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Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie eine Antriebsvorrichtung mit einer solchen Getriebevorrichtung. Insbesondere ist das Kraftfahrzeug elektrisch angetrieben.
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Die
EP 2 821 672 B1 offenbart eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend eine erste Antriebswelle und eine zweite Antriebswelle, deren axiale Enden einander gegenüberliegen, so dass sie koaxial angeordnet sind. Ferner umfasst die Antriebsvorrichtung einen Differenzialmechanismus, der ein erstes Sonnenrad hat, das mit der ersten Antriebswelle verbunden ist, ein zweites Sonnenrad, das mit der zweiten Antriebswelle verbunden ist, ein erstes Ritzel, das mit dem ersten Sonnenrad kämmt, ein zweites Ritzel, das mit dem zweiten Sonnenrad und mit dem ersten Ritzel kämmt, und einen Träger, der drehbar das erste Ritzel und das zweite Ritzel trägt. Ferner ist ein Geschwindigkeitsreduziermechanismus vorgesehen, der ein Eingangssonnenrad hat, das mit einer Eingangswelle verbunden ist, ein erstes Untersetzungsritzel, das mit dem Eingangssonnenrad kämmt und drehbar durch den Träger getragen wird, ein zweites Untersetzungsritzel, das mit dem ersten Untersetzungsritzel verbunden ist und drehbar durch den Träger gestützt wird, und ein Hohlrad, das mit dem zweiten Untersetzungsritzel kämmt. Ferner umschließt ein Gehäuse den Differenzialmechanismus und den Untersetzungsmechanismus, die koaxial zueinander angeordnet sind, wobei das Gehäuse, den Träger drehbar trägt und das Hohlrad drehfest aufnimmt. Das zweite Untersetzungsritzel des Untersetzungsmechanismus sowie das erste und zweite Ritzel des Differenzialmechanismus sind außer Phase in einer Drehrichtung angeordnet. Ferner sind das zweite Untersetzungsritzel des Untersetzungsmechanismus sowie das erste und zweite Ritzel des Differenzialmechanismus an einer Position in einer axialen Richtung derart angeordnet, dass wenigstens das erste Ritzel oder das zweite Ritzel des Differenzialmechanismus mit dem zweiten Untersetzungsritzel des Untersetzungsmechanismus überlappen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine alternative Getriebevorrichtung zu schaffen. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
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Eine erfindungsgemäße Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst ein Planetengetriebe mit einem Antriebssonnenrad, mit einem gehäusefesten Hohlrad und mit mehreren Stufenplanetenrädern, die jeweils ein erstes und zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad aufweisen, wobei das erste Zahnrad mit dem Antriebssonnenrad im Zahneingriff steht, und wobei das zweite Zahnrad mit dem Hohlrad im Zahneingriff steht, sowie ein Stirnraddifferentialgetriebe mit einem ersten und zweiten Abtriebssonnenrad sowie mehreren ersten und zweiten Ausgleichsrädern, wobei die ersten Ausgleichsräder mit dem ersten Abtriebssonnenrad im Zahneingriff stehen, wobei die zweiten Ausgleichsräder mit dem zweiten Abtriebssonnenrad im Zahneingriff stehen, und wobei jeweils ein erstes und zweites Ausgleichsrad paarweise miteinander im Zahneingriff stehen, wobei alle Stufenplanetenräder und alle Ausgleichsräder zumindest mittelbar an einem gemeinsamen Planetenträger drehbar gelagert sind, wobei die ersten und zweiten Ausgleichsräder axial neben den Stufenplanetenrädern angeordnet sind und nicht mit den Stufenplanetenrädern axial überlappen.
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Mit anderen Worten sind die ersten und zweiten Ausgleichsräder derart angeordnet, dass eine axiale Trennung zwischen dem Planetengetriebe und dem Stirnraddifferentialgetriebe vorliegt. Somit dringen die Ausgleichsräder des Stirnraddifferentialgetriebes nicht axial in einen Bereich der Stufenplanetenräder ein.
