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Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Aus der
DE102013225519 A1 ist ein Planetengetriebe für Kraftfahrzeuge mit einer ein Sonnenrad bildenden Eingangswelle, mit einem Planetenträger, der einen ersten Satz von Planetenrädern trägt, mit einem zweiten Satz von Planetenräder und mit zwei Hohlrädern bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein kompaktes Planetengetriebe mit hoher Drehmomentkapazität darzustellen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Planetengetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer mit einem Sonnenrad des Planetengetriebes drehfest verbundenen Eingangswelle, mit einem Planetenträger, auf welchem ein erster Satz von ersten Planetenrädern gelagert ist, wobei die ersten Planetenräder jeweils eine erste Planetenradverzahnung mit einem ersten Teilkreisdurchmesser aufweisen, auf welchem ein zweiter Satz von zweiten Planetenrädern gelagert ist, wobei die zweiten Planetenräder jeweils eine zweite Planetenradverzahnung mit einem zweiten Teilkreisdurchmesser aufweisen, wobei der zweite Teilkreisdurchmesser kleiner als der erste Teilkreisdurchmesser ist, und wobei jeweils ein erstes Planetenrad des ersten Satzes mit einem zweiten Planetenrad des zweiten Satzes ein Planetenradpaar bilden und drehfest miteinander verbunden sind, mit einem ersten Hohlrad, das mit den ersten Planetenrädern kämmt und einem zweiten Hohlrad, das mit den zweiten Planetenrädern kämmt, wobei zwei Bremseinrichtungen vorgesehen sind, mittels welchen jeweils das erste und das zweite Hohlrad über an einem Getriebegehäuse festbremsbar sind, und wobei mittels des Planetenträgers eine Abtriebswelle antreibbar ist.
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Erfindungsgemäß ist die erste Bremseinrichtung als Lamellenbremse und die zweite Bremseinrichtung als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt ist. Das formschlüssige Schaltelement kann im Rahmen der Erfindung insbesondere als Klauenschaltelement oder als Freilauf ausgeführt sein. Das Vorsehen eines formschlüssigen Schaltelements für eine Festbremsbarkeit des zweiten Hohlrads ist vorteilhaft, da sich eine für ein erforderliches festzubremsendes Drehmoment vorzusehende Bremseinrichtung mit einem formschlüssigen Schaltelement bauraumtechnisch deutlich kompakter und darüber hinaus gewichtsreduzierender im Vergleich zu einer Lamellenbremse darstellen lässt. Weiter ist die maximal zulässige Flächenpressung an den Kontaktstellen eines geschlossenen formschlüssigen Schaltelements, also bei Formschluss deutlich höher als eine zulässige Flächenpressung an den Reibstellen in einer geschlossenen Lamellenbremse. Somit kann ein formschlüssiges Schaltelement vergleichsweise kleiner dimensioniert werden. Weiter lässt sich eine Lamellenbremse mit vielen Reibflächen, wie diese in dem gattungsgemäßen Planetengetriebe für ein Festbremsen des zweiten Hohlrads notwendig wären, nachteilhaft wenig präzise ansteuern.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Eingangswelle mit einem Rotor einer Elektromaschine gekoppelt, insbesondere drehfest verbunden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Planetengetriebe als ein Zwei-Gang-Getriebe ausgebildet, mittels welchem zwei Vorwärtsgänge schaltbar sind.
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Ferner ist das formschlüssige Schaltelement des erfindungsgemäßen Planetengetriebes in einer Ausgestaltung der Erfindung in einem eingelegten Zustand für eine Schaltung eines ersten Gangs, die Lamellenbremse in einem geschlossenen Zustand für eine Schaltung eines zweiten Gangs vorgesehen ist. Das Vorsehen einer Lamellenbremse für eine Festbremsbarkeit des ersten Hohlrads ist vorteilhaft, da in einem Betrieb des Kraftfahrzeugs insbesondere bei Zughochschaltungen von einem ersten Gang in einen zweiten Gang ein Drehmoment von der kommenden Lamellenbremse steigend übernommen werden kann, und erst wenn das gehende Schaltelement, das formschlüssige Schaltelement lastfrei ist, wird es ausgelegt. Anschließend erfolgt die Drehzahlsynchronisation allein über ein schlupfendendes Schließen der Lammelenbremse, was vorteilhaft sehr komfortabel und kaum spürbar für den Fahrer des Kraftfahrzeugs möglich ist.
