DE102017214914A1

DE102017214914A1 - Montagesatz für Getriebeeinrichtungen für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102017214914A1
Application number: DE102017214914.0A
Authority: DE
Inventors: Carsten Trautmann; Christian Meixner; Christian Wirth; Jürgen Tschullik
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2017-08-25
Filing date: 2017-08-25
Publication date: 2019-02-28
Anticipated expiration: 2037-08-26
Also published as: DE102017214914B4; WO2019038209A1; US11619290B2; US20210310550A1; CN111032405A; CN111032405B; US11111994B2; US20200240498A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Montagesatz für Getriebeeinrichtungen (1) für Kraftfahrzeuge (2), wobei jede der Getriebeeinrichtungen (1) über eine mit einer Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs (2) wirkverbindbare Eingangswelle (6) sowie eine erste Ausgangswelle (7) und eine zweite Ausgangswelle (8) aufweist und über ein als Planetengetriebe ausgestaltetes Stirnraddifferentialgetriebe (15) verfügt, über das die Eingangswelle (6) und eine mit einer koaxial zu der Eingangswelle (6) angeordneten elektrischen Maschine (25) gekoppelten oder koppelbaren Zwischenwelle (24) mit der ersten Ausgangswelle (7) und der zweiten Ausgangswelle (8) gekoppelt sind, wobei die elektrische Maschine (25) in einer ersten Schaltstellung einer Schalteinrichtung (26) mit der Eingangswelle (6) und in einer zweiten Schaltstellung der Schalteinrichtung (26) mit der Zwischenwelle (24) gekoppelt ist. Dabei ist vorgesehen, dass die elektrische Maschine (25) jeder der Getriebeeinrichtungen (1) über ein Übersetzungsgetriebe (37) mit einer ersten Schaltwelle (29) und einer zweiten Schaltwelle (30) der Schalteinrichtung (26) gekoppelt ist, das über wenigstens zwei miteinander gekoppelte Planetenradsätze (38,39) verfügt, und dass die erste Ausgangswelle (7) und die zweite Ausgangswelle (8) jeweils mit einer zwischen verschiedenen Getriebeeinrichtung (1) unterschiedlichen Übersetzungen mit jeweils einer Teilachse (4,5) eine Radachse (3) des Kraftfahrzeugs (2) gekoppelt oder koppelbar sind, wobei die Planetenradsätze (38,39) für wenigstens eine der Übersetzungen das betragsmäßig gleiche Standübersetzungsverhältnis aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Montagesatz für Getriebeeinrichtungen für Kraftfahrzeuge, wobei jede der Getriebeeinrichtungen über 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.
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.
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.
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.
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.
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.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Montagesatz für Getriebeeinrichtung für Kraftfahrzeuge vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Montagesätzen Vorteile aufweist, insbesondere mit einer geringen Anzahl an auszutauschenden Elementen einen weiten Bereich an unterschiedlichen Getriebeeinrichtung abdeckt.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Montagesatz für Getriebeeinrichtungen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die elektrische Maschine jeder der Getriebeeinrichtungen über ein Übersetzungsgetriebe mit einer ersten Schaltwelle und einer zweiten Schaltwelle der Schalteinrichtung gekoppelt ist, das über wenigstens zwei miteinander gekoppelte Planetenradsätze verfügt, und dass die erste Ausgangswelle und die zweite Ausgangswelle jeweils mit einer zwischen verschiedenen Getriebeeinrichtungen unterschiedlichen Übersetzung mit jeweils einer Teilachse einer Radachse des Kraftfahrzeugs gekoppelt oder koppelbar sind, wobei die Planetenradsätze für wenigstens eine der Übersetzungen das betragsmäßig gleiche Standübersetzungsverhältnis aufweisen.
Die elektrische Maschine ist mittels der Schalteinrichtung mit der Eingangswelle und/oder der Zwischenwelle koppelbar. Die elektrische Maschine dient insbesondere der Realisierung einer „Torque Vectoring“-Funktionalität. Dies ist der Fall, sofern sie mit der Zwischenwelle gekoppelt beziehungsweise koppelbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann die elektrische Maschine mit der Eingangswelle gekoppelt werden oder gekoppelt sein. Ist die elektrische Maschine mit der Eingangswelle gekoppelt, so dient sie dem Bereitstellen eines zusätzlichen Drehmoments an der Eingangswelle, welches mit dem von der Antriebseinrichtung bereitgestellten Antriebsdrehmoment überlagert wird. Das von der elektrischen Maschine bereitgestellte Drehmoment kann positiv oder negativ sein, sodass schlussendlich die elektrische Maschine entweder als Elektromotor oder als Generator betrieben wird.
