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Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang, insbesondere einen Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
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Im Stand der Technik sind unterschiedlich ausgebildete Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge, insbesondere eine Vielzahl von Hybridantriebssträngen für Kraftfahrzeuge bekannt. Ein derartiger Antriebsstrang weist mindestens eine Elektromaschine, insbesondere einen Elektromotor auf. Ein derartiger Antriebsstrang ist beispielsweise aus der
DE 10 2001 217 762 A1 bekannt, wo die Elektromaschine im Bereich des Abtriebes, insbesondere im Bereich eines Differentials vorgesehen und/oder angeordnet ist.
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Bei dem gattungsbildenden Antriebsstrang (
DE 10 2015 203 068 A1 ), ist die Elektromaschine im Bereich eines Differentials vorgesehen, insbesondere koaxial zu einer über das Differential antreibbaren Radantriebswelle angeordnet. Die Elektromaschine ist funktional wirksam mit dem Abtrieb, nämlich mit dem Antriebsrad des Differentials bzw. mit dem Differentialgehäuse verbunden, wobei zur Übertragung von Drehmomenten von der Elektromaschine auf den Abtrieb, also auf das Differential (oder umgekehrt) mindestens ein Planetengetriebe vorgesehen ist. Das Planetengetriebe weist ein Planetengetriebegehäuse und eine erste und zweite Planetengetriebestufe mit den jeweiligen Komponenten auf. Die erste Planetengetriebestufe weist ein erstes Sonnenrad, mehrere erste Planetenräder und ein erstes Hohlrad auf, wobei die zweite Planetengetriebestufe ein zweites Sonnenrad, mehrere zweite Planetenräder und ein zweites Hohlrad aufweist.
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Bei dem gattungsbildenden Stand der Technik ist das erste und zweite Hohlrad als ein gemeinsames Hohlrad ausgebildet und im Wesentlichen auf der Innenseite des Planetengetriebegehäuse angeordnet beziehungsweise hier als integraler feststehender Bestandteil des Planetengetriebegehäuses ausgebildet. Insbesondere wird für den Elektroantrieb beziehungsweise für die Elektromaschine, insbesondere für den Elektromotor eine sogenannte „Hochdrehzahl-Elektromaschine“ verwendet, deren Leistung über ein Untersetzungsgetriebe, hier ein zweistufiges Planetengetriebe in eine Vortriebsleistung für ein Kraftfahrzeug umgesetzt wird. Der Aufbau dieses Antriebsstranges mit der Elektromaschine und dem Planetengetriebe ist abhängig vom zur Verfügung stehenden Bauraum des Kraftfahrzeugantriebs insgesamt. Zur Kühlung und/oder Schmierung des Planetengetriebes muss im Allgemeinen ein definierter Kühlölvolumenstrom zur Verfügung stehen. Daher muss insbesondere bei einer einmaligen Ölbefüllung unter Berücksichtigung der Fahrzeug-Lebensdauer insbesondere auch ausreichend Ölvolumen vorgehalten werden. Letzteres erfordert einen entsprechend großen Bauraum beziehungsweise insbesondere auch einen entsprechend großen Innenraum des Planetengetriebegehäuses. Weiterhin beschränkt die Ausbildung des ersten und des zweiten Hohlrades als gemeinsames Hohlrad die konstruktiven Möglichkeiten für eine Lagerung der Komponenten der ersten und zweiten Planetengetriebestufe. So ist die Anordnung, Ausbildung und/oder die Anzahl der erforderlichen Lagerstellen konstruktions- und/oder montageaufwändig. Das zwischen den Planetengetriebestufen und/oder das innerhalb einer Planetengetriebestufe erforderliche Spiel ist nur über eine aufwändige spezifische Lagerung der Komponenten erzielbar, wodurch der Konstruktions-, Montage- und/oder der Kostenaufwand entsprechend groß ist.
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So sind im Stand der Technik, insbesondere beispielsweise aus der
DE 10 2004 050 137 B4 ein Kühl- und/oder ein Schmiermittelreservoir, insbesondere ein Ölvorratsbehälter bekannt, bei dem über verschiedene Ölkanäle einer Ölbedarfsstelle ausreichend Öl zur Verfügung gestellt wird, insbesondere unabhängig von einer Änderung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Antriebsstrang, von dem die Erfindung ausgeht, nun derart auszugestalten und weiterzubilden, dass der Konstruktions- und/oder Montageaufwand verringert ist, insbesondere eine einfache Kühlung beziehungsweise Schmierung der Komponenten der jeweiligen Planetengetriebestufe ermöglicht ist.