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In einem Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit dem erfindungsgemäßen Planetengetriebe dieser Ausgestaltung ist weiter in einem geschalteten zweiten Gang das formschlüssige Schaltelement geöffnet. Vorteilhaft können so in einem verbrauchsrelevanten zweiten Gang, in welchem in einem Kraftfahrzeugbetrieb vergleichsweise mit einem hohen Zeitanteil gefahren wird, Getriebeverluste mit dem erfindungsgemäßen Planetengetriebe dieser Ausgestaltung minimiert werden. Dabei spielen offen laufende Schaltelemente eine wichtige Rolle für die Gesamtverluste des Planetengetriebes und es ist vorteilhaft, das für die Schaltung des ersten Ganges vorgesehene aber im zweiten Gang offen laufende Schaltelement formschlüssig auszuführen. Im Vergleich zu formschlüssigen Schaltelementen weisen reibschlüssige Lammellenbremsen deutlich geringere Verluste in einem offenen Betriebszustand auf. Darüber hinaus sind bei einer reibschlüssigen Lamellenbremse Haltekräfte im eingelegten Zustand, insbesondere in Kombination mit hohen Momentenfaktoren mit einem gewissen Energieaufwand verbunden, welche bei formschlüssigen Schaltelementen entfallen.
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Bei Zugrückschaltungen von einem zweiten in einen ersten Gang wird in einem Betrieb des erfindungsgemäßen Planetengetriebes zuerst die Lamellenbremse bei steigender Antriebsdrehzahl im Schlupf betrieben, bis das formschlüssige Schaltelement fast synchron ist. Danach wird das formschlüssige Schaltelement geschlossen. Somit ist vorteilhaft durch ein Vorsehen einer Lamellenbremse als Bremseinrichtung für den zweiten Gang eine für einen Fahrer komfortable Zugrückschaltung darstellbar. Bei einer Ausführung des formschlüssigen Schaltelements als Klauenschaltelement ist dieses aktiv einzulegen, bei einer Ausführung des formschlüssigen Schaltelements als Freilauf sperrt dieser automatisch und im Anschluss erfolgt die Drehmomentübergabe.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Planetenräder jeweils über Außenlager auf dem Planetenträger gelagert. Vorteilhaft können so die zweiten Planetenräder in ihrem Teilkreisdurchmesser im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten mittels Bolzen und Nadellagern innengelagerten Planetenrädern kleiner dimensioniert werden und somit können bei gleichbleibenden Durchmesserverhältnissen und damit erzielbaren Gangübersetzungen des Planetengetriebes die anderen Räder, vor allem die Hohlräder vorteilhaft deutlich kleiner dimensioniert werden. Dies ermöglicht vorteilhaft, dass in radialer Richtung des Planetengetriebes ausreichend Platz nach außen verfügbar ist, um die Lamellenbremse und das formschlüssige Schaltelement zum einen radial außerhalb und zum anderen axial innerhalb eines axialen Bereichs des Planetensatzes baulängenneutral zu integrieren. Im Rahmen der Erfindung sind die Außenlager insbesondere als Kegelrollenlager, Schrägkugellager oder als Rillenkugellager ausgebildet und ermöglichen vorteilhaft eine gute axiale Lagerung innerhalb des Planetenträgers. Vorteilhaft weist das erfindungsgemäße Planetengetriebe mit den Außenlagern für die Planetenräder eine höhere Drehmomentkapazität auf als ein gattungsgemäßes Planetengetriebe mit innengelagerten Planetenrädern, da die Außenlager einen größeren Durchmesser und damit eine größere Tragfähigkeit aufweisen. Die erfindungsgemäße Außenlagerung der Planetenräder über Außenlager auf einen größeren Durchmesser im Vergleich zu einem Lagerungsdurchmesser einer Innenlagerung auf einem Bolzen bietet vorteilhaft eine stabilere Basis und höhere Robustheit über eine Lebensdauer des Planetengetriebes, sowie insbesondere mehr Biegesteifigkeit gegen hohe Kippmomente. Eine Konstruktion eines gattungsgemäßen Planetengetriebes mit jeweils einer Innenlagerung für ein Planetenradpaar ist vergleichsweise weniger stabil als das erfindungsgemäße Planetengetriebe, da die Bolzen für die Innenlagerung vergleichsweise lang und dünn ausgeführt sein müssen, um eine ausreichend robuste Lagerung über die doppelte Zahnbreite des Planetenradpaares zu gewährleisten.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Lamellenbremse und das formschlüssige Schaltelement radial außerhalb des ersten und des zweiten Hohlrads angeordnet.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das das formschlüssigen Schaltelement eine Drehmomentkapazität auf, welche zumindest doppelt so groß wie eine Drehmomentkapazität der Lamellenbremse ist. Ein maximal festzubremsendes Drehmoment an dem zweiten Hohlrad ist bei eingelegtem ersten Gang im Verhältnis zu einem Antriebsmoment der Antriebsmaschine, insbesondere Elektromaschine, bedingt durch eine Struktur des gattungsgemäßen Planetengetriebes um einen Faktur 10 höher als das Antriebsmoment der Antriebsmaschine. Im Vergleich liegt ein maximal festzubremsendes Drehmoment an dem ersten Hohlrad bei eingelegtem zweiten Gang im Verhältnis zu einem Antriebsmoment der Antriebsmaschine nur um einen Faktor 4 höher.
