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Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die eine mit einer Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs wirkverbindbare Eingangswelle sowie eine erste Ausgangswelle und eine zweite Ausgangswelle aufweist und über ein als Planetengetriebe ausgestaltetes Stirnraddifferentialgetriebe verfügt, über das die Eingangswelle und eine mit einer koaxial zu der Eingangswelle angeordneten elektrischen Maschine gekoppelten oder koppelbaren Zwischenwelle mit der ersten Ausgangswelle und der zweiten Ausgangswelle gekoppelt sind, wobei die elektrische Maschine in einer ersten Schaltstellung einer Schalteinrichtung mit der Eingangswelle und in einer zweiten Schaltstellung der Schalteinrichtung mit der Zwischenwelle gekoppelt ist.
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Die Getriebeeinrichtung dient beispielsweise dem Übertragen eines Drehmoments zwischen einer Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs einerseits sowie einer Radachse des Fahrzeugs andererseits. Über die Getriebeeinrichtung ist die Radachse mit der Antriebseinrichtung wirkverbunden beziehungsweise zumindest wirkverbindbar. Die Radachse liegt entsprechend als angetriebene Radachse vor. Sie kann als Vorderradachse oder als Hinterradachse des Kraftfahrzeugs ausgestaltet sein. Die Getriebeeinrichtung weist die Eingangswelle sowie die erste Ausgangswelle und die zweite Ausgangswelle auf.
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Die Eingangswelle der Getriebeeinrichtung ist an die Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs angeschlossen, vorzugsweise über ein Schaltgetriebe und/oder eine Kupplung, insbesondere eine Anfahrkupplung. Mittels des Schaltgetriebes kann eine aus mehreren Übersetzungen ausgewählte Übersetzung zwischen der Antriebseinrichtung und der Eingangswelle der Getriebeeinrichtung eingestellt werden. Die Kupplung ist bevorzugt als Schaltkupplung und besonders bevorzugt als Anfahrkupplung ausgestaltet. Mithilfe der Kupplung kann insoweit die Wirkverbindung zwischen der Antriebseinrichtung und der Eingangswelle der Getriebeeinrichtung wahlweise hergestellt oder unterbrochen werden.
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Die Antriebseinrichtung verfügt über zumindest ein Antriebsaggregat, welches beispielsweise als Brennkraftmaschine oder als elektrische Maschine ausgestaltet ist. Selbstverständlich kann die Antriebseinrichtung auch als Hybridantriebseinrichtung vorliegen und insoweit mehrere Antriebsaggregate aufweisen, welche bevorzugt unterschiedlichen Typs sind. In diesem Fall liegt eins der Antriebsaggregate beispielsweise als Brennkraftmaschine oder ein anderes der Antriebsaggregate als elektrische Maschine vor. Verfügt die Antriebseinrichtung über mehrere Antriebsaggregate, so ist sie bevorzugt derart ausgestaltet, dass die Antriebsaggregate zumindest zeitweise ein auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichtetes Antriebsdrehmoment gemeinsam bereitstellen.
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Die Eingangswelle der Getriebeeinrichtung ist über das Planetengetriebe sowohl mit der ersten Ausgangswelle als auch mit der zweiten Ausgangswelle gekoppelt, insbesondere permanent. Das Planetengetriebe stellt ein Stirnraddifferentialgetriebe dar, also insoweit ein Differentialgetriebe, welches mehrere miteinander kämmende Stirnräder aufweist. Ganz allgemein arbeitet das Stirnraddifferentialgetriebe als Differentialgetriebe beziehungsweise Ausgleichsgetriebe.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
WO 2016/066732 A1 bekannt. Diese betrifft eine Getriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die eine mit einem Antriebsaggregat wirkverbindbare Eingangswelle sowie eine erste Ausgangswelle und eine zweite Ausgangswelle aufweist, wobei die erste Ausgangswelle über ein erstes Getriebe mit einer ersten Teilwelle einer Radachse und die zweite Ausgangswelle über ein zweites Getriebe mit einer zweiten Teilwelle der Radachse wirkverbunden oder wirkverbindbar ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Getriebeeinrichtung vorzustellen, welche gegenüber bekannten Getriebeeinrichtungen Vorteile aufweist, insbesondere auf einfache Art und Weise eine „Torque Vectoring“-Funktionalität zwischen den beiden Ausgangswellen besonders platzsparend realisiert und zudem eine flexible Nutzung der elektrischen Maschine ermöglicht.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einer Getriebeeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die Eingangswelle mit einer ersten Schaltwelle der Schalteinrichtung, die Zwischenwelle mit einer zweiten Schaltwelle der Schalteinrichtung und die elektrische Maschine mit einer dritten Schaltwelle der Schalteinrichtung gekoppelt ist, wobei die Schaltwellen koaxial zueinander angeordnet sind und jeweils ein außenverzahntes Schaltzahnrad tragen, wobei die Schalteinrichtung zum drehfesten Koppeln wenigstens zweier der Schaltwellen zumindest zwei in axialer Richtung bezüglich einer gemeinsamen Drehachse der Schaltwellen verlagerbare, innenverzahnte Schaltmuffen aufweist.
