DE102018130123A1

DE102018130123A1 - Kraftfahrzeugantriebsstrang

Info

Publication number: DE102018130123A1
Application number: DE102018130123.5A
Authority: DE
Inventors: Thorsten BIERMANN
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-11-28
Filing date: 2018-11-28
Publication date: 2020-05-28

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem Getriebe mit einem Planetenradsatz mit zweifach gestuften Planetenrädern zur Übertragung eines Drehmoments, das von einer Antriebseinheit, beispielsweise einem Elektromotor oder einer Verbrennungskraftmaschine, erzeugt wird, auf eine abtriebsseitige Drehmomentverteilvorrichtung.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem Planetengetriebe mit einem Planetenradsatz mit zweifach gestuften Planetenrädern zur Übertragung eines Drehmoments, das von einer Antriebseinheit, bspw. einem Elektromotor oder einer Verbrennungskraftmaschine, erzeugt wird, auf eine abtriebsseitige Drehmomentverteilvorrichtung.
Aus der DE 10 2016 202 723 B4 ist beispielsweise ein Umlaufräderschaltgetriebe bekannt, das einen Leistungseingang, einen Leistungsausgang, ein Vorstufengetriebe, das durch den Leistungseingang getrieben wird, mit einem festen Besetzungsverhältnis mit einem Vorstufensonnenrad, einem Vorstufenplanetensatz, einem Vorstufenplanetenträger und einem Vorstufenhohlrad, sowie ein Laststufengetriebe aufweist, das durch das Vorstufengetriebe getrieben wird, mit einem ersten Laststufensonnenrad, einem zweiten Laststufensonnenrad, einem Laststufenplaneten, einem ersten Laststufenplanetenträger und einem ersten Laststufenhohlrad, und eine Doppelkupplungseinrichtung aufweist, mit einer ersten Kupplung und einer zweiten Kupplung, die in einem räumlich axial zwischen dem Vorstufengetriebe und dem Laststufengetriebe liegenden Zwischenbereich angeordnet ist. Dabei erfolgt der Leistungsabgriff aus dem Laststufengetriebe über den Laststufenplanetenträger und die Planeten des ersten Laststufenplanetensatzes greifen radial von innen her in das Laststufenhohlrad ein. Das Kennzeichen dieses Umlaufräderschaltgetriebes ist, dass die erste Kupplung der selektiven Ankopplung des ersten Laststufensonnenrades an den Vorstufenplanetenträger dient, die zweite Kupplung der selektiven Ankoppelung des zweiten Laststufensonnenrades an dem Vorstufenplanetenträger dient, der erste Laststufenplanetensatz und der zweite Laststufenplanetensatz gemeinsam einen Stufenplanetensatz mit gestuften Planeten bilden und das erste Laststufenhohlrad an einem Getriebegehäuse des Umlaufräderschaltgetriebes stationär festgelegt ist.
Vom derzeit bekannten Stand der Technik ausgehend ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen mehrgängigen lastschaltfähigen Kraftfahrzeugantriebstrang für einen in Längsrichtung eines Kraftfahrzeugs zu verbauenden elektrischen Antrieb vorzuschlagen. Ziel ist dabei, dessen Gangsprünge der bisherigen Planetengetriebe sowie deren Getriebespreizung zu optimieren.
Daher sieht diese Erfindung einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem Getriebe vor, das dazu vorgesehen ist, ein Drehmoment von einem Elektromotor als Antriebseinheit auf eine abtriebsseitige Drehmomentverteilvorrichtung, beispielsweise ein Differentialgetriebe, zu übertragen. Dabei weist das Getriebe einen Planetenradsatz mit mindestens einem zweifach gestuften Planetenrad auf, wobei eine der Stufen/Planetenstufen mit einem feststehenden Hohlrad kämmt und die weitere Planetenstufe mit einem Sonnenrad kämmt.
