-
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsanordnung, insbesondere eine zweistufig unter Last schaltbare Antriebsanordnung für einen elektromechanischen Fahrzeugantrieb, mit einem Getriebe mit einem Hohlrad, einem Planetenträger, ersten Planeten die von dem Planetenträger um erste Planetenachsen drehbar getragen werden und dabei radial von innen her in das Hohlrad eingreifen, einer ersten Sonnenradstufe mit einem ersten Sonnenrad und ersten Reduktionsplaneten, die radial von außen her in das erste Sonnenrad eingreifen und zu den ersten Planeten gleichachsig angeordnet sind, einer zweiten Sonnenradstufe mit einem zweiten Sonnenrad und zweiten Reduktionsplaneten, die radial von außen her in das zweite Sonnenrad eingreifen und zu den ersten Reduktionsplaneten gleichachsig axial benachbart angeordnet sind, und einer Kupplungseinrichtung sowie einer Antriebseinrichtung, zum Antrieb des ersten und des zweiten Sonnenrades unter Zwischenschaltung der Kupplungseinrichtung, wobei die erste Sonnenradstufe derart ausgelegt ist, dass diese zwischen dem ersten Sonnenrad und den ersten Reduktionsplaneten ein höheres Übersetzungsverhältnis realisiert als es die zweite Sonnenradstufe zwischen dem zweiten Sonnenrad und den zweiten Reduktionsplaneten realisiert.
-
Aufgabe der Erfindung
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanordnung der oben genannten Art zu schaffen, die sich durch einen hohen mechanischen Wirkungsgrad und eine gegenüber bisherigen Bauformen erhöhte Lebensdauer auszeichnet.
-
Erfindungsgemäße Lösung
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Antriebsanordnung mit:
- - einem Hohlrad
- - einem Planetenträger,
- - ersten Planeten, die von dem Planetenträger getragen werden und um erste Planetenachsen drehbar sind und dabei radial von innen her in das Hohlrad eingreifen,
- - einer ersten Sonnenradstufe mit einem ersten Sonnenrad und ersten Reduktionsplaneten, die radial von außen her in das erste Sonnenrad eingreifen und zu den ersten Planeten gleichachsig angeordnet sind,
- - einer zweiten Sonnenradstufe mit einem zweiten Sonnenrad und zweiten Reduktionsplaneten, die radial von außen her in das zweite Sonnenrad eingreifen und zu den ersten Reduktionsplaneten axial benachbart und zudem gleichachsig zu diesen angeordnet sind,
- - einer Kupplungseinrichtung mit einem Eingang und einem ersten und einem zweiten Ausgang, und
- - einer Antriebseinrichtung, zum Antrieb des ersten und des zweiten Sonnenrades unter Einbindung der Kupplungseinrichtung,
- - wobei die erste Sonnenradstufe derart ausgelegt ist, dass diese zwischen dem ersten Sonnenrad und den ersten Reduktionsplaneten ein höheres Übersetzungsverhältnis realisiert, als es die zweite Sonnenradstufe zwischen dem zweiten Sonnenrad und den zweiten Reduktionsplaneten realisiert,
- - der erste Reduktionsplanet mit dem ersten Planeten über eine erste Freilaufeinrichtung gekoppelt ist, und
- - eine zweite Freilaufeinrichtung vorgesehen ist, die verhindert, dass das erste Sonnenrad schneller dreht als der Eingang der Kupplungseinrichtung.
-
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine Antriebsanordnung zu schaffen, bei welcher im Rahmen der Leistungsführung über die zweite Sonneradstufe die ersten Reduktionsplaneten von den zweiten Reduktionsplaneten und den ersten Planeten und ggf. einem diesen tragenden Planetenzapfen auf der jeweiligen Planetenachse hinsichtlich der Drehzahl um die Planetenachse überholt werden können und zudem sichergestellt ist, dass in der Kupplung zwischen benachbarten Kupplungskomponenten keine über der Eingangsdrehzahl liegenden Relativdrehungen erfolgen können. Durch das erfindungsgemäße Konzept wird erreicht, dass das erste Sonnenrad nicht zwangsweise mit erhöhter Drehzahl mitgeschleppt wird. Hierdurch können Reibleistungsverluste, sowie der Schmierstoff- und der Bauteilverschleiß in jenem das erste Sonnenrad treibenden Bereich der Antriebsanordnung, insbesondere der Kupplungseinrichtung vermieden, oder zumindest reduziert werden.