Mittels der Schalteinrichtung kann die elektrische Maschine mit der Eingangswelle und/oder der Zwischenwelle gekoppelt werden. Vorzugsweise kann mithilfe der Schalteinrichtung also die Wirkverbindung zwischen der elektrischen Maschine und der Eingangswelle beziehungsweise der Zwischenwelle wahlweise hergestellt oder unterbrochen werden. Besonders bevorzugt dient die Schalteinrichtung wahlweise dazu, die elektrische Maschine sowohl von der Eingangswelle als auch der Zwischenwelle zu entkoppeln, sie mit der Eingangswelle zu verbinden oder sie mit der Zwischenwelle zu verbinden. Mit einer derartigen Ausgestaltung der Schalteinrichtung ist ein besonders flexibler Einsatz der elektrischen Maschine möglich.
Jede der Getriebeeinrichtungen weist jeweils eine elektrische Maschine sowie das Übersetzungsgetriebe auf. Über das Übersetzungsgetriebe ist die elektrische Maschine mit zwei Schaltwellen, nämlich der ersten Schaltwelle und der zweiten Schaltwelle, jeweils gekoppelt. Das bedeutet, dass beide Schaltwellen parallel zueinander mit der elektrischen Maschine über das Übersetzungsgetriebe verbunden ist. Bevorzugt liegt hierbei zwischen der elektrischen Maschine und der ersten Schaltwelle ein erstes Übersetzungsverhältnis und zwischen der elektrischen Maschine und der zweiten Schaltwelle ein zweites Übersetzungsverhältnis vor, wobei diese beiden Übersetzungsverhältnisse besonders bevorzugt voneinander verschieden sind.
Zumindest eine der beiden Schaltwellen ist in einer der möglichen Schaltstellungen mit der Eingangswelle und/oder der Zwischenwelle gekoppelt. Beispielsweise ist die erste Schaltwelle in der ersten Schaltstellung mit der Eingangswelle und in der zweiten Schaltstellung mit der Zwischenwelle gekoppelt, wohingegen die zweite Schaltwelle beispielsweise in einer dritten Schaltstellung mit der Eingangswelle gekoppelt ist.
Das Übersetzungsgetriebe ist mittels zweier miteinander gekoppelter Planetenradsätze realisiert. Bevorzugt liegen zwei vollständige Planetenradsätze vor, wobei die elektrische Maschine bevorzugt an ein Getriebeelement eines ersten der Planetenradsätze unmittelbar angeschlossen ist. Wenigstens eine der beiden Schaltwellen ist sowohl über den ersten Planetenradsatz als auch einen zweiten der Planetenradsätze mit der elektrischen Maschine gekoppelt.
Die beiden Ausgangswellen sind mit zwei Teilachsen der Radachse des Kraftfahrzeugs gekoppelt oder zumindest koppelbar. Die erste Ausgangswelle ist insoweit mit einer ersten Teilachse und die zweite Ausgangswelle mit einer zweiten Teilachse gekoppelt, vorzugsweise starr und/oder permanent, oder zumindest koppelbar. Zwischen der ersten Ausgangswelle und der ersten Teilachse einerseits und der zweiten Ausgangswelle und der zweiten Teilachse andererseits liegt für dieselbe Getriebeeinrichtung jeweils dieselbe Übersetzung vor. Für unterschiedliche Getriebeeinrichtungen sollen die Übersetzungen jedoch verschieden sein. Für eine erste der Getriebeeinrichtung liegt insoweit zwischen Ausgangswelle und Teilachse eine erste Übersetzung und für eine zweite der Getriebeeinrichtungen eine zweite Übersetzung vor.