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Die ersten Zahnräder der Stufenplanetenräder bilden zusammen mit dem Antriebssonnenrad eine Eingangsstufe, wobei die zweiten Zahnräder der Stufenplanetenräder zusammen mit dem Hohlrad eine Laststufe ausbilden. Die beiden Ausgleichsräder des Stirnraddifferentialgetriebes bilden die Differentialstufe. Das Stirnraddifferentialgetriebe ist dazu eingerichtet, eine über das Antriebssonnenrad in die Getriebevorrichtung eingeleitete Antriebsleistung auf das erste und zweite Abtriebssonnenrad zu verteilen. Das Antriebssonnenrad ist über eine Antriebswelle mit einer Antriebsmaschine verbindbar, wobei das jeweilige Abtriebssonnenrad über eine jeweilige Abtriebswelle mit einem jeweiligen Rad des Kraftfahrzeugs verbindbar ist. Die beiden Abtriebswellen bilden eine Antriebsachse des Kraftfahrzeugs. Insbesondere ist die Antriebswelle dazu vorgesehen, mit einer elektrischen Antriebsmaschine verbunden zu werden, um einen elektrischen Achsantrieb zu realisieren.
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Das Planetengetriebe und das Stirnraddifferentialgetriebe sind über den Planetenträger miteinander gekoppelt. Alle Stufenplanetenräder und alle Ausgleichsräder sind zumindest mittelbar, beispielsweise über weitere Lagerelemente drehbar am Planetenträger aufgenommen. Insbesondere ist der Planetenträger zweiteilig ausgebildet, wobei dann die beiden Planetenträgerhälften drehfest miteinander verbunden sind.
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Ein Ausgleichsräderpaar wird jeweils aus einem ersten und zweiten Ausgleichsrad gebildet, wobei die beiden Ausgleichsräder des jeweiligen Ausgleichsräderpaares miteinander im Zahneingriff stehen. Zwei miteinander im Zahneingriff stehende Zahnräder sind zur Übertragung eines Drehmoments und einer Drehzahl von dem einen Zahnrad auf das andere Zahnrad vorgesehen. Unter einem Zahnrad sind beispielsweise ein Ausgleichsrad, ein Sonnenrad, ein Hohlrad sowie ein Zahnrad eines Stufenplanetenrades zu verstehen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Ausgleichsräder eines jeweiligen Ausgleichsräderpaares außer Phase in einer Drehrichtung zu einem jeweiligen Stufenplanetenrad angeordnet. Mithin weisen die Ausgleichsräder gegenüber dem jeweiligen Stufenplanetenrad eine Winkelverschiebung in Umfangsrichtung auf. Insbesondere befinden sich die Ausgleichsräder nicht auf einem Teilkreis der Stufenplanetenräder.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Ausgleichsrad eines jeweiligen Ausgleichsräderpaares in Phase zu einem jeweiligen Stufenplanetenrad angeordnet. Dadurch, dass ein Ausgleichsrad eines jeweiligen Ausgleichsräderpaares in Phase zu einem jeweiligen Stufenplanetenrad angeordnet ist, weist dieses jeweilige Ausgleichsrad des jeweiligen Ausgleichsräderpaares gegenüber dem jeweiligen Stufenplanetenrad keine Winkelverschiebung in Umfangsrichtung auf. Insbesondere befindet sich das Ausgleichsrad eines jeweiligen Ausgleichsräderpaares, das in Phase zu einem jeweiligen Stufenplanetenrad angeordnet ist, auf einem Teilkreis des jeweiligen Stufenplanetenrades.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das jeweilige Ausgleichsrad, das in Phase zu dem jeweiligen Stufenplanetenrad angeordnet ist, koaxial zu dem jeweiligen Stufenplanetenrad ausgebildet und zusammen mit dem jeweiligen Stufenplanetenrad auf einem gemeinsamen Lagerelement angeordnet ist. Insbesondere ist das jeweilige Stufenplanetenrad ebenso wie das jeweilige Ausgleichsrad, das in Phase zu dem jeweiligen Stufenplanetenrad angeordnet ist, auf einem Bolzen drehbar gelagert, wobei der Bolzen drehfest am Planetenträger aufgenommen ist. Vorzugsweise ist der Bolzen als Hohlbolzen ausgebildet.