-
Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung ist vorzugsweise derart aufgebaut, dass die erste Freilaufeinrichtung in dem ersten Reduktionsplaneten aufgenommen ist. Die erste Freilaufeinrichtung sitzt dabei vorzugsweise auf einem ersten Planetenzapfen. Die erste Freilaufeinrichtung kann hierbei in vorteilhafter Weise als reibschlüssig koppelnder Klemmkörperfreilauf ausgeführt sein. Der Klemmkörperfreilauf kann hierbei als eigenständige Baugruppe ausgeführt sein, die in den ersten Reduktionsplaneten eingesetzt und auf den Planetenzapfen aufgesetzt ist. Vorzugsweise jedoch sind Funktionsflächen der Freilaufeinrichtung durch Flächenabschnitte gebildet, die durch den ersten Reduktionsplaneten und/oder den Planetenzapfen bereitgestellt werden.
-
Der zweite Reduktionsplanet ist vorzugsweise mit dem Planetenzapfen torsionsfest gekoppelt. Diese Koppelung kann insbesondere über eine Verzahnung oder Passfedereinrichtung erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, den Planetenzapfen einstückig mit dem zweiten Reduktionsplaneten auszuführen und dann den in das Hohlrad eingreifenden Planeten auf den Planetenzapfen torsionsfest aufzusetzen. Weiterhin ist es auch möglich, den Planetenzapfen durch einen kurzen Stutzen, insbesondere Hohlstutzen zu bilden, der sich zwischen dem ersten Planeten und dem zweiten Reduktionsplaneten erstreckt und mit diesen beiden Planeten torsionsfest zentrisch gekoppelt ist. In letzterem Falle kann dann dieser Stutzen wiederum das Innenelement des Freilaufs des ersten Reduktionsplaneten bilden.
-
Nach einer nochmals alternativen Ausführungsform kann das Innenteil der ersten Freilaufeinrichtung auch durch einen buchsenartigen Überstand des zweiten Reduktionsplaneten oder des ersten Planeten gebildet sein. Es ist auch möglich, die erste Freilaufeinrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Reduktionsplaneten auszubilden und die Drehmomentenführung dann über den Nabenbereich des zweiten Reduktionsplaneten zu bewerkstelligen. Die erste Freilaufeinrichtung kann auch direkt zwischen dem ersten Reduktionsplaneten und dem ersten in das Hohlrad eingreifenden Planeten ausgebildet und/oder wirksam sein.
-
Die zweite Freilaufeinrichtung ist gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung vorzugsweise in der Kupplungseinrichtung aufgenommen. Die zweite Freilaufeinrichtung ist dabei vorzugsweise zwischen dem Eingang und dem ersten Ausgang für den 1. Gang wirksam, wobei die zweite Freilaufeinrichtung hierbei derart orientiert ist, dass diese es erlaubt, dass der Eingang den ersten Ausgang überholen kann, und der erste Ausgang jedoch nicht schneller drehen kann als der Eingang. Auch die zweite Freilaufeinrichtung ist vorzugsweise als Klemmkörperfreilauf ausgeführt.
-
Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung ist derart aufgebaut, dass jedes der Sonnenräder mit der Antriebseinrichtung über die Kupplungseinrichtung selektiv koppelbar ist. Diese Kupplungseinrichtung ist vorzugsweise als reibschlüssig koppelnde Kupplungseinrichtung, und hierbei wiederum insbesondere als Lamellenkupplung ausgeführt.
-
Die Kupplungseinrichtung ist vorzugsweise so gestaltet sein, dass das erste Sonnenrad über eine erste Kupplung und das zweite Sonnenrad über eine zweite Kupplung mit dem Eingang der Kupplungseinrichtung koppelbar ist. Die Kupplungseinrichtung kann dabei in der Art einer sog. Doppelkupplung gestaltet sein, bei welcher bei Aktivierung einer der beiden Kupplungen die andere in einen Passivzustand gelangt, in welchem diese kein Drehmoment mehr überträgt.
-
Der Planetenträger ist gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung derart gestaltet, dass dieser ein Stirnraddifferential trägt. Dieses Stirnraddifferential kann so aufgebaut sein, dass dessen Koppelplaneten Bauräume nutzen, die zwischen jenen Planeten liegen die radial von innen her in das erste Hohlrad eingreifen. So kann insbesondere ein Abschnitt eines Koppelplaneten des Stirnraddifferentials in diesen Zwischenraum zwischen den ersten Planeten axial eintauchen. Die axiale Baulänge des Planetenträgers wird hierdurch verkürzt und die Anordnung erlangt eine höhere Steifigkeit.