Beispielsweise unterscheiden sich die Übersetzungen zwischen unterschiedlichen Kraftfahrzeugreihen oder für unterschiedliche Motorisierungen einer Kraftfahrzeugbaureihe, sodass auf einfache Art und Weise eine Anpassung der Getriebeeinrichtungen an das jeweilige Kraftfahrzeug möglich ist. Um eine besonders einfache konstruktive Ausgestaltung der Getriebeeinrichtungen zu erzielen, sollen die Standübersetzungsverhältnisse der beiden Planetenradsätze des Übersetzungsgetriebes für wenigstens eine der Übersetzungen betragsmäßig gleich sein. Ein erster der Planetenradsätze weist insoweit ein erstes Standübersetzungsverhältnis und ein zweiter der Planetenradsätze ein zweites Standübersetzungsverhältnis auf. Deren Absolutwerte sollen für die wenigstens eine der Übersetzungen identisch sein, sodass die beiden Standübersetzungsverhältnisse betragsmäßig gleich sind.
Besonders bevorzugt weisen die Planetenradsätze für mehrere der Übersetzungen das betragsmäßig gleiche Standübersetzungsverhältnis auf, sodass die Getriebeeinrichtungen insgesamt vergleichsweise einfach aufgebaut sind. Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, die unterschiedlichen Übersetzungen der verschiedenen Getriebeeinrichtungen mittels der Planetenradsätze auszugleichen. Die Planetenradsätze werden insoweit derart gewählt, dass mit konstruktiv möglichst geringen Änderungen der jeweiligen Getriebeeinrichtung diese an die jeweils vorliegende Übersetzung zwischen den Ausgangswellen und den Teilachsen angepasst wird.
Vorzugsweise ist das Stirnraddifferentialgetriebe für alle der Getriebeeinrichtungen identisch ausgestaltet. Dies gilt ebenfalls für die elektrische Maschine sowie die Schalteinrichtung.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass jeder der Planetenradsätze jeweils ein Sonnenrad, einen Planetenradträger mit drehbar daran gelagertem Planetenrad sowie ein Hohlrad als Getriebeelement aufweist und bei wenigstens zwei der Übersetzungen verschiedene Getriebeelemente der Planetenradsätze zur Kopplung miteinander verbunden sind. In anderen Worten weist der erste Planetenradsatz ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetenradträger mit einem ersten Planetenrad und ein erstes Hohlrad auf, wohingegen der zweite Planetenradsatz ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetenradträger mit einem zweiten Planetenrad sowie ein zweites Hohlrad aufweist. Die Sonnenräder, Planetenradträger und Hohlräder werden im Rahmen dieser Beschreibung allgemein als Getriebeelemente bezeichnet.
Zur Kopplung der Planetenradsätze sind für jede der Getriebeeinrichtungen zwei Getriebeelemente der Planetenradsätze miteinander verbunden, also ein Getriebeelement des ersten Planetenradsatzes mit einem Getriebeelement des zweiten Planetenradsatzes gekoppelt, vorzugsweise starr und/oder permanent. Für wenigstens zwei der Übersetzungen kann es nun vorgesehen sein, dass unterschiedliche Getriebeelemente miteinander verbunden sind. Bei einer ersten der Übersetzungen ist also ein erstes Getriebeelement des ersten Planetenradsatzes mit einem ersten Getriebeelement des zweiten Planetenradsatzes gekoppelt. Bei einer zweiten Übersetzung ist ein zweites Getriebeelement des ersten Planetenradsatzes mit einem zweiten Getriebeelement des zweiten Planetenradsatzes gekoppelt. Es ist vorgesehen, dass das erste Getriebeelement von dem zweiten Getriebeelement verschieden ist, entweder nur für den ersten Planetenradsatz, den zweiten Planetenradsatz oder beide Planetenradsätze. Die Anpassung der jeweiligen Getriebeeinrichtung an die vorliegende der Übersetzungen wird insoweit durch unterschiedliche Kopplungen der Planetenradsätze zumindest teilweise erzielt. Dies ist konstruktiv mit geringem Aufwand umsetzbar.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei jeder der Übersetzungen der Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes und der zweiten Schaltwelle gekoppelt ist. Um den konstruktiven Aufwand für die Anpassung der Getriebeeinrichtungen an die jeweilige der Übersetzungen so gering wie möglich zu halten, soll die Kopplung zwischen dem Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes und dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes für alle Übersetzungen in unveränderter Form vorliegen. Zusätzlich ist die zweite Schaltwelle an die genannten Elemente angebunden. Auch dies ist für jede der Übersetzungen realisiert.