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Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nun zunächst durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Zunächst ist das erste und das zweite Hohlrad jeweils als ein separates Hohlrad ausgebildet, so dass das erste und zweite Hohlrad voneinander beabstandet anordenbar ist. Hierdurch kann insbesondere ein weiteres Bauteil, nämlich ein feststehender Lagerschild zumindest teilweise zwischen dem ersten und dem zweiten Hohlrad angeordnet und/oder vorgesehen werden bzw. sich zumindest teilweise zwischen dem ersten und dem zweiten Hohrad in Richtung auf den Innenraum des Planetengetriebegehäuses erstrecken. Mit Hilfe des so vorgesehenen Lagerschildes ist nun einerseits zumindest teilweise eine Lagerung von Komponenten der ersten und/oder der zweiten Planetengetriebestufe realisierbar und/oder zumindest teilweise eine Kühl- und/oder Schmiermittelversorgung von Komponenten der ersten und/oder der zweiten Planetengetriebestufe realisierbar. Dadurch, dass ein Lagerschild zwischen dem ersten und dem zweiten Hohlrad vorgesehen ist, der sich insbesondere von der Innenwandung des Planetengetriebegehäuses in Richtung auf den Innenraum des Planetengetriebegehäuses erstreckt kann, einerseits da der Lagerschild „feststeht“, dieser Lagerschild verwendet werden, um eine konstruktiv einfache und kostengünstige Lagerung spezifischer Komponenten der jeweiligen Planetengetriebestufe zu realisieren, und/oder andererseits dieser Lagerschild, insbesondere zugleich, auch benutzt beziehungsweise verwendet werden, um die notwendige Kühl- und/oder Schmiermittelversorgung insbesondere von spezifischen Komponenten der ersten und/oder der zweiten Planetengetriebestufe zu realisieren. Der Konstruktions- und Montageaufwand zur Lagerung der Komponenten der jeweiligen Planetengetriebestufe ist daher entsprechend verringert, wobei insbesondere zugleich eine entsprechende Kühl- und/oder Schmiermittelversorgung der Komponenten der ersten und/oder der zweiten Planetengetriebestufe auf einfache Weise gewährleistet ist, und wobei nun - insbesondere insgesamt betrachtet - ein einfaches Lagerungs- sowie Kühlbeziehungsweise Schmiermittelversorgungskonzept realisierbar ist. Mit Hilfe des Lagerschildes können insbesondere Lageraufnahmebereiche im Innenraum des Planetengetriebegehäuses ausgebildet werden und/oder mit Hilfe des Lagerschildes kann das Kühl- und/oder Schmiermittel von einem Kühl- und/oder Schmiermittelreservoir außerhalb des Planetengetriebegehäuses bis in den Innenraum des Planetengetriebegehäuses, insbesondere an spezifische Stellen geleitet werden.
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Insbesondere ist die Elektromaschine koaxial zu einer Radantriebswelle angeordnet, wobei die erste und zweite Planetenradgetriebestufe im Wesentlichen sequentiell hintereinander angeordnet sind. Die Antriebswelle der Elektromaschine, insbesondere eine Rotorwelle ist drehwirksam mit der ersten Planetengetriebestufe verbunden, wobei die erste Planetengetriebestufe drehwirksam mit der zweiten Planetengetriebestufe und die zweite Planetengetriebestufe drehwirksam über den Abtrieb, insbesondere über das Differential mit der Radantriebswelle verbunden und/oder verbindbar ist. Damit ist ein Antrieb des Fahrzeugs ausgehend von der Elektromaschine bis zur Radantriebswelle ermöglicht, insbesondere wenn die Elektromaschine als Elektromotor eingesetzt wird, beziehungsweise (umgekehrt) ein Generatorbetrieb der Elektromaschine ermöglicht, wenn Drehmoment von der Radantriebswelle über den zuvor erläuterten Übertragungsweg dann in umgekehrter Richtung auf die Elektromaschine, die dann als Generator arbeitet, übertragen wird. Eine baraumsparende Anordnung der Elektromaschine mit dem Einsatz der Elektromaschine als Elektromotor oder als Generator ist daher entsprechend realisierbar.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform ist ein Planetenradträger des ersten Planetenrades mit dem zweiten Sonnenrad drehwirksam, insbesondere drehfest gekoppelt, wobei ein Planetenradträger des zweiten Planetenrades mit dem Abtrieb, insbesondere mit dem Antriebsrad des Differentials und/oder dem Differentialgehäuse drehwirksam koppelbar ist. Insbesondere ist der Planetenradträger des zweiten Planetenrades der zweiten Planetengetriebestufe als „Schnittstelle“ ausgeführt, so dass die im Stand der Technik bereits bekannten Getriebe/Differentiale mit der jeweiligen Elektromaschine und dem Planetengetriebe auch nachgerüstet werden können.
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Der Lagerschild ist im Wesentlichen nun ringförmig ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen ausgehend vom Planetengetriebegehäuse, insbesondere von der Innenwandung des Planetengetriebegehäuses radial einwärts. An seinem Außenumfang weist der Lagerschild einen Abstützbereich auf, mit dem der Lagerschild an der Innenwandung des Planetengetriebegehäuses anliegt. Am Innenumfang des Lagerschildes ist ein erster Lageraufnahmebereich und im mittleren Bereich des Lagerschildes ein zweiter Lageraufnahmebereich zur Anordnung von entsprechenden Lagerelementen, was im Folgenden noch näher erläutert werden wird, vorgesehen. Durch die entsprechende Ausbildung des Lagerschildes sind einerseits Lageraufnahmebereiche ausbildbar, andererseits entsprechende Strömungskanäle, wie bereits eingangs erwähnt.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform ist am ersten Lageraufnahmebereich des Lagerschildes ein erstes Lagerelement angeordnet, das zumindest teilweise für die Lagerung des ersten Planetenradträgers und/oder für die Lagerung des zweiten Sonnenrades vorgesehen ist. Insbesondere ist das erste Lagerelement als ein Rillenkugellager zur Aufnahme von Radial- und Axialkräften ausgeführt. Hierdurch ist das zweite Sonnenrad im Wesentlichen ohne ein wesentliches Spiel lagerbar.