-
Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung ist weiterhin vorzugsweise derart aufgebaut, dass das erste Sonnenrad auf einer Hohlwelle sitzt und durch diese Hohlwelle eine Radantriebswelle hindurch geführt ist, die sich von dem Stirnraddifferential ausgehend durch die Antriebseinrichtung hindurch erstreckt. Die Antriebseinrichtung ist dann vorzugsweise als Elektromotor ausgeführt, wobei dieser Elektromotor eine als Hohlwelle gestaltete Rotorwelle aufweist. Die oben genannte Radantriebswelle ist dann durch diese Hohlwelle hindurchgeführt.
-
Der von dem Planetenträger getragene Planetenzapfen ist vorzugsweise als Hohlzapfen ausgebildet ist und auf einem Planetenbolzen drehbar gelagert. Der Planetenbolzen sitzt vorzugsweise drehfest und hierbei beidseitig abgestützt in Stützwandungen des Planetenträgers. Die Lagerung der Planetenräder auf diesem Planetenbolzen wird vorzugsweise über Wälzlager, insbesondere Nadellager bewerkstelligt. Die entsprechenden Laufflächen dieser Wälzkörper werden vorzugsweise direkt durch die Außenumfangsfläche des Planetenbolzens und die Innenumfangsfläche des Planetenzapfens bereitgestellt.
-
In den obigen Ausführungen wurde der Aufbau der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung mit Blick auf zunächst nur einen Satz von Planetenrädern des Umlaufrädergetriebes beschrieben wie er auf einem entsprechenden Planetenbolzen angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung ist vorzugsweise so aufgebaut, dass der Planetenträger drei erste Planetenachsen definiert die in gleicher Umfangsteilung um eine Planetenträgerumlaufachse herum angeordnet sind und hierbei von der Umlaufachse radial beabstandet und zu dieser parallel ausgerichtet sind. Das erfindungsgemäße Konzept kann auch mit lediglich zwei und hierbei einander bezüglich der Umlaufachse des Planetenträgers diametral gegenüberliegenden Planetensätzen realisiert werden, oder auch mit vier in gleicher Umfangsteilung auf dem Planetenträger angeordneten Planetensätzen.
-
Durch das erfindungsgemäße Konzept wird es möglich, eine Antriebsanordnung zu schaffen, die ein über eine Doppelkupplung angetriebenes sog. Tripleplanetengetriebe umfasst, das über seinen Planetenträger mit einem Differentialgetriebe verschachtelt ist, wobei diese Differentialgetriebe dann einen Aufbau eines sog. Leichtbaudifferenziales aufweisen kann, der in der nachfolgenden Beschreibung der Figuren noch näher erläutert werden wird, wobei in dem Tripleplanetengetriebe in jedem Satz aus drei Planeten jeweils eine erste Freilaufeinrichtung vorgesehen ist die ein zwangweises Mitlaufen eines hochübersetzenden und bei entsprechendem Zustand der Kupplungseinrichtung temporär lastfreien Getriebeabschnitts vermeidet.
-
Durch das erfindungsgemäße Konzept wird in vorteilhafter Weise vermieden, dass dann, wenn ein Kupplungsteil der Kupplungseinrichtung für den zweiten Gang geschlossen ist und E-Motor z.B. auf 12.000 1/min dreht, der offene Kupplungsteil für den ersten Gang durch die Rückkopplung über die Tripleplanetenwellen mit nochmals höherer Drehzahl mitläuft. Dies wird erreicht, indem eine erste Freilaufeinrichtung auf der Tripleplanetenwelle zwischen Zahnrädern des ersten Gangs und der Tripleplanetenwelle vorgesehen ist und eine zweite Freilaufeinrichtung ein Überholen des Eingangs der Kupplungseinrichtung durch den ersten Ausgang derselben verhindert. Wird z.B. ein erster Gang entkoppelt und der zweite Gang gekuppelt dann läuft der offene Kupplungsteil nicht mehr mit hoher Drehzahl mit und es treten keine hohen Flieh- und Reibungskräfte auf. Durch das erfindungsgemäße Konzept wird daher die Antriebsanordnung im zweiten Gang für eine höhere Motordrehzahl nutzbar.
-
Die erfindungsgemäß vorgesehe zweite Freilaufeinrichtung in der Doppelkupplungseinrichtung zwischen der Antriebsseite der Doppelkupplung und Abtriebsseite des ersten Gangs sorgt dafür, dass das Kupplungspaket für den ersten Gang auch dann nicht zu schnell dreht, wenn der erste Freilauf in Tripleplanetenwelle noch nicht voll geöffnet ist. In diesem Fall würde die Abtriebsseite der Kupplung im ersten Gang versuchen die Antriebsseite der Doppelkupplung mitzudrehen. Dieser Drehzahlanstieg wird von der Sensorik im Elektromotor bemerkt und ein Bremsvorgang kann eingeleitet werden oder die Kupplung wird komplett geöffnet.
