DE102019121079B3 - Compact gear arrangement with stepped planetary set and spur gear differential - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Stufenplanetensatz (2) und ein über einen gemeinsamen Planetenträger (4) verbundenes Stirnraddifferential (3), das einen ersten und einen zweiten Planetensatz (6, 7) aufweist, die paarweise miteinander verzahnt sind, wobei jeder Planetensatz (6, 7) jeweils ein Sonnenrad (13, 14) einschließt, das rotationsfest mit einer Ausgangswelle (15, 16) des Stirnraddifferentials (3) verbunden ist, über eine Eingangswelle in die Getriebeanordnung (1) eingebrachte Drehmomente von dem Stufenplanetensatz (2) werden in das Stirnraddifferential (3) und anschließend auf die Ausgangswellen (15, 16) und damit auf angetriebene Fahrzeugräder übertragen, wobei eine Verzahnungsebene des Stufenplanetensatzes (2) zumindest ein Sonnenrad (13, 14) des Stirnraddifferentials (3) radial überlappt, wobei Ausgleichsradbolzen (10, 11) des Stufenplanetensatzes (2) durch eine Verzahnungsebene des Stirnraddifferentials (3) mit einem radialen Abstand zu den Sonnenrädern (13, 14) geführt sind und endseitig einen Differentialdeckel (12) radial und axial fixieren und der Planetenträger (4) über ein Loslager (34), welches sich aus einem Zahneingriff einer Eingangssonne (39) und Doppelplaneten bildenden Stirnrädern (17) des Stufenplanetensatzes (2) ergibt sowie gegenseitig mittels des Differentialdeckels (12) über ein Festlager (36) in dem Gehäuse (4) gelagert ist.The invention relates to a gear arrangement (1) for a motor vehicle, comprising a stepped planetary set (2) and a spur gear differential (3) connected via a common planetary carrier (4), which has a first and a second planetary set (6, 7), which are connected to one another in pairs are toothed, each planetary gear set (6, 7) including a sun gear (13, 14), which is connected in a rotationally fixed manner to an output shaft (15, 16) of the spur gear differential (3), torques introduced into the transmission arrangement (1) via an input shaft from the stepped planetary set (2) are transferred to the spur gear differential (3) and then to the output shafts (15, 16) and thus to driven vehicle wheels, with a toothing plane of the stepped planetary set (2) at least one sun gear (13, 14) of the spur gear (3 ) overlaps radially, with the differential gear pin (10, 11) of the stepped planetary set (2) through a toothing plane of the spur gear differential (3) with a ra dialen distance to the sun gears (13, 14) are guided and at the end a differential cover (12) fix radially and axially and the planet carrier (4) via a floating bearing (34), which is formed from a meshing of an input sun (39) and double planetary spur gears (17) of the stepped planetary set (2) results and is mutually supported by means of the differential cover (12) via a fixed bearing (36) in the housing (4).

Description

Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Stufenplanetensatz und ein über einen gemeinsamen Planetenträger verbundenes Stirnraddifferential, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.Transmission arrangement for a motor vehicle, comprising a stepped planetary set and a spur gear differential connected via a common planet carrier, according to the features of the preamble of claim 1.

Die DE 10 2015 214 031 A1 zeigt eine Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug, die eine Getriebeeingangsstufe und ein über einen gemeinsamen Planetenträger damit verbundenes Differential umfasst. Das als Stirnraddifferential aufgebaute Differential weist zwei Planetensätze auf, wobei deren Planetenräder mit getrennten Sonnenrädern verzahnt sind. Ferner sind die beiden Planetensätze des Differentials paarweise miteinander verzahnt. Die Getriebeeingangsstufe weist eine Antriebssonne auf, die mit einem ersten Planetensatz kämmt, der mit dem zweiten Planetensatz drehfest verbunden ist.The DE 10 2015 214 031 A1 shows a transmission arrangement for a motor vehicle, which comprises a transmission input stage and a differential connected to it via a common planet carrier. The differential, constructed as a spur gear differential, has two planetary sets, the planetary gears of which are toothed with separate sun gears. Furthermore, the two planetary sets of the differential are geared to one another in pairs. The transmission input stage has a drive sun that meshes with a first planetary gear set that is connected to the second planetary gear set in a rotationally fixed manner.

Aus EP 2 821 672 A1 ist eine einer elektrischen Antriebseinheit zugeordnete Getriebeanordnung bekannt, umfassend eine Rotorwelle als Eingangswelle sowie ein Differentialgetriebe und einen als Planetengetriebe ausgeführten, auch Getriebeeingangsstufe genannten Stufenplanetensatz, dessen Sonnenrad der Eingangswelle zugeordnet ist. Das als Stirnraddifferential ausgeführte Differentialgetriebe schließt Planetenräder als Ausgleichsräder sowie Sonnenräder als Abtriebsräder ein, wobei jedem Sonnenrad eine Ausgangswelle zugeordnet ist. Ein über die Eingangswelle eingebrachtes Drehmoment wird über den Stufenplanetensatz in das Stirnraddifferential eingeleitet und von dort auf die Ausgangswellen und anschließend auf die angetriebenen Fahrzeugräder übertragen. Die Eingangswelle bildet eine Hohlwelle, durch die eine der Ausgangswellen geführt ist.Out EP 2 821 672 A1 a gear arrangement assigned to an electric drive unit is known, comprising a rotor shaft as an input shaft and a differential gear and a planetary gear set, also called a gear input stage, whose sun gear is assigned to the input shaft. The differential gear, designed as a spur gear differential, includes planet gears as differential gears and sun gears as output gears, with an output shaft being assigned to each sun gear. A torque introduced via the input shaft is introduced into the spur gear differential via the stepped planetary set and from there it is transferred to the output shafts and then to the driven vehicle wheels. The input shaft forms a hollow shaft through which one of the output shafts is guided.