Eine besonders bevorzugte weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die elektrische Maschine bei jeder der Übersetzungen über das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes an das Übersetzungsgetriebe angeschlossen ist. Auch hierdurch ergibt sich ein vergleichsweise geringer Aufwand, weil die Anbindung der elektrischen Maschine an das Übersetzungsgetriebe für alle Getriebeeinrichtungen dieselbe ist. Die elektrische Maschine ist derart an das Übersetzungsgetriebe angeschlossen, dass die elektrische Maschine und das Sonnenrad starr und permanent gekoppelt sind, sodass sie stets dieselbe Drehzahl aufweisen.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass bei einer ersten der Übersetzungen und/oder einer zweiten der Übersetzungen das Hohlrad eines ersten der Planetenradsätze mit dem Planetenradträger eines zweiten der Planetenradsätze verbunden ist. Eine derartige Ausgestaltung ist bei wenigstens einer der Übersetzungen vorgesehen, nämlich der ersten Übersetzung. Besonders bevorzugt ist sie jedoch bei mehreren Übersetzungen realisiert, nämlich zusätzlich zu der ersten Übersetzung bei der zweiten Übersetzung. Je größer die Anzahl der unterschiedlichen Übersetzungen ist, bei welcher dieselbe Ausgestaltung vorliegt, umso geringer sind die Änderungen, die an der Getriebeeinrichtung zum Anpassen an die jeweilige Übersetzung notwendig sind.
Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei der ersten Übersetzung und/oder der zweiten Übersetzung die erste Schaltwelle mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und dem Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes gekoppelt ist. Auch diese Ausgestaltung ist zumindest bei der ersten Übersetzung, besonders bevorzugt jedoch zusätzlich bei der zweiten Übersetzung vorgesehen. Entsprechend ergeben sich dieselben Vorteile wie für die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen. Die Schaltwelle ist starr und permanent mit dem Hohlrad und dem Planetenradträger gekoppelt, sodass entsprechend auch diese untereinander miteinander gekoppelt sind.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass bei einer dritten der Übersetzungen die erste Schaltwelle mit dem Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes gekoppelt ist. Die dritte Übersetzung ist sowohl von der ersten Übersetzung als auch von der zweiten Übersetzung verschieden. Insoweit weist die Getriebeeinrichtung bei der dritten Übersetzung eine unterschiedliche Ausgestaltung von einer Getriebeeinrichtung auf, welche für die erste Übersetzung oder die zweite Übersetzung ausgelegt ist. Für die dritte Übersetzung ist es nun vorgesehen, dass die erste Schaltwelle nicht etwa mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und dem Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes gekoppelt ist, sondern vielmehr mit dem Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes. Auch an dieser Stelle dient also eine interne Änderung an dem Übersetzungsgetriebe, nämlich eine andere Anbindung der ersten Schaltwelle an das Übersetzungsgetriebe, einer Anpassung der jeweiligen Getriebeeinrichtung an die vorliegende Übersetzung. Andere Anpassungen an der Getriebeeinrichtung sind nicht notwendig.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Standübersetzungsverhältnisse für die zweite Übersetzung und die dritte Übersetzung betragsmäßig gleich sind und sich für die erste Übersetzung betragsmäßig unterscheiden. Eingangs wurde gefordert, dass die Planetenradsätze für wenigstens eine der Übersetzungen das betragsmäßig gleiche Standübersetzungsverhältnis aufweisen. Dies ist für die zweite Übersetzung und die dritte Übersetzung, also zumindest für zwei Übersetzungen, gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Fall. Für die erste Übersetzung sollen sich die Standübersetzungsverhältnisse betragsmäßig jedoch unterscheiden. In jedem Fall können sie sich jedoch hinsichtlich des Vorzeichens unterscheiden. Besonders bevorzugt weisen die Standübersetzungsverhältnisse jedoch zumindest für die zweite Übersetzung und die dritte Übersetzung dasselbe Vorzeichen auf. Dies gilt im Rahmen einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung auch für die erste Übersetzung.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass bei jeder der Übersetzungen zumindest eines der Hohlräder der beiden Planetenradsätze festgelegt ist. Darunter ist zu verstehen, dass das entsprechende Hohlrad nicht drehbar gelagert ist, sondern beispielsweise gegenüber einem Getriebegehäuse der Getriebeeinrichtung festgesetzt, also starr mit ihm verbunden ist. Dies ist bei jeder der Übersetzungen für zumindest eines der Hohlräder oder gar beide Hohlräder der Planetenradsätze der Fall. Auch hier wird insoweit eine konstruktiv einfache Ausgestaltung mit lediglich geringen Änderungen vorgenommen, um die Getriebeeinrichtung an die jeweils vorliegende der Übersetzungen anzupassen.