-
Ein Lösungsteil der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung richtet sich auf die Abkopplung des ersten Gangs, wenn der zweite Gang über die Doppelkupplung geschlossen ist. Somit dreht der offene Kupplungsteil des ersten Gangs nicht mehr, über die Spreizung definiert, schneller mit. Die Abkopplung findet bevorzugt zwischen der Tripleplanetenwelle und den Zahnrädern des ersten Ganges auf der Tripleplanetenwelle statt. Unter dem Begriff Tripleplanetenwelle ist im Kontext der vorliegenden Beschreibung eine Welle mit drei darauf sitzenden Planeten zu verstehen, wobei zwei dieser Planeten mit der Welle torsionsfest gekoppelt sind und ein Planet wie oben ausgeführt von der Welle in eine Relativdrehungsrichtung derart abgekoppelt werden kann, dass dieser temporär nicht zwangsweise mit den anderen achsgleichen Planeten mitläuft.
-
Falls der erste Freilauf in der Tripleplanetenwelle defekt ist oder ggf. nicht oder verzögert öffnet, würde das Kupplungspaket für den ersten Gang wieder hochbeschleunigt werden. Der zweite Freilauf zwischen Antriebsseite der Doppelkupplung und Abtriebsseite des ersten Gangs sorgt dafür, dass in diesem Fall die Antriebsseite der Doppelkupplung und die Abtriebsseite des ersten Gangs miteinander gekoppelt werden. Dadurch würde der Elektromotor angeschoben werden und die Drehzahl würde steigen. Dies wird von der Sensorik im Elektromotor wahrgenommen und dem wird durch einen Bremsvorgang oder einer kompletten Öffnung der Kupplung entgegengewirkt. Das verhindert, dass die Doppelkupplung und somit die gesamte E-Achse weiter beschädigt wird. Somit übernimmt dieser zweite Freilauf zwischen der Antriebsseite der Doppelkupplung und Abtriebsseite des ersten Gangs eine Sicherheitsfunktion.
-
Der Kerngedanke der Erfindung richtet sich auf die Sicherheitsfunktion durch die zweite Freilaufeinrichtung in der oben beschriebenen Konfiguration. Diese Funktion tritt in Kraft, wenn der erste Freilauf in der Tripleplanetenwelle defekt wird oder nicht hinreichend leichtgängig öffnet und die Rückkopplung auf den ersten Gang in der Doppelkupplung wieder stattfinden würde. Dies wird durch den zweiten Freilauf zwischen Antriebsseite der Doppelkupplung und Abtriebsseite des ersten Gangs verhindert. Wenn die Abtriebsseite der Doppelkupplung für den ersten Gang schneller dreht als die Antriebsseite der Doppelkupplung, nimmt die Abtriebsseite des ersten Gangs die Antriebsseite der Doppelkupplung mit. Da die Antriebsseite der Doppelkupplung maximal mit der zulässigen Drehzahl für die Kupplungspakete dreht, kann auch die Abtriebsseite des ersten Gangs diese Drehzahl nicht überschreiten. Denn wenn der Freilauf schließt, würde der Elektromotor diesen Drehzahlanstieg bemerken und eine Gegenmaßnahme einleiten. z.B. komplettes Öffnen der Kupplung oder Abbremsen.
-
Figurenliste
-
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 einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug;
- 2 eine Axialschnittdarstellung zur weiteren Veranschaulichung des Aufbaus der Komponenten der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung.
-
Ausführliche Beschreibung der Figuren
-
Die Darstellung nach 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung. Diese umfasst hier eine durch einen Elektromotor E gebildete Antriebseinrichtung mit einem Motorgehäuse EH und einem auf einer Rotorwelle EW sitzenden Rotor ER. Die Rotorwelle EW ist an den Eingang EK der Kupplungseinrichtung K angebunden. Die Kupplungseinrichtung K ist als Doppelkupplung ausgeführt und umfasst eine erste Kupplung K1 und eine zweite Kupplung K2. Die erste Kupplung K1 ist mit einer ersten Getriebeeingangswelle G1 und die Kupplung K2 ist mit einer zweiten Getriebeeingangswelle G2 verbunden. Die beiden Getriebeeingangswellen G1, G2 treiben ein Getriebe G das als Umlaufrädergetriebe ausgeführt ist. Aufgrund der torsionssteifen kinematischen Koppelung der Getriebeeingangswellen G1, G2 mit den Ausgängen der Kupplungseinrichtung K werden diese Ausgänge nachfolgend auch als Kupplungsausgänge G1' bzw. G2'bezeichnet.