Die DE 10 2012 208 797 A1 zeigt eine Getriebekombination aus einem Differenzialgetriebe und einer zusätzlichen Planetenstufe, wobei das Differenzialgetriebe und die Planetenstufe einen gemeinsamen, aus mehreren Teilplanetenträgern drehfest zusammengesetzten Planetenträger aufweist, wobei ein mittlerer, zwischen zwei Teilplanetenträgern angeordneter Teilplanetenträger Löcher zur Aufnahme von planetenräderlagernden Bolzen aufweist, wobei ein kreisrund ausgestaltbarer, eines der Löcher umgebender und konzentrisch dazu angeordneter Oberflächenbereich vertieft in das Material des mittleren Teilplanetenträgers eingearbeitet ist.The DE 10 2012 208 797 A1 shows a gear combination of a differential gear and an additional planetary stage, the differential gear and the planetary stage having a common planetary carrier composed of several partial planetary carriers in a rotationally fixed manner, a central partial planetary carrier arranged between two partial planetary carriers having holes for receiving planetary gear bearing bolts, with a circular, one of the surface region surrounding the holes and arranged concentrically therewith is incorporated deeply into the material of the central partial planetary carrier.

Die DE 10 2011 004 696 A1 zeigt eine Fahrzeugleistungsübertragungsvorrichtung und insbesondere eine Technologie zum Halten eines Federrings, der an eine Eingangswelle angepasst und angebracht ist, in einer Federringvertiefung, um ein Abrutschen eines Sonnenrads einer Drehzahlverringerungseinrichtung zu verhindern, das an der Eingangswelle angepasst ist.The DE 10 2011 004 696 A1 Fig. 10 shows a vehicle power transmission device and, more particularly, technology for holding a spring washer fitted and attached to an input shaft in a spring washer recess to prevent slipping of a sun gear of a speed reducer fitted to the input shaft.

Die DE 10 2013 225 519 A1 zeigt ein Planetengetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer ein Sonnenrad bildenden Eingangswelle, mit einem Planetenträger, der einen ersten Satz von Planetenrädern und einen zweiten Satz von Planetenrädern trägt, mit einem ersten Hohlrad, das dem ersten Satz von Planetenrädern zugeordnet ist, mit einem zweiten Hohlrad, das dem zweiten Satz von Planetenrädern zugeordnet ist, mit einem ersten Feststellmittel, mittels dessen das erste Hohlrad feststellbar ist, und mit einem zweiten Feststellmittel, mittels dessen das zweite Hohlrad feststellbar ist.The DE 10 2013 225 519 A1 shows a planetary gear, in particular for a motor vehicle, with an input shaft forming a sun gear, with a planet carrier that carries a first set of planet gears and a second set of planet gears, with a first ring gear, which is assigned to the first set of planet gears, with a second ring gear, which is assigned to the second set of planetary gears, with a first locking means, by means of which the first ring gear can be locked, and with a second locking means, by means of which the second ring gear can be locked.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zumindest in axialer Richtung kompakte Getriebeanordnung für eine Antriebseinrichtung zu schaffen, die einfach montierbar und kostengünstig realisierbar ist.The invention is based on the object of creating a gear arrangement for a drive device which is compact at least in the axial direction and which can be easily installed and implemented at low cost.

Diese Aufgabe wird durch eine Getriebeanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte und/oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.This object is achieved by a gear arrangement with the features of claim 1. Preferred and / or advantageous embodiments of the invention emerge from the subclaims, the following description and the attached figures.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zumindest ein Planetenradbolzen des Stufenplanetensatzes durch eine Verzahnungsebene des Stirnraddifferentials in einem radialen Abstand zu dessen Sonnenräder angeordnet ist beziehungsweise sind und die Ausgleichsradbolzen weiterhin an dem von den Stufenplaneten abgewandten Ende einen Differentialdeckel radial und axial fixieren. Zur Lagerung des Planetenträgers ist vorgesehen, dass dieser antriebsseitig der Getriebeanordnung über die Laufverzahnung der großen Planetenräder als Loslager sowie gegenseitig mittels des Differentialdeckels über ein Festlager in dem Gehäuse der Getriebeanordnung gelagert ist.According to the invention it is provided that at least one planetary gear pin of the stepped planetary set is or are arranged by a toothing plane of the spur gear at a radial distance from its sun gears and the differential pinion continues to fix a differential cover radially and axially at the end facing away from the stepped planetary. To support the planet carrier, it is provided that it is supported on the drive side of the gear arrangement via the running teeth of the large planet gears as a floating bearing and mutually by means of the differential cover via a fixed bearing in the housing of the gear arrangement.

