-
Die Erfindung betrifft ein Differenzialgetriebe für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Differenzialgetriebes gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.
-
Differenzialgetriebe werden bei Kraftfahrzeugen benutzt, um das Antriebsmoment eines Antriebsmotors auf die zwei angetriebenen Räder der Antriebsachse zu übertragen. Dabei ermöglicht das Differenzialgetriebe einen Drehzahlausgleich zwischen den beiden angetriebenen Rädern, beispielsweise bei einer Kurvenfahrt, in der das kurveninnere Rad eine kürzere Wegstrecke zurücklegt als das kurvenäußere Rad.
-
Aus der
DE 10 2015 006 084 A1 ist ein Planetengetriebe für eine Antriebsanordnung einer Arbeitsmaschine zum Antreiben der Arbeitsmaschine mit einer variabel einstellbaren Drehzahl bekannt. Das Planetengetriebe weist einen ersten Planetenradsatz auf, an den ein erstes Antriebsaggregat koppelbar ist sowie einen zweiten Planetenradsatz, an den die Arbeitsmaschine koppelbar ist. Dabei weisen der erste Planetenradsatz und der zweite Planetenradsatz jeweils Planetenräder auf, die auf mindestens zwei gemeinsamen Planetenwellen, die in einem Planetenträger gelagert sind, angeordnet sind. Dabei ist der Planetenträger in einem Getriebegehäuse des Planetengetriebes drehbar gelagert und von einem zweiten Antriebsaggregat antreibbar.
-
Aus der
EP 2 821 672 B1 ist eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Antriebswelle und einer zweiten Antriebswelle bekannt, deren Enden koaxial zueinander angeordnet sind. Die Antriebsvorrichtung umfasst ein Differenzial sowie einen Geschwindigkeitsreduzierungsmechanismus, welche koaxial zueinander in einem gemeinsamen Getriebegehäuse des Planetengetriebes angeordnet sind, wobei ein Hohlrad des Geschwindigkeitsreduzierungsmechanismus an dem Gehäuse befestigt ist.
-
Die
DE 10 2015 223 914 A1 zeigt ein Umlaufrädergetriebe für ein Kraftfahrzeugantriebssystem, mit: einem ersten Sonnenrad, einem zweiten Sonnenrad, einem Planetenträger, einer Planetenanordnung mit ersten und zweiten Planeten die mit den beiden Sonnenrädern derart in Eingriff stehen, dass die beiden Sonnenräder miteinander gegensinnig drehbar gekoppelt sind; einem Stufenplaneten der einen ersten Verzahnungsabschnitt und einen zweiten Verzahnungsabschnitt aufweist, einem Hohlrad, das mit dem ersten Verzahnungsabschnitt des Stufenplaneten in Eingriff steht, einem dritten Sonnenrad das mit dem zweiten Verzahnungsabschnitt des Stufenplaneten in Eingriff steht und zu einer Umlaufachse des Planetenträgers gleichachsig angeordnet ist, wobei der erste Verzahnungsabschnitt des Stufenplaneten sich auf dem Axialniveau der Verzahnung des ersten und des zweiten Sonnenrades erstreckt und über eine erste und eine zweite Lagerstelle in dem Planetenträger gelagert ist, und der zweite Verzahnungsabschnitt an dem Planetenträger fliegend gelagert ist und sich auf einer dem ersten Verzahnungsabschnitt abgewandten Außenseite des Planetenträgers erstreckt.
-
Die
DE 10 2015 223 131 A1 zeigt eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Differentialgetriebe und eine Torque-Vectoring-Einheit mit einer elektrischen Maschine, wobei das Differentialgetriebe einen ersten und einen zweiten an einem gemeinsamen Steg drehbar gelagerten Planetensatz aufweist, wobei der erste Planetensatz zumindest mit einer ersten Sonne kämmt, der zweite Planetensatz zumindest mit einer zweiten Sonne kämmt und die beiden Planetensätze zumindest paarweise miteinander kämmen, und wobei zumindest die zweite Sonne zum Umverteilen des Drehmoments zwischen der ersten und zweiten Sonne mit der Torque-Vectoring-Einheit verbunden ist.