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Am zweiten Lageraufnahmebereich ist ein zweites Lagerelement anordenbar, das für die zumindest teilweise Lagerung des zweiten Planetenradträgers vorgesehen ist. Insbesondere ist das zweite Lagerelement als ein Axialnadellager zur Aufnahme von Axialkräften und/oder zur Ermöglichung eines radialen Spiels des zweiten Planetenradträgers ausgeführt. Hierdurch bedingt ist insbesondere die Realisierung einer „Schnittstelle“ mit einem entsprechenden radialen Spiel zum Abtrieb, insbesondere zum Antriebsrad des Differentials ermöglicht. Dadurch, dass nun insbesondere das erste Hohlrad mit einem wirksamen radialen Spiel und das zweite Hohlrad im Wesentlichen ohne ein wirksames radiales Spiel jeweils am Planetengetriebegehäuse, insbesondere jeweils drehfest angeordnet ist, wird einerseits ein entsprechender Ausgleich zwischen der ersten und zweiten Planetengetriebestufe, andererseits ein radiales Spiel der zweiten Planetenradgetriebestufe ermöglicht. Da das zweite Hohlrad im Wesentlichen ohne ein wirksames radiales Spiel angeordnet ist, also das Spiel der „Schnittstelle“ im Wesentlichen durch die „spezifische Komponente der Lagerung des zweiten Planetenradträgers“ und/oder über das Spiel des zweiten Lagerelementes bestimmt wird, kann insbesondere ein minimales wie ein maximales Spiel des zweiten Planetenradträgers in radialer Richtung festgelegt beziehungsweise zuvor bestimmt werden. Insbesondere ist das zweite Lagerelement als ein Axialnadellager ausgeführt.
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Die Antriebswelle der Elektromaschine, insbesondere die Rotorwelle einer als Elektromotor ausgeführten Elektromaschine ist mit Hilfe eines dritten Lagerelementes, insbesondere mit Hilfe eines Rillenkugellagers in radialer Richtung im Wesentlichen spielfrei gelagert. Das erste Sonnenrad der ersten Planetengetriebestufe ist insbesondere als integraler Bestandteil der Antriebswelle, insbesondere der Rotorwelle der Elektromaschine ausgebildet.
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Der zweite Planetenradträger weist einen Fortsatz auf, der als eine drehwirksam mit dem Abtrieb verbindbare Schnittstelle ausgeführt ist, wobei der Endbereich des Fortsatzes insbesondere teilweise am Innenumfang geritzelt ausgebildet ist. Hierdurch lässt sich der entsprechende Endbereich des Fortsatzes, insbesondere aufgrund des entsprechend zuvor beschriebenen realisierten Spiels leicht auf ein am Außenumfang geritzeltes Antriebsrad des Differentials aufschieben bzw. mit einem Abtrieb verbinden.
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Es kann nun ein bauraumsparendes Planetengetriebegehäuse ausgebildet beziehungsweise vorgesehen werden, wobei außerhalb des Planetengetriebegehäuses ein Kühl- und/oder Schmiermittelreservoir vorgesehen ist, insbesondere direkt an das Planetengetriebegehäuse angegliedert ist. Das Kühl- und/oder Schmiermittelreservoir ist mit dem Innenraum des Planetengetriebegehäuses zumindest über den Lagerschild strömungsverbunden. Hierzu weist der Lagerschild mindestens einen ausgebildeten Strömungskanal auf, der mit dem Kühl- und/oder Schmiermittelreservoir strömungsverbunden ist. Da der Lagerschild sich zum einen insbesondere teilweise radial in den Innenraum des Planetengetriebegehäuses erstreckt, ist ein Kühl- und/oder Schmiermittel im Innenraum des Planetengetriebegehäuses gut verteilbar, insbesondere sind die jeweiligen Komponenten der ersten und zweiten Planetengetriebestufe auf einfache Weise kühl- und/oder schmierbar. Die Befüllung des Strömungskanals des Lagerschildes ist mit Hilfe des im Kühl- und/oder Schmiermittelreservoirs vorhandenen hydrostatischen Druckes, insbesondere ohne eine separate Pumpvorrichtung, möglich. Insbesondere ist im Kühl- und/oder Schmiermittelreservoir ein zumindest teilweise vertikal angeordnetes und/oder zumindest teilweise vertikal verlaufendes Zuführrohr (Überlaufrohr) vorgesehen beziehungsweise der Strömungskanal des Lagerschildes mit dem Zuführrohr insbesondere über einen entsprechenden weiteren Zuführkanal strömungsverbunden. Diese Strömungsverbindung ist konstruktiv einfach auszugestalten und kostengünstig herstellbar. Der Lagerschild und/oder der Strömungskanal des Lagerschildes weist mindestens eine Kühl- und/oder Schmiermittelaustrittsöffnung auf. Insbesondere weist der Strömungskanal mehrere Kühl- und/oder Schmiermittelaustrittsöffnungen auf, mit deren Hilfe das Kühl- und/oder Schmiermittel den spezifischen Komponenten der ersten und/oder zweiten Planetengetriebestufe zuleitbar beziehungsweise diesen bestimmten Stellen lokal zuführbar ist, dies darf im Folgenden noch näher erläutert werden.
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Insbesondere ist im Wesentlichen angrenzend an den ersten und/oder an den zweiten Planetenradträger des ersten und/oder des zweiten Planetenrades mindestens ein Leitelement, insbesondere ein Leitblech zur Führung und/oder Ableitung zumindest eines Teils des Kühl- und/oder Schmiermittels, insbesondere zu vierten Lagerelementen, die zur Lagerung der Planetenräder angeordnet sind, vorgesehen.
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Insbesondere die im mittleren Bereich des Innenraumes des Planetengetriebegehäuses vorgesehenen spezifischen Komponenten, insbesondere der erste und zweite Planetenradträger bzw. die hier insbesondere zur Lagerung der Planetenräder vorgesehenen bzw. ausgebildeten Stege sowie die für die Lagerung der Planetenräder vorgesehenen insbesondere vierten Lagerelemente lassen sich mit Hilfe des Lagerschildes auf einfache Weise kühlen und/oder schmieren.
