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Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Planetengetriebe, das ein Sonnenrad, zumindest einen mit dem Sonnenrad kämmenden Planetenradsatz und einen koaxial zu dem Sonnenrad angeordneten Planetenträger, an dem der Planetenradsatz drehbar angebunden ist, aufweist, mit einem Differential, das zwei miteinander, beispielsweise über eine Stirnradverzahnung, kämmende Ausgleichsradsätze aufweist, die drehbar an dem Planetenträger angebunden sind. Weiterhin betrifft die Erfindung einen elektrischen Achsantrieb für ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Getriebeanordnung und einer elektrischen Maschine, die eine Rotorwelle aufweist.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Getriebeanordnungen mit einem Planetengetriebe und einem Differential bekannt. Zum Beispiel offenbart die
EP 2 821 672 A1 eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug, mit einer ersten Antriebswelle und einer zweiten Antriebswelle, deren axiale Enden so gegeneinander gerichtet sind, dass sie koaxial angeordnet sind, einem Differentialmechanismus, der ein erstes Sonnenrad, das mit der ersten Antriebswelle verbunden ist, ein zweites Sonnenrad, das mit der zweiten Antriebswelle verbunden ist, ein erstes Ritzelrad, das mit dem ersten Sonnenrad in Eingriff steht, ein zweites Ritzelrad, das mit dem zweiten Sonnenrad und dem ersten Ritzelrad in Eingriff steht, und einen Träger, der das erste Ritzelrad und das zweite Ritzelrad drehbar trägt, aufweist, einem Untersetzungsmechanismus, der ein Eingangssonnenrad, das mit einer Eingangswelle verbunden ist, ein erstes Untersetzungsgetriebe, das mit dem Eingangssonnenrad in Eingriff steht und vom Träger drehbar gelagert ist, ein zweites Untersetzungsgetriebe, das mit dem ersten Untersetzungsgetriebe verbunden und vom Träger drehbar getragen ist, und ein Hohlrad, das mit dem zweiten Untersetzungsgetriebe in Eingriff steht, aufweist, und mit einem Gehäuse, das den Differentialmechanismus und den koaxial angeordneten Untersetzungsmechanismus aufnimmt, das den Träger drehbar trägt und an dem das Hohlrad befestigt ist, wobei das zweite Untersetzungsgetriebe (des Untersetzungsmechanismus) und das erste Ritzel und das zweite Ritzel des Differentialmechanismus phasenverschoben in einer Drehrichtung angeordnet sind, und das zweite Untersetzungsgetriebe des Untersetzungsgetriebes, und das erste Ritzel und das zweite Ritzel des Differentialmechanismus an einer Position in einer axialen Richtung angeordnet sind, so dass mindestens eines der ersten Ritzel und das zweite Ritzel des Differentialmechanismus mit dem zweiten Untersetzungsgetriebe des Untersetzungsmechanismus überlappt ist.
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Der Stand der Technik hat jedoch immer den Nachteil, dass bisher bekannte Getriebeanordnungen mit einem Differential und einem Planetengetriebe sehr bauraumintensiv, insbesondere in Axialrichtung, sind.
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Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern. Insbesondere sollen eine Getriebeanordnung sowie ein elektrischer Achsantrieb für ein Kraftfahrzeug mit einer Getriebeanordnung bereitgestellt werden, die einfach herstellbar und montierbar sowie axial kompaktbauend ausgebildet ist.
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Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Drehachsen jeweils eines Ausgleichsradsatzes in einer Ebene, die quer, vorzugsweise orthogonal, zu der Drehachse des Planetengetriebes oder des Sonnenrads ist, angeordnet sind. Das heißt also, dass die Ausgleichsradsätze jeweils eine andere Drehrichtung und eine andere Drehebene also der Planetenradsatz haben. Die Drehachsen der Ausgleichsradsätze sind also nicht parallel zu der Drehachse des Planetenradsatzes. Erfindungsgemäß wird also eine koaxiale E-Achse mit einem einfachen oder mehrfachen Planetenradsatz mit einem Torsen-Differenzial vorgesehen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Drehachsen der Ausgleichsradsätze senkrecht zu der Drehachse des Planetenradsatzes. Somit steht die jeweilige Drehebene der Ausgleichsradsätze senkrecht zu der Drehebene des Planetengetriebes. Die Aufgabe wird auch durch einen elektrischen Antrieb mit einer elektrischen Maschine, die eine Rotorwelle aufweist, und einer solchen Getriebeanordnung gelöst, wobei das Sonnenrad des Planetengetriebes, das koaxial zu der Rotorwelle angeordnet ist, fest mit der Rotorwelle verbunden ist und wobei die Ausgleichsradsätze quer, insbesondere orthogonal, zu der Rotorwelle und/oder der Drehachse des Planetengetriebes angeordnet sind.