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Die elektrische Maschine ist mittels der Schalteinrichtung mit der Eingangswelle, der Zwischenwelle oder beiden koppelbar. Vorzugsweise ist die elektrische Maschine in der ersten Schaltstellung der Schalteinrichtung mit der Eingangswelle drehfest gekoppelt, wohingegen sie von der Zwischenwelle entkoppelt oder zumindest lediglich mittelbar über das Stirnraddifferentialgetriebe angebunden ist. Umgekehrt ist die elektrische Maschine in der zweiten Schaltstellung der Schalteinrichtung mit der Zwischenwelle gekoppelt und von der Eingangswelle entkoppelt oder zumindest lediglich mittelbar über das Stirnraddifferentialgetriebe mit ihr verbunden. Besonders bevorzugt ist zudem eine dritte Schaltstellung vorgesehen, in welcher die elektrische Maschine sowohl von der Eingangswelle als auch von der Zwischenwelle entkoppelt ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders flexible Verwendung der elektrischen Maschine.
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Über das Stirnraddifferentialgetriebe sind die Eingangswelle und die Zwischenwelle jeweils sowohl mit der ersten Ausgangswelle als auch der zweiten Ausgangswelle gekoppelt, nämlich vorzugsweise permanent. Die elektrische Maschine ist mittels der Schalteinrichtung über das Stirnraddifferentialgetriebe mit der ersten Ausgangswelle und/oder der zweiten Ausgangswelle koppelbar, besonders bevorzugt gleichzeitig von beiden Ausgangswellen entkoppelbar oder mit ihnen koppelbar. Zu diesem Zweck ist die Schalteinrichtung vorgesehen, welche im Rahmen der hier beschriebenen Ausgestaltung der Getriebeeinrichtung besonders kompakt aufgebaut sein soll.
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Die Schalteinrichtung weist mehrere außenverzahnte Schaltzahnräder auf, wobei jeweils eines dieser Schaltzahnräder mit der ersten Schaltwelle, der zweiten Schaltwelle und der dritten Schaltwelle gekoppelt beziehungsweise drehfest verbunden ist. Beispielsweise ist das jeweilige Schaltzahnrad auf der entsprechenden Schaltwelle angeordnet beziehungsweise über diese gelagert. Das Schaltzahnrad ist insoweit unmittelbar auf der entsprechenden Schaltwelle angeordnet und unmittelbar mit ihr verbunden. Die erste Schaltwelle ist nun mit der Eingangswelle, die zweite Schaltwelle mit der Zwischenwelle und die dritte Schaltwelle mit der elektrischen Maschine gekoppelt, nämlich bevorzugt jeweils starr und/oder permanent.
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Beispielsweise ist die erste Schaltwelle zumindest teilweise von der Eingangswelle und/oder die zweite Schaltwelle zumindest teilweise von der Zwischenwelle ausgebildet. Die drei Schaltwellen, also die erste Schaltwelle, die zweite Schaltwelle und die dritte Schaltwelle, sind koaxial zueinander angeordnet. Beispielsweise ist die erste Schaltwelle zumindest bereichsweise in der zweiten Schaltwelle aufgenommen, welche wiederum zumindest bereichsweise in der dritten Schaltwelle aufgenommen ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung sind insoweit die zweite Schaltwelle und die dritte Schaltwelle jeweils als Hohlwelle ausgestaltet.
