DE102019201637A1

DE102019201637A1 - Getriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102019201637A1
Application number: DE102019201637.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Meixner
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2019-02-08
Filing date: 2019-02-08
Publication date: 2020-08-13
Also published as: WO2020160864A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug (2), die eine mit einer Antriebseinrichtung (6) des Kraftfahrzeugs (2) wirkverbindbare Eingangswelle (3) sowie eine erste Ausgangswelle (4) und eine zweite Ausgangswelle (5) aufweist und über ein als Planetengetriebe ausgestaltetes Drehmomentverlagerungsgetriebe (13) verfügt, über das die Eingangswelle (3) mit der ersten Ausgangswelle (4) und der zweiten Ausgangswelle (5) gekoppelt ist. Dabei ist vorgesehen, dass ein Planetenträger (14) des Planetengetriebes mit der Eingangswelle (3) und der ersten Ausgangswelle (4) drehfest gekoppelt und ein Hohlrad (17) des Planetengetriebes mit der zweiten Ausgangswelle (5) drehfest und/oder über ein Verstärkungsplanetengetriebe (27) gekoppelt ist, wobei ein Sonnenrad (18) des Planetengetriebes über eine Schaltkupplungsanordnung (19) antriebstechnisch an eine elektrische Maschine (20) angeschlossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die eine mit einer Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs wirkverbindbare Eingangswelle sowie eine erste Ausgangswelle und eine zweite Ausgangswelle aufweist und über ein als Planetengetriebe ausgestaltetes Drehmomentverlagerungsgetriebe verfügt, über das die Eingangswelle mit der ersten Ausgangswelle und der zweiten Ausgangswelle gekoppelt ist.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 10 2006 006 327 B4 bekannt. Diese beschreibt ein Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebes, der einen Elektromotor und eine Verbrennungskraftmaschine aufweist, welche über ein Planetengetriebe miteinander in Verbindung stehen, welches mit einer Getriebeeingangswelle verbunden ist, wobei in einem Sonderbetrieb eine Drehzahl des Elektromotors in Richtung Null eingestellt wird, vorzugsweise auf zumindest annähernd Null eingestellt wird und eine von Null verschiedene Drehzahl der Getriebeeingangswelle, welche gegenüber einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine reduziert ist, anhand der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine eingestellt wird, wobei gegenüber einem Normalbetrieb eine Geschwindigkeit verringert und ein Drehmoment erhöht wird. Dabei ist vorgesehen, dass eine Ladezustandsüberwachung eines mit dem Elektromotor verbindbaren Akkumulators vorgenommen wird, anhand derer eine Restdrehzahl des Elektromotors während des Sonderbetriebs vorgegeben wird, und dass zur Beendigung des Sonderbetriebes die Drehzahl des Elektromotors derart angehoben und die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine derart abgesenkt wird, dass beide Drehzahlen zumindest annähernd übereinstimmen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Getriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Getriebeeinrichtungen Vorteile aufweist, insbesondere trotz äußerst kompakter Bauform eine „Torque Vectoring“-Funktionalität zwischen den beiden Ausgangswellen realisiert.
Dies wird erfindungsgemäß mit einer Getriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass ein Planetenträger des Planetengetriebes mit der Eingangswelle und der ersten Ausgangswelle drehfest gekoppelt und ein Hohlrad des Planetengetriebes mit der zweiten Ausgangswelle drehfest und/oder über ein Verstärkungsplanetengetriebe gekoppelt ist, wobei ein Sonnenrad des Planetengetriebes über eine Schaltkupplungsanordnung antriebstechnisch an eine elektrische Maschine angeschlossen ist.
Die Getriebeeinrichtung dient dem Übertragen eines Drehmoments beziehungsweise Antriebsdrehmoments zwischen der Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs einerseits sowie wenigstens einer Radachse des Kraftfahrzeugs andererseits. Über die Getriebeeinrichtung ist insoweit die wenigstens eine Radachse mit der Antriebseinrichtung wirkverbunden beziehungsweise wirkverbindbar. Die wenigstens eine Radachse liegt entsprechend als angetriebene Radachse vor. Sie kann insbesondere als Vorderradachse oder als Hinterradachse des Kraftfahrzeugs ausgestaltet sein.
