DE102017210570A1 - Getriebe für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, mit einer Rotorwelle, die mit einer elektrischen Maschine wirkverbindbar ist, und einem Planetenradsatz. Das Getriebe ist dadurch gekennzeichnet, dass an einer Stirnseite eines Hohlrads des Planetenradsatzes wenigstens ein Verbindungsmittel angeordnet ist, mittels dem das Hohlrad mit der Rotorwelle drehfest verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit einer Rotorwelle, die mit einer elektrischen Maschine wirkverbindbar ist und einem Planetenradsatz. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Getriebe.
  • Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von unterschiedlichen ausgeführten Getrieben bekannt, die in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. So sind Getriebe bekannt, die zusätzlich eine elektrische Maschine zum Ermöglichen eines hybriden Fahrbetriebs aufweisen. Dabei kann bei derartigen Getrieben die elektrische Maschine mittels eines Vorübersetzungsgetriebes mit einer Hauptgetriebeeingangswelle wirkverbunden sein.
  • Aus DE 10 2008 040 495 A1 ist ein Getriebe bekannt, das eine elektrische Maschine und ein Vorübersetzungsgetriebe aufweist. Dabei weist der Rotorträger eine Verzahnung auf, die zusätzlich als Hohlrad des Planetenradsatzes dient. Bei dem bekannten Getriebe besteht der Nachteil darin, dass keine standardisierten Bauteile für den Planetenradsatz verwendet werden können und daher die Fertigung der Einzelbauteile des Getriebes umständlich ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Getriebe anzugeben, das einfach gefertigte Einzelbauteile aufweist.
  • Die Aufgabe wird durch ein Getriebe der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass an einer Stirnseite eines Hohlrads des Planetenradsatzes wenigstens ein Verbindungsmittel angeordnet ist, mittels dem das Hohlrad mit der Rotorwelle drehfest verbunden ist.
  • Das erfindungsgemäße Getriebe weist den Vorteil auf, dass das Hohlrad und die Rotorwelle nicht mehr einstückig, sondern als separate Bauteile ausgeführt sind. Dadurch kann in dem Getriebe ein Planetenradsatz eingesetzt werden, der aus standardisierten Radsatzelementen besteht. Dadurch vereinfacht sich die Fertigung des Getriebes. Insbesondere lassen sich, wie nachfolgend noch näher ausgeführt wird, die Verbindungsmittel auf ganz besonders einfache Weise herstellen. Zusätzlich ist die Konstruktion weniger anfällig auf Bautoleranzen, da ein Radialspiel zwischen Hohlrad und Rotorwelle vorliegt.
  • Unter einer Welle ist nicht ausschließlich ein beispielsweise zylindrisches, drehbar gelagertes Maschinenelement zur Übertragung von Drehmomenten zu verstehen, sondern vielmehr sind hierunter auch allgemeine Verbindungselemente zu verstehen, die einzelne Elemente miteinander verbinden, insbesondere Verbindungselemente, die mehrere Elemente drehfest miteinander verbinden.
  • Als drehfeste Verbindung wird eine Verbindung zwischen zwei Elementen verstanden, die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass die beiden, miteinander wirkverbundenen Elemente stets die gleiche Drehzahl aufweisen. Dies ist nicht der Fall, wenn beispielsweise zwischen den beiden miteinander verbundenen Elementen ein Schaltelement angeordnet ist, das sich im geöffneten Zustand befindet. Die drehfeste Verbindung kann beispielsweise durch eine Steckverzahnung realisiert werden.
  • Als Wirkverbindung wird eine Verbindung zwischen zwei Elementen bezeichnet, die stets besteht. Derart ständig verbundene Elemente drehen stets mit der gleichen Abhängigkeit zwischen deren Drehzahlen. In einer Wirkverbindung zwischen zwei Elementen kann sich kein Schaltelement befinden. Eine Wirkverbindung ist daher von einer schaltbaren Verbindung zu unterscheiden.
  • Die elektrische Maschine besteht zumindest aus einem Stator und einem drehbar gelagerten Rotor und ist in einem motorischen Betrieb dazu eingerichtet, elektrische Energie in mechanische Energie in Form von Drehzahl und Drehmoment zu wandeln, sowie in einem generatorischen Betrieb mechanische Energie in elektrische Energie in Form von Strom und Spannung zu wandeln.
  • Als Rotorwelle wird die Welle bezeichnet, die unmittelbar von der elektrischen Maschine angetrieben wird. Insbesondere kann die Rotorwelle unmittelbar mit der elektrischen Maschine wirkverbunden sein.
  • Die Richtungsangaben „axial“ und „radial“ beziehen sich auf die Getriebemittelachse, sofern nichts Gegenteiliges genannt ist.