Aufgrund des erfindungsgemäßen, eine radiale Ausdehnung von dem Stirnraddifferential einschließenden Konzeptes ist vorteilhaft ein axial kompaktes Stirnraddifferential realisierbar, das gleichzeitig den erforderlichen Bauraum der gesamten Getriebeanordnung positiv beeinflusst. Aufgrund des in radialer Richtung ausgedehnten Stirnraddifferentials stellt sich zumindest zwischen den Stufenplanetensätzen und einer Verzahnungsebene des Stirnraddifferentials eine Überlappung ein. Zur Realisierung dieser Lösung ist der Planetenradbolzen von dem Stufenplanetensatz axial soweit verlängert, dass dieser eine Führung und Fixierung des Differentialdeckels ermöglicht. Vorteilhaft führt das erfindungsgemäße kompakte Konzept zu einer gewünschten geringeren Verformung des Planetenträgers, die sich positiv auf die Verwindungssteifigkeit der Getriebeanordnung auswirkt.Due to the concept according to the invention, which includes a radial expansion of the spur gear differential, an axially compact spur gear differential can advantageously be implemented, which at the same time has a positive effect on the required installation space of the entire transmission arrangement. Due to the spur gear differential which is expanded in the radial direction, an overlap occurs at least between the stepped planetary sets and a toothing plane of the spur gear differential. To implement this solution, the planetary gear bolt is axially extended from the stepped planetary set to such an extent that it enables the differential cover to be guided and fixed. The compact concept according to the invention advantageously leads to a desired smaller deformation of the planet carrier, which has a positive effect on the torsional stiffness of the gear assembly.

Außerdem ermöglicht diese erfindungsgemäße kompakte Bauweise alternative, kostengünstige Fertigungsmethoden wie kaltumformende Verfahren, beispielsweise Tiefziehen, Stanzen oder Fließpressen für einzelne Bauteile der Getriebeanordnung, die selbst bei reduzierten Wandstärken insgesamt eine verbesserte Steifigkeit gewährleisten.In addition, this compact design according to the invention enables alternative, cost-effective manufacturing methods such as cold forming processes, for example deep drawing, stamping or extrusion, for individual components of the gear arrangement, which ensure overall improved rigidity even with reduced wall thicknesses.

Die erfindungsgemäße Lagerung des Planetenträgers umfasst antriebsseitig ein Loslager, welches sich aus dem Verzahnungseingriff der großen Doppelplaneten mit der Eingangssonne ergibt. Abtriebsseitig ist der drehfest mit dem Planetenträger verbundene Differentialdeckel vorzugsweise über ein als Rillenkugellager ausgeführtes Festlager in dem Getriebegehäuse der Getriebeanordnung gelagert.The mounting of the planet carrier according to the invention includes a floating bearing on the drive side, which results from the meshing engagement of the large double planets with the input sun. On the output side, the differential cover, which is non-rotatably connected to the planetary carrier, is preferably mounted in the gear housing of the gear arrangement via a fixed bearing designed as a deep groove ball bearing.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung, welche die axial kompakte Bauform der Getriebeanordnung unterstreicht, ist erfindungsgemäß ein Sonnenrad des Stirnraddifferentials nah an dem Planetenträger platziert. Um einen möglichst geringen axialen Abstand zu realisieren, ist in der Leitstützstruktur des Planetenträgers nahe der Ausgleichsradbolzen jeweils lokal eine Aussparung eingebracht, die eine ungehinderte Rotation des Sonnenrades ermöglicht.According to an advantageous embodiment, which underlines the axially compact design of the gear arrangement, according to the invention a sun gear of the spur gear differential is placed close to the planet carrier. In order to achieve the smallest possible axial spacing, a recess is made locally in the guide support structure of the planet carrier near the differential pin, which allows the sun gear to rotate freely.

Eine bevorzugte konstruktive Auslegung des Stirnraddifferentials sieht vor, den äußeren Hüllkreis des Stirnraddifferentials kleiner auszulegen als den Kopfkreis einer Innenverzahnung des zugehörigen Hohlrades. Mit dieser Maßnahme stellt sich eine vereinfachte Montagefolge ein, da ein Fügen des Hohlrades vor der Montage des Stirnraddifferentials über die Planetenräder entfällt.A preferred structural design of the spur gear differential provides for the outer envelope circle of the spur gear differential to be designed to be smaller than the tip circle of an internal toothing of the associated ring gear. This measure results in a simplified assembly sequence, since there is no need to join the ring gear before assembling the spur gear differential over the planet gears.

Erfindungsgemäß ist der Ausgleichsradbolzen des Stirnraddifferentials im Einbauzustand formschlüssig über die Bauteilgeometrien des Differentialdeckels und des Planetenträgers axial fixiert. Vorzugsweise ist dabei der Ausgleichsradbolzen mit einer Endseite in eine Sacklochbohrung des Planetenträgers eingesetzt und mit der weiteren Endseite in einer Bohrung des Differentialdeckels eingepasst und an einem radial nach innen gerichteten Bord des Differentialdeckels abgestützt. Auf eine ergänzende formschlüssige und/oder stoffschlüssige Verdrehsicherung kann aus Kostengründen verzichtet werden.According to the invention, the pinion pin of the spur gear differential is axially fixed in a form-fitting manner via the component geometries of the differential cover and the planet carrier in the installed state. The differential gear bolt is preferably inserted with one end side into a blind hole in the planet carrier and with the other end side fitted in a hole in the differential cover and supported on a radially inwardly directed rim of the differential cover. An additional form-fitting and / or material-fitting anti-rotation device can be dispensed with for reasons of cost.