-
Die
DE 10 2017 111 042 A1 zeigt eine elektrische Antriebsvorrichtung für ein Achse eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine elektrische Antriebsmaschine mit einem Stator und einem Rotor, die über eine Rotorwelle mit einer Getriebevorrichtung wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung einen ersten Planetenradsatz mit mehreren Planetenrädern, einen Stufenplanetenradsatz mit mehreren Stufenplanetenrädern und ein Stirnraddifferential mit einem zweiten und dritten Planetenradsatz mit jeweils mehreren Planetenrädern aufweist, wobei die Planetenräder des ersten Planetenradsatzes drehbar an einem ersten Planetenträger angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad und mit einem ersten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei jedes Stufenplanetenrad ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad aufweist, wobei die Stufenplanetenräder drehbar an einem zweiten Planetenträger angeordnet sind, wobei das erste Zahnrad mit einem zweiten Sonnenrad und mit einem zweiten Hohlrad im Zahneingriff steht und das zweite Zahnrad mit einem dritten Hohlrad im Zahneingriff steht, und wobei der erste Planetenträger drehfest mit dem zweiten Sonnenrad verbunden ist und das erste Hohlrad (8a) drehfest mit dem zweiten Hohlrad verbunden ist, wobei ferner die jeweiligen Planetenräder des zweiten und dritten Planetenradsatzes an einem dritten Planetenträger drehbar gelagert sind, wobei die Planetenräder des zweiten Planetenradsatzes mit einem dritten Sonnenrad im Zahneingriff stehen und die Planetenräder des dritten Planetenradsatzes mit einem vierten Sonnenrad im Zahneingriff stehen, und wobei die Planetenräder des zweiten Planetenradsatzes paarweise mit den Planetenrädern des dritten Planetenradsatzes im Zahneingriff stehen.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, ein alternatives Differenzialgetriebe vorzuschlagen, welches einen geringen Bauraumbedarf und ein geringes Gewicht aufweisen und die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile beseitigt.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Differenzialgetriebe mit einer Eingangswelle, welche drehfest mit einem Sonnenrad des Differenzialgetriebes verbunden ist, mit einem Hohlrad, sowie mit einem gestuften Planetenrad gelöst, wobei eine erste Stufe des gestuften Planetenrads in einer ersten Verzahnungsebene mit dem Sonnenrad und eine zweite Stufe des Planetenrads in einer zweiten Verzahnungsebene mit dem Hohlrad in Eingriff steht. Das Differenzialgetriebe umfasst einen Planetenträger, welcher das gestufte Planetenrad trägt. Es ist vorgesehen, dass die erste Stufe und die zweite Stufe durch die den Planetenträger axial begrenzenden Wandungen voneinander beabstandet sind, wobei die beiden Stufen außerhalb des Planetenträgers angeordnet sind. Mit anderen Worten ist die erste und die zweite Stufe jeweils am Planetenträger fliegend gelagert. Zudem sind die beiden Stufen nicht auf derselben Seite außerhalb des Planetenträgers angeordnet, sondern jeweils auf den den Planetenträger begrenzenden Seiten. Dabei wird der Abstand zwischen den beiden Stufen des Planetenrads derart gewählt, dass genügend Lagerabstand zwischen den beiden Verzahnungen entsteht. Durch den Abstand kann das zweistufige Planetenrad mit vergleichsweise einfachen Werkzeugen und Fertigungsmethoden hergestellt werden, wodurch die Kosten für das gestufte Planetenrad reduziert werden können. Ferner ist eine einteilige Ausführung des gestuften Planetenrades möglich, wodurch die Montage des Differenzialgetriebes bezüglich Toleranzlagen vereinfacht werden kann. Ferner sind durch das gestufte Planetenrad sehr hohe Übersetzungsverhältnisse möglich, da die Verzahnung der kleineren Planetenradstufe mit dem Hohlrad mit einem großen Übersetzungsverhältnis ausgeführt werden kann. Der Innendurchmesser begrenzt dabei nicht den Bauraum des Planetenträgers wie bei aus dem Stand der Technik bekannten Planetenradgetrieben. Die Verzahnung der kleineren Planetenradstufe ist in radialer Richtung nach innen in Richtung der Abtriebswelle nicht durch den Bauraum eines Bolzens oder Lagers begrenzt. Zudem ist es vorteilhafterweise möglich, den Bauraum radial außerhalb des Planetenträgers zu nutzen, da das Hohlrad und das Sonnenrad, mit denen das gestufte Planetenrad im Eingriff steht, nicht mehr radial außerhalb des Planetenträger angeordnet sind.