  • Bei einer besonderen Ausführung können an der Stirnseite des Hohlrads mehrere Verbindungsmittel angeordnet sein, die in Umfangsrichtung des Hohlrads zueinander beabstandet angeordnet sind. Dabei können sich die Verbindungsmittel in axialer Richtung von der Stirnseite des Hohlrads erstrecken. Durch eine derartige Ausbildung der Verbindungsmittel lässt sich auf besonders einfache Weise eine formschlüssige Verbindung des Hohlrads mit der Rotorwelle realisieren. Alle Verbindungsmittel können identisch ausgeführt sein. Der Planetenradsatz kann koaxial zur Getriebemittelachse ausgeführt sein.
  • Dabei kann der Außendurchmesser der Verbindungsmittel und der Außendurchmesser des Hohlrads gleich sein. Dies bedeutet, dass das Verbindungsmittel in radialer Richtung nicht von dem Hohlrad vorsteht. Somit kann das Verbindungsmittel in radialer Richtung kompakt ausgeführt sein, so dass in radialer Richtung kein zusätzlicher Bauraum für das Vorsehen des Verbindungsmittels vorgesehen werden muss.
  • Ganz besonders vorteilhaft ist, wenn das Verbindungsmittel oder die Verbindungsmittel und das Hohlrad einstückig ausgeführt sind. Ein derartiges Bauteil lässt sich beispielsweise auf einfache Weise durch Schlagdrehen des Hohlrads erzeugen.
  • Die Verbindung zwischen dem Hohlrad und der Rotorwelle kann wieder lösbar ausgeführt sein. Dabei kann das Verbindungsmittel eine Aussparung aufweisen, in die ein Fixiermittel zum Fixieren des Verbindungsmittels an der Rotorwelle einbringbar ist. Mittels des Fixiermittels kann das Hohlrad in, insbesondere axialer Richtung, fixiert werden. Das Fixiermittel kann als Ring, insbesondere als Sprengring, mit konusförmigen Querschnitt ausgeführt sein. Das Fixiermittel kann sich an einem Ende an der Rotorwelle abstützen. Im Ergebnis lässt sich eine einfach aufgebaute Fixierung des Hohlrads mit der Rotorwelle realisieren, bei der sichergestellt ist, dass sich das Hohlrad abgesehen von Spiel nicht relativ zu der Rotorwelle bewegen kann.
  • Dabei kann die Rotorwelle wenigstens einen Durchbruch zur Aufnahme des Verbindungsmittels aufweisen. Insbesondere kann die Anzahl der Durchbrüche in der Rotorwelle der Anzahl der Verbindungsmittel entsprechen. Zum Befestigen des Hohlrads mit der Rotorwelle wird das Verbindungsmittel durch den Durchbruch hindurchgeführt. Anschließend wird das Fixiermittel in die Aussparung eingeführt, die an dem von dem Hohlrad entfernten Ende des Verbindungsmittels angeordnet ist. Dadurch wird auf ganz besonders einfache Weise eine Befestigung des Hohlrads mit der Rotorwelle realisiert.
  • Bei einer besonderen Ausführung kann das Getriebe die elektrische Maschine aufweisen, wobei der Rotor der elektrischen Maschine mit der Rotorwelle drehfest verbunden ist und/oder an der Rotorwelle angebracht ist. Die Rotorwelle kann sich an einem von der elektrischen Maschine entfernten Ende an einer Getriebeeingangswelle des Getriebes, insbesondere in radialer Richtung, abstützen.
  • Ein Steg des Planetenradsatzes kann mit der Getriebeeingangswelle drehfest verbunden sein. Ein Sonnenrad des Planetenradsatzes kann mit einem Gehäuse des Getriebes drehfest verbunden sein. Dies bedeutet, dass sich im Betrieb des Getriebes das Sonnenrad nicht dreht.
  • Das Getriebe kann ein Hauptgetriebe aufweisen. Bei dem Hauptgetriebe kann es sich um ein automatisiertes Schaltgetriebe handeln, das mehrere Radsätze, insbesondere Planetenradsätze und/oder Zahnräder, insbesondere Stirnräder, und Schaltelemente aufweist. Dabei kann die Getriebeeingangswelle mit wenigstens einem Radsatz des Hauptgetriebes wirkverbunden oder wirkverbindbar sein. Durch Schließen von wenigstens einem, insbesondere mehreren, Schaltelementen lassen sich mehrere Gänge mit unterschiedlichen Übersetzungen zwischen der Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle realisieren.
  • Das Getriebe kann Bestandteil eines Kraftfahrzeugs sein, wobei das Kraftfahrzeug durch die elektrische Maschine des Getriebes antreibbar ist. Durch den im Kraftfluss zwischen elektrischer Maschine und Getriebeeingangswelle angeordneten Planetenradsatz kann die elektrische Maschine auf höhere Drehzahlen hin ausgelegt werden. Dies erlaubt eine kleinere Ausgestaltung der elektrischen Maschine.