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Die Verwendung der außenverzahnten Schaltzahnräder ermöglicht eine besonders kompakte Ausgestaltung der Schalteinrichtung in radialer Richtung bezüglich einer Drehachse der Eingangswelle. Das bedeutet, dass die Schalteinrichtung in radialer Richtung sehr klein baut. Zum Herstellen der Wirkverbindung zwischen den einzelnen Elementen in den unterschiedlichen Schaltstellungen sind die mehreren Schaltmuffen vorgesehen, welche jeweils innenverzahnt sind. Die Schaltmuffen sind derart ausgestaltet, dass sie mit den Schaltzahnrädern kämmen können. Insoweit weist die Innenverzahnung der Schaltmuffen dieselben Verzahnungsparameter auf wie die Außenverzahnung der Schaltzahnräder.
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Die Schaltmuffen sind drehfest miteinander verbunden, sodass also eine Drehbewegung einer der Schaltmuffen auf die jeweils andere der Schaltmuffen aufgeprägt wird. Die Verbindung zwischen den Schaltmuffen ist hierbei bevorzugt starr und permanent. Beispielsweise sind die Schaltmuffen gemeinsam in axialer Richtung verlagerbar, um die unterschiedlichen Schaltstellungen einzunehmen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Schaltmuffen in axialer Richtung separat voneinander verlagerbar sind.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Schaltmuffen über wenigstens eine Koppelstange oder wenigstens einen Koppelring miteinander verbunden sind. Die Schaltmuffen sind vorzugsweise in axialer Richtung beabstandet voneinander angeordnet und über wenigstens ein Koppelelement, nämlich die Koppelstange oder den Koppelring, drehfest miteinander verbunden. Unter der Koppelstange wird ein die Schaltmuffen in axialer Richtung verbindendes Element verstanden, welches in Umfangsrichtung nicht durchgehend ist, die Drehachse also lediglich teilweise umgreift.
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Der Koppelring verbindet ebenfalls die Schaltmuffen in axialer Richtung miteinander, ist jedoch in Umfangsrichtung durchgehend ausgestaltet, umgreift also die Drehachse vollständig. Soll die wenigstens eine Koppelstange zum Verbinden der Schaltmuffen herangezogen werden, so sind bevorzugt mehrere Koppelstangen vorgesehen, welche jeweils die Schaltmuffen in axialer Richtung miteinander verbinden und in Umfangsrichtung bezüglich der Drehachse voneinander beabstandet angeordnet sind. Beispielsweise sind die Koppelstangen in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet. Besonders bevorzugt wird der Koppelring zum Verbinden der Schaltmuffen verwendet, weil er durch sein vollständiges Umgreifen der Drehachse in Umfangsrichtung einen Schutz der Schaltzahnräder bewirkt.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass an einer der Schaltmuffen eine Aktuatoreinrichtung zur gemeinsamen Verlagerung der Schaltmuffen angreift. Bevorzugt werden die Schaltmuffen gemeinsam verlagert. Hierzu sind sie beispielsweise mittels der wenigstens einen Koppelstange oder dem wenigstens einen Koppelring miteinander verbunden, nämlich derart, dass sie sowohl in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung gegeneinander festgesetzt sind. Zur Verlagerung der Schaltmuffen in axialer Richtung ist es insoweit ausreichend, wenn die Aktuatoreinrichtung an einer der Schaltmuffen angreift. Ist eine ungerade Anzahl an Schaltmuffen vorgesehen, so greift die Aktuatoreinrichtung bevorzugt an einer mittleren der Schaltmuffen an. Die Aktuatoreinrichtung weist beispielsweise einen elektrischen oder pneumatischen Aktuator auf, welcher die Linearbewegung der Schaltmuffen in axialer Richtung bewirkt.
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Die Schaltmuffen sind derart mit der Aktuatoreinrichtung wirkverbunden, dass sie in axialer Richtung verlagerbar, jedoch in Umfangsrichtung von der Aktuatoreinrichtung entkoppelt sind. Beispielsweise greift hierzu ein Stellelement der Aktuatoreinrichtung in eine Stellnut einer der Schaltmuffen ein. Selbstverständlich kann auch eine umgekehrte Ausgestaltung vorgesehen sein, bei welcher das Stellelement an einer der Schaltmuffen vorliegt und in eine Stellnut der Aktuatoreinrichtung eingreift. Die Verwendung einer einzigen Aktuatoreinrichtung zur gemeinsamen Verlagerung der Schaltmuffen hat den Vorteil, dass ein geringer Bauraum der Getriebeeinrichtung realisiert werden kann.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die elektrische Maschine mit einer vierten Schaltwelle gekoppelt ist, die koaxial zu den Schaltwellen angeordnet ist und ebenfalls ein außenverzahntes Schaltzahnrad trägt. Zusätzlich zu den bereits benannten Schaltwellen liegt also die vierte Schaltwelle vor. Diese ist ebenfalls koaxial zu den bereits genannten Schaltwellen angeordnet, beispielsweise ist die dritte Schaltwelle wenigstens bereichsweise in der vierten Schaltwelle angeordnet, sodass die vierte Schaltwelle als Hohlwelle ausgestaltet ist. An der vierten Schaltwelle ist analog zu den vorstehend beschriebenen Schaltwellen das außenverzahnte Schaltzahnrad angeordnet. Grundsätzlich wird hinsichtlich der Ausgestaltung der vierten Schaltwelle und des daran angeordneten Schaltzahnrads auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen, welche analog heranziehbar sind.
