DE102016202723B4 - Hochübersetzendes Umlaufräderschaltgetriebe, insbesondere für ein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug - Google Patents

Hochübersetzendes Umlaufräderschaltgetriebe, insbesondere für ein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Umlaufräderschaltgetriebe mit: – einem Leistungseingang (I1), – einem Leistungsausgang (O1), – einem Vorstufengetriebe (VG), das durch den Leistungseingang (I1) getrieben wird, mit einem festen Übersetzungsverhältnis mit einem Vorstufensonnenrad (VS1), einem Vorstufenplanetensatz (VP1), einem Vorstufenplanetenträger (VC1) und einem Vorstufenhohlrad (VH1), – einem Laststufengetriebe (LG), das durch das Vorstufengetriebe (VG) getrieben wird, mit einem ersten Laststufensonnenrad (LS1), einem zweiten Laststufensonnenrad (LS2), Laststufenplaneten (LP1, LP2), einem ersten Laststufenplanetenträger (LC1) und einem ersten Laststufenhohlrad (LH1), und – einer Doppelkupplungseinrichtung (DK), mit einer ersten Kupplung (K1) und einer zweiten Kupplung (K2), die in einem räumlich axial zwischen dem Vorstufengetriebe (VG) und dem Laststufengetriebe (LG) liegenden Zwischenbereich angeordnet ist, wobei – der Leistungsabgriff aus dem Laststufengetriebe (LG) über den Laststufenplanetenträger (LC1) erfolgt, und – die Planeten des ersten Laststufenplanetensatzes (LP1) radial von innen her in das Laststufenhohlrad (LH1) eingreifen, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste Kupplung (K1) der selektiven Ankoppelung des ersten Laststufensonnenrades (LS1) an den Vorstufenplanetenträger (VC1) dient, – die zweite Kupplung (K2), der selektiven Ankoppelung des zweiten Laststufensonnenrades (LS2) an den Vorstufenplanetenträger (VC1) dient, – der erste Laststufenplanetensatz (LP1) und der zweite Laststufenplanetensatz (LP2) gemeinsam einen Stufenplanetensatz mit gestuften Planeten bilden, – das erste Laststufenhohlrad (LH1) an einem Getriebegehäuse (G) des Umlaufräderschaltgetriebes stationär festgelegt ist.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Umlaufräderschaltgetriebe gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
  • Aus DE 10 2005 059 813 A1 ist ein derartiges Umlaufräderschaltgetriebe bekannt. Bei diesem Umlaufräderschaltgetriebe ist eine Eingangswelle mit dem Planetenträger eines Vorstufengetriebes verbunden. Das Vorstufengetriebe umfasst weiterhin ein Hohlrad und ein Sonnenrad. Der Leistungsabgriff aus diesem Vorstufengetriebe erfolgt über das Hohlrad, das Sonnenrad ist stationär festgelegt. Das Hohlrad des Vorstufengetriebes ist über zwei separate Kupplungseinrichtungen schaltbar mit einem ersten oder einem zweiten Sonnenrad einer Laststufe koppelbar.
  • Aus WO 2009/092 215 A1 ist ebenfalls ein Umlaufrädergetriebe bekannt, das ein Vorstufengetriebe sowie ein Laststufengetriebe umfasst. Der Antrieb des Vorstufengetriebes erfolgt über dessen Sonnenrad; das Hohlrad und der Planetenträger sind über Kupplungseinrichtungen mit dem Laststufengetriebe koppelbar.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Umlaufräderschaltgetriebe mit hoher Gesamtübersetzungswirkung zu schaffen, das sich durch einen hohen mechanischen Wirkungsgrad auszeichnet.
  • Erfindungsgemäße Lösung
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Umlaufräderschaltgetriebe mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
  • Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, ein Umlaufräderschaltgetriebe zu schaffen, bei welchem eine als Doppelkupplung ausgebildete Kupplungsmechanik in einem Getriebeabschnitt wirksam ist, in welchem bereits eine mittlere Drehmomentenerhöhung sowie entsprechend eine mittlere Drehzahlabsenkung vorliegt.
  • Die in das Laststufenhohlrad radial von innen her eingreifenden Planeten des ersten Laststufenplanetensatzes weisen vorzugsweise einen Teilkreisdurchmesser auf, der kleiner ist als der Teilkreisdurchmesser der Planeten des zweiten Laststufenplanetensatzes.
