduziert werden. Zudem wird die Ersatzteilbeschaffung erheblich vereinfacht.
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Eine einfache feste Verbindung der Hohlräder ist durch Verschweißen dieser mit dem Hohlradträger möglich. Hohlräder und Hohlradträger bilden so eine einfach vormontierbare Baugruppe.
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Bauraum und Masse können weiter reduziert werden, wenn der Hohlradträger zumindest abschnittsweise scheibenförmig ausgebildet ist, wodurch zugleich die Herstellung vereinfacht wird.
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Eine besonders einfache dauerfeste Verbindung der Hohlräder mit dem Hohlradträger wird erreicht, wenn diese jeweils koaxial an jeweils einer axialen Seite eines scheibenförmigen Ringabschnitts des Hohlradträgers fest angebunden sind. Die Hohlräder sind so jeweils seitlich am Hohlradträger einfach befestigbar.
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Eine besonders kostengünstige Herstellung ist möglich, wenn die Hohlräder und/oder der Hohlradträger aus Blech hergestellt sind. Hohlräder und/oder der Hohlradträger können dabei durch blechverarbeitende Verfahren, beispielsweise durch Biegen, insbesondere durch Tiefziehen, und durch Stanzen besonders einfach hergestellt werden. Zudem können auf diese Weise Hohlräder und/oder Hohlradträger in einer besonders masse- und gewichtssparenden Leichtbauweise hergestellt werden, wodurch die Trägheit verringert und die Dynamik des Getriebes weiter erhöht wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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Die einzige Figur zeigt in einer Schnittdarstellung eine erfindungsgemäße Getriebeanordnung für ein Fahrzeug mit einer ersten Planetenradgetriebestufe mit einem ersten Sonnenrad 1, das als Hohlwelle mit einer Außenverzahnung ausgebildet ist. Dabei dient die Hohlwelle als Antriebswelle. Das erste Sonnenrad 1 steht an der Außenverzahnung in Eingriff mit einem ersten Satz Planetenräder 2, die ihrerseits mit der Innenverzahnung eines ersten Hohlrads 3 kämmen und an einem ersten Planetenradträger 4 drehbar abgestützt sind. Am ersten Planetenradträger 4 ist zur Leistungsverzweigung ein koaxial zum Sonnenrad 1 in axial innere Richtung des Getriebes vorstehender zentraler Naben- oder Hohlwellenabschnitt ausgebildet. Dieser bildet eine erste Abtriebswelle und ist mit einer am Innendurchmesser beispielhaft angedeuteten Keilverzahnung zur drehfesten Verbindung mit einer nicht dargestellten Welle ausgeführt.
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Die Getriebeanordnung weist eine zweite Planetenradgetriebestufe mit einem zweiten Hohlrad 5 auf, das an seiner Innenverzahnung mit einem zweiten Satz Planetenräder 6 kämmt, die über einen gehäusefesten zweiten Planetenradträger 7 abgestützt sind.
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Das zweite Hohlrad 5 ist koaxial zum ersten Hohlrad 3 angeordnet und mit diesem festverbunden. Hierzu sind die Hohlräder 3, 5 an einem gemeinsamen Hohlradträger 8 verschweißt, der zur drehbaren radialen Abstützung beider Hohlräder 3, 5 dient. Erstes und zweites Hohlrad 3, 5 sind baugleich, d. h. insbesondere mit gleicher Verzahnung, mithin mit gleichem Modul, mit gleichen Achsabständen und gleichen geometrischen Abmessungen ausgeführt.
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Der Hohlradträger 8 ist an seinem radial äußeren Endbereich scheibenförmig ausgeführt. Erstes und zweites Hohlrad 3, 5 und Hohlradträger 8 sind koaxial hintereinander angeordnet, wobei letzterer mit einem scheibenförmigen Ringabschnitt axial zwischen den Hohlrädern 3, 5 angeordnet ist. Hierbei sind erstes und zweites Hohlrad 3, 5 jeweils axial stirnseitig ringförmig an den planen axialen Seiten des scheibenförmigen Ringabschnitts angelegt und verschweißt. Die Hohlräder 3, 5 schließen dabei am Außendurchmesser bündig mit dem radial äußeren stirnseitigen Ende des Hohlradträgers 8 ab.
