DE102017124222B3

DE102017124222B3 - Getriebesystem mit gestuftem Planetenrad und Leistungsverzweigung sowie Antriebseinheit

Info

Publication number: DE102017124222B3
Application number: DE102017124222.8A
Authority: DE
Inventors: Franz Kurth
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-10-18
Filing date: 2017-10-18
Publication date: 2018-09-20
Anticipated expiration: 2037-10-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebesystem (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebswelle (2), einem ersten Planetengetriebe (3), wobei das erste Planetengetriebe (3) weiterhin ein mit der Antriebswelle (2) drehverbundenes oder drehverbindbares erstes Sonnenrad (4), zumindest ein erstes Planetenrad (5), das mit dem ersten Sonnenrad (4) in Zahneingriff steht, einen das zumindest eine erste Planetenrad (5) aufnehmenden ersten Planetenträger (6) und ein mit dem zumindest einen ersten Planetenrad (5) in Zahneingriff stehendes erstes Hohlrad (7) aufweist, einem zweiten Planetengetriebe (8), wobei das zweite Planetengetriebe (8) weiterhin ein zweites Sonnenrad (9), zumindest ein zwei unterschiedliche Planetenstufen (10, 11) ausbildendes, mit dem zweiten Sonnenrad (9) in Zahneingriff stehendes zweites Planetenrad (12), einen das zumindest eine zweite Planetenrad (12) aufnehmenden zweiten Planetenträger (13) und ein mit dem zumindest einen zweiten Planetenrad (12) in Zahneingriff stehendes zweites Hohlrad (14) aufweist, zwei Kupplungen (15, 16), wobei eine erste Kupplung (15) zum wahlweisen Drehverbinden des ersten Hohlrades (7) mit dem zweiten Planetenträger (13) ausgebildet ist und eine zweite Kupplung (16) zum wahlweisen Drehverbinden des ersten Hohlrades (7) mit einem ortsfesten Bestandteil (17) ausgebildet ist, sowie einem Differential (18), das seitens seines Differentialkorbs (19) mit dem zweiten Planetenträger (13) drehverbunden oder drehverbindbar ist. Zudem betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit (20).

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebesystem für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, sowie eine Antriebseinheit aufweisend einen Elektromotor und dieses Getriebesystem.
Gattungsgemäßer Stand der Technik ist bspw. aus der JP 2002 104 001 A1 bekannt. Diese offenbart ein Untersetzungsgetriebe für ein elektrisches Fahrzeug. In diesem Untersetzungsgetriebe sind erste und zweite Planetenräder, ein Sonnenrad, ein Planetenträger und erste und zweite Hohlräder eingesetzt. Die Antriebsenergie des Elektromotors wird dem Sonnenrad zugeführt. Die ersten und zweiten Planetenräder sind integral miteinander angeordnet, wobei eines dieser beiden Planetenräder mit dem Sonnenrad in Zahneingriff steht. Der Planetenträger stützt die ersten und zweiten Planetenräder ab.
Die US 4 479 404 A beschreibt ein Getriebesystem mit einem ersten und einem zweiten Planetengetriebe, einer axial dazwischen angeordneten Kupplung zur Verbindung des Hohlrads des ersten Planetengetriebes mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes und einer weiteren Kupplung zur Festlegung des ersten Hohlrades.
Die DE 10 2016 120 971 A1 beschreibt einen Antriebsstrang mit multi-planetarischer Einzelmotor-Antriebseinheit mit gestuften Planeten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, gattungsgemäße Getriebesysteme sowie Antriebseinheiten für ein Fahrzeug weiter zu entwickeln.