Schließlich kann es im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass bei der ersten Übersetzung und/oder der zweiten Übersetzung das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes und bei der dritten Übersetzung die Hohlräder beider Planetenradsätze festgelegt sind. In anderen Worten ist bei der ersten Übersetzung und/oder der zweiten Übersetzung das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes drehbar gelagert. Beispielsweise ist es mit dem Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes gekoppelt. Zusätzlich kann das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes an die zweite Schaltwelle angebunden sein. Bei der dritten Übersetzung hingegen sollen beide Hohlräder der Planetenradsätze festgelegt sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:

1 eine mittels eines Montagesatzes realisierbare Getriebeeinrichtung in einer ersten Ausführungsform,
2 die Getriebeeinrichtung in einer ebenfalls mittels desselben Montagesatzes realisierbaren zweiten Ausführungsform, sowie
3 eine dritte Ausführungsform der Getriebeeinrichtung, welche ebenfalls mittels desselben Montagesatzes hergestellt beziehungsweise montiert ist.

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Es ist erkennbar, dass das Hohlrad 47 festgesetzt ist, 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.
Für die Getriebeeinrichtung 1 liegt ein Übersetzungsverhältnis zwischen den Ausgangswellen 7 und 8 einerseits und den Teilwellen 4 und 5 andererseits ein bestimmtes erstes Übersetzungsverhältnis vor. Für andere Ausgestaltungen der Getriebeeinrichtungen 1 liegen andere Übersetzungen, nämlich beispielsweise eine zweite Übersetzung oder eine dritte Übersetzung vor, welche jeweils von der ersten Übersetzung und voneinander verschieden sind. Insgesamt wird im Rahmen dieser Beschreibung auf drei unterschiedliche Übersetzungen eingegangen, welche als erste Übersetzung, zweite Übersetzung und dritte Übersetzung bezeichnet werden. Bei jeder der Übersetzungen soll der Planetenradträger 41 des ersten Planetenradsatzes 38 mit dem Sonnenrad 44 des zweiten Planetenradsatzes 39 gekoppelt sein. Zusätzlich ist die zweite Schaltwelle 32 mit den genannten Elementen gekoppelt, nämlich bevorzugt starr und/oder permanent. Auch soll die elektrische Maschine 25 bei jeder der Übersetzungen über das Sonnenrad 40 an das Koppelplanetengetriebe 37 angeschlossen werden. Das bedeutet, dass das Sonnenrad 40 stets dieselbe Drehzahl aufweist wie die elektrische Maschine 25.
Bei der hier vorliegenden ersten Übersetzung soll das Hohlrad 43 des ersten Planetenradsatzes 38 mit dem Planetenradträger 45 des zweiten Planetenradsatzes 39 verbunden sein. Ebenso soll die erste Schaltwelle 31 mit dem Hohlrad 43 des ersten Planetenradsatzes 38 und dem Planetenradträger 45 des zweiten Planetenradsatzes 39 gekoppelt sein, nämlich starr und/oder permanent. Es ist zu erkennen, dass für die hier vorliegende erste Übersetzung die Planetenradstufen 38 und 39 des Übersetzungsgetriebes 37 unterschiedliche Standübersetzungsverhältnisse aufweisen. Zudem ist zu erkennen, dass das Hohlrad 47 des zweiten Planetenradsatzes 39 festgelegt ist.