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Schließlich weist das Planetengetriebegehäuse einen Kühl- und/oder Schmiermittelhobel zur Realisierung einer Rückführung des Kühl- und/oder Schmiermittels aus dem Innenraum des Planetengetriebegehäuses zurück in das Kühl- und/oder Schmiermittelreservoir auf. Insbesondere sind entsprechende weitere Strömungskanäle und/oder Austrittsöffnungen zur Realisierung der Rückführung des Kühl- und/oder Schmiermittels aus dem Innenraum des Planetengetriebegehäuses in das Kühl- und/oder Schmiermittelreservoir vorgesehen. Hierdurch wird insbesondere ein entsprechender Kühl- und/oder Schmiermittelkreislauf bei entsprechendem Antrieb des Planetengetriebes, vorzugsweise aufgrund der dann auf das Kühl- und/oder Schmiermittel einwirkenden Zentrifugalkräfte, hervorgerufen durch die sich bewegenden Planetenräder, realisiert.
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Im Endeffekt sind die eingangs genannten Nachteile vermieden und entsprechende Vorteile erzielt, insbesondere ist der zuvor beschriebene erfindungsgemäße Antriebsstrang als ein Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug ausgeführt und insbesondere bei einem Allrad-Fahrzeug zum Antrieb der Vorderachse beziehungsweise zum Antrieb der Vorderräder verwendbar.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Antriebsstrang nunmehr in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf den Patenanspruch 1 und auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden darf eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebsstranges anhand der nachfolgenden Beschreibung und der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt:
- 1 in einer vereinfachten schematischen Darstellung wesentliche Komponenten des erfindungsgemäßen Antriebsstranges teilweise im Schnitt, aber nur in einer sogenannten „hälftigen Darstellung“, insbesondere zur Verdeutlichung des hier realisierten Lagerkonzeptes zur Lagerung der Komponenten der ersten und zweiten Planetengetriebestufe,
- 2 in vereinfachter schematischer Darstellung im Wesentlichen analog zu 1 die wesentlichen Komponenten des erfindungsgemäßen Antriebsstranges, insbesondere die im Planetengetriebegehäuse angeordneten Komponenten der ersten und zweiten Planetengetriebestufe einschließlich der teilweisen Darstellung von Leitelementen zur Realisierung einer Kühl- und/oder Schmiermittelversorgung,
- 3 in einer schematisch teilweise geschnittenen Darstellung von der Seite das Planetengetriebe sowie ein an das Planetengetriebegehäuse angegliedertes Kühl- und/oder Schmiermittelreservoir einschließlich einer vereinfachten Darstellung der realisierten Kühl- und/oder Schmiermittelversorgung, und
- 4 eine vereinfachte Darstellung wesentlicher Komponenten des Planetenradgetriebes, wobei bestimmte Komponenten in der Darstellung weggelassen worden sind, insbesondere zeigt 4 hier den ersten und zweiten Planetenradsatz einschließlich eines vereinfacht schematisch dargestellten Kühl- beziehungsweise Schmiermittelflusses.
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Die 1 bis 4 zeigen zumindest teilweise jeweils in vereinfachter schematischer Darstellung, insbesondere die 1 und 2 in einer sogenannten „hälftigen Schnittdarstellung“ einen Antriebsstrang 1, insbesondere ein Hybridantriebsstrang 1a für ein nicht im Einzelnen dargestelltes Kraftfahrzeug. Nicht im Einzelnen dargestellt ist der Verbrennungsmotor des Hybridantriebsstranges 1a des Kraftfahrzeugs und/oder dessen Ankopplung an den Antriebsstrang 1.
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Zu erkennen in der 1 ist zumindest teilweise zunächst eine Elektromaschine 2 und ein Planetengetriebe 3. Die Elektromaschine 2 und/oder das Planetengetriebe 3 sind im Bereich eines Abtriebes, insbesondere im Bereich eines Abtriebes 4, insbesondere im Bereich eines Differentials 4a vorgesehen, wobei der Abtrieb 4 beziehungsweise das Differential 4a nicht im Einzelnen dargestellt ist, sondern nur durch den in den 1 und 2 dargestellten Pfeil symbolisiert sein soll. Die Elektromaschine 2 ist funktional wirksam mit dem Abtrieb 4, insbesondere mit einem Antriebsrad des Differentials 4a und/oder mit einem Differentialgehäuse verbunden bzw. verbindbar.
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Zur Übertragung von Drehmomenten von der Elektromaschine 2 auf den Abtrieb 4 (oder umgekehrt) ist nun mindestens das zuvor erwähnte Planetengetriebe 3 vorgesehen. Das Planetengetriebe 3 weist ein Planetengetriebegehäuse 3a und eine erste und zweite Planetengetriebestufe I und II auf. Die erste Planetengetriebestufe I beziehungsweise die zweite Planetengetriebestufe II weist jeweilige entsprechende spezifische Komponenten auf.
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Die erste Planetengetriebestufe I weist mindestens ein erstes Sonnenrad 5, mindestens ein erstes Planetenrad 6 und mindestens ein erstes Hohlrad 7 auf. Insbesondere ist die erste Planetengetriebestufe I als sogenannte „Eingangsstufe“ ausgebildet.
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Die zweite Planetengetriebestufe II weist mindestens ein zweites Sonnenrad 8, mindestens ein zweites Planetenrad 9 und mindestens ein zweites Hohlrad 10 auf. Insbesondere ist die zweite Planetengetriebestufe II als eine sogenannte „Laststufe“ ausgebildet.
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Insbesondere weist die erste Planetengetriebestufe I beziehungsweise die zweite Planetengetriebestufe II mehrere erste beziehungsweise zweite Planetenräder 6 beziehungsweise 9, insbesondere jeweils zwischen drei und fünf erste beziehungsweise zweite Planetenräder 6 beziehungsweise 9 auf.