Das erfindungsgemäße Getriebesystem für ein Fahrzeug umfasst ein Getriebesystem für ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebswelle, einem ersten Planetengetriebe, wobei das erste Planetengetriebe weiterhin ein mit der Antriebswelle drehverbundenes oder drehverbindbares erstes Sonnenrad, zumindest ein erstes Planetenrad, das mit dem ersten Sonnenrad in Zahneingriff steht, einen das zumindest eine erste Planetenrad aufnehmenden (/ drehbar lagernden) ersten Planetenträger und ein mit dem zumindest einen ersten Planetenrad in Zahneingriff stehendes erstes Hohlrad aufweist, einem zweiten Planetengetriebe, wobei das zweite Planetengetriebe weiterhin ein zweites Sonnenrad, zumindest ein mehrere unterschiedliche Planetenstufen ausbildendes, mit dem zweiten Sonnenrad in Zahneingriff stehendes zweites Planetenrad, einen das zumindest eine zweite Planetenrad aufnehmenden (/ drehbar lagernden) zweiten Planetenträger und ein mit dem zumindest einen zweiten Planetenrad in Zahneingriff stehendes zweites Hohlrad aufweist, zwei Kupplungen, wobei eine erste Kupplung zum wahlweisen Drehverbinden des ersten Hohlrades mit dem zweiten Planetenträger ausgebildet ist und eine zweite Kupplung zum wahlweisen Drehverbinden des ersten Hohlrades mit einem ortsfesten Bestandteil ausgebildet ist, sowie einem Differential, das seitens seines Differentialkorbs mit dem zweiten Planetenträger drehverbunden oder drehverbindbar ist.
Dadurch wird ein zweigängiges Getriebesystem / Zweiganggetriebe geschaffen, das durch die Anordnungen seiner Planetengetriebe / Teilplanetengetriebe zueinander und der beiden Kupplungen zwischen diesen Planetengetrieben einerseits in einem ersten Gang eine relativ hohe Übersetzung in der Reihenschaltung, andererseits in einem zweiten Gang eine mittlere Übersetzung mit der Leistungsverzweigung in Form des Stirnraddifferentials umsetzen kann. Dadurch ist ein besonders leistungsfähiges und für einen elektromotorischen Antrieb geeignetes Getriebesystem eingesetzt.
Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
Erfindungsgemäß ist der erste Planetenträger mit dem zweiten Sonnenrad (drehfest) verbunden.
Ist der erste Planetenträger und das zweite Sonnenrad (miteinander) stoffeinteilig, d.h. als dasselbe Bauteil / einteilig ausgebildet, wird der Aufbau des Getriebesystems weiter vereinfacht.
Die erste Kupplung und die zweite Kupplung sind erfindungsgemäß als Doppelkupplungseinrichtung ausgebildet bzw. als diese Doppelkupplungseinrichtung zusammengefasst. Dadurch wird der Aufbau der Kupplungen weiter vereinfacht. Die Kupplungen sind vorzugsweise als Reibkupplungen ausgebildet.
In Bezug auf die Kupplungen ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die erste Kupplung radial innerhalb (d.h. konzentrisch zu) der zweiten Kupplung angeordnet ist.
Auch ist es von Vorteil, wenn das zumindest eine zweite Planetenrad einen eine erste Planetenstufe ausbildenden ersten Verzahnungsbereich, der mit dem zweiten Sonnenrad in Zahneingriff steht und einen eine zweite Planetenstufe ausbildenden zweiten Verzahnungsbereich aufweist, welcher zweite Verzahnungsbereich einen kleineren Teilkreisdurchmesser aufweist als der erste Verzahnungsbereich.
Der zweite Verzahnungsbereich steht zweckmäßigerweise mit dem zweiten Hohlrad in Zahneingriff.
Zudem ist das zweite Hohlrad bevorzugt an einem ortsfesten Bestandteil (vorzugsweise einem fahrzeugfesten / fahrzeugrahmenfesten Bestandteil) abgestützt / gehalten.
Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn der Differentialkorb des Differentials und der zweite Planetenträger stoffeinteilig, d.h. als dasselbe Bauteil / einteilig, ausgebildet sind.
Zudem ist es zweckmäßig, wenn das Differential als ein Planetengetriebe, weiter bevorzugt als ein Stirnraddifferential, ausgebildet ist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einem Elektromotor sowie einem erfindungsgemäßen Getriebesystem nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen, wobei ein Rotor des Elektromotors mit der Antriebswelle drehverbunden oder drehverbindbar ist.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand einer Figur näher erläutert.
Es zeigt die einzige 1 eine schematische Darstellung einer im Bereich eines erfindungsgemäßen Getriebesystems veranschaulichten Antriebseinheit nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel.