Beispielsweise ist über die Getriebeeinrichtung lediglich eine einzige Radachse des Kraftfahrzeugs antreibbar. In diesem Fall dient die Getriebeeinrichtung insbesondere dem Aufteilen des von der Antriebseinrichtung bereitgestellten Antriebsdrehmoments auf unterschiedliche Teilachsen dieser Radachse, wobei über jede der Teilachsen wenigstens ein Rad des Kraftfahrzeugs antriebstechnisch mit der Getriebeeinrichtung und entsprechend der Antriebseinrichtung gekoppelt oder zumindest koppelbar ist. Die Getriebeeinrichtung dient insoweit als Achsdifferentialgetriebe. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass über die Getriebeeinrichtung mehrere Radachsen antriebstechnisch an die Antriebseinrichtung angeschlossen sind. In diesem Fall dient die Getriebeeinrichtung als Mittendifferentialgetriebe der Aufteilung des Antriebsdrehmoments auf die unterschiedlichen Radachsen. Die Radachsen liegen beispielsweise als Vorderradachse sowie als Hinterradachse vor.
Die Getriebeeinrichtung weist die Eingangswelle sowie die erste Ausgangswelle und die zweite Ausgangswelle auf. Die Eingangswelle der Getriebeeinrichtung ist an die Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs antriebstechnisch angeschlossen, vorzugsweis über ein Schaltgetriebe und/oder eine Kupplung, insbesondere eine Anfahrkupplung. Mittels des Schaltgetriebes kann eine aus mehreren Übersetzungen ausgewählte Übersetzung zwischen der Antriebseinrichtung und der Eingangswelle der Getriebeeinrichtung eingestellt werden. Die Kupplung ist bevorzugt als Schaltkupplung und besonders bevorzugt als Anfahrkupplung ausgestaltet. Mithilfe der Kupplung kann insoweit die Wirkverbindung zwischen der Antriebseinrichtung und der Eingangswelle der Getriebeeinrichtung wahlweise hergestellt oder unterbrochen werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die erste Ausgangswelle mit einer ersten Teilwelle der Radachse, insbesondere über ein erstes Getriebe, und die zweite Ausgangswelle mit einer zweiten Teilwelle der Radachse, insbesondere über ein zweites Getriebe wirkverbindbar oder wirkverbunden ist. Besonders bevorzugt ist die erste Ausgangswelle permanent und/oder starr mit der ersten Teilwelle und die zweite Ausgangswelle permanent und/oder starr mit der zweiten Teilwelle gekoppelt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die erste Ausgangswelle mit einer ersten Radachse, insbesondere über das erste Getriebe, und die zweite Ausgangswelle mit der zweiten Radachse, insbesondere über das zweite Getriebe, wirkverbindbar oder wirkverbunden ist. Wiederum ist bevorzugt die erste Ausgangswelle permanent und/oder starr mit der ersten Radachse und die zweite Ausgangswelle permanent und/oder starr mit der zweiten Radachse gekoppelt.
Das erste Getriebe und das zweite Getriebe können jeweils als Tellerradgetriebe ausgestaltet sein, sodass die Drehachsen der beiden Teilwellen beziehungsweise der beiden Radachsen jeweils gegenüber den Drehachsen der Ausgangswellen angewinkelt sind, also einen Winkel mit ihnen einschließen, der größer als 0° und kleiner als 180° ist.
Die Antriebseinrichtung verfügt über zumindest ein Antriebsaggregat, welches beispielsweise als Brennkraftmaschine oder als elektrische Maschine ausgestaltet ist. Selbstverständlich kann die Antriebseinrichtung auch als Hybridantriebseinrichtung vorliegen und insoweit mehrere Antriebsaggregate aufweisen, welche bevorzugt unterschiedlichen Typs sind. In diesem Fall liegt eines der Antriebsaggregate beispielsweise als Brennkraftmaschine und ein anderes der Antriebsaggregate als elektrische Maschine vor. Verfügt die Antriebseinrichtung über mehrere Antriebsaggregate, so ist sie bevorzugt derart ausgestaltet, dass die Antriebsaggregate zumindest zeitweise das auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichtete Antriebsdrehmoment gemeinsam bereitstellen.