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Der in den 1 bis 4 zumindest teilweise dargestellte Antriebsstrang 1, insbesondere der Hybridantriebsstrang 1a ist für ein Kraftfahrzeug vorgesehen und mit insbesondere im Bereich eines hier nicht im Einzelnen dargestellten Abtriebes 4, insbesondere im Bereich eines Differential 4a anordenbar, wobei zur Übertragung der Drehmomente zwischen der Elektromaschine 2 und dem Abtrieb 4 beziehungsweise dem Differential 4a das Planetengetriebe 3 mit der ersten und zweiten Planetengetriebestufe I und II vorgesehen beziehungsweise entsprechend angeordnet ist. Insbesondere dient der Antriebsstrang 1, hier ein Hybridantriebsstrang 1a für ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb zum Antrieb der entsprechenden Vorderachse.
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Die eingangs genannten Nachteile sind nun zunächst dadurch vermieden, dass das erste Hohlrad 7 und das zweite Hohlrad 10 jeweils als ein separates Hohlrad 7 beziehungsweise 10 ausgebildet ist, wobei das erste und das zweite Hohlrad 7 und 10 derart voneinander beabstandet angeordnet und/oder vorgesehen ist, so dass ein feststehender Lagerschild 11 sich zumindest teilweise zwischen dem ersten und dem zweiten Hohlrad 7 beziehungsweise 10 in Richtung des Innenraumes 3b des Planetengetriebegehäuse 3a erstreckend angeordnet und/oder vorgesehen ist, und wobei mit Hilfe des Lagerschildes 11 zumindest teilweise eine Lagerung von Komponenten der ersten und/oder der zweiten Planetengetriebestufe I beziehungsweise II und/oder zumindest teilweise eine Kühl- und/oder Schmiermittelversorgung von Komponenten der ersten und oder der zweiten Planetengetriebestufe I beziehungsweise II realisiert ist.
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Durch die Anordnung und/oder Ausbildung des Lagerschildes 11 kann nun einerseits ein „spezifisches Lagerkonzept“ für die Komponenten der ersten und/oder zweiten Planetengetriebestufe I und II realisiert werden, wobei, insbesondere zugleich, andererseits auch ein „spezifisches Kühl- und/oder Schmiermittelversorgungskonzept“ mit Hilfe des Lagerschildes 11 realisierbar ist.
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Aufgrund des vorgesehenen Lagerschildes 11 sind daher entscheidende Vorteile erzielt, insbesondere sind der Konstruktions- und Montageaufwand sowie die damit verbundenen Kosten verringert und es werden entsprechende Vorteile realisiert. Dies darf im Folgenden nun näher erläutert werden, wobei insbesondere zunächst auf das realisierte „spezifische Lagerkonzept“ näher eingegangen werden darf:
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Wie insbesondere aus der 1 und 2 gut zu erkennen ist, ist die Elektromaschine 2 koaxial zu einer Radantriebswelle 12 angeordnet. Die Radantriebswelle 12 wird im Wesentlichen über den Abtrieb 4, insbesondere über das Differential 4a entsprechend angetrieben.
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Wie die 1 und 2 weiter erkennen lassen, ist die erste und zweite Planetengetriebestufe I und II im Wesentlichen sequentiell hintereinander angeordnet. Hierbei ist die Antriebswelle 2a der Elektromaschine 2 drehwirksam mit der ersten Planetengetriebestufe I verbunden, wobei die erste Planetengetriebestufe I drehwirksam mit der zweiten Planetengetriebestufe II und die zweite Planetengetriebestufe II drehwirksam über den hier nicht im einzelnen dargestellten Abtrieb 4, insbesondere über das hier nicht im einzelnen dargestellten Differential 4a mit der Radantriebswelle 12 verbunden und/oder verbindbar ist.
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Insbesondere ist die Elektromaschine 2 hier als ein Elektromotor beziehungsweise die Antriebswelle 2a als Rotorwelle ausgebildet. 1 zeigt die Elektromaschine 2 mit der Antriebswelle 2a beziehungsweise der Rotorwelle, wobei bei der hier dargestellten Ausführungsform am Ende der Antriebswelle 2a das erste Sonnenrad 5 im Wesentlichen ritzelförmig ausgebildet ist. Das erste Sonnenrad 5 der ersten Planetengetriebestufe I ist daher insbesondere als integraler Bestandteil der Antriebswelle 2a ausgebildet. Denkbar sind auch andere Ausführungsformen, beispielsweise ein auf der Antriebswelle separat angeordnetes Sonnenrad und/oder eine Unterteilung der Antriebswelle in mehrere Abschnitte/Segmente und/oder entsprechende Verbindungen mit der Elektromaschine, insbesondere mit dem Rotor und/oder einem Rotorträger der Elektromaschine.
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Insbesondere aus den 1 und 2 ist ersichtlich ein erster Planetenradträger 13 des ersten Planetenrades 6 und ein zweiter Planetenradträger 14 des zweiten Planetenrades 9. Der erste Planetenradträger 13 dient zur Lagerung des ersten Planetenrades 6 und weist hierfür insbesondere einen Steg 13a auf, und der zweite Planetenradträger 14 dient zur Lagerung des zweiten Planetenrades 9 und weist hierfür insbesondere einen Steg 14a auf. Der erste Planetenradträger 13 ist mit dem zweiten Sonnenrad 8 drehwirksam, insbesondere drehfest gekoppelt, wobei der zweite Planetenradträger 14 mit dem Abtrieb 4 drehwirksam, insbesondere drehfest koppelbar ist.