Die Figur ist lediglich schematischer Natur und dient ausschließlich dem Verständnis der Erfindung.
In 1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebesystems 1 anschaulich dargestellt. Das Getriebesystem 1 ist für ein Kraftfahrzeug, d.h. für den Einsatz in einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges, ausgebildet. Das Getriebesystem 1 ist insbesondere für den Einsatz in einem hybriden Antriebsstrang oder einem elektrischen Antriebsstrang ausgestaltet. Das Getriebesystem 1 ist in einer Antriebseinheit 20 integriert. Die Antriebseinheit 20 weist neben dem Getriebesystem 1 einen Elektromotor, der hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellt ist, auf. Der Elektromotor weist wiederum auf typische Weise einen ortsfest, wie gehäusefest, angeordneten Stator und einen relativ zu dem Stator verdrehbaren, durch den Stator antreibbaren Rotor auf. Der Rotor ist auf typische Weise dauerhaft mit einer Antriebswelle 2 des Getriebesystems 1 drehverbunden oder, bspw. über eine Kupplung, wahlweise an die Antriebswelle 2 drehbar ankoppelbar.
Das Getriebesystem 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einem ersten Planetengetriebe 3 ausgestattet. Das erste Planetengetriebe 3 ist als ein einfaches Planetengetriebe ausgestaltet und weist ein (erstes) Sonnenrad 4, mehrere in Umfangsrichtung verteilte, mit dem ersten Sonnenrad 4 in Zahneingriff stehende (erste) Planetenräder 5 sowie ein wiederum mit diesen ersten Planetenrädern 5 in Zahneingriff stehendes (erstes) Hohlrad 7 auf. Des Weiteren weist das erste Planetengetriebe 3 einen (ersten) Planetenträger 6 auf, der die ersten Planetenräder 5 aufnimmt. Die ersten Planetenräder 5 sind an dem ersten Planetenträger 6 drehbar gelagert. Das erste Hohlrad 7 ist korbförmig ausgebildet und, wie nachfolgend näher beschrieben, mittels zweier Kupplungen 15, 16 wahlweise mit einem ortsfesten Bestandteil 17 oder einer weiteren Welle eines zweiten Planetengetriebes 8 drehverbindbar.
Das Getriebesystem 1 weist neben dem ersten Planetengetriebe 3 ein weiteres, zweites Planetengetriebe 8 auf. Das zweite Planetengetriebe 8 ist als ein doppeltes Planetengetriebe 8 ausgestaltet und weist somit zwei unterschiedliche Planetenstufen 10, 11 auf. Die beiden unterschiedlichen Planetenstufen 10 und 11 sind mittels mehrerer in Umfangsrichtung verteilter (zweiter) zweistufiger Planetenräder 12 realisiert. Die zweiten Planetenräder 12 sind einteilig ausgeführt. Jedes zweite Planetenrad 12 weist einen ersten Verzahnungsbereich 22 sowie einen zweiten Verzahnungsbereich 23 auf, wobei sich die beiden Verzahnungsbereiche 22, 23 hinsichtlich ihres Verzahnungsdurchmessers, d.h. ihres Teilkreisdurchmessers, unterscheiden. Der erste Verzahnungsbereich 22 ist auf einer dem ersten Planetengetriebe 3 entlang einer Drehachse 26 des ersten Planetengetriebe 3 / des ersten Sonnenrades 4 sowie des zweiten Planetengetriebes 8 / eines zweiten Sonnenrades 9 des zweiten Planetengetriebes 8 gesehen zugewandten Seite des zweiten Planetenrades 12 angeordnet. Der zweite Verzahnungsbereich 23 ist daher auf einer dem ersten Planetengetriebe 3 axial abgewandten Seite des zweiten Planetenrades 12 angeordnet. Der zweite Verzahnungsbereich 23 weist einen kleineren Teilkreisdurchmesser als der erste Verzahnungsbereich 22 auf.