-
Es ist alternativ möglich, dass das gestufte Planetenrad keine durchmessergestaltete Abstufung enthält, sondern als Planetenrad ausgebildet ist, welches zwei axial voneinander beabstandete Verzahnungen aufweist, deren Verzahnungsgeometrie sich voneinander unterscheiden, obwohl die beiden Verzahnungen des Planetenrades keine Stufe ausbilden, sondern im Hüllkreisdurchmesser weitestgehend gleich ausgebildet sind. Damit ist es vorteilhafterweise möglich, das „gestufte“ Planetenrad durch den Planetenträger unabhängig von der Montagerichtung hindurch zu stecken.
-
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen und Weiterentwicklungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Planetengetriebes möglich.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Planetenträger ein erster Trägerblech und ein zweites Trägerblech aufweist, wobei zwischen den Trägerblechen ein Differenzial angeordnet ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass die beiden Trägerbleche einen Hohlraum ummanteln, wobei in dem Hohlraum zwischen den Trägerblechen ein Differenzial angeordnet ist. Durch die beiden Bleche ist ein besonders leichter und einfach herzustellender Planetenträger möglich. Dabei kann zwischen den beiden Trägerblechen ein Differenzial, vorzugsweise ein Stirnraddifferenzial angeordnet werden. Ein Stirnraddifferenzial baut in axialer Richtung im Vergleich zu anderen Differentialen besonders kurz, so dass eine besonders kompakte Ausführung des Planetenträgers möglich ist. Vorzugsweise sind die Trägerbleche des Planetenträgers derart ausgestaltet, dass an den Wangen der Trägerbleche sowohl das Differenzial als auch die Lagerung des gestuften Planetenrads abgestützt ist.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Differenzialgetriebes ist vorgesehen, dass an zumindest einem der Trägerbleche mindestens ein Aufnahmedom für ein Ausgleichszahnrad des Differenzials angeformt ist. Durch ein in den Hohlraum zwischen den beiden Trägerblechen hineinragenden Dom kann eine Aufnahme für ein Ausgleichszahnrad des Differenzials aufgenommen werden. Insbesondere kann dieser Dom formschlüssig in dem anderen Trägerblech aufgenommen werden, um eine starre Drehachse für ein solches Ausgleichszahnrad auszubilden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Trägerbleche sind mindestens zwei Dome ausgebildet, um mindestens zwei Ausgleichszahnräder des Differenzials aufnehmen zu können. Neben einem durchgängigen Dom sind auch zwei Domabschnitte, insbesondere zwei Domhälften, möglich, welche vorzugsweise formschlüssig oder kraftschlüssig in dem Hohlraum zwischen den beiden Trägerplatten miteinander verbunden werden.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Verzahnungsebene in axialer Richtung vor einer ersten Stirnfläche des Planetenträgers und die zweite Verzahnungsebene in axialer Richtung gegenüberliegend vor einer der ersten Stirnfläche abgewandten zweiten Stirnfläche des Planetenträgers liegt.
-
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn der Abstand zwischen der ersten Verzahnungsebene und der zweiten Verzahnungsebenen größer als die Breite des Planetenträgers ist. Dadurch wird genügend Abstand zur Lagerung des Planetenrad zwischen den beiden in Eingriff stehenden Stufen geschaffen. Zudem führt ein Steg zwischen den beiden Stufen des gestuften Planetenrads dazu, dass eine minimale Torsion zwischen den Stufen möglich ist, dies kann zu einer Schwingungsdämpfung im Differenzialgetriebe führen, wodurch Lastschläge, beispielsweise bei schalten eines dem Differenzialgetriebe vorgelagerten Getriebes abgemildert werden können.
-
In einer weiteren Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Differenzial ein erstes Ausgleichszahnrad und ein zweites Ausgleichszahnrad umfasst, wobei das erste Ausgleichszahnrad mit dem zweiten Ausgleichszahnrad in einer dritten Verzahnungsebene in Eingriff steht.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform des Differenzialgetriebes ist vorgesehen, dass das Differenzial in einer dritten Verzahnungsebenen mit einem ersten Abtriebszahnrad und in einer vierten Verzahnungsebene mit einem zweiten Abtriebszahnrad in Eingriff steht. Dadurch ist eine einfache Übertragung des Drehmoments von dem Planetenträger auf das Differenzial und von dem Differenzial weiter auf die beiden Abtriebswellen möglich.