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Bevorzugt ist das jeweilige Ausgleichsrad, das nicht in Phase zu dem jeweiligen Stufenplanetenrad angeordnet ist, über daran ausgebildete Zapfen am gemeinsamen Planetenträger gelagert. Die Zapfen sind stirnseitig ausgebildet und erstrecken sich zentrisch sowie axial von dem besagten Ausgleichrad nach außen in dafür vorgesehene Aussparungen zur Aufnahme der Zapfen. Insbesondere sind die beiden Zapfen einteilig mit dem besagten Ausgleichsrad verbunden, wobei das besagte Ausgleichsrad keine Axialbohrung aufweist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die beiden Abtriebssonnenräder gleiche Außendurchmesser auf. Mit anderen Worten ist das Stirnraddifferentialgetriebe symmetrisch ausgebildet. Vorzugsweise weisen die beiden Sonnenräder eine gleiche axiale Breite auf. Insbesondere sind die beiden Abtriebssonnenräder identisch und somit baugleich ausgebildet.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung weisen die beiden Abtriebssonnenräder unterschiedliche Außendurchmesser auf. Vorzugsweise weist das erste Abtriebssonnenrad einen kleineren Außendurchmesser als das zweite Abtriebssonnenrad auf. Mithin ist das Stirnraddifferentialgetriebe asymmetrisch ausgebildet.
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Unabhängig davon ob die beiden Abtriebssonnenräder gleiche oder unterschiedliche Außendurchmesser aufweisen, weisen die beiden Abtriebssonnenräder zumindest die gleiche Zähnezahl auf. Unter der Zähnezahl eines Abtriebssonnenrades ist die Anzahl der Zähne an der Außenumfangsfläche des Abtriebssonnenrades zu verstehen.
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Bevorzugt weisen die ersten Ausgleichsräder gegenüber den zweiten Ausgleichsräder unterschiedliche Zähnezahlen auf. Beispielsweise ist die Zähnezahl der ersten Ausgleichsräder größer als die Zähnezahl der zweiten Ausgleichsräder. Alternativ ist die Zähnezahl der ersten Ausgleichsräder kleiner als die Zähnezahl der zweiten Ausgleichsräder. Unter der Zähnezahl eines Ausgleichsrades ist die Anzahl der Zähne an der Außenumfangsfläche des Ausgleichsrades zu verstehen. Insbesondere sind die Ausgleichsräder geradverzahnt ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Anzahl an ersten Ausgleichsräder gleich der Anzahl an zweiten Ausgleichsräder gleich der Anzahl an Stufenplanetenräder, wobei mindestens drei Stufenplanetenräder vorgesehen sind. Mithin sind insgesamt mindestens sechs Ausgleichsräder vorgesehen, wobei davon drei erste Ausgleichsräder und drei zweite Ausgleichsräder vorgesehen sind. Die insgesamt sechs Ausgleichsräder bilden drei Ausgleichräderpaare. Die Anzahl von Ausgleichräderpaaren entspricht der Anzahl von Stufenplanetenräder.
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Eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine elektrische Antriebsmaschine, die über eine Antriebswelle mit einer erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung wirkverbunden ist. Dazu ist die Antriebswelle drehfest mit dem Antriebssonnenrad verbunden. Die elektrische Antriebsmaschine umfasst einen Stator sowie einen Rotor, wobei der Rotor drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist. Mithin ist die Antriebswelle als Rotorwelle ausgebildet.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Dabei zeigt
- 1 eine schematische Draufsicht zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 eine schematische Schnittdarstellung der Getriebevorrichtung gemäß 1,
- 3 eine schematische Seitendarstellung der Getriebevorrichtung gemäß den 1 und 2,
- 4 eine schematische Draufsicht zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
- 5 eine schematische Schnittdarstellung der Getriebevorrichtung gemäß 4,
- 6 eine schematische Seitendarstellung der Getriebevorrichtung gemäß den 4 und 5,
- 7 eine schematische Draufsicht zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
- 8 eine schematische Schnittdarstellung der Getriebevorrichtung gemäß 7,
- 9 eine schematische Seitendarstellung der Getriebevorrichtung gemäß den 7 und 8,
- 10 eine schematische Draufsicht zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
- 11 eine schematische Schnittdarstellung der Getriebevorrichtung gemäß 10,
- 12 eine schematische Seitendarstellung der Getriebevorrichtung gemäß den 10 und 11,
- 13 eine stark vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung mit der Getriebevorrichtung gemäß den 1 bis 3.