Des Weiteren weist das zweite Planetengetriebe 8 auf typische Weise ein (zweites) Sonnenrad 9, das sich mit den zweiten Planetenrädern 12 in Zahneingriff befindet, auf. Das zweite Sonnenrad 9 ist mit dem ersten Planetenträger 6 drehfest verbunden. Insbesondere ist in dieser Ausführung das zweite Sonnenrad 9 stoffeinteilig mit dem ersten Planetenträger 6 ausgebildet. Ein zweites Hohlrad 14 des zweiten Planetengetriebes 8 ist zusätzlich mit dem zweiten Verzahnungsbereich 23 des jeweiligen zweiten Planetenrades 12 in Zahneingriff und ist zugleich an einem ortsfesten Bestandteil 17 gehalten / abgestützt. Jener ortsfeste Bestandteil 17 ist an einem fahrzeugrahmenfest angebrachten / abgestützten Gehäuse des Getriebesystems 1 befestigt / bzw. durch dieses Gehäuse unmittelbar ausgebildet. Somit bildet der ortsfeste Bestandteil 17 wiederum einen fahrzeugfesten / fahrzeugrahmenfesten Bestandteil des Kraftfahrzeuges aus.
Der zweite Planetenträger 13 ist zudem drehfest mit einem Differentialkorb 19 eines hier lediglich schematisch dargestellten Differentials 18 in Form eines Stirnraddifferentials weiter verbunden. Der zweite Planetenträger 13 ist stoffeinteilig mit diesem Differentialkorb 19 ausgeformt, kann jedoch gemäß einer weiteren Ausführung auch separat von dem Differentialkorb 19 ausgeformt sein und mit diesem als separates Bauteil drehfest verbunden sein. Das Differential 18 weist auf typische Weise zwei Abtriebswellen 27a und 27b auf, die jeweils mit einem Rad des Kraftfahrzeuges weiter drehverbunden sind.
Des Weiteren ist in 1 erkennbar, dass die beiden Kupplungen 15 und 16 als Doppelkupplungseinrichtung 21 ausgeführt sind. Die beiden Kupplungen 15 und 16 sind radial geschachtelt / radial ineinander angeordnet. Eine erste Kupplung 15 ist radial innerhalb (d.h. konzentrisch zu) der zweiten Kupplung 16 angeordnet. Die erste Kupplung 15 dient zum An- und Abkoppeln des ersten Hohlrades 7 an / von dem zweiten Planetenträger 13. In einer eingerückten Stellung der ersten Kupplung 15 sind somit das erste Hohlrad 7 und der zweite Planetenträger 13 drehfest miteinander verbunden. In einer ausgerückten Stellung der ersten Kupplung 15 sind das erste Hohlrad 7 und der zweite Planetenträger 13 voneinander entkoppelt und folglich frei zueinander verdrehbar. Die radial außerhalb der ersten Kupplung 15 angeordnete zweite Kupplung 16 dient insbesondere als eine Blockiereinheit / Bremse. Die zweite Kupplung 16 verbindet somit wahlweise das erste Hohlrad 7 mit dem ortsfesten Bestandteil 17. In einer eingerückten Stellung der zweiten Kupplung 16 ist das erste Hohlrad 7 an dem ortsfesten Bestandteil 17 abgestützt / gehalten. In einer ausgerückten Stellung der zweiten Kupplung 16 ist das erste Hohlrad 7 frei relativ zu dem ortsfesten Bestandteil 17 verdrehbar. Die beiden Kupplungen 15, 16 sind als Reibkupplungen ausgeführt.
Mittels der in 1 dargestellten Richtungspfeile 24 und 25 ist durch den Eingangspfeil 24 veranschaulicht, dass seitens der Antriebswelle 2 im Betrieb eine zu übertragende Leistung (Drehmoment und/oder Drehzahl) eingeleitet wird. Von dort wird die Leistung über das erste Sonnenrad 4 auf die ersten Planetenräder 5 übertragen, wovon die Leistung wiederum entweder ausschließlich, bei eingerückter zweiter Kupplung, auf den ersten Planetenträger 6 übertragen wird oder bei ausgerückter zweiter Kupplung und eingerückter erster Kupplung zusätzlich dem zweiten Planetenträger 13 zugeführt wird. Insbesondere bei eingerückter erster Kupplung wird dadurch gleichzeitig der Differentialkorb 19 angetrieben. Mittels des Differentials 18 wird die Leistung schließlich auf die entsprechenden Abtriebswellen 27a und 27b, wie durch die Ausgangspfeile 25 gekennzeichnet, verteilt.