  • Das erfindungsgemäße Umlaufräderschaltgetriebe kann in vorteilhafter Weise derart aufgebaut werden, dass dieses einen Wellenzapfen umfasst, welcher das erste Laststufensonnenrad mit einem Innenläufer der ersten Kupplung verbindet, wobei auf diesem Wellenzapfen eine Hohlwelle drehbar angeordnet ist, welche das zweite Laststufensonnenrad mit einem Innenläufer der zweiten Kupplung verbindet. Zwischen dieser Hohlwelle und dem Wellenzapfen kann ein Gleit- oder vorzugsweise ein Wälzlager vorgesehen sein, das eine radiale Abstützung der beiden Komponenten aneinander ermöglicht.
  • Das zweite Laststufensonnenrad ist der ihm zugeordneten zweiten Kupplung enger benachbart als das erste Laststufenrad der diesem zugeordneten ersten Kupplung. Durch diese spezielle Schachtelung ergibt sich eine vorteilhafte Belastung des Laststufenplanetenträgers und eine Reduzierung der radialen Getriebeabmessungen, da das Laststufenhohlrad radial unter den zur Getriebeachse konzentrischen Umlaufhüllkreis der Planeten des zweiten Laststufenplanetensatzes eintaucht und damit einen kleineren Durchmesser aufweist, als wenn dieses mit den Planeten des zweiten Laststufenplanetensatzes gepaart werden würde. Auch liegt das erste Laststufenhohlrad näher am Getriebeausgang.
  • Die beiden Kupplungen der Doppelkupplungseinrichtung sind vorzugsweise als Lamellenkupplungen ausgebildet, deren Lamellen wechselweise am entsprechenden Innenläufer und am Kupplungsgehäuse drehfest, jedoch axial verschiebbar geführt sind. Jenes Kupplungsgehäuse kann dabei unmittelbar drehstarr an den Planetenträger der Vorstufe angebunden sein. Die Kupplungen der Doppelkupplung sind vorzugsweise axial nebeneinander liegend angeordnet und vorzugsweise durch Einsatz möglichst vieler gleichartiger Bauteile realisiert.
  • Das erfindungsgemäße Umlaufräderschaltgetriebe kann weiterhin in vorteilhafter Weise derart aufgebaut sein, dass der Wellenzapfen zum Antrieb des ersten Sonnenrades und eine das Vorstufensonnenrad treibende Eingangswelle aneinander zentriert sind.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Getriebe können in besonders vorteilhafter Weise zwei Gänge im Bereich von i = 15 und i = 7,5 realisiert werden, wobei eine Welle der einfachen Vorstufe mit der jeweils anderen Welle der ausgangsseitigen Überlagerungsgetriebestufe verbunden werden muss. Dies wird erfindungsgemäß mittels einer Doppelkupplung bewerkstelligt, deren Kupplungskorb immer mit dem Steg, d. h. dem Planetenträger der Vorstufe verbunden ist. Die als Laststufe fungierende Überlagerungsgetriebestufe ist vorzugsweise als Koppelgetriebe mit gestuften Planeten ausgeführt. Die Doppelkupplung sitzt axial zwischen der Vorstufe und der die Schaltfunktion bietenden Überlagerungsgetriebestufe.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
  • Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
  • 1 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaues eines erfindungsgemäßen Umlaufräderschaltgetriebes gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei welcher ein erstes Laststufensonnenrad und ein zweites Laststufensonnenrad der Laststufe über eine Doppelkupplung selektiv mit einem Planetenträger einer Vorstufe verbindbar sind.
  • Ausführliche Beschreibung der Figuren
  • Die Darstellung nach 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Umlaufräderschaltgetriebes. Dieses Umlaufräderschaltgetriebe umfasst einen Leistungseingang I1, einen Leistungsausgang O1, ein Vorstufengetriebe VG, das durch den Leistungseingang I1 getrieben wird, mit einem festen Übersetzungsverhältnis mit einem Vorstufensonnenrad VS1, einem Vorstufenplanetensatz VP1, einem Vorstufenplanetenträger VC1 und einem Vorstufenhohlrad VH1, das an einem Getriebegehäuse G stationär festgelegt ist.
  • Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße Umlaufräderschaltgetriebe ein Laststufengetriebe LG, das durch das Vorstufengetriebe VG getrieben wird, mit einem ersten Laststufensonnenrad LS1, einem zweiten Laststufensonnenrad LS2, einem ersten Laststufenplanetensatz LP1, einem zweiten Laststufenplanetensatz LP2, einem ersten Laststufenplanetenträger LC1 und einem ersten Laststufenhohlrad LH1.