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Die vierte Schaltwelle ist ebenso wie die dritte Schaltwelle mit der elektrischen Maschine gekoppelt. Das bedeutet, dass die elektrische Maschine über zwei Lastübertragungspfade mit der Schalteinrichtung verbunden ist. Dies ermöglicht insbesondere die Realisierung unterschiedlicher Übersetzungen zwischen der elektrischen Maschine und der Schalteinrichtung bei gleichzeitig weiterhin äußerst kompakter Ausgestaltung der Schalteinrichtung, insbesondere in radialer Richtung.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die dritte Schaltwelle und die vierte Schaltwelle mit unterschiedlichen Übersetzungen mit der elektrischen Maschine gekoppelt sind. Hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen. Zur Realisierung der unterschiedlichen Übersetzungen ist beispielsweise mittels eines Koppelplanetengetriebes realisiert. Trotz der unterschiedlichen Übersetzungen, mit welchen die elektrische Maschine an die Eingangswelle und/oder die Zwischenwelle anbindbar ist, weist die Schalteinrichtung eine außerordentlich kleine Bauform in radialer Richtung auf.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine weitere innenverzahnte Schaltmuffe vorliegt, die zur gemeinsamen Verlagerung mit den Schaltmuffen mit diesen verbunden ist. Zusätzlich zu den bereits benannten beiden Schaltmuffen liegt also die weitere Schaltmuffe vor. Diese ist vorzugsweise genauso ausgestaltet wie die vorstehend beschriebenen Schaltmuffen, sodass insoweit auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen wird, welche analog herangezogen werden können. Die weitere Schaltmuffe ist zur gemeinsamen Verlagerung mit den Schaltmuffen mit diesen verbunden, beispielsweise über wenigstens eine Koppelstange oder wenigstens einen Koppelring. Auch hierauf wurde vorstehend bereits eingegangen.
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Die Getriebeeinrichtung beziehungsweise die Schalteinrichtung ist also nicht auf die Verwendung von zwei Schaltmuffen beschränkt, sondern kann grundsätzlich eine beliebige Anzahl an Schaltmuffen aufweisen, die bevorzugt gemeinsam miteinander in axialer Richtung verlagerbar und gleichzeitig drehfest miteinander gekoppelt sind. Die weitere Schaltmuffe ermöglicht die Realisierung weiterer Schaltstellungen, sodass die Funktionalität der Getriebeeinrichtung auf einfache Art und Weise erweiterbar ist.
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Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Schaltzahnräder untereinander dieselben Verzahnungsparameter aufweisen. Dies gilt entsprechend ebenfalls für die Schaltmuffen untereinander, sodass in anderen Worten jede der Schaltmuffen mit jedem der Schaltzahnräder drehmomentübertragend zusammenwirken kann, wobei die Außenverzahnung des jeweiligen Schaltzahnrads mit der entsprechenden Innenverzahnung der Schaltmuffe in Eingriff steht beziehungsweise kämmt. Die Verwendung derselben Verzahnungsparameter für die Schaltzahnräder und/oder die Schaltmuffen ermöglicht die Verwendung von Gleichteilen für diese, beispielsweise sind die Schaltmuffen (einschließlich der weiteren Schaltmuffe) allesamt identisch ausgestaltet.