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Dies hat den Vorteil, dass eine axial besonders kurzbauende Getriebeanordnung bei gleicher Funktionsfähigkeit bereitgestellt wird. Außerdem wird eine Getriebeanordnung bereitgestellt, die unterschiedliche Drehachsen und/oder Drehebenen des Planetengetriebes und der Ausgleichsradsätze realisiert.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Differential zwei Abtriebssonnen, die jeweils mit einem der Ausgleichsradsatze kämmen, aufweisen. Das heißt, dass eine erste Abtriebssonne mit einem ersten Ausgleichsradsatz und eine zweite Abtriebssonne mit einem zweiten Ausgleichsradsatz in Verzahnungseingriff sind. So wird das über das Planetengetriebe eingeleitete Drehmoment gleichmäßig auf die beiden Abtriebssonnen verteilt.
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Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die Drehachsen der Ausgleichsradsätze bzw. die durch die Drehachsen aufgespannte Drehebene orthogonal zu den Drehachsen der Abtriebssonnen angeordnet sind.
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Zudem ist es von Vorteil, wenn die Ausgleichsradsätze und/oder die Abtriebssonnen eine Schrägverzahnung aufweisen. Dadurch wird eine nicht achsparallele Anordnung der miteinander kämmenden Zahnräder ermöglicht.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Planetenradsatz eine Vielzahl gestuft ausgebildeter Planetenräder aufweisen. Das heißt, dass die Planetenräder als Stufenplanetenrad ausgebildet sind. Mit anderen Worten weist jedes Planetenrad des Planetenradsatzes eine erste Planetenstufe mit einer ersten Außenverzahnung und eine zweite Stufe mit einer zweiten Außenverzahnung auf, wobei die erste Außenverzahnung und die zweite Außenverzahnung einen verschiedenen Außendurchmesser besitzen. Beispielsweise kann die erste Außenverzahnung einen geringeren Außendurchmesser als die zweite Außenverzahnung aufweisen. Das Planetengetriebe ist folglich als ein Mehrfachplanetengetriebe ausgebildet.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn die Ausgleichsradsätze außer Phase zu dem Planetenradsatz angeordnet sind. Das heißt, dass die Planetenräder in Umfangsrichtung zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarten ersten Ausgleichsrädern und/oder zwischen jeweils in Umfangsrichtung benachbarten zweiten Ausgleichsrädern angeordnet sind. So lässt sich der zur Verfügung stehende radiale Bauraum optimal ausnutzen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung können sich der Planetenradsatz und zumindest einer der Ausgleichsradsätze zumindest teilweise in Axialrichtung überlappen. Besonders bevorzugt ist es, wenn die erste Planetenstufe teilweise den zweiten Ausgleichsradsatz in Axialrichtung überlappt. Das heißt, dass die erste Planetenstufe und der zweite Ausgleichradsatz radial geschachtelt angeordnet sind, so dass eine besonders axial kurzbauende Konstruktion bereitgestellt werden kann.
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Zudem ist es von Vorteil, wenn zumindest einer der Ausgleichsradsätze über Bolzen oder über den Kopfkreis ihrer Stirnradverzahnung, die mit einer Stirnradverzahnung des anderen der Ausgleichsradsätze kämmt in dem Planetenträger gelagert ist. Der Planetenträger dient also als gemeinsames Gehäuse für das Differential und das Planetenradgetriebe.
