DE102017212781A1

DE102017212781A1 - Achsgetriebe

Info

Publication number: DE102017212781A1
Application number: DE102017212781.3A
Authority: DE
Inventors: Werner LINDTNER
Original assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Current assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2017-07-25
Filing date: 2017-07-25
Publication date: 2019-01-31
Also published as: US11255419B2; US20200232547A1; WO2019020280A1; CN110959081A

Abstract

Ein Achsgetriebe, umfassend eine Antriebswelle (1'), eine erste Abtriebswelle (2) und eine zweite Abtriebswelle (3), ein erstes Planetengetriebe und ein zweites Planetengetriebe, wobei ein Antriebsmoment der Antriebswelle (1') mittels des ersten Planetengetriebes und des zweiten Planetengetriebes auf die erste und zweite Abtriebswelle (2, 3) übertragbar ist, wobei das zweite Planetengetriebe radial außen koaxial um das erste Planetengetriebe ausgebildet ist, wobei das Hohlrad (4) des ersten Planetengetriebes das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes bildet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Achsgetriebe, umfassend eine Antriebswelle, eine erste Abtriebswelle und eine zweite Abtriebswelle.
Stand der Technik
Derartige Achsgetriebe werden in Kraftfahrzeugen verwendet um ein Antriebsmoment von einem Antriebsmotor, beispielsweise einem Elektromotor, auf zwei Abtriebswellen, insbesondere auf eine linke und eine rechte Achse des Kraftfahrzeuges und letztlich auf angetriebene Räder zu übertragen.
Dabei kann am Achsgetriebe eine Übersetzung bzw. Untersetzung der Antriebsdrehzahl auf eine gewünschte Drehzahl der Abtriebe erfolgen.
Auch ist bekannt, dass Achsgetriebe ein Differential aufweisen können, um eine Drehzahldifferenz zwischen erster und zweiter Abtriebswelle zu erlauben.
Es ist bekannt, dass derartige Achsgetriebe ein Planetengetriebe zur Verteilung des Antriebsdrehmoments auf die Abtriebswellen verwenden können. Auch gibt es bereits Lösungen die mehrere Planetengetriebe verwenden, und dabei üblicherweise einen größeren axialen Bauraum benötigen. Solche Getriebe sind beispielsweise aus der DE 10 2014 201 245 A1 oder der DE 10 2011 102 749 A1 bekannt.
Die DE 10 2011 005 615 A1 offenbart eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben einer angetriebenen Fahrzeugachse, umfassend einen Antriebsmotor, eine elektrische Maschine und ein Getriebe, wobei das Getriebe zwei identisch aufgebaute Minus-Planetenradsätze aufweist, die koaxial zueinander angeordnet sind, wobei die Sonnenräder des ersten Planetenradsatzes und des zweiten Planetenradsatzes mittels einer Welle drehfest miteinander verbunden sind, wobei das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes zusätzlich zu einer durchgehenden Innenverzahnung zur Realisierung der Hohlradfunktion eine als Kronen- oder Kegelradverzahnung ausgeführte Außenverzahnung aufweisen, mit der ein Kegel- bzw. Kronenrad einer mit dem Abtrieb der elektrischen Maschine drehfest verbundenen Königswelle kämmt, wobei ein Abtrieb des Antriebsmotors mittels einer Übersetzungsstufe mit der Welle verbunden ist, die das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes miteinander verbindet und wobei der Abtrieb der Antriebsvorrichtung über den Steg des ersten Planetenradsatzes und den Steg des zweiten Planetenradsatzes erfolgt, die jeweils mit einem Rad der angetriebenen Fahrzeugachse verbunden sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Achsgetriebe anzugeben, das eine Drehzahlübersetzung und eine Differentialfunktion ermöglicht und dabei einen kleinen axialen Bauraum benötigt.