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Eine besonders bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Schaltzahnrad der ersten Schaltwelle und/oder das Schaltzahnrad der zweiten Schaltwelle auf einer in axialer Richtung der elektrischen Maschine gegenüberliegenden Seite des Schaltzahnrads der dritten Schaltwelle oder der vierten Schaltwelle angeordnet ist. In anderen Worten sind die Schaltzahnräder der dritten Schaltwelle und/oder der vierten Schaltwelle näher an der elektrischen Maschine angeordnet als das Schaltzahnrad der ersten Schaltwelle beziehungsweise des Schaltzahnrads der zweiten Schaltwelle. Dies ermöglicht eine Verbindung der Schaltwellen jeweils mit der mit ihr gekoppelten Welle. Diese Ausgestaltung der Getriebeeinrichtung wird insbesondere durch die Verwendung von Hohlwellen zumindest für die zweite Schaltwelle, die dritte Schaltwelle und die vierte Schaltwelle erreicht. Die beschriebene Ausgestaltung trägt zur kompakten Bauform der Schalteinrichtung in radialer Richtung bei.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Schaltmuffen in einer ersten Schaltstellung mit den Schaltzahnrädern der ersten Schaltwelle und der dritten Schaltwelle und in einer zweiten Schaltstellung mit den Schaltzahnrädern der zweiten Schaltwelle und der dritten Schaltwelle kämmen. In der ersten Schaltstellung sollen die Schaltmuffen (vorzugsweise einschließlich der weiteren Schaltmuffe) mit den Schaltzahnrädern der ersten Schaltwelle und der dritten Schaltwelle in Eingriff stehen und von den Schaltzahnrädern der zweiten Schaltwelle und der vierten Schaltwelle (sofern vorhanden) in axialer Richtung beanstandet sein, nämlich derart, dass sie nicht mit ihnen in Eingriff stehen.
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In der zweiten Schaltstellung sollen sie hingegen mit den Schaltzahnrädern der zweiten Schaltwelle und der dritten Schaltwelle kämmen, von dem Schaltzahnrad der ersten Schaltwelle und dem Schaltzahnrad der vierten Schaltwelle (sofern vorhanden) beabstandet sein, also nicht mit diesem/diesen kämmen. In der ersten Schaltstellung ist die elektrische Maschine mit der Eingangswelle gekoppelt und von der Zwischenwelle entkoppelt. In der zweiten Schaltstellung ist dies umgekehrt, sodass die elektrische Maschine mit der zwischenwelle gekoppelt und von der Eingangswelle entkoppelt ist. Somit ist ein flexibler Betrieb der Getriebeeinrichtung möglich.
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Schließlich kann im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass die Schaltmuffen in einer dritten Schaltstellung mit den Schaltzahnrädern der ersten Schaltwelle und der vierten Schaltwelle und in einer vierten Schaltstellung nur mit dem Schaltzahnrad der dritten Schaltwelle oder der vierten Schaltwelle kämmen. Unter den Schaltmuffen werden wiederum die Schaltmuffen vorzugsweise einschließlich der weiteren Schaltmuffe verstanden. In der dritten Schaltstellung sollen die Schaltmuffen mit den Schaltzahnrädern der ersten Schaltwelle und der vierten Schaltwelle gekoppelt sein und von den Schaltzahnrädern der zweiten Schaltwelle und der dritten Schaltwelle entkoppelt vorliegen. Entsprechend wird die Wirkverbindung zwischen der elektrischen Maschine und der Eingangswelle nunmehr nicht über die dritte Schaltwelle, sondern über die vierte Schaltwelle hergestellt. Hierbei liegt bevorzugt eine andere Übersetzung vor als für die Wirkverbindung über die dritte Schaltwelle, die in der ersten Schaltstellung realisiert ist.
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In der vierten Schaltstellung soll hingegen die elektrische Maschine vollständig von der Eingangswelle und der Zwischenwelle entkoppelt sein. Hierzu kämmen die Schaltmuffen in der vierten Schaltstellung mit dem Schaltzahnrad der dritten Schaltwelle oder dem Schaltzahnrad der vierten Schaltwelle, sind jedoch von den Schaltzahnrädern der ersten Schaltwelle und der zweiten Schaltwelle beabstandet angeordnet, kämmen also nicht mit diesen. In der vierten Schaltstellung wird insoweit eine vollständige Entkopplung der elektrischen Maschine von weiteren Bereichen der Getriebeeinrichtung erzielt. Dies erhöht die Flexibilität der Getriebeeinrichtung weiter.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
- Figur eine schematische Darstellung einer Getriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Getriebeeinrichtung 1, die hier beispielsweise als Bestandteil eines nicht im Detail dargestellten Kraftfahrzeugs 2 vorgesehen ist. Das Kraftfahrzeug 2 weist eine Radachse 3 mit einer ersten Teilwelle 4 und einer zweiten Teilwelle 5 auf. Die Radachse 3 beziehungsweise die Teilwellen 4 und 5 sind über die Getriebeeinrichtung 1 mittels einer Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs 2 antreibbar. Die Antriebseinrichtung ist dabei mit einer Eingangswelle 6 der Getriebeeinrichtung 1 wirkverbunden oder zumindest wirkverbindbar. Die erste Teilwelle 4 ist dagegen an eine erste Ausgangswelle 7, die zweite Teilwelle 5 eine zweite Ausgangswelle 8 der Getriebeeinrichtung 1 angeschlossen beziehungsweise mit der jeweiligen Ausgangswelle 7 beziehungsweise 8 wirkverbunden.