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Der Hohlradträger 8 ist scheibenförmig axial zwischen erstem und zweitem Planetenradträger 4, 7 koaxial zu diesen angeordnet. Radial innen ist er mit einem Nabenabschnitt direkt auf dem zentralen Naben- oder Hohlwellenabschnitt des ersten Planetenradträgers 4 drehbar radial gelagert. Hierzu ist ein Radiallager 9, hier ein Wälzlager, unmittelbar zwischen dem Innendurchmesser des Nabenabschnitts des Hohlradträgers 8 und dem Außendurchmesser des Naben- oder Hohlwellenabschnitt des ersten Planetenradträgers 4 angeordnet. Das Radiallager 9 ist mit seinem Lageraußenring direkt am Innendurchmesser des Nabenabschnitts des Hohlradträgers 8 und mit seinem Lagerinnenring direkt am Außendurchmesser des Naben- oder Hohlwellenabschnitts des ersten Planetenradträgers 4 abgestützt.
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Der Hohlradträger 8 bildet in einem zwischen seinem radial äußeren Endbereich und dem Nabenabschnitt radial innen gelegenen mittleren Bereich axial beidseitig ringförmige Lagerflächen zur axialen Lagerung. An diesen ist der Hohlradträger 8 einerseits über ein erstes Axiallager 10 direkt am ersten Planetenradträger 4 und andererseits über ein zweites Axiallager 11 direkt an einem gehäusefest ausgebildeten zweiten Planetenradträger 7 gelagert ist. Dabei liegen die Lagerringe von erstem und zweitem Axiallager 10, 11, hier ein Wälzlager, einerseits direkt an den Lagerflächen des Hohlradträgers 8 und andererseits direkt am ersten Planetenradträger 4 bzw. am zweiten Planetenradträger 7 an. Im Bereich der Lagerflächen ist der Hohlradträger 8 leicht zum ersten Planetenradträger 4 hin axial ausgebuchtet.
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Die Planetenräder 6 der zweiten Planetenradgetriebestufe sind als Stufenplaneten zweiteilig ausgebildet. Dabei steht die Stufe mit dem größeren Stufendurchmesser mit der Verzahnung des zweiten Hohlrads 5 und die Stufe mit dem kleineren Stufendurchmesser mit einem zentralen zweiten Sonnenrad 12 in Eingriff steht. Die Stufe mit dem größeren Stufendurchmesser wird durch einen Zahnkranz gebildet, der auf einem Endabschnitt eines Bolzens drehfest angeordnet ist. Hierbei ist am Außendurchmesser des vom Zahnkranz abgewandten freien Endabschnitts des Bolzens eine Verzahnung als Stufe mit dem kleineren Stufendurchmesser ausgebildet. Der Bolzen ist einerseits mit seinem dem Zahnkranz zugewandten Ende unmittelbar am gehäusefest ausgebildeten zweiten Planetenradträger 7 und andererseits mit seinem von diesem abgewandten Ende unmittelbar an einem die erste und zweite Planetenradgetriebestufe umschließenden Gehäuse 13 jeweils über ein Radiallager drehbar gelagert. Im Bereich des kleineren Stufendurchmessers der Planetenräder 6 ist das Gehäuse 13 entsprechend dem kleineren Stufendurchmesser nach radial innen eingezogen.
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Das zweite Sonnenrad 12 ist mit einem zentralen Naben- oder Hohlwellenabschnitt ausgeführt, der koaxial zum Naben- oder Hohlwellenabschnitt des ersten Planetenradträgers 4 angeordnet ist. Der Naben- oder Hohlwellenabschnitt des zweiten Sonnenrads 12 bildet eine zweite Ausgangswelle und weist am Innendurchmesser zur drehfesten Verbindung mit einer nicht dargestellten Welle eine beispielhaft angedeutete Keilverzahnung auf. Dabei sind der Naben- oder Hohlwellenabschnitt des ersten Sonnenrads 1, der Naben- oder Hohlwellenabschnitt Naben- oder Hohlwellenabschnitt des ersten Planetenradträgers 4 und der Naben- oder Hohlwellenabschnitt des zweiten Sonnenrads 12 jeweils durch einen geringen Luftspalt axial beabstandet koaxial hintereinander zentral angeordnet.
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An der axial äußeren Seite der ersten Planetenradgetriebestufe ist ein mit dem übrigen Gehäuse 13, hier durch Schraubenverbindungen, lösbar verbundener Deckel angeordnet. An der Innenseite des Deckels ist der erste Planetenradträger 4 an seiner vom Hohlradträger 8 abgewandten Seite über ein drittes Axiallager 14 direkt gelagert. Dabei liegt das dritte Axiallager 14 mit jeweils einem Lagerring einerseits direkt an einer ringförmigen axialen Lagerfläche an der Innenseite des Deckels und andererseits direkt am ersten Planetenradträger 4 an. Der Deckel weist eine zentrale Durchgangsöffnung 15 auf, an der das erste Sonnenrad 1 ist mit einem unverzahnten Hohlwellenabschnitt nach außen hindurchgeführt ist. Zur Abdichtung nach außen ist im radialen Luftspalt zwischen Deckel und Sonnenrad 1 eine Dichtung 16 vorgesehen, die mit festem Sitz am Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 15 angeordnet und mit einer Dichtlippe am Außendurchmesser des unverzahnten Hohlwellenabschnitts des ersten Sonnenrads 1 anliegt. In axial äußere Richtung ist die Dichtung 16 durch einen radialen Absatz am Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 15 gesichert.