Eine dauerfeste Lagesicherung der Planetenradbolzen der Stufenplanetensätze erfolgt jeweils mittels einer Verstemmung an beiden weichen Enden des Planetenradbolzens. Die Verstemmung des Planetenradbolzens erzeugt eine spielfreie Befestigung an dem Differentialdeckel und dem Planetenträger, die keine ergänzende Presspassung des Bolzens in dem Planetenträger erfordert.
Die Verstemmungen bewirken eine dauerfeste, auch hohe mechanische Anforderungen standhaltende Verbindung wie beispielsweise im Betriebszustand der Getriebeanordnung auftretende Schwingungen.
The planet gear bolts of the stepped planetary sets are permanently secured in position by means of caulking at both soft ends of the planet gear bolts. The caulking of the planetary gear pin creates a backlash-free fastening to the differential cover and the planetary carrier, which does not require any additional interference fit of the pin in the planetary carrier.
The caulking results in a permanent connection that can withstand high mechanical requirements, such as vibrations that occur when the gear assembly is in operation.

Die Getriebeanordnung schließt eine Schmiervorrichtung ein, wobei zur gezielten Schmierung der drehbar gelagerten Ausgleichsräder bzw. Stirnräder des Stirnraddifferentials und des Stufenplanetensatzes die zugehörigen Ausgleichsradbolzen bzw. eine Sacklochbohrung oder eine einbaubedingt einseitig geschlossene Längsbohrung aufweisen. Bevorzugt ist in dem Ausgleichsradbolzen des Stirnraddifferentials endseitig eine Ölfangschale eingesetzt. Über die auch als Leitblech zu bezeichnende, bevorzugt umlaufend alle Planetenradbolzen verbindende Ölfangschale wird im Betriebszustand fliehkraftbedingt Öl bzw. Ölnebel innerhalb der Getriebeanordnung aufgenommen, anschließend in die Längsbohrung geleitet und von dort über radiale Bohrungen des Planetenradbolzens der Lagerung zugeführt.The gear arrangement includes a lubrication device, with the associated pinion pin or a blind hole or a longitudinal hole closed on one side for installation reasons for targeted lubrication of the rotatably mounted differential gears or spur gears of the spur gear differential and the stepped planetary set. An oil pan is preferably inserted at the end of the differential gear pin of the spur gear. In the operating state, oil or oil mist is absorbed by centrifugal forces within the transmission arrangement via the oil pan, which can also be referred to as a baffle plate and preferably circumferentially connects all planetary gear bolts, then fed into the longitudinal bore and from there fed to the bearing via radial bores in the planetary gear bolt.

Der dem Stufenplanetensatz zugeordnete Planetenradbolzen bildet bevorzugt mittig in der Längsbohrung eine Trennwand, zur Bildung einer Sacklochbohrung, so dass eintretendes Schmieröl anschließend über Radialbohrungen den axial versetzten Lagern der Stirnräder zuströmen kann.The planetary gear bolt assigned to the stepped planetary set preferably forms a partition wall in the middle of the longitudinal bore to form a blind bore so that lubricating oil entering can then flow through radial bores to the axially offset bearings of the spur gears.

Zur Herstellung der Verzahnungen des Stufenplanetensatzes und/oder des Stirnraddifferentials eignet sich vorzugsweise ein Wälzschälen. Wälzschälen ist ein kontinuierliches spanabhebendes Verfahren zur Herstellung von Verzahnungen. Dieser Fertigungsprozess vereint Wälzfräsen und Stoßen durch kontinuierliches Abwälzen mit axialem Vorschub und ermöglicht die Fertigung von Innen- und Außenverzahnungen. Das vorgesehene Wälzschälen ermöglich bei einem größeren Abstand einen höheren Achskreuzwinkel, wodurch der Werkzugverschleiß und somit die Kosten reduziert werden können. Zur Realisierung einer insgesamt kostengünstigen Herstellung sind die Verzahnungen des Stufenplanetensatzes bevorzugt axial in einem Abstand von zumindest 6 mm zueinander angeordnet.Skiving is preferably suitable for producing the toothing of the stepped planetary set and / or the spur gear differential. Skiving is a continuous cutting process for the production of gears. This manufacturing process combines hobbing and shaping through continuous rolling with axial feed and enables the production of internal and external gears. The envisaged power skiving enables a higher cross-axis angle at a greater distance, whereby the tool wear and thus the costs can be reduced. To achieve an overall cost-effective production, the toothings of the stepped planetary set are preferably arranged axially at a distance of at least 6 mm from one another.

Die erfindungsgemäß kompakt aufgebaute, ein Stirnraddifferential sowie einen Stufenplanetensatz einschließende Getriebeanordnung eignet sich bevorzugt für den Antriebsstrang einer elektrischen Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs. Beispielsweise bietet es sich an, die Getriebeanordnung mit einem Elektromotor zu koppeln, zur Bildung einer sogenannten E-Achse. Die E-Achse ist eine Lösung für den elektrischen Antrieb von reinen Elektrofahrzeugen oder für Hybridanwendungen. Bei der E-Achse sind Bauteile wie Motor, Achse und Getriebe, die in herkömmlicher Bauweise getrennt zum Einsatz kommen, zu einer Baueinheit kombiniert.The compactly constructed gear arrangement according to the invention, including a spur gear differential and a stepped planetary set, is preferably suitable for the drive train of an electric drive unit of a motor vehicle. For example, it is advisable to couple the gear arrangement to an electric motor in order to form a so-called E-axis. The e-axle is a solution for the electric drive of purely electric vehicles or for hybrid applications. In the case of the e-axle, components such as the motor, axle and gearbox, which are used separately in a conventional design, are combined into one structural unit.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einem in drei Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es zeigt:

