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Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung mit einem Planetengetriebe und einem Differentialgetriebe. Die Erfindung betrifft außerdem eine Antriebsvorrichtung zum elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs mit einer solchen Getriebevorrichtung.
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Die
DE 10 2014 220 347 A1 offenbart eine Getriebevorrichtung mit einem Planetengetriebe und einem Differentialgetriebe.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik weiterzubilden.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Hautpansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
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Demnach werden zum einen eine Getriebevorrichtung und zum anderen eine Antriebsvorrichtung zum elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs mit einer solchen Getriebevorrichtung vorgeschlagen.
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Die Getriebevorrichtung verfügt über ein Planetengetriebe und ein Differentialgetriebe. Das Differentialgetriebe verfügt vorliegend über einen Differentialkorb. Das Planetengetriebe verfügt über einen Planetenträger. Der Planetenträger ist mit dem Differentialkorb verbunden. Diese sind also fest miteinander gekoppelt. Somit wird eine Drehbewegung des Planetenträgers unmittelbar auf den Differentialkorb übertragen.
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Vorliegend verfügt der Planetenträger über ein erstes Planetenträgerteil und ein zweites Planetenträgerteil. Beide dieser Planetenträgerteile sind mit dem Differentialkorb verbunden, insbesondere mittels eines gemeinsamen Verbindungsmittels. Die Planetenträgerteile können sich somit nur im Verbund mit dem Differentialkorb drehen. Somit ergibt sich eine gemeinsame Baueinheit aus Planetenträger und Differentialkorb. Diese Baueinheit ist einfach handhabbar und montierbar. Insbesondere können somit einfach ein oder mehrere Planetenräder zwischen den Planetenträgerteilen angeordnet werden, bevor diese zusammengefügt und mit dem Differentialkorb verbunden werden. Insbesondere bildet die Getriebevorrichtung eine Baueinheit, die in einer übergeordneten Antriebvorrichtung anordbar ist. Durch diese Ausführung der Getriebevorrichtung kann diese einfach vormontiert werden.
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Das Differentialgetriebe kann auch als Ausgleichsgetriebe bezeichnet werden. Es verfügt insbesondere über einen Eingang (insbesondere der Differentialkäfig) und zwei Ausgänge, die mit dem Eingang jeweils gekoppelt sind. Damit kann eine Drehzahldifferenz an den beiden Ausgängen ausgeglichen werden und gleichzeitig ein an dem Eingang anliegendes Drehmoment an die beiden Ausgänge abgegeben werden. Der Differentialkorb dient insbesondere zum Tragen derjenigen Bauteile des Differentialgetriebes, die die eigentliche Differentialwirkung erzeugen, wie insbesondere entsprechender Zahnräder. Das Differentialgetriebe kann als Kegelrad-Differentialgetriebe ausgebildet sein. Dann umhaust und trägt der Differentialkorb insbesondere zumindest einen Planetenbolzen und darauf drehbar angeordnete Ausgleichskegelräder. Ebenso kann der Differentialkorb dann auch zugehörige Achskegelräder umhausen und tragen, die mit den Ausgleichskegelrädern kämmen.
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Das Planetengetriebe verfügt insbesondere über ein Sonnenrad, zumindest ein Planetenrad (vorzugsweise mehrere) und ein Hohlrad, die miteinander in an sich bekannter Weise miteinander kämmen. Der Planetenträger trägt das zumindest eine Planetenrad drehbar. Das Sonnenrad dient insbesondere als Eingang der Getriebevorrichtung. Achskegelräder der Differentialgetriebe dienen insbesondere als Ausgang der Getriebevorrichtung.
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Vorzugsweise ist der Differentialkorb einstückig oder mehrstückig ausgebildet, also aus einem oder mehreren Teilen aufgebaut. Falls er mehrteilig ausgebildet ist, sind die Teile bevorzugt stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere verschweißt. Der Differentialkorb bildet hierbei eine einzige Baueinheit. Diese ist dann einfach mit den Planetenträgerteilen verbindbar.
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Vorzugsweise sind die Planetenträgerteile und der Differentialkorb lösbar miteinander verbunden. Die hierzu genutzte Verbindungsmittel können also bei Bedarf wieder gelöst werden und die Planetenträgerteile und der Differentialkorb voneinander getrennt werden. Somit wird eine Reparatur vereinfacht. Insbesondere verbinden die hierzu genutzten Verbindungsmittel jeweils alle der genannten Planetenträgerteile und den Differentialkorb miteinander.