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Der Lagerschild 11 ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen ausgehend von einer nicht näher bezeichneten Innenwandung des Planetengetriebegehäuses 3a radial einwärts, insbesondere in Richtung des Innenraumes 3b des Planetengetriebegehäuses 3a zumindest teilweise zwischen dem ersten und zweiten Hohlrad 7 bzw. 10. An seinem Außenumfang weist der Lagerschild 11 einen Abstützbereich 11a auf. Mit Hilfe des Abstützbereiches 11a wird der Lagerschild 11 an der nicht näher bezeichneten Innenwandung des Planetengetriebegehäuses 3a angeordnet bzw. entsprechend abgestützt. Am Innenumfang des Lagerschildes 11 ist ein erster Lageraufnahmebereich 11b und im mittleren Bereich des Lagerschildes 11 ein zweiter Lageraufnahmebereich 11c vorgesehen. Die Lageraufnahmebereiche 11b und 11c dienen zur Aufnahme und/oder Anordnung von entsprechenden Lagerelementen, was im Folgenden noch näher erläutert werden wird. Insbesondere sind der erste und zweite Lageraufnahmebereich 11b und 11c durch im Wesentlichen am Innenumfang des Lagerschildes 11 hervorkragende Bereiche beziehungsweise durch nicht näher bezeichnete Vorsprünge insbesondere zumindest einseitig begrenzt.
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Am ersten Lageraufnahmebereich 11b ist ein erstes Lagerelement 15 angeordnet, das zumindest teilweise für die Lagerung des ersten Planetenradträgers 13 und/oder für die Lagerung des zweiten Sonnenrades 8 vorgesehen ist. Das erste Lagerelement 15 ist hier insbesondere als ein Rillenkugellager zur Aufnahme von Radial- und Axialkräften ausgeführt.
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Am zweiten Lageraufnahmebereich 11c des Lagerschildes 11 ist ein zweites Lagerelement 16 angeordnet. Das zweite Lagerelement 16 dient zur zumindest teilweisen Lagerung des zweiten Planetenradträgers 14, wobei das zweite Lagerelement 16 insbesondere als ein Axialnadellager zur Aufnahme von Axialkräften und/oder zur Ermöglichung eines radialen Spiels des zweiten Planetenradträgers 14 ausgeführt ist.
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Die 1 und 2 zeigen, dass hier zwei zweite Lagerelemente 16 zur Lagerung des zweiten Planetenradträgers 14 vorgesehen sind, wobei ein zweites Lagerelement 16 am zweiten Lageraufnahmebereich 11c des Lagerschildes 11 angeordnet ist und das andere zweite Lagerelement 16 im Wesentlichen auf der anderen Seite des zweiten Planetenradträgers 14 zwischen dem zweiten Planetenradträger 14 und einer Innenwandung des Planetengetriebegehäuses 3a angeordnet beziehungsweise vorgesehen ist.
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Das erste Hohlrad 7 der ersten Planetengetriebestufe I ist mit einem wirksamen radialen Spiel, insbesondere in einer hier nicht näher bezeichneten Ausnehmung des Planetengetriebegehäuses 3a angeordnet. Das zweite Hohlrad 10 der zweiten Planetengetriebestufe II ist im Wesentlichen ohne ein wirksames radiales Spiel am Planetengetriebegehäuse 3a angeordnet. Das zweite Hohlrad 10 kann insbesondere auch als integraler Bestandteil des Planetenradgetriebegehäuses 3a ausgebildet sein. Insbesondere ist das erste und zweite Hohlrad 7 und 10 jeweils drehfest am Planetengetriebegehäuse 3a angeordnet.
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Weiterhin zeigen die 1 und 2, dass die Antriebswelle 2a der Elektromaschine 2 mit Hilfe eines dritten Lagerelementes 17, insbesondere mit Hilfe eines Rillenkugellagers in radialer Richtung im Wesentlichen spielfrei gelagert ist. Das dritte Lagerelement 17 dient auch zur Lagerung des ersten Sonnenrades 5, das insbesondere als integraler Bestandteil der Antriebswelle 2a, insbesondere einer Rotorwelle ausgebildet ist.
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Wie die 1 und 2 weiter zeigen ist der erste Planetenradträger 13 mit zwei ersten Lagerelementen 15 gelagert, wobei ein erstes Lagerelement 15 am Innenumfang des Lagerschildes 11, nämlich im ersten Lageraufnahmebereich 11b angeordnet ist und das zweite erste Lagerelement 15 im Wesentlichen auf der anderen Seite des Planetenradträgers 13 zwischen einer nicht näher bezeichneten Gehäusewandung der Elektromaschine 2 und einem entsprechenden Fortsatz des ersten Planetenradträgers 13 vorgesehen ist.
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Schließlich zeigen die 1 und 2, dass der zweite Planetenradträger 14 einen Fortsatz 14a aufweist, der als eine drehwirksam mit dem Abtrieb 4 verbindbare Schnittstelle ausgeführt ist. Der Endbereich des Fortsatzes 14b ist am Innenumfang insbesondere geritzelt ausgebildet, so dass hierdurch eine „Schnittstelle“ gebildet ist, so dass die in 1 und 2 dargestellte Einheit aus aus Elektromaschine 2 und Planetengetriebe 3 im Wesentlichen auf ein hier nicht näher dargestelltes Antriebsrad eines Abtriebes 4 und/oder auf ein hierdurch im Wesentlichen gebildetes Differentialgehäuse 4a aufgeschoben werden kann.