  • 1: in einem Längsschnitt eine erfindungsgemäß aufgebaute, ein Stirnraddifferential sowie einen Stufenplanetensatz einschließende Getriebeanordnung;
  • 2: in einer dreidimensionalen Ansicht einen Ausschnitt von einem Stirnraddifferential und einem Stufenplanetensatz der Getriebeanordnung gemäß 1;
  • 3: in einer Vorderansicht die Planetensätze von dem Stirnraddifferential sowie die Zahnräder von dem Stufenplanetensatz;
  • 4: einen Detailschnitt durch das Stirnraddifferential der Getriebeanordnung.
The invention is described in more detail below using an exemplary embodiment shown in three figures. However, the invention is not restricted to the exemplary embodiment shown. It shows:
  • 1 : in a longitudinal section a gear arrangement constructed according to the invention and including a spur gear differential and a stepped planetary set;
  • 2 : in a three-dimensional view a section of a spur gear differential and a stepped planetary set of the gear arrangement according to 1 ;
  • 3 : in a front view, the planetary sets of the spur gear differential and the gears of the stepped planetary set;
  • 4th : a detail section through the spur gear differential of the gear assembly.

Die nachfolgende Beschreibung der Figuren eines Ausführungsbeispiels soll dem besseren Verständnis der Erfindung dienen. Dabei sind gleiche Bauteile mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.The following description of the figures of an exemplary embodiment is intended to provide a better understanding of the invention. The same components are provided with the same reference numerals.

In der 1 ist eine erfindungsgemäße Getriebeanordnung 1 nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hinsichtlich seines Aufbaus und der Anordnung einzelner Bauteile abgebildet, wobei in der 1 nicht alle Bauteile der Getriebeanordnung 1 dargestellt sind. Die beispielsweise einem Antriebsstrang (nicht gezeigt) von einem elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs zugeordnete Getriebeanordnung 1 ist unterteilt in einen Stufenplanetensatz 2 sowie in ein Stirnraddifferential 3. In dem auch Übersetzungsabschnitt oder Reduzierstufe genannten Stufenplanetensatz 2 wird beispielsweise ein von einem E-Motor (nicht gezeigt) eingeleitetes Antriebsdrehmoment von einer hohen Eingangsdrehzahl auf eine niedrige Ausgangsdrehzahl übersetzt bzw. reduziert. Das umgesetzte Ausgangsdrehmoment wird anschließend über das Stirnraddifferential 3 auf deren mit den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs verbundenen Ausgangswellen verteilt. Für den Stufenplanetensatz 2 sowie das Stirnraddifferential 3 ist ein Planetenträger 4 vorgesehen, der in einem Gehäuse 5 der Getriebeanordnung 1 eingesetzt ist.In the 1 is a transmission arrangement according to the invention 1 according to a preferred embodiment shown in terms of its structure and the arrangement of individual components, wherein in the 1 not all components of the gear assembly 1 are shown. The transmission arrangement assigned, for example, to a drive train (not shown) of an electric drive of a motor vehicle 1 is divided into a stepped planetary set 2 as well as a spur gear differential 3 . In the stepped planetary set also known as the gear ratio section or reduction stage 2 For example, a drive torque introduced by an electric motor (not shown) is translated or reduced from a high input speed to a low output speed. The converted output torque is then transmitted via the spur gear differential 3 distributed on their output shafts connected to the drive wheels of the motor vehicle. For the stepped planetary set 2 as well as the spur gear differential 3 is a planet carrier 4th provided in a housing 5 the gear arrangement 1 is used.

Der Planetenträger 4 ist antriebsseitig über den beispielsweise als Loslager 34 ausgeführten Verzahnungseingriff zwischen der Eingangssonne 39, welche die Ausgangswelle 15 umschließt, und den großen Planetenrädern 17 drehbar gelagert. Die abtriebsseitige Lagerung des Planetenträgers 4 erfolgt über ein Festlager 36. Dazu ist ein Rillenkugellager vorgesehen, welches zwischen einer Aufnahme 37 des Getriebegehäuses 5 der Getriebeanordnung 1 und einem zylindrischen, axial vorstehenden Ansatz 38 des Differentialdeckels 12 eingesetzt ist, der drehstarr mit dem Planetenträger 4 verbunden ist.The planet carrier 4th is on the drive side via, for example, a floating bearing 34 executed interlocking engagement between the entrance sun 39 showing the output shaft 15th enclosing, and the large planetary gears 17th rotatably mounted. The bearing of the planet carrier on the output side 4th takes place via a fixed bearing 36 . For this purpose, a deep groove ball bearing is provided, which is between a receptacle 37 of the gearbox 5 the gear arrangement 1 and a cylindrical, axially protruding extension 38 of the differential cover 12 is used, the torsionally rigid with the planet carrier 4th connected is.