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Vorzugsweise ist das zweite Planetenträgerteil zwischen dem ersten Planetenträgerteil und dem Differentialkorb eingeklemmt. Somit ergibt sich einfach die Verbindung dieser drei Bauteile. Zur Herstellung der notwendigen Klemmkraft können an sich bekannte Klemmmittel eingesetzt werden. Durch den Abstand zwischen erstem Planetenträgerteil und Differentialkorb ergibt sich eine hohe mögliche Klemmkraft.
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Vorzugsweise bilden die Planetenträgerteile jeweils eine Planetenträgerhälfte. Somit können die Planetenträgerteile ungefähr zwei gleich große und/oder schwere Bauteile bilden, die in vergleichbaren Fertigungsschritten gebildet sind. Somit kann die Herstellung des Planetenträgers kostengünstig erfolgen. Die Verbindung der Planetenträgerteile miteinander erfolgt insbesondere an axialen Vorsprüngen der Planetenträgerhälften, die einander gegenüberliegen.
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Vorzugsweise sind die Planetenträgerteile mit dem Differentialkorb verschraubt. Auf diese Weise werden die Planetenträgerteile also jeweils mit dem Differentialkorb fest verbunden. Vorzugsweise verfügt der Differentialkorb über einen Befestigungsflansch zum daran Anordnen des zweiten Planetenträgerteils. An dieses zweite Planetenträgerteil ist dann wiederum das erste Planetenträgerteil anordbar. Somit ergibt sich eine axiale Abfolge von erstem Planetenträgerteil, zweitem Planetenträgerteil und Differentialkorb. Somit kann einfach eine Schraube durch diese drei Bauteile geführt werden, um sie miteinander zu verbinden und die Verschraubung zu bilden. Auf diese Weise werden die beiden Planetenträgerteile dann miteinander und mit dem Differentialkorb verklemmt. Zur Bildung der Verschraubung kann auf einem Umfang dieser drei Bauteile eine Mehrzahl solcher Schrauben vorgesehen sein. Auf diese Weise ist die Getriebevorrichtung einfach zu einer Baueinheit montierbar und erforderlichenfalls wieder demontierbar.
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Vorzugsweise ist das erste Planetenträgerteil mit dem zweiten Planetenträgerteil mittels zumindest einer Klebeverbindung oder eine Stiftverbindung oder einer Verbindung mittels Passschrauben verbunden. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann das zweite Planetenträgerteil mit dem Differentialkorb mittels zumindest einer Klebeverbindung oder eine Stiftverbindung oder einer Verbindung mittels Passschrauben drehfest verbunden sein. Diese Verbindung ist bevorzugt zusätzlich zu der im obigen Abschnitt genannten Verschraubung vorgesehen. Auf diese Weise ist eine besonders haltbare und/oder passgenaue Verbindung der Planetenträgerteile untereinander und mit dem Differentialkorb möglich.
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Vorzugsweise verfügt die Getriebevorrichtung über eine drehbare Antriebswelle. Diese bildet einen Antrieb / Eingang der Getriebevorrichtung. Die Antriebswelle ist mit einem Sonnenrad des Planetengetriebes gekoppelt. Insbesondere kann die Antriebswelle stoffschlüssig mit dem Sonnenrad verbunden sein oder einstückig damit ausgebildet sein. In letzterem Fall kann das Sonnenrad ein auf der Antriebswelle ausgebildetes Ritzel bilden. Zudem verfügt das Planetengetriebe insbesondere über ein gehäusefestes Hohlrad. Zudem verfügt das Planetengetriebe insbesondere über zumindest ein Planetenrad, das drehbar auf dem Planetenträger gelagert ist und das mit dem Sonnenrad kämmt und das mit dem Hohlrad kämmt. Die Getriebevorrichtung verfügt insbesondere außerdem über eine erste Abtriebswelle, die mit dem Differentialgetriebe gekoppelt ist und die einen ersten Abtrieb / Ausgang bildet. Die Getriebevorrichtung verfügt außerdem über eine zweite Abtriebswelle, die mit dem Differentialgetriebe gekoppelt ist und die einen zweiten Abtrieb / Ausgang bildet. Damit wird eine einfache Konstruktion für eine Antriebslösung bereitgestellt.