-
Das Umlaufrädergetriebe G umfasst ein stationär festgelegtes Hohlrad H, einen Planetenträger C sowie erste Planeten P1, die von dem Planetenträger C getragen werden und um erste Planetenachsen XP1 drehbar sind und dabei radial von innen her in das Hohlrad H eingreifen. Das Umlaufrädergetriebe umfasst weiterhin eine erste Sonnenradstufe GS1 mit einem ersten Sonnenrad S1 und ersten Reduktionsplaneten RP1, die radial von außen her in das erste Sonnenrad S1 eingreifen und zu den ersten Planeten P1 gleichachsig angeordnet sind. Zudem umfasst das Umlaufrädergetriebe eine zweite Sonnenradstufe GS2 mit einem zweiten Sonnenrad S2 und zweiten Reduktionsplaneten RP2, die radial von außen her in das zweite Sonnenrad S2 eingreifen und zu den ersten Reduktionsplaneten RP1 axial benachbart und zudem gleichachsig zu diesen angeordnet sind. Die Planeten P1 und die beiden Reduktionsplaneten RP1, RP2 bilden in Verbindung mit einem hier als Planetenzapfen PS ausgebildeten Verbindungsglied eine sog. Tripleplanetenwelle.
-
Durch den Elektromotor E werden unter Zwischenschaltung der Kupplungseinrichtung K das erste und das zweite Sonnenrades S1, S2 angetrieben und zwar entsprechend dem Einkopplungszustand der ersten und der zweiten Kupplung K1, K2. Die erste Sonnenradstufe GS1 ist derart ausgelegt, dass diese zwischen dem ersten Sonnenrad S1 und den ersten Reduktionsplaneten RP1 ein höheres Übersetzungsverhältnis realisiert, als es die zweite Sonnenradstufe GS2 zwischen dem zweiten Sonnenrad S2 und den zweiten Reduktionsplaneten RP2 realisiert. D.h. die erste Sonnenradstufe ist für den sog. 1. Gang zuständig, die zweite Sonneradstufe GS2 ist für den 2. Gang zuständig, also für den Gang der für hohe Fahrzeuggeschwindigkeit gewählt wird.
-
Das erfindungsgemäße Umlaufrädergetriebe zeichnet sich dadurch aus, dass die kinematische Koppelung des ersten Reduktionsplaneten RP1 mit dem in das Hohlrad H eingreifenden ersten Planeten P1 unter Einschluss einer ersten Freilaufeinrichtung FR1 bewerkstelligt ist und zudem eine zweite Freilaufeinrichtung FR2 vorgesehen ist, die aktiv verhindert, dass das erste Sonnenrad schneller dreht als der Eingang EK der Kupplungseinrichtung K. Hierzu sperrt die zweite Freilaufeinrichtung FR2 ein derartiges Überholen, indem sie hier in einen Koppelungszustand gelangt in welchem der erste Kupplungsausgang G1'und der Kupplungseingang EK gekoppelt sind.
-
Die erste Freilaufeinrichtung FR1 koppelt den ersten Reduktionsplaneten RP1 von dem ersten Planeten P1 ab, wenn dieser bei geschlossener zweiter Kupplung durch den zweiten Reduktionsplaneten PR2 mit einer höheren Drehzahl als durch den ersten Reduktionsplaneten RP1 getrieben, also mitgeschleppt werden würde. Durch die erste Freilaufeinrichtung FR1 wird damit erreicht, dass der erste Reduktionsplanet RP1 lastfrei wird und ohne signifikantes Drehmoment auf dem ersten Sonnenrad S1 abrollt, ohne dieses zwingend mit hoher Drehzahl mitzuschleppen. Die erste Getriebewelle G1 kann damit zum Stillstand kommen oder auf im wesentlichengleicher Drehzahl wie die zweite Getriebewelle G2, jedoch lastfrei und mit leichtem Schlupf mitlaufen.