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Aufgrund des oben beschriebenen Lagerkonzeptes ist eine baraumsparende und kompakte Lagerung der ersten und zweiten Planetengetriebestufe I und II ermöglicht. Der erste Planetenradträger 13 wird insbesondere in radialer Richtung sehr genau geführt, wobei der zweite Planetenradträger 14 in radialer Richtung ein gewisses, insbesondere bestimmtes Spiel aufweist, so dass die hier durch den zweiten Planetenradträger 14, insbesondere durch den Fortsatz 14b gebildete „Schnittstelle“ leicht montiert, insbesondere auf das Antriebsrad eines Abtriebs 4, insbesondere eines Differentials 4a aufgeschoben werden kann.
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Weiterhin werden Ungleichförmigkeiten in der Rotation zwischen der ersten und zweiten Planetengetriebestufe I und II durch das hier beschriebene Lagerkonzept ausgeglichen, denn es ist der für Planetengetriebestufen I und II notwendige elastische Ausgleich durch dieses Lagerkonzept realisiert. Ein radialer Ausgleich von Ungleichförmigkeiten ist in der zweiten Planetengetriebestufe II, insbesondere in der Laststufe gewährleistet, wobei das zweite Hohlrad 10 im Wesentlichen spielfrei am Planetengetriebegehäuse 3a positioniert ist. Da das zweite Sonnenrad 8 über den ersten Planetenradträger 13 im Wesentlichen auch aufspielfrei positioniert ist wird das radiale Spiel des zweiten Planetenradträgers 14 im Wesentlichen durch die zweiten Lagerelemente 16 bestimmt. Insbesondere sind die Planetenräder, hier das erste und zweite Planetenrad 6 und 9 über vierte Lagerelemente 18 auf den jeweiligen Stegen 13a und 14a des Planetenradträgers 13 beziehungsweise 14 drehbar gelagert. Durch die gute Führung/Lagerung der jeweiligen Planetenräder 6 kann insbesondere auch eine schnell drehende erste Planetengetriebestufe I (Eingangsstufe) mit einem guten akustischen Verhalten realisiert werden. Das entsprechende Lagerkonzept erlaubt daher eine gute Führung und Kraftaufnahme der entstehenden Kräfte mit einer geringen Anzahl von Lagerstellen.
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In der bevorzugten Ausführungsform ist der Lagerschild 11 als separates Bauteil ausgeführt und mit Hilfe des Abstützbereiches 11a an der nicht näher bezeichneten Innenwandung des Planetengetriebegehäuses 3a angeordnet. Zusätzlich kann bzw. ist hier zur Fixierung ein nicht näher bezeichnetes Befestigungselement, insbesondere ein Sicherungsring vorgesehen. Denkbar ist auch, dass der Lagerschild als integraler Bestandteil des Planetengetriebegehäuses ausgebildet ist oder auch an einem Hohlrad, insbesondere an dem zweiten Hohlrad angeordnet, insbesondere angeschweißt ist. Die Ausbildung des Lagerschildes 11 als separates Bauteil hat sich jedoch als besonders vorteilhaft und kostengünstig erwiesen.
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An dieser Stelle darf nochmals explizit erwähnt werden, dass das oben erwähnte „spezifische Lagerkonzept“ einzeln für sich, aber auch in Kombination mit dem nunmehr im nachfolgenden beschriebenen „spezifischen Kühl- und/oder Schmiermittelkonzept“ kombiniert realisiert werden kann. Gleiches gilt für das nun im Folgenden zu beschreibende „Kühl- und/oder Schmiermittelversorgungskonzept“, das im Wesentlichen für sich alleine aber auch in Kombination mit dem oben beschriebenen „Lagerkonzept“ realisiert werden kann.
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Im Folgenden darf nun im Wesentlichen das „spezifische Kühl- und/oder Schmiermittelversorgungskonzept“ näher erläutert werden, wobei in diesem Zusammenhang insbesondere auf die 2 bis 4 verwiesen werden darf:
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Insbesondere die 3 zeigt, dass außerhalb des Planetengetriebegehäuses 3a ein Kühl- und/oder Schmiermittelreservoir 19 vorgesehen ist. Das Kühl- und/oder Schmiermittelreservoir 19 ist mit dem Innenraum 3b des Planetengetriebegehäuses 3a zumindest über den Lagerschild 11 strömungsverbunden. Dies ist insbesondere teilweise aus der 3 sowie auch aus der 4 erkennbar.
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Der Lagerschild 11 weist mindestens einen Strömungskanal 11d auf und/oder begrenzt, insbesondere am Innenumfang auch einen teilweise ringförmigen Strömungskanal 11e. Der Strömungskanal 11d verläuft im Wesentlichen vom Außenumfang zum Innenumfang des Lagerschildes 11 beziehungsweise der Strömungskanal 11e verläuft teilweise ringförmig am Innenumfang des Lagerschildes 11. Die Strömungskanäle 11d beziehungsweise 11e sind miteinander strömungsverbunden beziehungsweise mit dem Kühl- und/oder Schmiermittelreservoir 19 strömungsverbunden.
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Insbesondere erfolgt die Befüllung des Strömungskanals 11d beziehungsweise 11e mit Hilfe des im Kühl- und/oder Schmiermittelreservoir 19 vorhandenen hydrostatischen Druckes, insbesondere über ein im Kühl- und/oder Schmiermittelreservoir 19 zumindest teilweise vertikal angeordnetes und/oder zumindest teilweise vertikal verlaufendes Zuführrohr 20 und/oder über einen zum Strömungskanal 11d führenden Zuführkanal 21.
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Das Zuführrohr 20 ist auch als „Überlaufrohr“ bezeichnenbar, wobei der Zuführkanal 21 insbesondere auch zumindest teilweise im Planetengetriebegehäuse 3a ausgebildet ist, wie aus 3 erkennbar.