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Insbesondere verfügt die Getriebevorrichtung über ein Gehäuse, in dem die genannten Bauteile eingehaust und gegebenenfalls drehbar gelagert sind. Das Hohlrad ist hierbei gehäusefest. Es ist im Gegensatz zum Sonnenrad und dem Planetenrad also bezüglich des Gehäuses nicht drehbar. Auch der Differentialkorb ist in dem Gehäuse dann drehbar gelagert und von ihm umhaust. Die beiden Abtriebswellen durchdringen das Gehäuse dann als Ausgang der Getriebevorrichtung.
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Vorzugsweise ist das Sonnenrad koaxial auf der ersten Abtriebswelle angeordnet. Es wird hierbei von der ersten Abtriebswelle durchdrungen. Das Sonnenrad kann auf der ersten Abtriebswelle gelagert sein. Damit ergibt sich eine bauraumgünstige Konstruktion.
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Vorzugsweise verfügen die Planetenträgerteile über (die) Vorsprünge. Diese Vorsprünge greifen dann von einander gegenüberliegend Seiten in einen radial innerhalb des Hohlrads befindlichen Raum ein. An diesen Vorsprüngen liegen die Planetenträgerteile aneinander an und sind dort miteinander verbunden. Somit ergibt sich eine stabile Konstruktion des Planetenträgers.
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Bevorzugt werden alle oder einige dieser Vorsprünge von der oder den Schrauben zur Herstellung der Verschraubung zwischen den Planetenträgerteilen und dem Differentialkorb durchdrungen. Insbesondere kann zumindest ein Vorsprung des zweiten Planetenträgerteils eine Durchgangsbohrung für eine Schraube der Verschraubung aufweisen und ein gegenüberliegender Vorsprung des ersten Planetenträgerteils kann eine Gewindebohrung aufweisen, um mit diesen Schrauben verschraubt zu werden. Die Schraube kann somit ausgehend von einer Durchgangsbohrung des Differentialkorbs durch die Durchgangsöffnung des zweiten Planetenträgerteils führen, um dann mit der Gewindebohrung im ersten Planetenträgerteil verschraubt zu werden und um dabei diese drei Bauteile miteinander zu verbinden. Ein Kopf der Schraube kann dabei an dem Differentialkorb zur Anlage kommen. Auf Muttern zur Herstellung der Verschraubung kann somit verzichtet werden.
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Die vorgeschlagene Antriebsvorrichtung dient zum elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs. Die Antriebsvorrichtung ist aufweisend eine E-Maschine und eine Getriebevorrichtung zur Übertragung der Antriebsleistung der E-Maschine auf insbesondere genau zwei Seitenwellen zum Antrieb von Fahrzeugrädern auf gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs. An je eine der Seitenwellen ist also zumindest ein Fahrzeugrad auf einer Seite des Kraftfahrzeugs koppelbar. Die Getriebevorrichtung ist hierbei als die vorgeschlagene Getriebevorrichtung ausgebildet. Somit dient das Differentialgetriebe insbesondere zum Ausgleich einer Drehzahldifferenz an den gegenüberliegenden, von den beiden Seitenwellen angetriebenen Fahrzeugrädern. Das Planetengetriebe dient als Übersetzung der Drehzahl der E-Maschine. Die Antriebsvorrichtung ist bevorzugt als Antriebsmodul ausgebildet, insbesondere als Achsmodul. Die Antriebsvorrichtung ist demnach zur Anordnung an eine Achse des Kraftfahrzeugs ausgebildet, oder zur Bildung der Achse. Mit der beschriebenen Konstruktion kann eine kompakte Antriebseinheit gebildet werden.
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Die E-Maschine kann beispielsweise als Synchronmaschine oder Asynchronmaschine ausgebildet sein. Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich um ein schweres Kraftfahrzeug, wie insbesondere einen Lastkraftwagen oder einen Omnibus handeln. Die Antriebsvorrichtung kann über mehr als eine E-Maschine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs verfügen. Vorzugsweise ist die Antriebsvorrichtung frei von einer Verbrennungskraftmaschine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs. Dann ist eine solche Verbrennungskraftmaschine also nicht vorgesehen.
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Im Folgenden wir die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert, aus welchen weitere bevorzugte Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung entnehmbar sind. In schematischer Darstellung zeigen hierbei:
- 1 eine obere Hälfte einer vorgeschlagenen Getriebevorrichtung,
- 2 eine Draufsicht auf einen Schnitt durch die Getriebevorrichtung nach 1,
- 3 einen Längsschnitt durch eine vorgeschlagene Getriebevorrichtung.