Die Antriebseinheit ist über eine Rotorwelle mit einem Stirnradgetriebe verbunden.
Der erfindungsgemäße Kraftfahrzeugantriebsstrang umfasst ein Getriebe und einen über eine Abtriebswelle verbundenen Winkeltrieb zur Übertragung eines von der Antriebseinheit erzeugten Drehmoments auf eine abtriebsseitige Drehmomentverteilvorrichtung sowie ein zur Wirkverbindung der Antriebseinheit mit dem Getriebe vorgesehenes Stirnradgetriebe.
Erfindungsgemäß weist das Getriebe einen Planetenradsatz mit wenigstens einem Planetenrad auf. Dieses ist stufenförmig ausgebildet und umfasst eine erste und eine zweite Planetenstufe, wobei eine Planetenstufe mit einem feststehenden Hohlrad kämmt und die andere Planetenstufe mit einem ersten Sonnenrad kämmt. Dabei ist das erste Sonnenrad mit einer ersten Sonnenwelle verbunden.
Erfindungsgemäß ist ferner der Planetenradsatz auf einem Planetenträger drehbar gelagert. Dieser wiederum ist über eine Abtriebswelle mit dem Winkeltrieb verbunden.
Weiter erfindungsgemäß ist das Stirnradgetriebe über ein erstes Kupplungselement mit der ersten Sonnenwelle in Wirkverbindung bringbar.
Der vorteilhafte Effekt einer derartigen Anordnung liegt in der Optimierung der Leistungsdichte des Antriebsstrangs sowie in der Optimierung der Gangsprünge und der Getriebespreizung.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Teil der Unteransprüche und werden nachfolgend näher erläutert.
In einer bevorzugten Ausführungsform steht die zweite Planetenstufe weiter mit einem zweiten Sonnenrad in kämmendem Wirkzusammenhang, wobei dieses wiederum mit einer zweiten Sonnenwelle verbunden ist, die über ein zweites Kupplungselement mit dem Stirnradgetriebe in Wirkverbindung bringbar ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Planetenträger über ein zweites Kupplungselement mit dem Stirnradgetriebe in Wirkverbindung bringbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Stirnradgetriebe zweistufig ausgebildet. Es umfasst eine erste Verzahnungsstufe und eine zweite Verzahnungsstufe unterschiedlicher Übersetzung, wobei jeweils die erste Verzahnungsstufe über ein erstes Kupplungselement und die zweite Verzahnungsstufe über ein zweites Kupplungselement mit der ersten Sonnenwelle in Wirkverbindung bringbar sind. Als Verzahnungsstufen des Stirnradgetriebes sind in diesem Zusammenhang alle Ausgestaltungen zu verstehen, die zu einer Außenverzahnung auf der Welle bzw. Rotorwelle führt, die zwei Verzahnungsstufen unterschiedlicher Übersetzung aufweist. Die Außenverzahnung kann also direkt baulich in der Welle integriert sein oder als separates gestuftes Zahnrad auf der Welle aufgebracht sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Stirnradgetriebe eine oder mehrere weitere Stufen unterschiedlicher Übersetzung auf. Diese sind jeweils über ein weiteres Kupplungselement mit der ersten Sonnenwelle in Wirkverbindung bringbar.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Kraftfahrzeugantriebsstrang so ausgebildet, dass als Antriebseinheit ein Elektromotor angeordnet werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Kraftfahrzeugantriebsstrang so ausgebildet, dass als Drehmomentverteilvorrichtung ein Kegelraddifferential, ein Stirnraddifferential oder ein Torsendifferential angeordnet werden kann.