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Die Wirkverbindung zwischen ersten Teilwelle 4 und der ersten Ausgangswelle 7 ist über ein erstes Getriebe 9, die Wirkverbindung zwischen der zweiten Teilwelle 5 und der zweiten Ausgangswelle 8 über ein zweites Getriebe 10 hergestellt. Die Getriebe 9 und 10 können in Form von Winkelgetrieben vorliegen. Dabei sind sie vorzugweise als Kegelradgetriebe ausgestaltet und verfügen insoweit jeweils über ein erstes Kegelrad 11 beziehungsweise 12 und ein zweites Kegelrad 13 beziehungsweise 14. Es kann gemäß der hier vorliegenden Ausführungsform der Getriebeeinrichtung 1 vorgesehen sein, dass die Teilwellen 4 und 5 beziehungsweise ihre Drehachsen in lateraler beziehungsweise radialer Richtung bezüglich der Drehachsen gegeneinander versetzt sind. Die Teilwellen 4 und 5 können jedoch alternativ auch koaxial zueinander angeordnet sein, also zumindest in Draufsicht miteinander fluchten.
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Die Ausgangswellen 7 und 8 können gegenüber den Teilwellen 4 und 5 beziehungsweise der Radachse 3 angewinkelt sein, also unter einem Winkel von größer als 0° und kleiner als 180°, beispielsweise unter einem Winkel von 90°, zu diesen vorliegen. Die entsprechende Umlenkung wird mithilfe der Getriebe 9 und 10, die in Form der Winkelgetriebe vorliegen, realisiert. Selbstverständlich können die Getriebe 9 und 10 alternativ als Stirnradgetriebe ausgeführt sein. Beispielsweise sind hierbei die Ausgangswellen 7 und 8 parallel zu den Teilwellen 4 und 5 angeordnet.
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Die Getriebeeinrichtung 1 weist ein Stirnraddifferentialgetriebe 15 auf, über welches die erste Ausgangswelle 7 und die zweite Ausgangswelle 8 permanent mit der Eingangswelle 6 wirkverbunden beziehungsweise gekoppelt sind. Zu diesem Zweck ist das Stirnraddifferentialgetriebe 15 als Planetengetriebe ausgestaltet, das ein erstes Sonnenrad 16, ein zweites Sonnenrad 17 sowie einen Planetenradträger 18 aufweist, an welchem ein erstes Planetenrad 19 und ein zweites Planetenrad 20 jeweils drehbar gelagert sind. Hierbei ist der Planetenradträger 18 mit der Eingangswelle 6 der Getriebeeinrichtung 1 gekoppelt, insbesondere starr und/oder permanent. Das erste Sonnenrad 16 ist hingegen mit der ersten Ausgangswelle 7 und das zweite Sonnenrad 17 mit der zweiten Ausgangswelle 8 gekoppelt, jeweils bevorzugt starr und/oder permanent. Das erste Planetenrad 19 kämmt mit dem zweiten Planetenrad 20, nämlich vorzugsweise permanent. Das erste Planetenrad 19 kämmt zudem mit dem ersten Sonnenrad 16, nicht jedoch mit dem zweiten Sonnenrad 17. Das zweite Planetenrad 20 kämmt hingegen mit dem zweiten Sonnenrad 17, nicht jedoch mit dem ersten Sonnenrad 16.