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In den Figuren sind gleiche oder zumindest funktionsgleiche Bauteile oder Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die in 1 gezeigte vorgeschlagene Getriebevorrichtung verfügt über ein Planetengetriebe 1 und ein unmittelbar daran angeordnetes Differentialgetriebe 2. Die Getriebevorrichtung dient zum elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs. Sie ist also Teil einer nicht näher gezeigten Antriebsvorrichtung für das Kraftfahrzeug. Eine Hauptdrehachse der Getriebevorrichtung ist mit L bezeichnet.
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Als Eingang der Getriebevorrichtung dient eine Antriebswelle 1A. Die Antriebswelle ist mit einer nicht gezeigten E-Maschine der Antriebsvorrichtung gekoppelt und ist von dieser drehbar antreibbar. Als Ausgänge der Getriebevorrichtung dienen eine erste Abtriebswelle 3 und eine zweite Abtriebswelle 4. Diese Abtriebswellen 3, 4 können auch als Seitenwellen bezeichnet werden. Die Abtriebswellen 3, 4 sind je mit einem Fahrzeugrad auf gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs koppelbar; je eine Abtriebswelle 3, 4 ist also mit zumindest einem Fahrzeugrad auf einer Seite des Kraftfahrzeugs koppelbar. Das Planetengetriebe 1 dient zur Übersetzung einer Drehzahl der E-Maschine, insbesondere ins Langsame. Das Differentialgetriebe 2 dient zum Ausgleich einer Drehzahldifferenz an den gegenüberliegenden Fahrzeugrädern.
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Die Antriebswelle 1A ist mit einem Sonnenrad des Planetengetriebes 1 einstückig ausgebildet. Dieses kämmt mit einem Planetenrad 1B. Das Planetenrad 1B ist auf einem Planetenträger 1C drehbar angeordnet und kämmt wiederum mit einem gehäusefesten Hohlrad 1D. Der Planetenträger 1C besteht aus einem ersten, antriebsseitigen Planetenträgerteil 1C1 und einem zweiten abtriebsseitigen Planetenträgerteil 1C2. Als weiteres Teil kann der Planetenträger 1C über einen Planetenbolzen je Planetenrad 1B verfügen, auf dem das zugehörige Planetenrad 1B drehbar gelagert ist.
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Beide Planetenträgerteile 1C1, 1C2 können ungefähr gleich groß und/oder schwer sein. Insbesondere können beide Planetenträgerteile 1C1, 1C2 in vergleichbaren Herstellungsschritten hergestellt worden sein. Die Planetenträgerteile 1C1, 1C2 greifen von zwei gegenüberliegenden Seiten in einen radialen Innenraum des Hohlrads 1D hinein. Sie liegen insbesondere innerhalb dieses Raumes aneinander an. Hierzu können an den beiden Planetenträgerteile 1C1, 1C2 einander gegenüberliegende Vorsprünge vorgesehen sein (siehe auch 2 und 3).
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Das Differentialgetriebe 2 verfügt über einen Differentialkäfig 2A. Dieser ist bevorzugt als Baueinheit ausgebildet, und insbesondere einstückig. Der Differentialkäfig 2A umhaust und lagert auf einem Bolzen 2C Ausgleichskegelräder 2B, die mit Achskegelräder 2D kämmen. Die Achskegelräder 2D sind mit je einer der Abtriebswellen 3, 4 verbunden und somit zusammen mit ihnen um die Hauptdrehachse L drehbar.
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Vorliegend sind die Planetenträgerteile 1C1, 1C2 miteinander und mit dem Differentialkäfig 2A über eine Verschraubung 5 miteinander verbunden. Dabei ist das zweite Planetenträgerteil 1C2 axial zwischen dem ersten Planetenträgerteile 1C1 und dem Differentialkäfig 2A eingeklemmt. In 1 ist die Verschraubung 5 zur Darstellungsebene versetzt. Sie verläuft daher bezüglich der Darstellungsebene hinter und/oder vor dem gezeigten Planetenrad 1B. Zur Unterstützung der Verschraubung 5 können zusätzlich eine Verklebung oder Stifte oder Passschrauben zwischen diesen Bauteilen 1C1, 1C2, 2A vorgesehen sein. Das erste Planetenträgerteil 1C1 und das zweite Planetenträgerteil 1C2 und der Differentialkäfig 2A sind somit in axialer Richtung (Achse L) hintereinander angeordnet und fest miteinander verbunden. Mit dieser Konstruktion besteht die Getriebevorrichtung aus einer kompakten und vormontierbaren Baueinheit. Eine vormontierbare Unterbaueinheit wird durch den Differentialkäfig 2A und die damit verbundenen Planetenträgerteile 1C1, 1C2 gebildet.