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In den 1, 2, und 3 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug dargestellt. Demgegenüber ist in den 4, 5 und 6 eine zweite Ausführungsform, in den 7, 8 und 9 eine dritte Ausführungsform und in den 10, 11 und 12 eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung 1 dargestellt. Ferner zeigt 13 eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Antriebsmaschine 12 und der Getriebevorrichtung 1 gemäß den 1 bis 3. In Abhängigkeit der jeweiligen Perspektive sowie des jeweiligen Schnittes sind nicht alle Bauteile der Getriebevorrichtung 1 in jeder Figur dargestellt. In den 7 bis 12 wurde auf die Darstellung des Hohlrades 4 verzichtet, um eine bessere Draufsicht auf die Stufenplanetenräder 5 und Ausgleichsräder 8a, 8b zu haben. Ferner wurde in den 1 bis 12 auf die Darstellung des Planetenträgers 9 verzichtet.
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Der Planetenträger 9 ist in 13 exemplarisch für alle Ausführungsformen dargestellt. Das Planetengetriebe 2 und das Stirnraddifferentialgetriebe 6 sind über den Planetenträger 9 miteinander gekoppelt. Alle Stufenplanetenräder 5 und alle Ausgleichsräder 8a, 8b sind zumindest mittelbar, beispielsweise über ein jeweiliges Lagerelement 10 drehbar am Planetenträger 9 aufgenommen.
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Gemäß den 1 bis 13 weist die jeweilige Getriebevorrichtung 1 ein Planetengetriebe 2 und ein Stirnraddifferentialgetriebe 6 auf. Das Planetengetriebe 2 umfasst ein Antriebssonnenrad 3, ein gehäusefestes Hohlrad 4 und mehreren Stufenplanetenräder 5, die jeweils ein erstes und zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad 5a, 5b aufweisen. Das erste Zahnrad 5a steht mit dem Antriebssonnenrad 3 im Zahneingriff, wobei das zweite Zahnrad 5b mit dem Hohlrad 4 im Zahneingriff steht. Das Hohlrad 4 ist drehfest mit einem Gehäuse 13 der Getriebevorrichtung 1 verbunden. Das Gehäuse 13 ist lediglich in 13 vereinfacht dargestellt, wobei in den 1 bis 12 eine Steckverzahnung 14 an der Außenumfangsfläche des Hohlrades 4 dargestellt ist. Über die Steckverzahnung 14 wird das Hohlrad 4 drehfest mit dem Gehäuse 13 verbunden.
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Das Stirnraddifferentialgetriebe 6 umfasst ein erstes und zweites Abtriebssonnenrad 7a, 7b sowie mehrere erste und zweite Ausgleichsräder 8a, 8b. Die ersten Ausgleichsräder 8a stehen mit dem ersten Abtriebssonnenrad 7a im Zahneingriff. Die zweiten Ausgleichsräder 8b stehen mit dem zweiten Abtriebssonnenrad 7b im Zahneingriff. Ferner stehen jeweils ein erstes und zweites Ausgleichsrad 8a, 8b paarweise miteinander im Zahneingriff und bilden dadurch ein Ausgleichsräderpaar 8a, 8b.