  • Das erfindungsgemäße Umlaufräderschaltgetriebe zeichnet sich dadurch aus, dass dieses eine Doppelkupplungseinrichtung DK umfasst, mit einer ersten Kupplung K1, zur selektiven Ankoppelung des ersten Laststufensonnenrades LS1 an den Vorstufenplanetenträger VC1, und einer zweiten Kupplung K2, zur selektiven Ankoppelung des zweiten Laststufensonnenrades LS2 an den Vorstufenplanetenträger VC1, wobei die Doppelkupplungseinrichtung DK in einem räumlich axial zwischen dem Vorstufengetriebe VG und dem Laststufengetriebe LG liegenden Zwischenbereich angeordnet ist.
  • Durch den beschriebenen Aufbau wird es möglich, ein Umlaufräderschaltgetriebe zu schaffen, bei welchem eine als Doppelkupplung ausgebildete Kupplungsmechanik DK in einem Getriebeabschnitt wirksam ist, in welchem bereits eine mittlere Drehmomentenerhöhung sowie entsprechend eine mittlere Drehzahlabsenkung vorliegt.
  • Durch die Anbindung der Doppelkupplungseinrichtung an den Vorstufenplanetenträger VC1 wird erreicht, dass der Leistungseingang I1, das Vorstufensonnenrad VS1, der Vorstufenplanetenträger VC1 und die beiden Laststufensonnenräder LS1, LS2 sowie auch der Laststufenplanetenträger LC1 mit dem gleichen Drehsinn rotieren, so dass sich im Innenbereich keine gegenläufigen Schmierstoffwirbel ergeben. Das erfindungsgemäße Umlaufräderschaltgetriebe zeichnet sich damit auch durch einen hohen mechanischen Wirkungsgrad aus.
  • Der Leistungsabgriff aus dem Laststufengetriebe LG erfolgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel über den Laststufenplanetenträger LC1. Die Planeten des ersten Laststufenplanetensatzes LP1 greifen radial von innen her in das Laststufenhohlrad LH1 ein. Der erste Laststufenplanetensatz LP1 und der zweite Laststufenplanetensatz LP2 bilden gemeinsam einen aus Stufenplaneten bestehenden Stufenplanetensatz. Die in das Laststufenhohlrad LH1 eingreifenden Planeten des ersten Laststufenplanetensatzes LP1 weisen dabei einen Teilkreisdurchmesser auf, der kleiner ist als der Teilkreisdurchmesser der Planeten des zweiten Laststufenplanetensatzes LP2. Jeweils ein Planet des ersten Planetensatzes LP1 ist mit einem Planeten des zweiten Planetensatzes LP2 drehstarr verbunden. Die so gebildeten Stufenplaneten sind auf Planetenbolzen drehbar gelagert, die in dem zur Bewerkstelligung des Leistungsabgriffs vorgesehene Laststufenplanetenträger LC1 verankert sind.
  • Das erfindungsgemäße Umlaufräderschaltgetriebe umfasst einen Wellenzapfen LW1, welcher das erste Laststufensonnenrad LS1 mit einem Innenläufer BK1 der ersten Kupplung K1 verbindet. Auf diesem Wellenzapfen LW1 ist eine Hohlwelle LW2 drehbar angeordnet, welche das zweite Laststufensonnenrad LS2 mit dem Innenläufer BK2 der zweiten Kupplung K2 verbindet.
  • Die beiden Kupplungen K1, K2 sind als Lamellenkupplungen ausgebildet, wobei die Doppelkupplung DK ein Kupplungsgehäuse DK1 aufweist, das drehstarr an den Planetenträger VC1 der Vorstufe VS angebunden ist. Die Kupplungen K1, K2 der Doppelkupplung DK sind axial nebeneinander liegend angeordnet und durch Einsatz gleichartiger Bauteile realisiert.
  • Das oben beschriebene Getriebe kann so ausgelegt werden, dass sich die Übersetzungsverhältnisse im jeweiligen Schaltzustand um einen Faktor im Bereich von 1,4 bis 2,4 unterscheiden, und zudem eine maximale Übersetzung im Bereich von 11 bis 17, insbesondere 15 realisierbar ist.