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2 zeigt schematisch einen Schnitt entlang der in 1 gezeigten Schnittebene A. Es sind beispielhaft drei Planetenräder 1B sichtbar, die jeweils mit dem Hohlrad 1D einerseits und dem Sonnenrad 1A andererseits kämmen. Ebenso ist das erste Planetenträgerteil 1C1 sichtbar. Aus 2 ist ersichtlich, dass die Verschraubung 5, die hier durch drei quergeschnittene Schrauben 5 gebildet ist, seitlich der Planetenräder 1B verläuft. Die Schrauben 5 verlaufen jeweils durch Vorsprünge 6 die in Richtung des zweiten Planetenträgerteils 1C2 von dem ersten Planetenträgerteil 1C1 hervorstehen und die in Richtung des ersten Planetenträgerteils 1C2 von dem zweiten Planetenträgerteil 1C1 hervorstehen (siehe auch 3). Diese Vorsprünge 6 greifen von gegenüberliegenden Seiten in den radial im Hohlrad 1D liegenden Raum ein.
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3 zeigt einen Längsschnitt durch eine beispielhafte Konstruktion einer Getriebevorrichtung nach 1 und 2. Deutlich sichtbar sind darin die beiden Planetenträgerteile 1C1, 1C2 mit den jeweiligen Vorsprüngen 6. Ein Vorsprung 6 des einen Planetenträgerteils 1C1 liegt je an einem zugehörigen Vorsprung 6 des anderen Planetenträgerteils 1C2 an. In die Vorsprünge 6 des zweiten Planetenträgerteils 1C2 sind je eine Durchgangsbohrung eingebracht. In den gegenüberliegenden Vorsprüngen 6 des ersten Planetenträgerteils 1C1 ist je eine zugehörige Gewindebohrung eingebracht. In einem Flansch des Differentialkäfigs 2A für das zweite Planetenträgerteil 1C2 sind ebenfalls je eine zugehörige Durchgangsbohrung eingebracht. Somit kann eine Schraube 5 durch die Durchgangsbohrung des Differentialkäfigs 2A und durch die zugehörige Durchgangsbohrung des zweiten Planetenträgerteils 1C2 in die zugehörige Gewindebohrung des ersten Planetenträgerteils 1C1 geschraubt sein. Ein Kopf der Schraube 5 liegt dann an dem Flansch des Differentialkäfigs 2A an. Somit können die Bauteile 1C1, 1C2, 2A mittels der Schrauben 5 einfach miteinander verschraubt werden. Durch den relativ langen Schaft der Schraube 5 ergibt sich dabei eine hohe Klemmkraft zum Festklemmen des zweiten Planetenträgerteils 1C2.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 3 ist mit dem zweiten Planetenträgerteil 1C2 auch das linke Achskegelrad 2D des Differentialgetriebes 2 drehbar gelagert. Das rechte Achskegelrad 2D ist hingegen mit dem Differentialkäfig 2A drehbar gelagert. Das zweite Planetenträgerteil 1C2 bildet den linken axialen Abschluss des Differentialkäfigs 2A.
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In 3 sind der Übersicht halber die in 1 gezeigten Abtriebswellen 3, 4 nicht dargestellt. Es ist allerdings erkennbar, dass das Sonnenrad 1A und die damit einteilig ausgebildete Antriebswelle koaxial auf der ersten Abtriebswelle 3 angeordnet ist. Ebenfalls nicht dargestellt sind die in 1 gezeigten Planetenräder 1B, denn diese sind bei der für 3 gewählten Längsschnittebene nicht sichtbar. Im Übrigen gelten zur 3 die bereits zur 1 und 2 gemachten Erläuterungen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetengetriebe
- 1A
- Antriebswelle, Sonnenrad
- 1B
- Planetenrad
- 1C
- Planetenträger
- 1C1
- Planetenträgerteil
- 1C2
- Planetenträgerteil
- 1D
- Hohlrad
- 2
- Differentialgetriebe
- 2A
- Differentialkorb
- 2B
- Ausgleichskegelrad
- 2C
- Differentialbolzen
- 2D
- Achskegelrad
- 3
- Abtriebswelle
- 4
- Abtriebswelle
- 5
- Verschraubung, Schraube
- 6
- Vorsprung
- L
- Hauptdrehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014220347 A1 [0002]