  • In den Figuren ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben, wobei gleiche oder gleichwirkende Elemente zumeist mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
    • 1 eine Schnittansicht eines Abschnitts des erfindungsgemäßen Getriebes,
    • 2 eine vergrößerte Darstellung des Verbindungsabschnitts des Hohlrads mit der Rotorwelle,
    • 3 eine perspektivische Darstellung des Hohlrads des Planetenradsatzes,
    • 4 eine perspektivische Darstellung der Rotorwelle,
    • 5 ein Kraftfahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Getriebe.
  • Der in 1 gezeigte Abschnitt des Getriebes 15 weist eine Rotorwelle 1, die mit einer elektrischen Maschine EM wirkverbunden ist, und einen Planetenradsatz PS auf. An einer in 3 gezeigten Stirnseite 17 eines Hohlrads 2 des Planetenradsatzes PS sind Verbindungsmittel 3 angeordnet, mittels denen das Hohlrad 2 mit der Rotorwelle 1 drehfest verbunden ist. In 1 ist nur eine Schnitthälfte des Getriebes 15 dargestellt.
  • An einem Ende der Rotorwelle 1 ist ein Rotor 7 drehfest mit der Rotorwelle 1 verbunden. An einem anderen Ende der Rotorwelle 1 stützt sich die Rotorwelle 1 in radialer Richtung an einer Getriebeeingangswelle 8 ab. Ein Sonnenrad 10 des Planetenradsatzes PS ist mit einem Gehäuse G des Getriebes 15 drehfest verbunden. Ein Steg 9 des Planetenradsatzes PS ist mit der Getriebeeingangswelle 8 drehfest verbunden. Die Rotorwelle 1 stützt sich in axialer Richtung mittels eines Lagers 18 unmittelbar an dem Steg 9 des Planetenradsatzes PS ab.
  • Das Getriebe 15 weist ein Hauptgetriebe HG auf, das in 1 nur schematisch dargestellt ist. Die Getriebeeingangswelle 8 ist mit wenigstens einem nicht dargestellten Radsatz des Hauptgetriebes HG wirkverbunden oder wirkverbindbar. Das Hauptgetriebe HG weist darüber hinaus nicht dargestellte Schaltelemente auf. Mittels der Radsätze und der Schaltelemente lassen sich unterschiedliche Gänge mit unterschiedlichen Übersetzungen realisieren.
  • Die Getriebeeingangswelle 8 ist mittels einer Trennkupplung K0 mit einer in 1 nicht dargestellten Kraftfahrzeug-Antriebseinheit VM wirkverbindbar. Die Trennkupplung K0 ist als Lamellenkupplung ausgeführt, wobei ein erster Lamellenträger 11 mit der Getriebeeingangswelle 8 drehfest verbunden ist. Ein zweiter Lamellenträger 12 ist über einen Torsionsschwingungsdämpfer mit der in 1 nicht dargestellten Kraftfahrzeug-Antriebseinheit VM wirkverbunden.
  • 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Verbindungsbereichs zwischen dem Hohlrad 2 und der Rotorwelle 1.
  • Die Rotorwelle 1 weist einen Durchbruch 6 auf, der zur Aufnahme des Verbindungsmittels 3 dient. Insbesondere erstreckt sich das Verbindungsmittel 3 durch den Durchbruch 6 hindurch. Der Durchbruch 6 weist in Umfangsrichtung des Hohlrads 2 einen annähernd gleichen Querschnitt auf wie das Verbindungsmittel 3. Dadurch wird die drehfeste Verbindung zwischen dem Hohlrad 2 und der Rotorwelle 1 sichergestellt.
  • Das von dem Hohlrad 2 entfernte Ende des Verbindungsmittels 3 weist eine Aussparung 4 auf, die zur Aufnahme eines Fixiermittels 5 dient. Die Aussparung 4 erstreckt sich in radialer Richtung. Das in die Aussparung 4 eingebrachte Fixiermittel 5 ist als konusförmiger Sprengring ausgebildet. Der Querschnitt des Sprengrings vergrößert sich mit zunehmendem Abstand in radialer Richtung. Das Fixiermittel 5 ist einerseits mit dem Verbindungsmittel 3 und andererseits mit der Rotorwelle 1 in Kontakt. Im Ergebnis kann mittels des Fixiermittels 5 eine Fixierung des Hohlrads 2 in einer axialen Richtung bezogen auf die Getriebemittelachse M erreicht werden. Durch die axiale Fixierung des Hohlrads 2 mittels des Fixiermittels 5 wird vermieden, dass sich die Verbindung zwischen dem Hohlrad 2 und der Rotorwelle 1 selbsttätig löst. Eine axiale Fixierung des Hohlrads 2 in eine andere axiale Richtung wird durch eine Innenverzahnung 13 des Hohlrads 2 erreicht, die gegen die Rotorwelle 1 stößt.