Weiter von der Erfindung erfasst ist ein Fahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugantriebsstrang, wobei die Abtriebswellen der Drehmomentverteilvorrichtung orthogonal zur Abtriebswelle bzw. zur Fahrzeuglängsrichtung angeordnet sind.
Weiter bevorzugt ist sind die Rotorwelle der Antriebseinheit und die Sonnenwellen parallel zueinander angeordnet.
Im Folgenden sind mehrere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugantriebsstrangs unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben. Dabei zeigen die 1 bis 4 jeweils eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugantriebsstranges in vier verschiedenen Ausführungsformen.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Dabei sind gleichen Elementen dieselben Bezugszeichen zugewiesen. Die Ausführungsformen sind nur beispielhaft und die Erfindung ist nicht darauf begrenzt.
1 zeigt einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem Getriebe 1 zur Übertragung eines von der Antriebseinheit 2, wie beispielsweise einem Elektromotor oder einer Verbrennungskraftmaschine, erzeugten Drehmoments auf eine abtriebsseitig angeordnete Drehmomentverteilvorrichtung 3, wie beispielsweise einem Differentialgetriebe. Dabei weist das Getriebe 1 einen Planetenradsatz 4 mit wenigstens einem zweifach gestuften Planetenrad auf. Die erste Stufe 5 kämmt mit dem ersten Sonnenrad 8. Das erste Sonnenrad 8 ist mit der ersten Sonnenwelle 11 verbunden. Die zweite Stufe 6 des Planetenradsatzes kämmt mit einem feststehenden Hohlrad 7 sowie mit dem zweiten Sonnenrad 9.
Die erste Sonnenwelle 11 ist über ein erstes Kupplungselement 17 mit der Antriebswelle 23 verbunden. Die zweite Sonnenwelle 12 ist über ein zweites Kupplungselement 18 mit dem Stirnradgetriebe 13 verbunden, welches wiederum mit der Rotorwelle 20 der Antriebseinheit 2 fest verbunden ist.
Der Planetenradsatz 4 bzw. die Planetenräder sind an einen Planetenträger 10 angebunden, bzw. auf diesem drehbar gelagert, wobei der Planetenträger 10 über die Abtriebswelle 21 und den Winkeltrieb 22 auf die Drehmomentverteileinrichtung 3 und dort auf die Abtriebswellen 23a und 23b abtreibt.
Zusammen bilden das Getriebe 1, die Welle der hier als Elektromotor ausgeführten Antriebseinheit 2 und der Winkeltrieb 22 den Antriebsstrang 13 aus.
2 zeigt in einer weiteren Ausführungsform einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang, bei dem das Stirnradgetriebe 13 über ein zweites Kupplungselement 18 nicht mit einer zweiten Sonnenwelle sondern mit dem Planetenträger 10 verbindbar ist.
3 zeigt in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform das Stirnradgetriebe 13 über zwei Verzahnungsstufen 14, 15 jeweils über ein Kupplungselement 17, 18 mit der ersten Sonnenwelle 11 verbindbar sind.
4 zeigt schematisch die Erweiterung der in 3 dargestellten Ausführungsform auf ein Stirnradgetriebe 13 mit einer dritten Verzahnungsstufe 16, die über ein drittes Kupplungselement 19 mit der ersten Sonnenwelle verbindbar ist. Die Anzahl der Verzahnungsstufen und entsprechender Kupplungselemente soll dabei erfindungsgemäß nicht auf drei begrenzt sein.
Der erfindungsgemäße Kraftfahrzeugantriebsstrang ist generell nicht auf die oben dargestellten Ausführungsformen begrenzt und kann auch anders ausgeführt sein, solange diese Ausführung nicht vom Kern der Erfindung abweicht.
Bezugszeichenliste