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Mit anderen Worten betrifft die Erfindung einen elektrischen Achsantrieb für ein Kraftfahrzeug, wobei ein koaxial zu einer Rotorwelle eines E-Motors angeordnetes Planetenradgetriebe, dessen Abtriebssonnenrad mit der Rotorwelle fest verbunden ist, ein gemeinsames Gehäuse/einen gemeinsamen Träger mit einem (Torsen-) Differential aufweist, wobei Ausgleichsräder des Differentials quer, insbesondere orthogonal, zu der Rotorwelle und/oder der Mittelachse/Drehachse des Planetenradgetriebes angeordnet ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung,
- 2 eine Vorderansicht der Getriebeanordnung,
- 3 eine Seitenansicht der Getriebeanordnung,
- 4 eine Längsschnittdarstellung der Getriebeanordnung,
- 5 eine Querschnittdarstellung der Getriebeanordnung, geschnitten durch einen ersten Ausgleichsradsatz,
- 6 eine Querschnittdarstellung der Getriebeanordnung, geschnitten durch einen zweiten Ausgleichsradsatz,
- 7 eine perspektivische Ansicht der Getriebeanordnung, dargestellt ohne einen Planetenträger,
- 8 eine Vorderansicht der Getriebeanordnung aus 7,
- 9 eine Querschnittdarstellung der Getriebeanordnung aus 7, geschnitten durch den ersten Ausgleichsradsatz,
- 10 eine Seitenansicht der Getriebeanordnung aus 7, und
- 11 eine Längsschnittdarstellung der Getriebeanordnung aus 7.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 bis 6 zeigen verschiedene Ansichten einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 1 für ein Kraftfahrzeug. Die Getriebeanordnung 1 weist ein Planetengetriebe 2 auf. Das Planetengetriebe 2 weist ein Sonnenrad 3, das beispielsweise als Antriebsrad dient, einen mit dem Sonnenrad 3 kämmenden Planetenradsatz 4 und einen koaxial zu dem Sonnenrad 3 angeordneten Planetenträger 5 auf. Der Planetenradsatz 4 weist eine Vielzahl an Planetenrädern auf, die an dem Planetenträger 5 drehbar angebunden sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Planetenradsatz 4 drei Planetenräder auf. Die Planetenräder des Planetenradsatzes 4 sind zueinander achsparallel angeordnet. Die Planetenräder sind geradeverzahnt ausgebildet. Die Planetenräder sind achsparallel zu dem Planetenträger 5 angeordnet. Die Planetenräder sind gleichverteilt über den Umfangs des Planetenträgers 5 angeordnet. Der Planetenradsatz 4 ist drehbar an dem Planetenträger 5 angebunden. 7 bis 11 zeigen verschiedene Ansichten der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 1 ohne den Planetenträger 5.
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Die Getriebeanordnung 1 weist ein Differential 6 auf. Das Differential 6 ist als ein „Torsen-Differential“ (Torque Sensitive Differential) ausgebildet. Das Differential 6 weist einen ersten Ausgleichsradsatz 7 mit einer Vielzahl von ersten Ausgleichsrädern, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel drei erste Ausgleichsräder, und einen zweiten Ausgleichsradsatz 8 mit einer Vielzahl von zweiten Ausgleichsrädern, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel drei zweite Ausgleichsräder, auf. Der erste Ausgleichsradsatz 7 ist drehbar an dem Planetenträger 5 angebunden. Der zweite Ausgleichsradsatz 8 ist drehbar an dem Planetenträger 5 angebunden.
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Die Ausgleichsräder des ersten Ausgleichsradsatzes 7 sind über den Umfang des Planetenträgers 5 gleichverteilt angeordnet. Die Ausgleichsräder des zweiten Ausgleichsradsatzes 8 sind über den Umfang des Planetenträgers 5 gleichverteilt angeordnet. Die ersten und zweiten Ausgleichsräder sind in Umfangsrichtung zwischen den Planetenrädern des Planetenradsatzes 4 angeordnet.
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Der erste Ausgleichsradsatz 7 ist so an dem Planetenträger 5 angebunden, dass die Drehachsen der ersten Ausgleichsräder in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Das heißt, dass die ersten Ausgleichsräder nicht achsparallel zueinander angeordnet sind. Der zweite Ausgleichsradsatz 8 ist so an dem Planetenträger 5 angebunden, dass die Drehachsen der zweiten Ausgleichsräder in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Das heißt, dass die zweiten Ausgleichsräder nicht achsparallel zueinander angeordnet sind. Die Ebene, in der die Drehachsen der ersten Ausgleichsräder angeordnet sind, und die Ebene, in der die Drehachsen der zweiten Ausgleichsräder angeordnet sind, sind parallel zueinander. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit drei ersten Ausgleichsrädern und/oder drei zweiten Ausgleichsrädern schlie-ßen die Drehachsen von in Umfangsrichtung benachbarten ersten Ausgleichsrädern und/oder zweiten Ausgleichsrädern einen Winkel von 60° ein.
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Erfindungsgemäß sind die Drehachsen jeweils eines Ausgleichsradsatzes 7, 8 in einer Ebene, die quer zu der Drehachse des Planetengetriebes 2 ist, angeordnet. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Ebene, in der die Drehachsen jeweils eines Ausgleichsradsatzes 7, 8 angeordnet sind, orthogonal zu der Drehachse des Planetengetriebes 2 ist. Dabei entspricht die Drehachse des Planetengetriebes 2 der Drehachse des Sonnenrads 3 und/oder des Planetenträgers 5.