  • 3 zeigt eine perspektivische Darstellung des Hohlrads 2 mit mehreren Verbindungsmitteln 3. Wie aus 3 ersichtlich ist, erstrecken sich die Verbindungsmittel 3 von der Stirnseite 17 des Hohlrads 2 in axialer Richtung. Dabei sind die einzelnen Verbindungsmittel 3 in Umfangsrichtung des Hohlrads zueinander beabstandet angeordnet.
  • 4 zeigt eine perspektivische Darstellung der Rotorwelle 1. Wie aus 4 ersichtlich ist, weist die Rotorwelle 1 eine Vielzahl von Durchbrüchen 6 auf, die in Umfangsrichtung beabstandet zueinander angeordnet sind.
  • 5 zeigt ein Kraftfahrzeug 14, dessen Antriebsstrang das erfindungsgemäße Getriebe 15 aufweist. Wie aus 5 ersichtlich ist, ist die Getriebeeingangswelle 8 mittels einer Trennkupplung K0 mit der Kraftfahrzeug-Antriebseinheit VM wirkverbindbar. Die Kraftfahrzeug-Antriebseinheit VM kann als Verbrennungsmotor ausgeführt sein. Das Getriebe 15 kann mittels einer Getriebeausgangswelle 16 mit anderen Bauteilen des Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise einem Achsdifferential, wirkverbunden sein.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Rotorwelle
    2
    Hohlrad
    3
    Verbindungsmittel
    4
    Aussparung
    5
    Fixiermittel
    6
    Durchbruch
    7
    Rotor
    8
    Getriebeeingangswelle
    9
    Steg
    10
    Sonnenrad
    11
    erster Lamellenträger
    12
    zweiter Lamellenträger
    13
    Innenverzahnung
    14
    Kraftfahrzeug
    15
    Getriebe
    16
    Getriebeausgangswelle
    17
    Stirnseite
    18
    Lager
    G
    Gehäuse
    M
    Getriebemittelachse
    K0
    Trennkupplung
    EM
    elektrische Maschine
    HG
    Hauptgetriebe
    PS
    Planetenradsatz
    VM
    Kraftfahrzeug-Antriebseinheit
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008040495 A1 [0003]

Claims (13)

  1. Getriebe (15) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Rotorwelle (1), die mit einer elektrischen Maschine (EM) wirkverbindbar ist, und einem Planetenradsatz (PS), dadurch gekennzeichnet, dass an einer Stirnseite (17) eines Hohlrads (2) des Planetenradsatzes (PS) wenigstens ein Verbindungsmittel (3) angeordnet ist, mittels dem das Hohlrad (2) mit der Rotorwelle (1) drehfest verbunden ist.
  2. Getriebe (15) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stirnseite (17) mehrere Verbindungsmittel (3) angeordnet sind, die in Umfangsrichtung des Hohlrads (2) zueinander beabstandet angeordnet sind.
  3. Getriebe (15) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Verbindungsmittel (3) von der Stirnseite (17) des Hohlrads (2) in axialer Richtung erstreckt.
  4. Getriebe (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außendurchmesser des Verbindungsmittels (3) und ein Außendurchmesser des Hohlrads (2) gleich sind.
  5. Getriebe (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (3) und das Hohlrad (2) einstückig ausgeführt sind.
  6. Getriebe (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (3) eine Aussparung (4) aufweist, in die ein Fixiermittel (5) zum Fixieren des Verbindungsmittels (3) an der Rotorwelle (1) einbringbar ist.
  7. Getriebe (15) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixiermittel (5) als ein Ring mit konusförmigem Querschnitt ausgeführt ist.
  8. Getriebe (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (1) wenigstens einen Durchbruch (6) zur Aufnahme des Verbindungsmittels (3) aufweist.
  9. Getriebe (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch die elektrische Maschine (EM), wobei ein Rotor (7) der elektrischen Maschine (EM) mit der Rotorwelle (1) drehfest verbunden ist.
  10. Getriebe (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Getriebeeingangswelle (8), wobei ein Steg (9) des Planetenradsatzes (PS) mit der Getriebeeingangswelle (8) drehfest verbunden ist.
  11. Getriebe (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sonnenrad (10) des Planetenradsatzes (RS) mit einem Gehäuse (G) des Getriebes (15) drehfest verbunden ist.
  12. Getriebe (15) nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rotorwelle (1) in radialer Richtung an der Getriebeeingangswelle (8) abstützt.
  13. Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine (EM) des Getriebes (G) antreibbar ist.
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