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Der Lagerschild 11 und/oder der Strömungskanal 11d beziehungsweise 11e weist mindestens eine Kühl- und/oder Schmiermittelaustrittsöffnung 11f, oder auch mehrere Schmiermittelaustrittsöffnungen 11f auf. Insbesondere ist die Schmiermittelaustrittsöffnung 11f am radialen inneren Ende des Strömungkanals 11d ausgebildet. Der Strömungskreislauf des Kühl- und/oder Schmiermittels ist insbesondere in den 3 und 4 mit Hilfe der dortigen Pfeile symbolisiert bzw. dargestellt.
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Insbesondere aus 2 ist auch ersichtlich, dass im Wesentlichen angrenzend an den ersten und/oder zweiten Planetenradträger 13 beziehungsweise 14 des ersten und/oder zweiten Planetenrades 6 beziehungsweise 9, insbesondere im Bereich der Stege 13a bzw. 14a, mindestens ein Leitelement 22, insbesondere ein Leitblech 22a zur Führung und/oder Ableitung zumindest eines Teils des Kühl- und/oder Schmiermittels insbesondere zu den vierten Lagerelemente 18 der ersten und zweiten Planetenräder 6 beziehungsweise 9 vorgesehen ist. So kann insbesondere der erste Planetenradträger 13 einen radial auswärts ragenden, hier nicht näher bezeichneten Fortsatz aufweisen, der die Funktion eines Ölsammlers in einem bestimmten Bereich des Planetengetriebegehäuses 3a erfüllt. Bei der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist ein Leitelement 22 im Bereich des Steges 13a angeordnet bzw. vorgesehen.
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Weiterhin ist aus der 3 ersichtlich, dass das Planetengetriebegehäuse 3a einen Kühl- und/oder Schmiermittelhobel 23 zur Realisierung einer Rückführung des Kühl- und/oder Schmiermittels aus dem Innenraum 3b des Planetengetriebegehäuses 3a zurück in das Kühl- und/oder Schmiermittelreservoir 19 und/oder entsprechend weitere Strömungskanäle, hier insbesondere eine Austrittsöffnung 24 aufweist. Der Kühl- und/ oder Schmiermittelfluss ist durch die entsprechenden Pfeile in 3 und 4 dargestellt beziehungsweise symbolisiert, wobei im Betrieb des Antriebsstranges 1, hier des Hybridantriebsstranges 1a insbesondere aufgrund der Drehrichtung (bei Vorwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges) der ersten und zweiten Planetenräder 6 beziehungsweise 9 mit Hilfe des Kühl- und/oder Schmiermittelhobels 23 das an die Innenwandung des Planetengetriebegehäuses 3a geschleuderte Kühl- und/oder Schmiermittel „abgehobelt“ und zurück in das Kühl- und/oder Schmiermittelreservoir 19 geführt wird.
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So wird insbesondere auch über den Lagerschild 11 Kühl- und/oder Schmiermittel über in den jeweiligen Stegen 13a und 14a der Planetenradträger 13 beziehungsweise 14 vorgesehene Bohrungen und/oder hier nicht näher bezeichnete Kanäle das entsprechende Kühl- und/oder Schmiermittel insbesondere auch zu den vierten Lagerelementen 18 geleitet, insbesondere auch mit Hilfe des entsprechenden Leitelementes 20, so wie aus 2, 3 und 4 erkennbar.
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Insbesondere wird das Kühl- und/oder Schmiermittelkonzept ohne eine Pumpe realisiert, denkbar ist aber auch die Anordnung einer zusätzlichen, insbesondere elektrisch betriebenen Pumpe. Dadurch, dass das Kühl- und/oder Schmiermittel in einem Kühl- und/oder Schmiermittelreservoir 19 außerhalb des Planetengetriebes 3 gesammelt wird werden Planschverluste im Planetengetriebe 3 vermieden. Diese Maßnahmen führen zu einem hohen Wirkungsgrad des Planetengetriebes 3 und minimieren die mit dem Kühl- und/oder Schmiermittelkonzept verbundenen Kosten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsstrang
- 1a
- Hybridantriebsstrang
- 2
- Elektromaschine
- 2a
- Antriebswelle
- 3
- Planetengetriebe
- 3a
- Planetengetriebegehäuse
- 3b
- Innenraum
- 4
- Abtrieb (Pfeil)
- 4a
- Differential (Pfeil)
- 5
- erstes Sonnenrad
- 6
- erstes Planetenrad
- 7
- erstes Hohlrad
- 8
- zweites Sonnerad
- 9
- zweites Planetenrad
- 10
- zweites Hohlrad
- 11
- Lagerschild
- 11a
- Abstützbereich
- 11b
- erster Lageraufnahmebereich
- 11c
- zweiter Lageraufnahmebereich
- 11d
- Strömungskanal
- 11e
- Strömungskanal
- 11f
- Kühl- und/oder Schmiermittelaustrittsöffnung
- 12
- Radantriebswelle
- 13
- erster Planetenradträger
- 13a
- Steg
- 14
- zweiter Planetenradträger
- 14a
- Steg
- 14b
- Fortsatz
- 15
- erstes Lagerelement
- 16
- zweites Lagerelement
- 17
- drittes Lagerelement
- 18
- viertes Lagerelement
- 19
- Kühl- und/oder Schmiermittelreservoir
- 20
- Zuführrohr
- 21
- Zuführkanal
- 22
- Leitelement
- 22a
- Leitblech
- 23
- Kühl- und/oder Schmiermittelhobel
- 24
- Austrittsöffnung
- I
- erste Planetengetriebestufe
- II
- zweite Planetengetriebestufe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102001217762 A1 [0002]
- DE 102015203068 A1 [0003]
- DE 102004050137 B4 [0005]