-
Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist das Umlaufrädergetriebe derart aufgebaut, dass die beiden Reduktionsplaneten RP1, RP2 auf einem ersten Planetenzapfen PS angeordnet sind, der mit dem jeweiligen ersten Planeten P1 torsionsfest gekoppelt ist. Der erste Reduktionsplanet RP1 ist mit dem ersten Planetenzapfen PS über die erste Freilaufeinrichtung FR1 gekoppelt. Die erste Freilaufeinrichtung FR1 ist hierbei direkt in dem ersten Reduktionsplaneten RP1 aufgenommen und die erste Freilaufeinrichtung FR1 sitzt mit einem Innenring direkt auf dem ersten Planetenzapfen PS. Die erste Freilaufeinrichtung FR1 ist hier als Klemmkörperfreilauf ausgeführt. Der zweite Reduktionsplanet RP2 ist mit dem Planetenzapfen PS über eine Steckverzahnung torsionsfest gekoppelt. Die zweite Freilaufeinrichtung FR2 ist in der Kupplungseinrichtung K aufgenommen.
-
Der Planetenträger C trägt weiterhin ein Stirnraddifferential AD. Über dieses Stirnraddifferential AD erfolgt eine Leistungsverzweigung auf eine erste und eine zweite Radantriebswelle WDL, WDR. Das erste Sonnenrad S1 sitzt auf der als Hohlwelle ausgeführten ersten Getriebewelle G1. Durch diese Getriebewelle G1 ist die in dieser Darstellung nach links führende Radantriebswelle WDL hindurch geführt. Sie erstreckt sich damit von dem Stirnraddifferential AD ausgehend durch die Kupplungseinrichtung K und die Antriebseinrichtung E hindurch zu einer dem Achsdifferential AD abgewandten Seite der Antriebseinrichtung E.
-
Durch die zweite Freilaufeinrichtung FR2 wird erreicht, dass das Kupplungspaket der ersten Kupplung K1 für den ersten Gang nicht um den Faktor der Getriebespreizung schneller drehen kann als das Kupplungspaket für den zweiten Gang. Bei hohen Drehzahlen kann damit die maximale zulässige Drehzahl für das Kupplungspaket der Kupplung K1 im ersten Gang nicht überschritten werden. Die zweite Freilaufeinrichtung FR2 bietet damit eine Sicherheitsfunktion und ist zwischen der Antriebsseite EK der Doppelkupplung K und der Abtriebsseite G1'des ersten Gangs der Kupplung K angeordnet. Diese zweite Freiaufeinrichtung FR2 sorgt dafür, dass falls die erste Freilaufeinrichtung FR1 in der Tripleplanetenwelle defekt ist oder nicht leichtgängig öffnet, die Abtriebsseite G1'der Kupplung K für den ersten Gang nicht schneller dreht als die Antriebsseite EK der Doppelkupplung K und somit die Doppelkupplung K nicht Gefahr läuft, Schaden zu nehmen.
-
Die Darstellung nach 2 veranschaulicht den Aufbau des Umlaufrädergetriebes G, das Bestandteil der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung bildet, weiter. Das Umlaufrädergetriebe G umfasst das Hohlrad H, den Planetenträger C, die ersten Planeten P1, die von dem Planetenträger C getragen werden und um die ersten Planetenachsen XP1 drehbar sind und dabei radial von innen her in das Hohlrad H eingreifen.
-
Die erste Sonnenradstufe GS1 umfasst das erste Sonnenrad S1 und die ersten Reduktionsplaneten RP1, die radial von außen her in das erste Sonnenrad S1 eingreifen und zu den ersten Planeten P1 gleichachsig angeordnet sind. Die zweite Sonnenradstufe GS2 umfasst das zweite Sonnenrad S2 und die zweiten Reduktionsplaneten RP2, die radial von außen her in das zweite Sonnenrad S2 eingreifen und zu den ersten Reduktionsplaneten RP1 axial benachbart und zudem gleichachsig zu diesen angeordnet sind. Die erste Sonnenradstufe GS1 ist derart ausgelegt, dass diese zwischen dem ersten Sonnenrad S1 und den ersten Reduktionsplaneten RP1 ein höheres Übersetzungsverhältnis realisiert, als es die zweite Sonnenradstufe GS2 zwischen dem zweiten Sonnenrad S2 und den zweiten Reduktionsplaneten RP2 realisiert. Die kinematische Koppelung des ersten Reduktionsplaneten RP1 mit dem in das Hohlrad H eingreifenden ersten Planeten RP1 wird unter Einschluss der ersten Freilaufeinrichtung FR1 bewerkstelligt. Die erste Freilauf- oder Kupplungseinrichtung FR1 ist so ausgebildet, dass diese einen Zustand einnehmen kann, in welchem der erste Planet P1 mit einer höheren Drehzahl rotiert als der erste Reduktionsplanet RP1.