-
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die dritte Verzahnungsebene und die vierte Verzahnungsebene in axialer Richtung zwischen der ersten Verzahnungsebene und der zweiten Verzahnungsebene liegen. Durch die Anordnung der dritten und vierten Verzahnungsebene zwischen den beiden Verzahnungsebene des gestuften Planetenrads ist eine besonders kompakte Ausführung des Differenzialgetriebes möglich, zudem kann eine einfache Verteilung des Antriebsmoments auf die beiden Abtriebswellen erfolgen, ohne dass weitere Übertragungsglieder, insbesondere weitere Zahnräder notwendig sind.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform des Differenzialgetriebes ist vorgesehen, dass das Hohlrad drehfest mit einem Gehäuse des Differenzialgetriebes verbunden ist. Durch ein starres Hohlrad kann eine einfache Abstützung des gestuften Planetenrads erfolgen. Dabei kann ein relativ großes Übersetzungsverhältnis erzielt werden, um die Drehzahl der Antriebsmaschine auf die an der Achsübersetzung notwendige Raddrehzahl zu übersetzen. Die reduzierte Drehzahl kann durch das nachgeschaltete Differenzial auf einfache Art und Weise auf die beiden angetriebenen Räder der Antriebsachse übertragen werden.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass das gestufte Planetenrad einteilig ausgeführt ist. Dabei umfasst das gestufte Planetenrad eine erste Stufe, welche mit dem Sonnenrad in Eingriff steht, eine zweite Stufe, welche mit dem Hohlrad in Eingriff steht sowie einen Planetenbolzen, welcher zur Lagerung des gestuften Planetenrads dient und die erste Stufe mit der zweiten Stufe verbindet. De einteilige Ausführung des gestuften Planetenrads ermöglicht eine besonders preisgünstige Herstellung und exakte Ausrichtung, insbesondere eine hohe Parallelität und Koaxialität der ersten Stufe zur zweiten Stufe des gestuften Planetenrads. Zudem können vergleichsweise einfache Fertigungsverfahren wie ein Wälzfräsen anstelle eines teureren Wälzschälens zur Herstellung des gestuften Planetenrads verwendet werden. Alternativ ist eine mehrteilige, insbesondere ein zwei- oder dreiteilige Ausführung des gestuften Planetenrads möglich. Dabei sind die Bauteile des gestuften Planetenrads vorzugsweise formschlüssig oder kraftschlüssig miteinander verbunden.
-
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur erläutert. Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Differenzialgetriebes mit einem Planetengetriebe und einem dem Planetengetriebe nachgeschaltetem Differenzial.
-
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Differenzialgetriebes 1 dargestellt. Das Differenzialgetriebe 1 weist ein Planetengetriebe und ein dem Planetengetriebe nachgeschaltetes Stirnraddifferenzial 20 auf. Das Differenzialgetriebe 1 umfasst eine Eingangswelle 2, welche drehfest mit einem Sonnenrad 3 des Differenzialgetriebes 1 verbunden ist. Das Sonnenrad 3 steht in einer ersten Verzahnungsebenen I mit mehreren Planetenrädern 4 in Eingriff, welche als gestufte Planetenräder 5 ausgeführt sind. Die gestuften Planetenräder 5 weisen eine erste Stufe 6 auf, welche in der ersten Verzahnungsebene I mit dem Sonnenrad 3 in Eingriff steht und eine zweite Stufe 7, welche in einer zweiten Verzahnungsebene II mit einem Hohlrad 11 in Eingriff steht. Zwischen der ersten Stufe 6 und der zweiten Stufe 7 des gestuften Planetenrades 5 ist ein Steg ausgebildet, an welchem das gestufte Planetenrad 5 in einem Planetenträger 8 gelagert ist. Dabei ist die Breite B des Planetenträgers 8 kleiner als der Abstand zwischen der ersten Verzahnungsebene I und der zweiten Verzahnungsebene II, sodass die beiden Stufen 6, 7 des gestuften Planetenrads 5 jeweils in axialer Richtung über die axial begrenzenden Wandungen des Planetenträgers 8 vorstehen. Das Hohlrad 11 ist drehfest mit einem Gehäuse 21 des Differenzialgetriebes 1 verbunden.