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Eine Realisierung der zweiten Bremseinrichtung mit einer klassischen reibschlüssigen Lamellenbremse würde zu einer zu großen Dimensionierung und hoher Anzahl an Reibflächen führen, was besonders nachteilhaft wäre.
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Insbesondere kann das erfindungsgemäße Planetengetriebe im Bereich der Hinterachse oder der Vorderachse für einen Antrieb eines Elektrofahrzeuges eingesetzt werden.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in den Figuren anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.
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Figurenliste
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- 1 eine-schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Planetengetriebes
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1 zeigt ein Planetengetriebe 10 für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs. Das Planetengetriebe 10 weist ein Sonnenrad 14 auf, welches mit einer Eingangswelle 12 drehfest verbunden ist. Das Planetengetriebe 10 weist ferner einen Planetenträger 16 auf, auf welchem ein Satz erster Planetenräder 18 gelagert ist, wobei die ersten Planetenräder 18 jeweils eine erste Planetenradverzahnung mit einem ersten Teilkreisdurchmesser aufweisen. Auf dem Planetenträger 16 ist weiter ein zweiter Satz von zweiten Planetenrädern 20 gelagert, wobei die zweiten Planetenräder 20 jeweils eine zweite Planetenradverzahnung mit einem zweiten Teilkreisdurchmesser aufweisen. Der zweite Teilkreisdurchmesser der zweiten Planetenräder 20 ist kleiner als der erste Teilkreisdurchmesser der ersten Planetenräder 18. Der zweite Teilkreisdurchmesser der zweiten Planetenradverzahnung der zweiten Planetenräder 20 ist kleiner als der erste Teilkreisdurchmesser der ersten Planetenradverzahnung der ersten Planetenräder 18. Jeweils ein erstes Planetenrad 18 des ersten Satzes von ersten Planetenrädern 18 ist mit einem zweiten Planetenrad 20 des zweiten Satzes von zweiten Planetenrädern 20 axial nebeneinander angeordnet, drehfest miteinander verbunden und bilden ein Planetenradpaar aus. Die ersten Planetenräder 18 kämmen mit einem ersten Hohlrad 22. Die zweiten Planetenräder kämmen mit einem zweiten Hohlrad 24. Der Durchmesser des zweiten Hohlrads 24 ist kleiner als der Durchmesser des ersten Hohlrads 22. Das erste Hohlrad 22 ist über eine erste Bremseinrichtung 26 in Form einer Lamellenbremseinrichtung am Getriebegehäuse 32 festbremsbar. Das zweite Hohlrad 24 ist über eine zweite Bremseinrichtung 28 in Form eines formschlüssigen Schaltelements28 am Getriebegehäuse 32 festbremsbar. Dadurch können zwei Vorwärtsgänge schaltbar realisiert werden, wobei das formschlüssige Element in einem eingelegten Zustand für die Schaltung eines ersten Gangs vorgesehen ist. Die Lamellenbremseinrichtung und das formschlüssige Element sind radial außerhalb des ersten und des zweiten Hohlrads 22, 24 angeordnet. Das Planetengetriebe 10 ist über die Eingangswelle 12 mit einem nicht in 1 dargestellten Rotor einer Elektromaschine für einen Antrieb eines Elektro- oder eines Hybridfahrzeugs verbunden.
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Die Planetenradpaare aus jeweils einem ersten Planetenrad 18 und einem zweiten Planetenrad 20 sind gemeinsam über eine Außenlagerung mit einem auch als eine erste Lagerstelle bezeichneten Außenlager 34 und einem auch als zweite Lagerstelle bezeichneten Außenlager 36 auf dem Planetenträger 16 gelagert. Die Lagerstelle 34 ist radial innerhalb und im Wesentlichen axial innerhalb des ersten Planetenrads 18 angeordnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013225519 A1 [0002]