-
Der in 1 Elektromotor E treibt über seine Rotorwelle EW den Eingang EK der Doppelkupplung K. Die Ausgänge G1'und G2'der Doppelkupplung K treiben die beiden Sonnenradwellen G1, G2 und damit je nach Schaltzustand der Doppelkupplung K das erste und das zweite Sonnenrad S1, S2 an. In dem Planetengetriebe sind insgesamt drei Tripleplanetenwellen PS' vorgesehen, die jeweils das erste Planetenrad P1 und die beiden Reduktionsplaneten RP1, RP2 tragen.
-
Auf der in dieser Darstellung stellvertretend für die beiden weiteren Tripleplanetenwellen gezeigten Tripleplanetenwelle PS' sind die drei Planetenräder P1, RP1, RP2 angeordnet. Das erste Planetenrad P1, das in das Hohlrad H eingreift und das zweite Reduktionsplanetenrad (für den 2.Gang) sind permanent drehfest miteinander verbunden. Das in der Darstellung mittlere Reduktionsplanetenrad RP1 sitzt über den ersten Freilauf FR1 auf dem Planetenwellenzapfen PS.
-
Das in dieser Darstellung links liegende Reduktionsplanetenrad RP2 bildet das Planetenrad für den zweiten Gang, das mittlere Reduktionsplanetenrad ist das Reduktionsplanetenrad RP1 für den ersten Gang und das in dieser Darstellung rechte Zahnrad P1 kämmt mit dem Hohlrad H und ist somit sowohl im ersten als auch im zweiten Gang unter Last. Die Tripleplanetenwelle PS' ist auf einem Planetenbolzen PB gelagert. Dieser Planetenbolzen PB ist mit dem Planetenträger C fest verbunden. Der Planetenträger C trägt auch das in dieser Darstellung linke Ende des Planetenbolzens PB. Der Abtrieb erfolgt über den Planetenträger C auf das Achsdifferenzial AD und anschließend auf die beiden in 1 dargestellten Radantriebswellen WDL, WDR die in die hier erkennbare Innensteckverzahnung SLZ, SRZ der Sonnenräder SL, SR des Achsdifferentialgetriebes AD einsteckbar sind.
-
Entsprechend dem Schaltzustand der Doppelkupplung K wird das erste oder das zweite Sonnerad S1, S2 angetrieben. Das erste Sonnenrad S1 ist für den ersten Gang zuständig und kämmt mit dem ersten Reduktionsplaneten RP1, das zweite Sonnerad S2, das für den zweiten Gang zuständig ist, kämmt mit dem zweiten Reduktionsplaneten RP2 (Mit dem in dieser Darstellung linken Zahnrad RP2)
-
Wenn der zweite Gang eingelegt ist und der linke Reduktionsplanet RP2 auf der Tripleplanetenwelle PS' für den zweiten Gang die Tripleplanetenwelle PS' antreibt, sorgt der erste Freilauf FR1 zwischen der Tripleplanetenwelle PS und dem mittleren Reduktionsplaneten RP1 für den ersten Gang dafür, dass sich das mittlere Zahnrad für den ersten Gang nicht mehr zwangsweise mit dreht und somit auch die Sonne S1 für den ersten Gang und das Kupplungspaket der Kupplung K1 für den ersten Gang sich nicht mehr mit überhöhter Drehzahl zwangsweise mitdrehen muss. Somit kann der zweite Gang ohne Probleme auf die maximale Drehzahl für das Kupplungspaket im zweiten Gang angetrieben werden. Der erste Freilauf FR1 sorgt also dafür, dass das mittlere Zahnrad RP1 für den ersten Gang die Tripleplanetenwelle PS' antreiben kann aber nicht umgekehrt.
-
Die Tripleplanetenwelle PS' ist hier als Hohlzapfen ausgebildet und auf dem Planetenbolzen PB über Nadellager drehbar gelagert. Der Planetenträger C trägt drei Planetenbolzen PB und lagert über diese jeweils drei Planetensätze, so dass diese um die jeweils erste Planetenachsen XP1 drehbar sind. Die Planetenachsen XP1 sind in gleicher Umfangsteilung um eine Planetenträgerumlaufachse X herum angeordnet und hierbei von der Umlaufachse X radial beabstandet und zu dieser parallel ausgerichtet.