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Das zweite Sonnenrad 12 ist am Außendurchmesser seines Naben- oder Hohlwellenabschnitts unmittelbar über ein doppelreihiges Schrägkugellager 17 am Innendurchmesser eines zentralen nach axial innen weisenden Flanschs des Gehäuses 13 gelagert. Dabei sind die Radiallager des Bolzens zur Abstützung am Gehäuse 13 mit Ihren Lageraußenringen am Außendurchmesser des Flanschs absgestützt.
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Zur Abdichtung nach außen ist eine Dichtung 18 im radialen Luftspalt zwischen Flansch des Gehäuses 13 und Naben- oder Hohlwellenabschnitts des zweiten Sonnenrads 12 vorgesehen. Die Dichtung 18 ist mit festem Sitz am Innendurchmesser des Flansches angeordnet und liegt mit einer Dichtlippe am Außendurchmesser des Naben- oder Hohlwellenabschnitts des zweiten Sonnenrads 12 an. Die Planetenradgetriebestufen und das Gehäuse 13 bilden auf diese Weise eine abgedichtete vormontierbare Baueinheit.
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Die erfindungsgemäße Getriebeanordnung kann besonders vorteilhaft als Differenzialgetriebe in Planetenbauweise für ein Fahrzeug verwendet werden. Hierzu ist die erste Planetenradgetriebestufe am ersten Sonnenrad 1 als Leistungseingang direkt mit einem Antriebsmotor oder einer Ausgangswelle eines zwischen diesem und dem Differenzialgetriebe zwischengeschalteten Getriebes des Fahrzeugs verbindbar. Die zugeführte Antriebsleistung wird über das erste Sonnenrad 1 und über den ersten Satz Planetenräder 2 einerseits auf das erste Hohlrad 3 und andererseits über die Leistungsverzweigung am ersten Planetenradträgers 4 auf dessen zentralen Naben- oder Hohlwellenabschnitt übertragen. Dieser bildet einen ersten Leistungsausgang, der mit einer ersten Achswelle zum Antrieb eines ersten Fahrzeugrads verbindbar ist. Die auf das erste Hohlrad 3 übertragene Antriebsleistung wird über das mit diesem festverbundene zweite Hohlrad 5 auf die zweite Planetenradgetriebestufe geleitet und dort über den zweiten Satz Planetenräder 6 auf das zweite Sonnenrad 12 übertragen. Dieses bildet an seinem Naben- oder Hohlwellenabschnitt einen zweiten Leistungsausgang, der mit einer zweiten Achswelle zum Antrieb eines zweiten Fahrzeugrads verbindbar ist. Da die Planetenräder 6 als Stufenplaneten ausgebildet sind, wird in der zweiten Planetenradgetriebestufe eine vorbestimmte Übersetzung erreicht.
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Die erste Planetenradgetriebestufe wird als sogenanntes Überlagerungsgetriebe und die zweite Planetenradgetriebestufe als sogenanntes Wendegetriebe bezeichnet. Die Zähnezahlkombinationen der beiden Planetenradgetriebestufen können derart vorbestimmt sein, dass die Ausgangsdrehzahlen und Ausgangsdrehmomente der Ausgangswellen beider Planetenradgetriebestufen gleich sind. Eine solche Getriebeanordnung wird auch als wälzendes Differenzial bezeichnet, bei dem die Ausgleichsräder auch bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs mit den Abtriebsrädern in wälzendem Zahnkontakt stehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sonnenrad
- 2
- Planetenrad
- 3
- Hohlrad
- 4
- Planetenradträger
- 5
- Hohlrad
- 6
- Planetenrad
- 7
- Planetenradträger
- 8
- Hohlradträger
- 9
- Radiallager
- 10
- Axiallager
- 11
- Axiallager
- 12
- Sonnenrad
- 13
- Gehäuse
- 14
- Axiallager
- 15
- Durchgangsöffnung
- 16
- Dichtung
- 17
- Schrägkugellager
- 18
- Dichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011102749 A1 [0002]