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Achsgetriebe, umfassend eine Antriebswelle, eine erste Abtriebswelle und eine zweite Abtriebswelle, ein erstes Planetengetriebe und ein zweites Planetengetriebe, wobei ein Antriebsmoment der Antriebswelle mittels des ersten Planetengetriebes und des zweiten Planetengetriebes auf die erste und zweite Abtriebswelle übertragbar ist, wobei das zweite Planetengetriebe radial außen koaxial um das erste Planetengetriebe ausgebildet ist, wobei das Hohlrad des ersten Planetengetriebes das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes bildet.
Erfindungsgemäß werden zwei Planetengetriebe verwendet die koaxial zueinander an zumindest etwa der selben axialen Position angeordnet sind, so dass die axiale Länge des Achsgetriebes gering sein kann.
Hierzu wird das Hohlrad des ersten Planetengetriebes doppelt genutzt. Es verfügt zusätzlich zu dessen Innenverzahnung auch über eine Außenverzahnung und bildet mittels dieser Außenverzahnung gleichzeitig das Sonnenrad des umgebenden zweiten Planetengetriebes.
Durch die Verwendung zweier Planetengetriebe können die beiden Abtriebswellen so mit der Antriebswelle verbunden sein, dass sie normalerweise mit dem selben Drehmoment beaufschlagt werden. Je nach Last an den Rädern bzw. Abtriebswellen ist die Einstellung einer unterschiedlichen Drehzahl an den Abtriebswellen möglich und somit eine Differentialwirkung gegeben.
Bevorzugt weist das Hohlrad des ersten Planetengetriebes an seiner Außenseite und/oder an seiner Innenseite eine Verzahnung, insbesondere eine Schrägverzahnung auf.
Besonders bevorzugt weist das Hohlrad des ersten Planetengetriebes an seiner Außenseite und an seiner Innenseite eine Schrägverzahnung auf, so dass sich insgesamt die axialen Kräfte am Hohlrad des ersten Planetengetriebes kompensieren. „Kompensieren“ umfasst dabei erfindungsgemäß auch ein teilweises kompensieren, also teilweises gegenseitiges Aufheben der Kräfte. Vorzugsweise erfolgt aber eine vollständige oder annähernd vollständige Kompensation der Kräfte.
Das Hohlrad des ersten Planetengetriebes kann dann bevorzugt durch lediglich zwei Gleitführungen axial geführt werden und durch die Schrägverzahnungen radial geführt werden.
Das Hohlrad des ersten Planetengetriebes bildet bevorzugt einen Ring, der an seiner Außenseite und seiner Innenseite eine Schrägverzahnung aufweist. Dieser Ring ist lediglich über seitliche Gleitführungen axial gelagert.
Die Antriebswelle des Achsgetriebes treibt vorzugsweise das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes an oder bildet das Sonnenrad aus.
Vorzugsweise erfolgt der Abtrieb auf die erste Abtriebswelle vom Planetenträger des ersten Planetengetriebes.
Vorzugsweise erfolgt der Abtrieb auf die zweite Abtriebswelle vom Hohlrad des zweiten Planetengetriebes.
Das Hohlrad des ersten Planetengetriebes dreht bevorzugt entgegen der Drehrichtung der ersten und zweiten Abtriebswelle.
Die Planeten des zweiten Planetengetriebes sind vorzugsweise gehäusefest gelagert.
Die Antriebswelle kann vorzugsweise als Hohlwelle ausgebildet sein und die erste Abtriebswelle radial innen in der Antriebswelle angeordnet sein. Zwischen der ersten und der zweiten Abtriebswelle sind bevorzugt Nadellager angeordnet und/oder Reibelemente angeordnet. Derartige Reibelemente können insbesondere von einer Schrägverzahnung des Hohlrades des ersten Planetengetriebes bei Zuglast mit einer Axialkraft beaufschlagt werden, um eine Sperrwirkung des Differentials zu erreichen.
Figurenliste
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