Die Eingangswelle der Getriebeeinrichtung ist über das Drehmomentverlagerungsgetriebe, welches als Planetengetriebe vorliegt, sowohl mit der ersten Ausgangswelle als auch mit der zweiten Ausgangswelle antriebstechnisch gekoppelt, insbesondere permanent. Die Kopplung der Wellen über das Drehmomentverlagerungsgetriebe ist insbesondere drehmomentaufteilend, sodass das an der Eingangswelle bereitgestellte Antriebsdrehmoment auf die erste Ausgangswelle und die zweite Ausgangswelle aufgeteilt wird. Das Drehmomentverlagerungsgetriebe ist ein Differentialgetriebe, welches mehrere miteinander kämmende Stirnräder aufweist. Ganz allgemein arbeitet das Drehmomentverlagerungsgetriebe als Ausgleichsgetriebe.
Das Drehmomentverlagerungsgetriebe weist den Planetenträger, das Hohlrad und das Sonnenrad auf. An dem Planetenträger ist wenigstens ein Planetenrad des Planetengetriebes drehbar gelagert; über das wenigstens eine Planetenrad sind das Hohlrad und das Sonnenrad antriebstechnisch miteinander verbunden. Es kann also vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Planetenrad sowohl mit dem Hohlrad als auch mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes kämmt.
Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass anstelle des Planetenrads wenigstens ein erstes Planetenrad und wenigstens ein zweites Planetenrad vorliegen, welche miteinander kämmen. Das wenigstens eine erste Planetenrad kämmt insoweit mit dem Hohlrad und dem wenigstens einen zweiten Planetenrad, das wenigstens eine zweite Planetenrad mit dem Sonnenrad und dem wenigstens einen ersten Planetenrad. Besonders bevorzugt weist das Drehmomentverlagerungsgetriebe ebenso viele erste Planetenräder wie zweite Planetenräder und umgekehrt auf.
Mit anderen Worten kann das Planetengetriebe als Einfachplanetengetriebe oder als Doppelplanetengetriebe ausgestaltet sein. Falls im Rahmen dieser Beschreibung von dem Planetenrad, dem ersten Planetenrad beziehungsweise dem zweiten Planetenrad die Rede ist, so sind die Ausführungen stets auf das wenigstens eine Planetenrad, das wenigstens eine erste Planetenrad beziehungsweise das wenigstens eine zweite Planetenrad bezogen, sofern nicht auf das Gegenteil hingewiesen wird.
Der Planetenträger ist mit der Eingangswelle sowie mit der ersten Ausgangswelle drehfest gekoppelt. Das bedeutet, dass im Rahmen der Getriebeeinrichtung die Eingangswelle starr und permanent mit der ersten Ausgangswelle gekoppelt ist, nämlich über den Planetenträger des Drehmomentverlagerungsgetriebes. Die zweite Ausgangswelle ist hingegen lediglich über das Hohlrad an den Planetenträger angebunden. Hierzu ist das Hohlrad mit der zweiten Ausgangswelle permanent gekoppelt, nämlich drehfest und/oder über das Verstärkungsplanetengetriebe. Im Falle der drehfesten Kopplung kann selbstverständlich zwischen dem Hohlrad und der zweiten Ausgangswelle wenigstens eine Getriebestufe vorliegen, sofern diese die drehfeste beziehungsweise starre Anbindung des Hohlrads an die zweite Ausgangswelle gewährleistet.
Das Sonnenrad des Planetengetriebes ist über die Schaltkupplungsanordnung antriebstechnisch an die elektrische Maschine angeschlossen. Hierdurch wird eine besonders günstige Integration der elektrischen Maschine in die Getriebeeinrichtung erzielt. Mittels der Schaltkupplungsanordnung ist die elektrische Maschine wahlweise mit dem Sonnenrad koppelbar. Bei einer ersten Schalteinstellung der Schaltkupplungsanordnung ist insoweit die elektrische Maschine mit dem Sonnenrad gekoppelt, vorzugsweise starr beziehungsweise drehfest. Bei einer zweiten Schalteinstellung der Schaltkupplungsanordnung ist hingegen die elektrische Maschine von dem Sonnenrad entkoppelt. Ist die elektrische Maschine mit dem Sonnenrad antriebstechnisch gekoppelt, so kann mithilfe der elektrischen Maschine eine Drehmomentaufteilung des an der Eingangswelle anliegenden Antriebsdrehmoments auf die erste Ausgangswelle und die zweite Ausgangswelle vorgenommen werden. Die elektrische Maschine ermöglicht insoweit ein sogenanntes „Torque-Vectoring“. Gleichzeitig ist die Getriebeeinrichtung sehr kompakt ausgestaltet.