-
Der Planetenträger 8 umfasst, als Wandung,ein erstes Trägerblech 12 und ein zweites Trägerblech 13, wobei die Trägerbleche 12, 13 einen Hohlraum umschließen, in welchem ein Differenzial 20 angeordnet ist. Dazu sind an mindestens einem der Trägerbleche 12, 13 Aufnahmedome 18, 19 ausgebildet, auf welchen Ausgleichszahnräder 14, 15 des Differenzial 20 angeordnet sind. Dabei ist ein erstes Ausgleichsrad 14 vorgesehen, welches über einen Aufnahmedom 18 an dem ersten Trägerblech 12 gelagert ist und in einer dritten Verzahnungsebene III mit einem zweiten Ausgleichszahnrad 15 in Eingriff steht. Das zweite Ausgleichszahnrad 15 ist über einen Aufnahmedom 19 an dem ersten Trägerblech 12 aufgenommen und auf diesem Aufnahmedom 19 drehbar gelagert.
-
Das zweite Ausgleichszahnrad 15 steht in der dritten Verzahnungsebene III mit einem ersten Abtriebszahnrad 16 des Differenzialgetriebes 1 in Eingriff. Dieses erste Abtriebszahnrad 16 ist drehfest mit einer ersten Abtriebswelle 9 verbunden, welche das Differenzialgetriebe 1 mit einem angetriebenen Rad einer Antriebsachse eines Kraftfahrzeuges verbindet. Das erste Ausgleichszahnrad 14 steht in einer vierten Verzahnungsebene IV mit einem zweiten Abtriebszahnrad 17 des Differenzialgetriebes 1 in Eingriff. Dieses zweite Abtriebszahnrad 17 ist drehfest mit einer zweiten Abtriebswelle 10 verbunden, welche das Differenzialgetriebe 1 mit einem weiteren angetriebenen Rad der Antriebsachse des Kraftfahrzeuges verbindet.
-
Das Antriebsmoment MA eines nicht dargestellten Antriebsmotors, insbesondere eines elektrischen Antriebsmotors für ein Kraftfahrzeug wird auf die Eingangswelle 2 übertragen. Die Eingangswelle 2 überträgt über das Sonnenrad 3 und die ersten Stufe 6 des gestuften Planetenrads das Antriebsmoment auf das gestufte Planetenrad 5. Das gestufte Planetenrad 5 rollt in der zweiten Verzahnungsebenen II an dem drehfest mit dem Gehäuse 21 verbundenen Hohlrad 11 auf, wodurch sich der Planetenträger 8 dreht. Das über das gestufte Planetenrad 5 auf den Planetenträger 8 übertragene Drehmoment ist größer als das Eingangsmoment MA , da die Drehzahl über das Hohlrad 11 in Richtung niedrig übersetzt wird. Das Drehmoment des Planetenträgers 8 wird über das Differenzial 20 und die Ausgleichszahnräder 14, 15 auf die beiden Abtriebszahnräder 16, 17 übertragen. Dabei erfolgt in einem unbelasteten Zustand eine gleichmäßige Übertragung auf beide Abtriebswellen 9, 10, sodass sich die beiden Abtriebswellen 9, 10 gleich schnell drehen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Differenzialgetriebe
- 2
- Eingangswelle
- 3
- Sonnenrad
- 4
- Planetenrad
- 5
- Stufenplanet
- 6
- Erste Stufe
- 7
- Zweite Stufe
- 8
- Planetenträger
- 9
- Erste Ausgangswelle
- 10
- Zweite Ausgangswelle
- 11
- Hohlrad
- 12
- Erstes Trägerblech
- 13
- Zweites Trägerblech
- 14
- Erstes Ausgleichsrad
- 15
- Zweites Ausgleichsrad
- 16
- Erstes Abtriebszahnrad
- 17
- Zweites Abtriebszahnrad
- 18
- Aufnahmedom
- 19
- Aufnahmedom
- 20
- Differenzial
- 21
- Gehäuse
- I
- erste Verzahnungsebene
- II
- zweite Verzahnungsebene
- III
- dritte Verzahnungsebene
- IV
- vierte Verzahnungsebene
- MA
- Antriebsmoment
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102015006084 A1 [0003]
- EP 2821672 B1 [0004]
- DE 102015223914 A1 [0005]
- DE 102015223131 A1 [0006]
- DE 102017111042 A1 [0007]