1 ist eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Achsgetriebes.
2 zeigt schematisch die Kinematik eines erfindungsgemäßen Achsgetriebes gemäß 1.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
In 1 ist ein erfindungsgemäßes Achsgetriebe dargestellt, welches eine Antriebswelle 1' umfasst, eine erste Abtriebswelle 2, die in 1 nach rechts führt, und eine zweite Abtriebswelle 3, die in 1 nach links führt. Die Antriebswelle 1' kann von einem Elektromotor angetrieben sein.
Das Achsgetriebe umfasst ein erstes Planetengetriebe und ein zweites Planetengetriebe. Das zweite Planetengetriebe ist radial außen, koaxial um das erste Planetengetriebe ausgebildet. Mittels des ersten Planetengetriebes und des zweiten Planetengetriebes ist ein Antriebsmoment der Antriebswelle 1' auf die erste und zweite Abtriebswelle 2, 3 übertragbar.
Das erste Planetengetriebe umfasst ein Sonnenrad 6, wobei das Sonnenrad 6 des ersten Planetengetriebes von der Antriebswelle 1' angetrieben ist bzw. auf der Antriebswelle 1' ausgebildet ist.
Das Sonnenrad 6 kämmt mit Planeten 11 die auf einem Planetenträger 7 gelagert sind.
Vom Planetenträger 7 des ersten Planetengetriebes erfolgt die Übertragung des Drehmoments auf die erste Abtriebswelle 2, bzw. kann der Planetenträger 7 einstückig mit der ersten Abtriebswelle 2 ausgebildet sein.
Die Planeten 11 kämmen mit der als Schrägverzahnung ausgeführten Innenverzahnung des Hohlrades 4 des ersten Planetengetriebes.
Das Hohlrad 4 des ersten Planetengetriebes bildet gleichzeitig das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes. Die Außenseite des Hohlrades 4 weist ebenfalls eine Schrägverzahnung auf. Das Hohlrad 4 kann als Ring ausgebildet sein, der seitlich durch zwei Gleitlager 5 abgestützt ist.
Das Hohlrad 4 und somit das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes kämmt mit Planeten 9 des zweiten Planetengetriebes. Die Planeten 9 des zweiten Planetengetriebes sind gehäusefest gelagert. Der Planetenträger des zweiten Planetengetriebes ist also durch das Gehäuse bzw. drehfest mit dem Gehäuse des Achsgetriebes ausgebildet.
Die Planeten 9 kämmen mit einer Innenverzahnung des Hohlrades 8 des zweiten Planetengetriebes. Vom Hohlrad 8 des zweiten Planetengetriebes erfolgt die Übertragung des Drehmoments auf die zweite Abtriebswelle 3, bzw. kann das Hohlrad 8 einstückig mit der zweiten Abtriebswelle 3 ausgebildet sein.
Das Hohlrad 4 des ersten Planetengetriebes dreht in dieser Konfiguration entgegen der Drehrichtung der ersten und zweiten Abtriebswelle 2, 3.
Die Antriebswelle 1' ist als Hohlwelle ausgebildet und die erste Abtriebswelle 2 radial innen in der Antriebswelle 1' angeordnet.
Die Antriebswelle 1' und die zweite Abtriebswelle 3 sind über Lager 12 am Gehäuse des Achsgetriebes gelagert.
Zwischen der ersten und der zweiten Abtriebswelle 2, 3 sind Nadellager 10 angeordnet. Stattdessen oder zusätzlich können zwischen der ersten und der zweiten Abtriebswelle 2, 3 auch Reibelemente angeordnet sein, um eine höhere Eigensperrwirkung des Differentials durch Erhöhung der Reibung zwischen den Abtriebswellen 2 und 3 mittels der von der Schrägverzahnung bewirkten Axialkraft zu erreichen. Zwischen den Abtriebswellen 2 und 3 kann auch eine steuerbare Differentialsperre angeordnet sein.
2 zeigt die Umfangsgeschwindigkeiten der einzelnen Komponenten des Achsgetriebes aus 1, wobei auf der x-Achse jeweils die Umfangsgeschwindigkeit v dargestellt ist und die Höhe auf der y-Achse der 2 dem radialen Abstand der Komponente bzw. des jeweiligen Umfangs gemäß 1 entspricht.
Die durchgezogene Linie 13 stellt dabei einen Betrieb des Achsgetriebes dar mit gleichen Drehzahlen an der ersten Abtriebswelle 2 und zweiten Abtriebswelle 3 und daher gleichen Geschwindigkeiten - bezogen auf den selben Radius - von Planetenträger 7 des ersten Planetengetriebes und Hohlrad 8 des zweiten Planetengetriebes. Die dargestellte Linie der Umfangsgeschwindigkeit des Planetenträgers 7 deckt sich daher, bei gleichen Geschwindigkeiten der Abtriebswellen 2 und 3, mit der Linie der Umfangsgeschwindigkeit des Hohlrades 8.
Die Planeten 11 und das Hohlrad 4 des ersten Planetengetriebes drehen in entgegengesetzter Richtung im Vergleich zur Antriebswelle 1' und den Abtriebswellen 2 und 3.
Die gestrichelte Linie 14 stellt die entsprechenden Geschwindigkeiten in einem Betrieb dar, in dem die erste Abtriebswelle 2 und daher der Planetenträger 7 schneller dreht, als die zweite Abtriebswelle 3 und daher das Hohlrad 8. In dieser Situation wird also eine unterschiedliche Geschwindigkeit eines linken und eines rechten Rades eines Kraftfahrzeuges ermöglicht.
Die Standübersetzung (Sonne zu Hohlrad bei stehendem Planetenträger) des dargestellten Getriebes beträgt beispielsweise 3,8. Daher wird das 4,8-fache des Eingangsdrehmoments auf den Planetenträger 7 des ersten Planetengetriebes übertragen und somit auf den rechten, ersten Abtrieb 2 geleitet. Die Standübersetzung des äußeren Planetengetriebes beträgt - 1,263, nämlich 4,8 / - 3,8. Somit ergibt sich am Hohlrad 8 des zweiten Planetengetriebes bzw. am linken, zweiten Abtrieb 3 ebenfalls das 4,8-fache Eingangsdrehmoment. Die Momentaufteilung beträgt somit 50:50, die Achsübersetzung beträgt 9,6. Diese Achsübersetzung ist auch aus 2 ablesbar, da die Umfangsgeschwindigkeit v an der Antriebswelle 1' 9,6 beträgt, wenn die Umfangsgeschwindigkeit v von erster und zweiter Abtriebswelle 2, 3 bei etwa gleichem Umfang 1 beträgt. Mit einem derartigen Achsgetriebe sind Übersetzungsverhältnisse im Bereich von ca. 5 bis 10 einfach realisierbar, höhere Übersetzungsverhältnisse beispielsweise durch Vorschalten eines weiteren Planetengetriebes.
Bezugszeichenliste