Es ist vorgesehen, dass das Koppelelement 27 in unterschiedlichen Schaltstellungen anordenbar ist. In einer ersten Schaltstellung des Koppelelements 27 ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die elektrische Maschine 25 über das Koppelelement 27 mit der Eingangswelle 6 verbunden ist. In einer zweiten Schaltstellung soll hingegen die elektrische Maschine 25 mit der Zwischenwelle 24 gekoppelt sein, um eine „Torque Vectoring“-Funktionalität zu realisieren. In einer dritten Schaltstellung soll die elektrische Maschine 25 derart mit der Eingangswelle 6 gekoppelt sein, dass eine andere Übersetzung zwischen der elektrischen Maschine 25 und der Eingangswelle 6 vorliegt als in der ersten Schaltstellung.
In einer vierten Schaltstellung kann es hingegen vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine 25 sowohl von der Eingangswelle 6 als auch von der Zwischenwelle 24 entkoppelt ist. Bei der hier beschriebenen Ausgestaltung des Koppelelements 27 ist es vorzugsweise vorgesehen, dass es in der ersten Schaltstellung mit den Schaltzahnrädern 33 und 36 kämmt. In der zweiten Schaltstellung soll es hingegen mit den Schaltzahnrädern 34 und 36 kämmen und in der dritten Schaltstellung mit den Schaltzahnrädern 33 und 36. In der vierten Schaltstellung kämmt es beispielsweise nur mit einem der Schaltzahnräder 35 und 36.
Die 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Getriebeeinrichtung 1, die mit demselben Montagesatz realisierbar ist, mittels welchem auch die erste Ausführungsform der Getriebeeinrichtung 1 montiert wird. Die beiden Ausführungsformen der Getriebeeinrichtung 1 unterscheiden sich hinsichtlich der Übersetzung. Für die erste Ausführungsform liegt die erste Übersetzung und für die zweite Ausführungsform die zweite Übersetzung vor. Um die Getriebeeinrichtung 1 an die geänderte Übersetzung anzupassen, ist es vorgesehen, ausschließlich das Übersetzungsgetriebe 37 zu modifizieren. Grundsätzlich entspricht die Getriebeeinrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform der Getriebeeinrichtung 1 in ihrer ersten Ausführungsform, sodass auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen und nachfolgend lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird. Diese liegen darin, dass die beiden Planetenradsätze 38 und 39 des Übersetzungsgetriebes 37 betragsmäßig gleiche Standübersetzungsverhältnisse aufweisen. Die Standübersetzungsverhältnisse können beispielsweise negativ sein.
Die 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Getriebeeinrichtung 1, welche wiederum mittels desselben Montagesatzes realisiert ist. In der dritten Ausführungsform liegt eine dritte Übersetzung vor, welche sowohl von der ersten Übersetzung als auch von der zweiten Übersetzung verschieden ist. Erneut wird lediglich das Übersetzungsgetriebe 37 angepasst, um eine Adaption der Getriebeeinrichtung 1 an das geänderte Übersetzungsverhältnis vorzunehmen. Auf die vorstehenden Ausführungen zu der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform wird hingewiesen und nachfolgend lediglich auf die Unterschiede eingegangen. Diese liegen darin, dass nur beziehungsweise ausschließlich die erste Schaltwelle 31 mit dem Planetenradträger 41 des ersten Planetenradsatzes 38 gekoppelt ist. Genau wie bei der zweiten Übersetzung, die für die zweite Ausführungsform vorliegt, sind die Standübersetzungsverhältnisse der beiden Planetenradsätze 38 und 39 betragsmäßig identisch. Im Gegensatz zu den ersten beiden Ausführungsformen sollen bei der dritten Ausführungsform die Hohlräder 43 und 47 beider Planetenradsätze 38 und 39 festgelegt sein.