  • Der Antrieb des ersten Vorstufensonnenrades LS1 kann durch einen elektromechanischen Hauptantriebsmotor bewerkstelligt werden, indem das erste Vorstufensonnenrad VS1 unmittelbar auf einer Rotorwelle dieses Motors sitzt. Der Motor und das beschriebene erfindungsgemäße Getriebe können zu einer Baueinheit zusammengefasst werden.
  • Die Betätigung der Doppelkupplung DK erfolgt vorzugsweise unter Einsatz elektromechanischer Aktuatoren. Die Ansteuerung dieser Aktuatoren erfolgt vorzugsweise über eine elektronische Steuereinrichtung, die im Rahmen eines Schaltvorgangs auch die Leistung des Antriebsmotors so dosiert, dass ein möglichst ruckfreier Schaltvorgang erreicht wird.

Claims (7)

  1. Umlaufräderschaltgetriebe mit: – einem Leistungseingang (I1), – einem Leistungsausgang (O1), – einem Vorstufengetriebe (VG), das durch den Leistungseingang (I1) getrieben wird, mit einem festen Übersetzungsverhältnis mit einem Vorstufensonnenrad (VS1), einem Vorstufenplanetensatz (VP1), einem Vorstufenplanetenträger (VC1) und einem Vorstufenhohlrad (VH1), – einem Laststufengetriebe (LG), das durch das Vorstufengetriebe (VG) getrieben wird, mit einem ersten Laststufensonnenrad (LS1), einem zweiten Laststufensonnenrad (LS2), Laststufenplaneten (LP1, LP2), einem ersten Laststufenplanetenträger (LC1) und einem ersten Laststufenhohlrad (LH1), und – einer Doppelkupplungseinrichtung (DK), mit einer ersten Kupplung (K1) und einer zweiten Kupplung (K2), die in einem räumlich axial zwischen dem Vorstufengetriebe (VG) und dem Laststufengetriebe (LG) liegenden Zwischenbereich angeordnet ist, wobei – der Leistungsabgriff aus dem Laststufengetriebe (LG) über den Laststufenplanetenträger (LC1) erfolgt, und – die Planeten des ersten Laststufenplanetensatzes (LP1) radial von innen her in das Laststufenhohlrad (LH1) eingreifen, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste Kupplung (K1) der selektiven Ankoppelung des ersten Laststufensonnenrades (LS1) an den Vorstufenplanetenträger (VC1) dient, – die zweite Kupplung (K2), der selektiven Ankoppelung des zweiten Laststufensonnenrades (LS2) an den Vorstufenplanetenträger (VC1) dient, – der erste Laststufenplanetensatz (LP1) und der zweite Laststufenplanetensatz (LP2) gemeinsam einen Stufenplanetensatz mit gestuften Planeten bilden, – das erste Laststufenhohlrad (LH1) an einem Getriebegehäuse (G) des Umlaufräderschaltgetriebes stationär festgelegt ist.
  2. Umlaufräderschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in das Laststufenhohlrad (LH1) eingreifenden Planeten des ersten Laststufenplanetensatzes (LP1) einen Teilkreisdurchmesser aufweisen, der kleiner ist als der Teilkreisdurchmesser der Planeten des zweiten Laststufenplanetensatzes (LP2).
  3. Umlaufräderschaltgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wellenzapfen (LW1) vorgesehen ist, welcher das erste Laststufensonnenrad (LS1) mit einem Innenläufer (BK1) der ersten Kupplung (K1) verbindet, und dass auf diesem Wellenzapfen (LW1) eine Hohlwelle (LW2) drehbar angeordnet ist, welche das zweite Laststufensonnenrad (LS2) mit der zweiten Kupplung (K2) verbindet.
  4. Umlaufräderschaltgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kupplungen (K1, K2) als Lamellenkupplungen ausgebildet sind.
  5. Umlaufräderschaltgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Doppelkupplung (DK) ein Kupplungsgehäuse aufweist, das drehstarr an den Planetenträger (VC1) der Vorstufe (VG) angebunden ist.
  6. Umlaufräderschaltgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenzapfen (LW1) zum Antrieb des ersten Sonnenrades (LS1) und eine das Vorstufensonnenrad (VS1) treibende Eingangswelle aneinander zentriert sind.
  7. Umlaufräderschaltgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungen (K1, K2) der Doppelkupplung (DK) axial nebeneinander liegend angeordnet und wenigstens hinsichtlich der Kupplungslamellen durch Einsatz gleichartiger Bauteile realisiert sind.
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