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Alle Stufenplanetenräder 5 und alle Ausgleichsräder 8a, 8b sind zumindest mittelbar an dem gemeinsamen Planetenträger 9 drehbar gelagert. Die ersten und zweiten Ausgleichsräder 8a, 8b sind axial neben den Stufenplanetenrädern 5 angeordnet und überlappen somit nicht axial mit den Stufenplanetenrädern 5.
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Vorliegend weisen die beiden Abtriebssonnenräder 7a, 7b die gleiche Zähnezahl auf. Ferner weisen die ersten Ausgleichsräder 8a gegenüber den zweiten Ausgleichsräder 8b eine höhere Zähnezahl auf. Alle Ausgleichsräder 8a, 8b sind geradverzahnt ausgebildet. Demgegenüber sind die Zahnräder 5a, 5b der Stufenplanetenräder 5 schrägverzahnt ausgebildet. Die Anzahl an ersten Ausgleichsräder 8a ist gleich der Anzahl an zweiten Ausgleichsräder 8b sowie gleich der Anzahl an Stufenplanetenräder 5, wobei vorliegend drei Stufenplanetenräder 5 vorgesehen sind.
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Gemäß den 1 bis 6 und 13 weisen die beiden Abtriebssonnenräder 7a, 7b gleiche Außendurchmesser sowie gleiche Breiten auf. Das Stirnraddifferentialgetriebe 6 gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der Getriebevorrichtung 1 ist symmetrisch ausgebildet.
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Gemäß den 7 bis 12 weisen die beiden Abtriebssonnenräder 7a, 7b unterschiedliche Außendurchmesser sowie unterschiedliche Breiten auf. Das Stirnraddifferentialgetriebe 6 gemäß dem dritten und vierten Ausführungsbeispiel der Getriebevorrichtung 1 ist asymmetrisch ausgebildet.
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Gemäß den 1 bis 3 sowie 7 bis 9 und 13 ist das erste Ausgleichsrad 8a eines jeweiligen Ausgleichsräderpaares 8a, 8b in Phase zu einem jeweiligen Stufenplanetenrad 5 angeordnet. Das jeweilige zweite Ausgleichsrad 8b, das nicht in Phase zu einem jeweiligen Stufenplanetenrad 5 angeordnet ist, ist über zwei daran ausgebildete Zapfen 11a, 11 b am gemeinsamen Planetenträger 9 gelagert. Diese Zapfen 11a, 11b sind besonders deutlich in den 1, 7 und 13 dargestellt.
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Gemäß den 4 bis 6 sowie 10 bis 12 sind die beiden Ausgleichsräder 8a, 8b des jeweiligen Ausgleichsräderpaares 8a, 8b außer Phase in einer Drehrichtung zu einem jeweiligen Stufenplanetenrad 5 angeordnet.
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Gemäß 13 umfasst die elektrische Antriebsmaschine 12 einen Stator 15 sowie einen Rotor 16, wobei der Rotor 16 drehfest mit einer Antriebswelle 17 verbunden ist. Ferner ist die Antriebswelle 17 drehfest mit dem Antriebssonnenrad 3 verbunden. Das jeweilige Abtriebssonnenrad 7a, 7b ist drehfest mit einer jeweiligen Abtriebswelle 18a, 18b verbunden. Die Antriebswelle 17 ist koaxial zu den beiden Abtriebswellen 18a, 18b angeordnet, wobei die Antriebswelle 17 als Hohlwelle ausgebildet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebevorrichtung
- 2
- Planetengetriebe
- 3
- Antriebssonnenrad
- 4
- Hohlrad
- 5
- Stufenplanetenrad
- 5a, 5b
- Zahnrad
- 6
- Stirnraddifferentialgetriebe
- 7a, 7b
- Abtriebssonnenrad
- 8a, 8b
- Ausgleichsrad
- 9
- Planetenträger
- 10
- Lagerelement
- 11a, 11b
- Zapfen
- 12
- Antriebsmaschine
- 13
- Gehäuse
- 14
- Steckverzahnung
- 15
- Stator
- 16
- Rotor
- 17
- Antriebswelle
- 18a, 18b
- Abtriebswelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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