Insgesamt zeigt sich, dass durch einfache Variationen des Übersetzungsgetriebes 37 ohne weiteres und mit geringem konstruktiven Aufwand die Getriebeeinrichtungen 1 an unterschiedliche Übersetzungen angepasst werden können, sodass der Montagesatz, welcher zur Herstellung der Getriebeeinrichtungen 1 zum Einsatz kommt, eine große Anzahl an Gleichteilen aufweisen kann. So ist insbesondere das Stirnraddifferentialgetriebe 15 für alle mittels des Montagesatzes realisierten Getriebeeinrichtungen 1 identisch.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2016/066732 A1 [0006]

Claims

Montagesatz für Getriebeeinrichtungen (1) für Kraftfahrzeuge (2), wobei jede der Getriebeeinrichtungen (1) über eine mit einer Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs (2) wirkverbindbare Eingangswelle (6) sowie eine erste Ausgangswelle (7) und eine zweite Ausgangswelle (8) aufweist und über ein als Planetengetriebe ausgestaltetes Stirnraddifferentialgetriebe (15) verfügt, über das die Eingangswelle (6) und eine mit einer koaxial zu der Eingangswelle (6) angeordneten elektrischen Maschine (25) gekoppelten oder koppelbaren Zwischenwelle (24) mit der ersten Ausgangswelle (7) und der zweiten Ausgangswelle (8) gekoppelt sind, wobei die elektrische Maschine (25) in einer ersten Schaltstellung einer Schalteinrichtung (26) mit der Eingangswelle (6) und in einer zweiten Schaltstellung der Schalteinrichtung (26) mit der Zwischenwelle (24) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (25) jeder der Getriebeeinrichtungen (1) über ein Übersetzungsgetriebe (37) mit einer ersten Schaltwelle (29) und einer zweiten Schaltwelle (30) der Schalteinrichtung (26) gekoppelt ist, das über wenigstens zwei miteinander gekoppelte Planetenradsätze (38,39) verfügt, und dass die erste Ausgangswelle (7) und die zweite Ausgangswelle (8) jeweils mit einer zwischen verschiedenen Getriebeeinrichtung (1) unterschiedlichen Übersetzungen mit jeweils einer Teilachse (4,5) eine Radachse (3) des Kraftfahrzeugs (2) gekoppelt oder koppelbar sind, wobei die Planetenradsätze (38,39) für wenigstens eine der Übersetzungen das betragsmäßig gleiche Standübersetzungsverhältnis aufweisen.
Montagesatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Planetenradsätze (38,39) jeweils ein Sonnenrad (40,44), einen Planetenradträger (41,45) mit drehbar daran gelagertem Planetenrad (42,46) sowie ein Hohlrad (43,47) als Getriebeelemente aufweist und bei wenigstens zwei der Übersetzungen verschiedene Getriebeelemente der Planetenradsätze (38,39) zur Kopplung miteinander verbunden sind.
Montagesatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder der Übersetzungen der Planetenradträger (41) eines ersten der Planetenradsätze (38,39) mit dem Sonnenrad (44) eines zweiten der Planetenradsatzes (38,39) und der zweiten Schaltwelle (30) gekoppelt ist.
Montagesatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (25) bei jeder der Übersetzungen über das Sonnenrad (40) des ersten Planetenradsatzes (38) an das Übersetzungsgetriebe (37) angeschlossen ist.
Montagesatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer ersten der Übersetzungen und/oder einer zweiten der Übersetzungen das Hohlrad (43) des ersten Planetenradsatzes (38) mit dem Planetenradträger (45) des zweiten Planetenradsatzes (39) verbunden ist.
Montagesatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der ersten Übersetzung und/oder der zweiten Übersetzung die erste Schaltwelle (29) mit dem Hohlrad (43) des ersten Planetenradsatzes (38) und dem Planetenradträger (45) des zweiten Planetenradsatzes (39) gekoppelt ist.
Montagesatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer dritten der Übersetzungen die erste Schaltwelle (29) mit dem Planetenradträger (41) des ersten Planetenradsatzes (38) gekoppelt ist.
Montagesatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Standübersetzungsverhältnisse für die zweite Übersetzung und die dritte Übersetzung betragsmäßig gleich sind und sich für die erste Übersetzung betragsmäßig unterscheiden.
Montagesatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder der Übersetzungen zumindest eines der Hohlräder (43,47) der beiden Planetenradsätze (38,39) festgelegt ist.
Montagesatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der ersten Übersetzung und/oder der zweiten Übersetzung das Hohlrad (47) des zweiten Planetenradsatzes (39) und bei der dritten Übersetzung die Hohlräder (43,47) beider Planetenradsätze (38,39) festgelegt sind.