Eine weitere Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass das Planetengetriebe ein Einfachplanetengetriebe ist, wobei an dem Planetenträger ein Planetenrad drehbar gelagert ist, das sowohl mit dem Hohlrad als auch mit dem Sonnenrad kämmt, oder dass das Planetengetriebe ein Doppelplanetengetriebe ist, wobei an dem Planetenradträger ein erstes Planetenrad und ein mit dem ersten Planetenrad kämmendes zweites Planetenrad drehbar gelagert sind und das erste Planetenrad mit dem Hohlrad und das zweite Planetenrad mit dem Sonnenrad kämmt. Auf die Ausgestaltung des Planetengetriebes, entweder als Einfachplanetengetriebe oder als Doppelplanetengetriebe wurde bereits hingewiesen. In ersterem Fall ist das Planetengetriebe bevorzugt ein Minusplanetengetriebe, in letzterem Fall bevorzugt ein Plusplanetengetriebe.
In einer speziellen Ausgestaltung betrifft die Erfindung also eine Getriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die eine mit einer Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs wirkverbindbare Eingangswelle sowie eine erste Ausgangswelle und eine zweite Ausgangswelle aufweist und über ein als Planetengetriebe ausgestaltetes Drehmomentverlagerungsgetriebe verfügt, über das die Eingangswelle mit der ersten Ausgangswelle und der zweiten Ausgangswelle gekoppelt ist.
Dabei ist vorgesehen, dass das Planetengetriebe ein Doppelplanetengetriebe ist, das einen Planetenträger aufweist, an dem wenigstens ein erstes Planetenrad sowie ein mit dem ersten Planetenrad kämmendes zweites Planetenrad drehbar gelagert sind, wobei das erste Planetenrad mit einem Hohlrad und das zweite Planetenrad mit einem Sonnenrad kämmt, wobei der Planetenträger mit der Eingangswelle und der ersten Ausgangswelle drehfest gekoppelt und das Hohlrad mit der zweiten Ausgangswelle drehfest und/oder über ein Verstärkungsplanetengetriebe gekoppelt ist, und wobei das Sonnenrad über eine Schaltkupplungsanordnung antriebstechnisch an eine elektrische Maschine angeschlossen ist.
Die Ausgestaltung des Planetengetriebes als Einfachplanetengetriebe hat den Vorteil eines einfacheren Aufbaus. Das Doppelplanetengetriebe hingegen ist ein Plusplanetengetriebe, sodass zwischen den Wellen der Getriebeeinrichtung geringere Differenzdrehzahlen auftreten.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Eingangswelle als Hohlwelle ausgestaltet ist und die zweite Ausgangswelle die Eingangswelle zumindest bereichsweise durchgreift. Die zweite Ausgangswelle ist also wenigstens teilweise in der Eingangswelle angeordnet und durchgreift diese. Vorzugsweise erstreckt sich die zweite Ausgangswelle in axialer Richtung bezüglich einer Drehachse der Eingangswelle gesehen vollständig durch die Eingangswelle hindurch. Die Eingangswelle und die zweite Ausgangswelle sind koaxial zueinander angeordnet. Besonders bevorzugt ist auch die erste Ausgangswelle koaxial zu der Eingangswelle und der zweiten Ausgangswelle angeordnet.