Das Stirnraddifferential 3 umfasst wie in 2 gezeigt, zwei Planetensätze 6, 7 mit voneinander abweichend dimensionierten Ausgleichsrädern, einem breiten Ausgleichsrad 8 und einem schmalen Ausgleichsrad 9, die jeweils auf einem zugehörigen Ausgleichsradbolzen 10, 11 drehbar gelagert sind, welche drehfest in zugehörige Bohrungen des Planetenradträgers 4 sowie eines Differenzialdeckels 12 eingesetzt sind. Radial innenseitig sind die Ausgleichsräder 8, 9 jeweils mit einem Sonnenrad 13, 14 verzahnt, wobei jedes Sonnenrad 13, 14 rotationsfest mit einer Ausgangswelle 15, 16 verbunden ist.The spur gear differential 3 includes as in 2 shown two planetary sets 6th , 7th with differently dimensioned balance gears, a wide balance wheel 8th and a narrow balance wheel 9 , each on an associated pinion pin 10 , 11 are rotatably mounted, which rotatably in associated bores of the planet carrier 4th as well as a differential cover 12 are used. The differential gears are located radially on the inside 8th , 9 each with a sun gear 13 , 14th toothed, each sun gear 13 , 14th rotationally fixed with an output shaft 15th , 16 connected is.

Der Stufenplanetensatz 2 schließt Übersetzungsverzahnungen ein, wobei jeweils zwei axial versetzte, schrägverzahnte und miteinander verbundene, auch Planetenräder genannte Stirnräder 17, 18 über Wälzlager 19, 20 drehbar auf einem Planetenradbolzen 21 gelagert sind, die mit weiteren Zahnrädern (nicht gezeigt) in Eingriff stehen. Als Wälzlager 19, 20 eignen sich bevorzugt Nadelkränze (KZK). Zur Erzielung einer kostengünstigen Fertigung sind die zwei zueinander versetzten, unterschiedlich dimensionierten Stirnräder 17, 18 in einem axialen Abstand ≥ 6 mm angeordnet. Weiterhin überlappt der Stufenplanetensatz 2 bzw. dessen Planetenradbolzen 21 im Einbauzustand die Sonnenräder 13, 14 und folglich eine Verzahnungsebene des Stirnraddifferentials 3. Die axial kompakte Bauform der Getriebeanordnung 1 unterstreichend ist die Verzahnungsebene von dem Sonnenrad 13 des Stirnraddifferentials 3 axial nahe an dem Planetenträger 4 platziert. Um einen möglichst geringen axialen Abstand zu realisieren, ist in der Leitstützstruktur des Planetenträgers 4 lokal eine Ausnehmung 33 für das Sonnenrad 13 eingebracht.The stepped planetary set 2 includes transmission gears, with two axially offset, helical and interconnected spur gears, also called planet gears 17th , 18th about rolling bearings 19th , 20th rotatable on a planet gear bolt 21st are stored, which are in engagement with further gears (not shown). As a roller bearing 19th , 20th needle roller and cage assemblies (KZK) are preferred. To achieve cost-effective production, the two differently dimensioned spur gears are offset from one another 17th , 18th arranged at an axial distance of ≥ 6 mm. The stepped planetary set also overlaps 2 or its planet gear pin 21st the sun gears in the installed state 13 , 14th and consequently a gear plane of the spur gear differential 3 . The axially compact design of the gear assembly 1 The toothing plane of the sun gear is underlined 13 of the spur gear differential 3 axially close to the planet carrier 4th placed. In order to achieve the smallest possible axial distance, is in the guide support structure of the planet carrier 4th locally a recess 33 for the sun gear 13 brought in.

Eine dauerfeste Lagesicherung der Planetenradbolzen 21 von dem Stufenplanetensatz 2 erfolgt mittels Verstemmungen 22, 23 an beiden weichen Enden des Planetenradbolzens 21. Vorteilhaft sind die Verstemmungen 22, 23 über den Umfang des Planetenradbolzens 21 verteilt angeordnet, wodurch der Planetenradbolzen 21 kraft- und/oder formschlüssig mit dem Differentialdeckel 12 bzw. dem Planetenträger 4 verbunden und dreh- und lagefixiert gesichert ist. Zur Schmierung der Wälzlager 19, 20 der Stirnräder 17, 18 von dem Stufenplanetensatz 2 ist in dem Planetenradbolzen 21 eine Sacklochbohrung 24 eingebracht, in die im Betriebszustand 1 von der zur Ausgangswelle 16 gerichteten Seite Schmieröl einströmt und über radiale Bohrungen 25 des Planetenradbolzens 21 in einen axial von den Wälzlagern 19, 20 begrenzten Ringraum 26 eintritt.Permanently secure the position of the planet gear bolts 21st from the step planetary set 2 takes place by means of caulking 22nd , 23 at both soft ends of the pinion pin 21st . The caulking are advantageous 22nd , 23 over the circumference of the planet gear bolt 21st arranged distributed, whereby the planet gear pin 21st non-positive and / or form-fitting with the differential cover 12 or the planet carrier 4th is connected and secured in a rotational and fixed position. For lubrication of the rolling bearings 19th , 20th of the spur gears 17th , 18th from the step planetary set 2 is in the planet gear bolt 21st a blind hole 24 introduced into the operating state 1 from the to the output shaft 16 directed side lubricating oil flows in and through radial bores 25th of the planet gear bolt 21st in one axial of the rolling bearings 19th , 20th limited annulus 26th entry.