Bezugszeichenliste

1: Getriebesystem
2: Antriebswelle
3: erstes Planetengetriebe
4: erstes Sonnenrad
5: erstes Planetenrad
6: erster Planetenträger
7: erstes Hohlrad
8: zweites Planetengetriebe
9: zweites Sonnenrad
10: erste Planetenstufe
11: zweite Planetenstufe
12: zweites Planetenrad
13: zweiter Planetenträger
14: zweites Hohlrad
15: erste Kupplung
16: zweite Kupplung
17: ortsfester Bestandteil
18: Differential
19: Differentialkorb
20: Antriebseinheit
21: Doppelkupplungseinrichtung
22: erster Verzahnungsbereich
23: zweiter Verzahnungsbereich
24: Eingangspfeil
25: Ausgangspfeil
26: Drehachse
27a: erste Abtriebswelle
27b: zweite Abtriebswelle

Claims

Getriebesystem (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebswelle (2), einem ersten Planetengetriebe (3), wobei das erste Planetengetriebe (3) weiterhin ein mit der Antriebswelle (2) wirkverbundenes erstes Sonnenrad (4), zumindest ein erstes Planetenrad (5), das mit dem ersten Sonnenrad (4) in Zahneingriff steht, einen das zumindest eine erste Planetenrad (5) aufnehmenden ersten Planetenträger (6) und ein mit dem zumindest einen ersten Planetenrad (5) in Zahneingriff stehendes erstes Hohlrad (7) aufweist, einem zweiten Planetengetriebe (8), wobei das zweite Planetengetriebe (8) weiterhin ein zweites Sonnenrad (9), zumindest ein zwei unterschiedliche Planetenstufen (10, 11) ausbildendes, mit dem zweiten Sonnenrad (9) in Zahneingriff stehendes zweites Planetenrad (12), einen das zumindest eine zweite Planetenrad (12) aufnehmenden zweiten Planetenträger (13) und ein mit dem zumindest einen zweiten Planetenrad (12) in Zahneingriff stehendes zweites Hohlrad (14) aufweist, wobei der erste Planetenträger (6) mit dem zweiten Sonnenrad (9) drehverbunden ist, zwei als Doppelkupplungseinrichtung ausgebildeten und in axialer Richtung zwischen dem ersten Planetengetriebe (3) und dem zweiten Planetengetriebe (8) angeordneten Kupplungen (15, 16), wobei eine erste Kupplung (15) zum wahlweisen Drehverbinden des ersten Hohlrades (7) mit dem zweiten Planetenträger (13) ausgebildet ist und eine zweite Kupplung (16) zum wahlweisen Drehverbinden des ersten Hohlrades (7) mit einem ortsfesten Bestandteil (17) ausgebildet ist, sowie einem Differential (18), das seitens seines Differentialkorbs (19) mit dem zweiten Planetenträger (13) drehverbunden oder drehverbindbar ist.
Getriebesystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planetenträger (6) und das zweite Sonnenrad (9) stoffeinteilig ausgebildet sind.
Getriebesystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplung (15) radial innerhalb der zweiten Kupplung (16) angeordnet ist.
Getriebesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine zweite Planetenrad (12) einen eine erste Planetenstufe (10) ausbildenden ersten Verzahnungsbereich (22), der mit dem zweiten Sonnenrad (9) in Zahneingriff steht, und einen eine zweite Planetenstufe (11) ausbildenden zweiten Verzahnungsbereich (23) aufweist, wobei der zweite Verzahnungsbereich (23) einen kleineren Teilkreisdurchmesser aufweist als der erste Verzahnungsbereich (22).
Getriebesystem (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Verzahnungsbereich (23) mit dem zweiten Hohlrad (14) in Zahneingriff steht.
Getriebesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Hohlrad (14) an einem ortsfesten Bestandteil (17) abgestützt ist.
Getriebesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Differentialkorb (19) und der zweite Planetenträger (13) stoffeinteilig ausgebildet sind.
Antriebseinheit (20) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Elektromotor und einem Getriebesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Rotor des Elektromotors mit der Antriebswelle (2) drehverbunden oder drehverbindbar ist.