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Das Differential 6 weist zwei Abtriebssonnen 9, 10 auf, die mit jeweils einem der Ausgleichsradsätze 7, 8 kämmen. Der erste Ausgleichsradsatz 7 weist eine Schrägverzahnung auf, die im Verzahnungseingriff mit der schrägverzahnten ersten Abtriebssonne 9 ist. Der zweite Ausgleichsradsatz 8 weist eine Schrägverzahnung auf, die im Verzahnungseingriff mit der schrägverzahnten zweiten Abtriebssonne 10 ist. Die Abtriebssonnen 9, 10 sind so angeordnet, dass deren axiale Enden gegeneinander gerichtet sind. Die Abtriebssonnen 9, 10 sind koaxial zueinander angeordnet. Die Abtriebssonnen 9, 10 sind koaxial zu dem Sonnenrad 3 und/oder dem Planetenträger 5 angeordnet. Das heißt, die Ebene, in der die Drehachsen jeweils eines Ausgleichsradsatzes 7, 8 angeordnet sind, ist orthogonal zu der Drehachse der Abtriebssonnen 9, 10.
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Der erste Ausgleichsradsatz 7 kämmt mit dem zweiten Ausgleichsradsatz 8. Das heißt, dass jeweils eines der ersten Ausgleichsräder mit jeweils einem der zweiten Ausgleichsräder in Verzahnungseingriff steht. Der erste Ausgleichsradsatz 7 weist je erstes Ausgleichsrad zwei geradeverzahnte erste Stirnradverzahnungen 11 auf, die axial zu beiden Seiten an die Schrägverzahnung angrenzen. Der zweite Ausgleichsradsatz 8 weist je zweites Ausgleichsrad zwei geradeverzahnte zweite Stirnradverzahnungen 12 auf, die axial zu beiden Seiten an die Schrägverzahnung angrenzen. Die Stirnradverzahnungen 11 der ersten Ausgleichsräder sind mit den Stirnradverzahnungen 12 der zweiten Ausgleichräder im Verzahnungseingriff. So wird ein Stirnradpaar zwischen dem ersten Ausgleichsradsatz 7 und dem zweiten Ausgleichsradsatz 8 gebildet.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die ersten Ausgleichsräder und die zweiten Ausgleichsräder über Bolzen 13 in dem Planetenträger 5 drehbar gelagert. Auch wenn dies nicht dargestellt ist, können die ersten Ausgleichsräder und/oder die zweiten Ausgleichsräder auch über ihren Kopfkreis in dem Planetenträger 5 gelagert sein.
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Die Planetenräder des Planetenradsatzes 4 sind als Stufenplanetenräder 14 ausgebildet. Die Stufenplanetenräder 14 weisen jeweils eine erste Planetenstufe 15 mit einer ersten Außenverzahnung und eine zweite Planetenstufe 16 mit einer zweiten Außenverzahnung auf. Die erste Außenverzahnung weist einen geringeren Außendurchmesser als die zweite Außenverzahnung auf.
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Die zweite Planetenstufe 16 ist im Verzahnungseingriff mit einer Außenverzahnung des Sonnenrads 3. Die erste Planetenstufe 15 ist auf einer differentialzugewandten Axialseite der zweiten Planetenstufe 16 angeordnet. Die erste Planetenstufe 15 ist radial außerhalb der Abtriebssonnen 9, 10 angeordnet. Die erste Planetenstufe 15 überlappt zumindest eine der Abtriebssonnen 9, 10 und/oder zumindest einen der Ausgleichsradsätze 7, 8. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel überlappt die erste Planetenstufe 15 teilweise die zweite Abtriebssonnen 19 und den zweite Ausgleichsradsatz 8 in Axialrichtung.
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Erfindungsgemäß wird auch ein elektrischer Achsantrieb bereitgestellt, auch wenn dieser in den Figuren nicht vollständig dargestellt ist. Der elektrische Achsantrieb weist eine elektrische Maschine auf. Die elektrische Maschine weist eine Rotorwelle auf, die mit dem Sonnenrad 3 des Planetengetriebes 2 verbindbar oder fest verbunden ist. Erfindungsgemäß sind die Drehachsen der Ausgleichsräder des Differentials orthogonal zu der Rotorwelle der elektrischen Maschine und/oder der Drehachse des Planetenradgetriebes 2 angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebeanordnung
- 2
- Planetengetriebe
- 3
- Sonnenrad
- 4
- Planetenradsatz
- 5
- Planetenträger
- 6
- Differential
- 7
- erster Ausgleichsradsatz
- 8
- zweiter Ausgleichsradsatz
- 9
- erste Abtriebssonne
- 10
- zweite Abtriebssonne
- 11
- erste Stirnradverzahnung
- 12
- zweite Stirnradverzahnung
- 13
- Bolzen
- 14
- Stufenplanetenrad
- 15
- erste Planetenstufe
- 16
- zweite Planetenstufe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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