Die 2 und die 3 verdeutlichen in unterschiedlichen Ansichten die Anordnung bzw. Einbaulagen von den Planetensätzen 6, 7 des Stirnraddifferentials 3 sowie die Übersetzungsverzahnungen bildenden, auch Doppelplaneten genannten Stirnräder 17, 18 des Stufenplanetensatzes 2, zur Schaffung einer in axialer Richtung kompakten Getriebeanordnung 1. In der 2 ist ein durch die Verzahnungsebene des Stirnraddifferentials 3 geführter Planetenradbolzen 21 von dem Stufenplanetensatz 2, der dabei in einem radialen Abstand zu den Sonnenrädern 13, 14 des Stirnraddifferentials 3 verläuft.The 2 and the 3 illustrate the arrangement or installation positions of the planetary gear sets in different views 6th , 7th of the spur gear differential 3 as well as the gear teeth forming, also called double planetary gears 17th , 18th of the stepped planetary set 2 to create a gear arrangement that is compact in the axial direction 1 . In the 2 is a through the gear plane of the spur gear differential 3 guided planetary pin 21st from the step planetary set 2 , which is at a radial distance from the sun gears 13 , 14th of the spur gear differential 3 runs.

In dem Detailschnitt der Getriebeanordnung 1 gemäß 4 ist insbesondere die Einbaulage des Ausgleichsradbolzens 10 sowie die Schmierung der Ausgleichsräder 8, 9 von dem Stirnraddifferential 3 gezeigt. Im eingebauten Zustand ist der Ausgleichsradbolzen 10 in eine Sacklochbohrung 27 des Planetenradträgers 4 eingepasst und gegenseitig axial an einem radial nach innen gerichteten Bord 28 des Differenzialdeckels 12 fixiert. Zur gezielten Schmierölbeaufschlagung der als Gleitlager ausgeführten Lagerung 29 des Ausgleichsrades 8 ist endseitig in der Längsbohrung 30 des Ausgleichsradbolzens 10 eine Ölfangschale 31 eingesetzt. Von der Ölfangschale 31 aufgenommenes Schmieröl wird in die Längsbohrung 30 geleitet, welches anschließend über Radialbohrungen 32 des Planetenradbolzens 10 der Lagerung 29 zugeführt wird.In the detailed section of the gear assembly 1 according to 4th is in particular the installation position of the pinion gear bolt 10 as well as the lubrication of the differential gears 8th , 9 from the spur gear differential 3 shown. The balance wheel bolt is in the installed state 10 into a blind hole 27 of the planet carrier 4th fitted and mutually axially on a radially inwardly directed rim 28 of the differential cover 12 fixed. For the targeted application of lubricating oil to the bearings designed as plain bearings 29 of the balance wheel 8th is at the end in the longitudinal bore 30th of the differential pin 10 an oil pan 31 used. From the oil pan 31 Lubricating oil absorbed is fed into the longitudinal bore 30th guided, which then via radial holes 32 of the planet gear bolt 10 of storage 29 is fed.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
GetriebeanordnungGear arrangement
22
StufenplanetensatzStep Planet Set
33
StirnraddifferentialSpur gear differential
44th
PlanetenträgerPlanet carrier
55
Gehäusecasing
66
PlanetensatzPlanetary set
77th
PlanetensatzPlanetary set
88th
Ausgleichsrad (breit)Balance gear (wide)
99
Ausgleichsrad (schmal)Balance gear (narrow)
1010
AusgleichsradbolzenDifferential pin
1111
AusgleichsradbolzenDifferential pin
1212
DifferentialdeckelDifferential cover
1313
SonnenradSun gear
1414th
SonnenradSun gear
1515th
AusgangswelleOutput shaft
1616
AusgangswelleOutput shaft
1717th
StirnradSpur gear
1818th
StirnradSpur gear
1919th
Wälzlagerroller bearing
2020th
Wälzlagerroller bearing
2121st
PlanetenradbolzenPlanet gear bolts
2222nd
VerstemmungCaulking
2323
VerstemmungCaulking
2424
SacklochbohrungBlind hole
2525th
RadialbohrungRadial bore
2626th
RingraumAnnulus
2727
SacklochbohrungBlind hole
2828
BordBoard
2929
Lagerungstorage
3030th
LängsbohrungLongitudinal bore
3131
ÖlfangschaleOil pan
3232
RadialbohrungRadial bore
3333
AusnehmungRecess
3434
LoslagerFloating bearing
3535
LaufverzahnungRunning gear
3636
FestlagerFixed bearing
3737
Aufnahmeadmission
3838
Ansatzapproach
3939
EingangssonnenradInput sun gear
SS.
Abstand der StirnräderDistance between the spur gears

Claims (10)