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Das erste Planetenrad 19 ist als erstes Stufenplanetenrad 21 ausgestaltet, das mit einem zweiten Stufenplanetenrad 22 drehfest gekoppelt ist. Die beiden Stufenplanetenräder 21 und 22 sind gemeinsam an dem Planetenradträger 18 drehbar gelagert, wobei sie vorzugsweise auf gegenüberliegenden Seiten einer Lagerstelle 23 an dem Planetenradträger 18 vorliegen. Das zweite Stufenplanetenrad 22 ist mit einer Zwischenwelle 24 drehfest gekoppelt, insbesondere starr und/oder permanent. Es ist deutlich zu erkennen, dass die beiden Ausgangswellen 7 und 8 sowie die Eingangswelle 6 und die Zwischenwelle 24 koaxial zueinander angeordnet sind, also dieselbe Drehachse aufweisen. Dabei nimmt die zweite Ausgangswelle 8 die erste Ausgangswelle 7 zumindest bereichsweise auf, ebenso nimmt die Zwischenwelle 24 die Eingangswelle 6 zumindest bereichsweise auf. Besonders hervorzuheben ist zudem, dass das Stirnraddifferentialgetriebe 15 hohlradlos ausgestaltet ist, also nicht über ein Hohlrad verfügt.
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Die Getriebeeinrichtung 1 verfügt über eine elektrische Maschine 25, die mittels einer Schalteinrichtung 26 mit der Eingangswelle 6 und/oder der Zwischenwelle 24 koppelbar ist. Hierbei verfügt die Schalteinrichtung 26 über ein Koppelelement 27, das gemäß dem Doppelpfeil 28 in axialer Richtung verlagerbar ist. Die Schalteinrichtung 26 weist eine erste Schaltwelle 29, eine zweite Schaltwelle 30, eine dritte Schaltwelle 31 sowie eine vierte Schaltwelle 32 auf. Die erste Schaltwelle 29 wird beispielsweise von der Eingangswelle 6 und die zweite Schaltwelle 30 von der Zwischenwelle 24 jeweils zumindest bereichsweise ausgebildet. Jede der Schaltwellen 29, 30, 31 und 32 trägt jeweils ein außenverzahntes Schaltzahnrad 33, 34, 35 beziehungsweise 36, welches mit der jeweiligen Welle 29, 30, 31 beziehungsweise 32 starr und permanent verbunden ist. Entsprechend gilt, dass das Schaltzahnrad 33 mit der Eingangswelle 6 und das Schaltzahnrad 34 mit der Zwischenwelle 24 drehfest gekoppelt ist, nämlich permanent.
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Die Schaltzahnräder 35 und 36 sind hingegen jeweils mit der elektrischen Maschine 25 verbunden, vorzugsweise ebenfalls jeweils drehfest und permanent. Beispielsweise liegt die Verbindung zwischen der elektrischen Maschine 25 und der Schalteinrichtung 26 beziehungsweise den Schaltzahnrädern 35 und 36 über ein Koppelplanetengetriebe 37 vor. Dieses verfügt über zwei miteinander gekoppelte Planetenradstufen 38 und 39 auf. Die Planetenradstufe 38 verfügt über ein Sonnenrad 40, einen Planetenradträger 41 mit daran drehbar gelagertem Planetenrad 42 sowie ein Hohlrad 43. Die Planetenradstufe 39 verfügt zusätzlich über ein Sonnenrad 44, einen Planetenradträger 45 mit einem daran drehbar gelagerten Planetenrad 46 sowie ein Hohlrad 47. Das Planetenrad 42 kämmt mit dem Sonnenrad 40 und dem Hohlrad 43, das Planetenrad 46 mit dem Sonnenrad 44 und dem Hohlrad 47.
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Es ist erkennbar, dass die beiden Hohlräder 43 und 47 als gemeinsames Hohlrad ausgestaltet und zudem festgesetzt sind, beispielsweise bezüglich eines Getriebegehäuses der Getriebeeinrichtung 1. Das Schaltzahnrad 35 ist mit dem Planetenradträger 41 sowie dem Sonnenrad 44 gekoppelt, nämlich starr und permanent. Das Schaltzahnrad 36 hingegen ist mit dem Planetenradträger 45 gekoppelt, ebenfalls starr und permanent. Mithilfe des Koppelplanetengetriebe. Mithilfe des Koppelplanetengetriebes 37 sind zwischen der elektrischen Maschine 25 einerseits und den Schaltzahnrädern 35 und 36 andererseits unterschiedliche Übersetzungen realisiert.