1: Getriebe
2: Antriebseinheit
3: Drehmomentverteilvorrichtung
4: Planetenradsatz
5: erste Stufe des Planetenradsatzes
6: zweite Stufe des Planetenradsatzes
7: Hohlrad
8: erstes Sonnenrad
9: zweites Sonnenrad
10: Planetenträger
11: erste Sonnenwelle
12: zweite Sonnenwelle
13: Stirnradgetriebe
14: erste Verzahnungsstufe des Stirnradgetriebes
15: zweite Verzahnungsstufe des Stirnradgetriebes
16: dritte Verzahnungsstufe des Stirnradgetriebes
17: erstes Kupplungselement
18: zweites Kupplungselement
19: drittes Kupplungselement
20: Rotorwelle
21: Abtriebswelle
22: Winkeltrieb
23a: Abtriebswelle der Drehmomentverteilvorrichtung
23b: Abtriebswelle der Drehmomentverteilvorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016202723 B4 [0002]

Claims

Kraftfahrzeugantriebsstrang umfassend ein Getriebe (1) und einen über eine Abtriebswelle (21) verbundenen Winkeltrieb (22) zur Übertragung eines von einer Antriebseinheit (2) erzeugten Drehmoments auf eine abtriebsseitige Drehmomentverteilvorrichtung (3) und ein zur Wirkverbindung der Antriebseinheit (2) mit dem Getriebe (1) vorgesehenes Stirnradgetriebe (13), wobei das Getriebe (1) einen Planetenradsatz (4) mit wenigstens einem Planetenrad, dieses umfassend eine erste Planetenstufe (5) und eine zweite Planetenstufe (6), aufweist, wobei die erste Planetenradstufe (5) drehfest mit der zweiten Planetenradstufe (6) verbunden ist, wobei die zweite Planetenstufe (6) mit einem feststehenden Hohlrad (7) und die erste Planetenstufe (5) mit einem ersten Sonnenrad (8) jeweils in kämmendem Wirkzusammenhang steht, wobei das erste Sonnenrad mit einer ersten Sonnenwelle (11) verbunden ist, der Planetenradsatz (4) auf einem Planetenträger (10) drehbar gelagert ist, der über die Abtriebswelle (21) mit dem Winkeltrieb (22) verbunden ist, und ein Stirnradgetriebe (13) über ein erstes Kupplungselement (17) mit der ersten Sonnenwelle (11) in Wirkverbindung bringbar ist.
Kraftfahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 1, wobei die zweite Planetenstufe (6) mit einem zweiten Sonnenrad (9) in kämmendem Wirkzusammenhang steht, wobei das zweite Sonnenrad (9) mit einer zweiten Sonnenwelle (12) verbunden ist, die über ein zweites Kupplungselement (18) mit einem Stirnradgetriebe (13) in Wirkverbindung bringbar ist.
Kraftfahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 1, wobei der Planetenträger (10) über ein zweites Kupplungselement (18) mit einem Stirnradgetriebe (13) in Wirkverbindung bringbar ist.
Kraftfahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 1, wobei das Stirnradgetriebe (13) eine erste Verzahnungsstufe (14) und eine zweite Verzahnungsstufe (15) mit unterschiedlichen Übersetzungen aufweist, wobei jeweils die erste Verzahnungsstufe (14) über ein erstes Kupplungselement (17) und die zweite Verzahnungsstufe (15) über ein zweites Kupplungselement (18) mit der ersten Sonnenwelle (11) in Wirkverbindung bringbar sind.
Kraftfahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 4, wobei das Stirnradgetriebe (13) eine oder mehrere weitere Verzahnungsstufen (16) mit unterschiedlichen Übersetzungen aufweist, die jeweils über ein weiteres Kupplungselement (19) mit der ersten Sonnenwelle (11) in Wirkverbindung bringbar sind.
Kraftfahrzeugantriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Antriebseinheit (2) ein Elektromotor ist.
Kraftfahrzeugantriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Drehmomentverteilvorrichtung (3) ein Kegelraddifferenzial, ein Stirnraddifferenzial oder ein Torsendifferenzial ist.
Fahrzeug mit einem Kraftfahrzeugantriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dessen Abtriebswelle (21) parallel zur Fahrzeuglängsachse angeordnet ist.
Kraftfahrzeugantriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (21) zu Abtriebswellen der Drehmomentverteilvorrichtung (23a, 23b) orthogonal angeordnet sind.
Kraftfahrzeugantriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (20) der Antriebseinheit (2) parallel zu den Sonnenwellen (11,12) angeordnet ist.