Getriebeanordnung (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Stufenplanetensatz (2) und ein über einen gemeinsamen Planetenträger (4) verbundenes Stirnraddifferential (3), das einen ersten und einen zweiten Planetensatz (6, 7) aufweist, die paarweise miteinander verzahnt sind, wobei jeder Planetensatz (6, 7) jeweils ein Sonnenrad (13, 14) einschließt, das rotationsfest mit einer Ausgangswelle (15, 16) des Stirnraddifferentials (3) verbunden ist, über eine Eingangswelle in die in einem Gehäuse (5) integrierte Getriebeanordnung (1) eingebrachte Drehmomente werden von dem Stufenplanetensatz (2) in das Stirnraddifferential (3) und anschließend auf die Ausgangswellen (15, 16) und damit auf angetriebene Fahrzeugräder übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass Zumindest ein Planetenradbolzen (21) des Stufenplanetensatzes (2) durch eine Verzahnungsebene des Stirnraddifferentials (3) ragt und in einem radialen Abstand zu den Sonnenrädern (13, 14) angeordnet ist beziehungsweise sind und die Ausgleichsradbolzen (10, 11) an dem von den Stufenplaneten (17, 18) abgewandten Ende-einen Differentialdeckel (12) radial und axial fixieren, wobei der Planetenträger (4) über ein Loslager (34), welches sich aus einem Zahneingriff einer Eingangssonne (39) und Doppelplaneten bildenden Stirnrädern (17, 18) des Stufenplanetensatzes (2) ergibt sowie mittels des Differentialdeckels (12) über ein Festlager (36) in dem Gehäuse (5) gelagert ist.Transmission arrangement (1) for a motor vehicle, comprising a stepped planetary set (2) and a spur gear differential (3) which is connected via a common planetary carrier (4) and has a first and a second planetary set (6, 7) which are geared to one another in pairs, wherein each planetary gear set (6, 7) includes a sun gear (13, 14) which is connected in a rotationally fixed manner to an output shaft (15, 16) of the spur gear differential (3), via an input shaft to the gear arrangement (1) integrated in a housing (5) ) Introduced torques are transmitted from the stepped planetary set (2) to the spur gear differential (3) and then to the output shafts (15, 16) and thus to driven vehicle wheels, characterized in that at least one planetary gear pin (21) of the stepped planetary set (2) by a The toothing plane of the spur gear differential (3) protrudes and is or are arranged at a radial distance from the sun gears (13, 14) and the compensation Calibration wheel bolts (10, 11) at the end facing away from the stepped planets (17, 18) fix a differential cover (12) radially and axially, the planet carrier (4) via a floating bearing (34), which is made up of a tooth engagement of an input sun ( 39) and double planetary spur gears (17, 18) of the stepped planetary set (2) results as well is mounted in the housing (5) by means of the differential cover (12) via a fixed bearing (36). Getriebeanordnung (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein Sonnenrad (13, 14) des Stirnraddifferentials (3) im Einbauzustand im geringen axialen Abstand zu dem Planetenträger (4) platziert ist, der dazu lokal im Bereich der Ausgleichsradbolzen (10, 11) jeweils eine Ausnehmung (33) aufweist.Gear arrangement (1) according to Claim 1 characterized in that a sun gear (13, 14) of the spur gear differential (3) is placed in the installed state at a small axial distance from the planet carrier (4), which for this purpose has a recess (33) locally in the area of the differential gear bolts (10, 11) . Getriebeanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein äußerer Hüllkreis des Stirnraddifferentials (3) kleiner als ein Innendurchmesser von einem zugehörigen Hohlrad ausgelegt ist.Gear arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that an outer enveloping circle of the spur gear differential (3) is designed to be smaller than an inner diameter of an associated ring gear. Getriebeanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsradbolzen (10, 11) des Stirnraddifferentials (3) im Einbauzustand formschlüssig über die Bauteilgeometrien des Differentialdeckels (12) und des Planetenträgers (4) zumindest axial fixiert sind.Gear arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the differential gear bolts (10, 11) of the spur gear differential (3) are positively fixed in the installed state via the component geometries of the differential cover (12) and the planetary carrier (4) at least axially. Getriebeanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradbolzen (21) der Stufenplanetensätze (2) an beiden Enden mittels Verstemmungen (22, 23) mit dem Planetenträger (4) bzw. dem Differentialdeckel (12) lagefixiert sind.Gear arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the planet gear bolts (21) of the stepped planetary sets (2) are fixed in position at both ends by means of caulking (22, 23) with the planet carrier (4) or the differential cover (12). Getriebeanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnräder (17, 18) der Stufenplanetensätze (2) über Wälzlager (19, 20) drehbar auf dem Planetenradbolzen (21) gelagert sind.Gear arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the spur gears (17, 18) of the stepped planetary sets (2) are rotatably mounted on the planetary gear pin (21) via roller bearings (19, 20). Getriebeanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Schmierung einer Lagerung (29) der Ausgleichsräder (8, 9) des Stirnraddifferentials (3) endseitig in eine Längsbohrung (30) der Ausgleichsradbolzen (10, 11) eine Ölfangschale (31) eingesetzt ist.Gear arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that for the lubrication of a bearing (29) of the differential gears (8, 9) of the spur gear differential (3) at the end in a longitudinal bore (30) of the differential gear bolts (10, 11) an oil pan ( 31) is inserted. Getriebeanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Schmierung der Wälzlager (19, 20) der Stirnräder (17, 18) des Stufenplanetensatzes (2) die Planetenradbolzen (21) eine Sacklochbohrung (24) sowie Radialbohrungen (25) aufweisen.Gear arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that for the lubrication of the roller bearings (19, 20) of the spur gears (17, 18) of the stepped planetary set (2), the planet gear bolts (21) have a blind hole (24) and radial bores (25) exhibit. Getriebeanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Verzahnungen der Ausgleichsräder (8, 9) des Stirnraddifferentials (3) und/oder der Stirnräder (17, 18) des Stufenplanetensatzes (2) ein Wälzschälen vorgesehen ist.Gear arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a skiving is provided to produce the toothing of the differential gears (8, 9) of the spur gear differential (3) and / or the spur gears (17, 18) of the stepped planetary set (2). Antriebsstrang einer E-Achse mit einer Getriebeanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Drive train of an electric axle with a gear arrangement (1) according to one of the preceding claims.
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