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Das Koppelelement 27 weist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel drei innenverzahnte Schaltmuffen 48, 49 und 50 auf, die beispielsweise über Koppelringe 51 drehfest miteinander gekoppelt sind. Zudem sind die Schaltmuffen 48, 49 und 50 in axialer Richtung zueinander festgesetzt und gemeinsam in axialer Richtung gemäß des Doppelpfeils 28 miteinander verlagerbar. Hierzu kann eine entsprechende Aktuatoreinrichtung vorgesehen sein, welche hier nicht im Detail dargestellt ist. Die Schaltzahnräder 33, 34, 35 und 36 weisen identische Verzahnungsparameter auf und mithin auch denselben Außendurchmesser. Auch für die Schaltmuffen 48, 49 und 50 beziehungsweise deren Innenverzahnungen sind identische Verzahnungsparameter vorgesehen.
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Die Schalteinrichtung 26 ist nun derart ausgestaltet, dass die elektrische Maschine 26 in einer ersten Schaltstellung der Schalteinrichtung 26 mit der Eingangswelle 6 und in einer zweiten Schaltstellung der Schalteinrichtung 26 mit der Zwischenwelle 24 gekoppelt ist, nämlich bevorzugt jeweils starr. Weiterhin können eine dritte Schaltstellung und eine vierte Schaltstellung vorgesehen sein, wobei in der dritten Schaltstellung die elektrische Maschine 25 derart mit der Eingangswelle 6 gekoppelt ist, das eine andere Übersetzung zwischen der elektrischen Maschine 25 und der Eingangswelle 6 vorliegt als in der ersten Schaltstellung. In der vierten Schaltstellung kann es hingegen vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine 25 sowohl von der Eingangswelle 6 als auch von der Zwischenwelle 24 vollständig entkoppelt ist, sodass keinerlei Wirkverbindung vorliegt.
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Zur Realisierung der beschriebenen Schaltstellungen ist es beispielsweise vorgesehen, dass die Schaltmuffen 48, 49 und 50 in der ersten Schaltstellung mit den Schaltzahnrädern 33 und 35, nicht jedoch mit den Schaltzahnrädern 34 und 36 kämmen. In der zweiten Schaltstellung kämmen die Schaltmuffen 48, 49 und 50 hingegen mit den Schaltzahnrädern 34 und 35, nicht jedoch mit den Schaltzahnrädern 33 und 36. Die zweite Schaltstellung ist hier dargestellt. In der dritten Schaltstellung kämmen die Schaltmuffen 48, 49 und 50 mit den Schaltzahnrädern 33 und 36, nicht jedoch mit den Schaltzahnrädern 34 und 35. In der vierten Schaltstellung kämmen die Schaltmuffen 48, 49 und 50 allenfalls mit dem Schaltzahnrad 35 oder dem Schaltzahnrad 36, nicht jedoch mit den Schaltzahnrädern 33 und 34.
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Um das Kämmen der Schaltmuffen 48, 49 und 50 mit den jeweiligen Schaltzahnrädern 33, 34, 35 und 36 in den Schaltstellungen zu ermöglichen, sind die Abstände und Abmessungen der Schaltzahnräder 33, 34, 35 und 36 sowie der Schaltmuffen 48, 49 und 50 in axialer Richtung entsprechend angepasst gewählt. So ist es beispielsweise ersichtlich, dass die Schaltmuffen 48, 49 und 50 jeweils dieselben Abmessungen in axialer Richtung aufweisen, jedoch mit unterschiedlichem Abstand in axialer Richtung zueinander angeordnet sind. Alternativ kann selbstverständlich auch derselbe Abstand zwischen den Schaltmuffen 48, 49 und 50 vorgesehen sein. Diejenigen der Schaltzahnräder 33, 34, 35 und 36, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel also die Schaltzahnräder 33 und 35, die in mehreren Schaltstellungen mit den Schaltmuffen 48, 49 und 50 kämmen, weisen eine größere Erstreckung in axialer Richtung auf als die jeweils anderen der Schaltzahnräder 33, 34, 35 und 36, hier also die Schaltzahnräder 34 und 36.
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Die beschriebene Ausgestaltung der Getriebeeinrichtung beziehungsweise der Schalteinrichtung 26 zeichnet sich durch eine besonders kompakte Ausgestaltung in radialer Richtung bezüglich der Drehachse der Eingangswelle 6 aus, sodass eine flexible Anordnung der Getriebeeinrichtung 1 innerhalb des Kraftfahrzeugs 1 möglich ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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