-
Die erste Freilaufeinrichtung FR1 kann auch so ausgebildet sein, dass deren Kopplungszustand auf formschlüssigem Wege herbeigeführt wird. Die erste Freilaufeinrichtung FR1 kann auch so ausgeführt sein, dass diese unter axialer Verlagerung des ersten Reduktionsplaneten RP1 oder des zweiten Reduktionsplaneten ihren Koppelungszustand erlangt, oder entsprechend verlässt. Diese axiale Verlagerung kann durch Zahnreaktionskräfte der Sonnenräder, oder auch durch entsprechend schräge Verzahnungen auf der Planetenwelle herbeigeführt werden. Das Hochschalten in den zweiten Gang erfolgt, indem das zweite Sonnenrad S2 durch entsprechende Aktivierung der Kupplung K über die zweite Eingangswelle G2 des Getriebes G mit einem Antriebsdrehmoment beaufschlagt wird. Dann laufen beide Sonnenräder S1, S2 mit der gleichen Drehzahl und der zweite Reduktionsplanet RP2 überholt um die Planetenachse XP1 das ebenfalls um diese Planetenachse XP1 mit stets langsamerer Drehzahl lastfrei mitlaufende erste Reduktionsplanetenrad RP1.
-
Die Kupplungseinrichtung K ist als Doppelkupplung ausgebildet. Die darin enthaltene erste Kupplung K1 umfasst eine erste Kupplungslamellenpackung K1F und koppelt den ersten Kupplungsausgang G1'mit dem Kupplungseingang EK, entsprechend der axialen Belastung der ersten Kupplungslamellenpackung K1F. Die in der Kupplungseinrichtung K weiter enthaltene zweite Kupplung K2 umfasst eine zweite Kupplungslamellenpackung K2F und koppelt den zweiten Kupplungsausgang G2'mit dem Kupplungseingang EK, entsprechend der axialen Belastung der zweiten Kupplungslamellenpackung K2F. Die dem ersten Gang zugeordnete erste Kupplungslamellenpackung KF1 befindet sich radial innerhalb der für den zweiten Gang vorgesehenen zweiten Kupplungslamellenpackung KF2. Die Betätigung der ersten Kupplungslamellenpackung KF1 erfolgt über eine erste Betätigungsmechanik K1A. Die Betätigung der zweiten Kupplungslamellenpackung KF2 erfolgt über eine zweite Betätigungsmechanik K2A.
-
Die Kupplungseinrichtung K ist als Kuppplungsmodul ausgebildet bei welchem die Drehmomentenzuführung und der Drehmomentenabgriff über Verzahnungen erfolgt in welche die Rotorwelle EW und die beiden Getriebeeingangswellen G1, G2 eingesteckt sind. Hinsichtlich des übrigen Aufbaus der Kupplungseinrichtung K wird auf die Darstellung verwiesen.
-
Die zweite Freilaufeinrichtung FR2 ist in die Kupplungseinrichtung K eingebunden. Die zweite Freilaufeinrichtung FR2 dient der Koppelung des ersten Kupplungsausgangs G1'mit dem Kupplungseingang EK für den Fall, das bei Betrieb des Systems im Schaltzustand des 2.Ganges (Kupplung K2 geschlossen, Kupplung K1 geöffnet) an dem ersten Kupplungsausgang G1'ein in Richtung des Antriebsmomentes der Rotorwelle EK orientiertes Drehmoment anliegt und das erste Sonnenrad S1 dabei dazu gedrängt wird, schneller zu laufen als die Rotorwelle EW. In einem derartigen Zustand nimmt die zweite Freilaufeinrichtung FR2 einen Sperrzustand ein und verhindert, dass der Kupplungslamellenträger K1L der ersten Kupplung K1 schneller läuft als der Kupplungseingang EK.
-
Das Achsdifferentialgetriebe AD ist als Stirnraddifferentialgetriebe ausgeführt. Die beiden Sonnenräder SL, SR des Achsdifferentialgetriebes sind über Koppelplaneten miteinander gegensinnig drehbar gekoppelt. Die Koppelplaneten sind am Planetenträger C gelagert und laufen mit diesem, um die Getriebeachse X um. Das Stirnraddifferential ist derart ausgebildet, dass die Sonnenräder SL, SR gleiche Zähnezahlen, jedoch unterschiedliche Kopf- und Fußkreisdurchmesser aufweisen. Der Kopfkreis eines der Sonnenräder SL, insbesondere des näher an dem ersten Sonnenrad S1 liegenden Sonnenrades SL ist kleiner als der Fußkreis des anderen, d.h. des in dieser Darstellung rechten Sonnenrades SR. Der mit dem rechten Sonnenrad in Eingriff stehende Koppelplanet KPR erstreckt sich in die Verzahnungsebene jenes Koppelplaneten KPL, der in das kleinere Sonnenrad SL eingreift. In dieser Verzahnungsebene des kleineren Sonnenrades SL stehen auch die Koppelplaneten KPR, KPL miteinander in Eingriff.