1': Antriebswelle
2: erste Abtriebswelle
3: zweite Abtriebswelle
4: Hohlrad des ersten Planetengetriebes
5: Gleitführung
6: Sonnenrad des ersten Planetengetriebes
7: Planetenträger des ersten Planetengetriebes
8: Hohlrad des zweiten Planetengetriebes
9: Planeten des zweiten Planetengetriebes
10: Nadellager
11: Planeten des ersten Planetengetriebes
12: Lager
13: gleiche Drehzahlen erste und zweite Abtriebswelle
14: erste Abtriebswelle schneller als zweite Abtriebswelle
v: Umfangsgeschwindigkeit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014201245 A1 [0005]
DE 102011102749 A1 [0005]
DE 102011005615 A1 [0006]

Claims

Achsgetriebe, umfassend eine Antriebswelle (1'), eine erste Abtriebswelle (2) und eine zweite Abtriebswelle (3), ein erstes Planetengetriebe und ein zweites Planetengetriebe, wobei ein Antriebsmoment der Antriebswelle (1') mittels des ersten Planetengetriebes und des zweiten Planetengetriebes auf die erste und zweite Abtriebswelle (2, 3) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Planetengetriebe radial außen koaxial um das erste Planetengetriebe ausgebildet ist, wobei das Hohlrad (4) des ersten Planetengetriebes das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes bildet.
Achsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (4) des ersten Planetengetriebes entgegen der Drehrichtung der ersten und zweiten Abtriebswelle (2, 3) dreht.
Achsgetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (4) des ersten Planetengetriebes an seiner Außenseite und/ oder an seiner Innenseite eine Schrägverzahnung aufweist.
Achsgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (4) des ersten Planetengetriebes an seiner Außenseite und an seiner Innenseite eine Schrägverzahnung aufweist, so dass sich insgesamt die axialen Kräfte am Hohlrad (4) des ersten Planetengetriebes kompensieren, wobei das Hohlrad (4) des ersten Planetengetriebes bevorzugt lediglich durch zwei Gleitführungen (5) axial geführt wird und durch die Schrägverzahnungen radial geführt wird.
Achsgetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1') das Sonnenrad (6) des ersten Planetengetriebes antreibt oder ausbildet.
Achsgetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtrieb auf die erste Abtriebswelle (2) vom Planetenträger (7) des ersten Planetengetriebes erfolgt.
Achsgetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtrieb auf die zweite Abtriebswelle (3) vom Hohlrad (8) des zweiten Planetengetriebes erfolgt.
Achsgetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planeten (9) des zweiten Planetengetriebes gehäusefest gelagert sind.
Achsgetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1') als Hohlwelle ausgebildet ist und die erste Abtriebswelle (2) radial innen in der Antriebswelle (1') angeordnet ist.
Achsgetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten und der zweiten Abtriebswelle (2, 3) Nadellager (10) angeordnet sind und/oder Reibelemente angeordnet sind.