Die zweite Ausgangswelle ist in und/oder an der Eingangswelle drehbar gelagert. Die Lagerung der zweiten Ausgangswelle an der Eingangswelle wird beispielsweise mithilfe eines in der Eingangswelle angeordneten Lagers realisiert, welches in radialer Richtung außen an einem Innenumfang der Eingangswelle und in radialer Richtung innen an einem Außenumfang der zweiten Ausgangswelle angreift. Das Lager ist bevorzugt als Wälzlager ausgestaltet. Es kann jedoch auch als Gleitlager vorliegen. Die beschriebene Ausgestaltung ermöglicht eine kompakte und platzsparende Ausgestaltung der Getriebeeinrichtung.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das zweite Sonnenrad über eine Zwischenwelle an die Schaltkupplungsanordnung antriebstechnisch angeschlossen ist. Die Zwischenwelle stellt insoweit die antriebstechnische Verbindung zwischen dem zweiten Sonnenrad und der Schaltkupplungsanordnung her. Vorzugsweise sind das zweite Sonnenrad und die Schaltkupplungsanordnung über die Zwischenwelle starr und/oder permanent miteinander gekoppelt. Beispielsweise erstreckt sich die Zwischenwelle in axialer Richtung aus dem Planetenträger heraus. Die Verwendung der Zwischenwelle ermöglicht auf einfache Art und Weise die Anbindung des Stufenplanetengetriebes an die Schaltkupplungsanordnung.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Planetenträger einerseits drehfest mit der Eingangswelle und andererseits mit einer koaxial zu der Eingangswelle angeordneten weiteren Zwischenwelle drehfest verbunden ist. In axialer Richtung gesehen greifen die Eingangswelle und die weitere Zwischenwelle auf gegenüberliegenden Seiten an dem Planetenträger an. Die Eingangswelle und die weitere Zwischenwelle sind koaxial zueinander angeordnet, weisen also dieselbe Drehachse auf. Die weitere Zwischenwelle dient beispielsweise der Lagerung des Planetenträgers und/oder der antriebstechnischen Anbindung des Planetenträgers an die Schaltkupplungsanordnung. In diesem Fall stellen die Zwischenwelle und die weitere Zwischenwelle Abtriebswellen der Schaltkupplungsanordnung dar und sind jeweils mit der elektrischen Maschine koppelbar. Hierdurch ist eine einfache und flexible Anbindung der elektrischen Maschine an das Drehmomentverlagerungsgetriebe realisiert.
Eine weitere bevorzugt Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Zwischenwelle und/oder die weitere Zwischenwelle als Hohlwelle ausgebildet sind und die erste Ausgangswelle die Zwischenwelle und/oder die weitere Zwischenwelle zumindest bereichsweise durchgreift. Jede der genannten Wellen, also die Zwischenwelle und die weitere Zwischenwelle, kann als Hohlwelle ausgestaltet sein. Die erste Ausgangswelle durchgreift die jeweilige Welle vorzugsweise in axialer Richtung vollständig. Die erste Ausgangswelle ist bevorzugt in und/oder an der Zwischenwelle beziehungsweise der weiteren Zwischenwelle gelagert. Zur Lagerung der ersten Ausgangswelle an der jeweiligen Welle ist ein Lager, beispielsweise ein Wälzlager oder ein Gleitlager, vorgesehen.
Besonders bevorzugt liegen sowohl die Zwischenwelle als auch die weitere Zwischenwelle als Hohlwelle vor. Hierbei ist die erste Ausgangswelle in der Zwischenwelle und die Zwischenwelle in der weiteren Zwischenwelle angeordnet. Insbesondere durchgreift die Zwischenwelle die weitere Zwischenwelle in axialer Richtung vollständig. Ebenso durchgreift vorzugsweise die erste Ausgangswelle die Zwischenwelle in axialer Richtung vollständig. Die Zwischenwelle, die weitere Zwischenwelle und die erste Ausgangswelle sind hierbei koaxial zueinander angeordnet. Die beschriebene Ausgestaltung der Zwischenwellen ermöglicht eine einfache und flexible Anbindung der elektrischen Maschine an das Drehmomentverlagerungsgetriebe.
Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Schaltkupplungsanordnung eine Verbindungswelle aufweist, die starr mit der elektrischen Maschine gekoppelt sind, insbesondere über eine Getriebestufe. Die Verbindungswelle stellt insoweit eine Antriebswelle der Schaltkupplungsanordnung dar. Die Verbindungswelle ist starr mit der elektrischen Maschine gekoppelt und mit der Zwischenwelle und/oder der weiteren Zwischenwelle (jeweils) koppelbar. Bei der ersten Schalteinstellung der Schaltkupplungsanordnung ist insoweit beispielsweise die Verbindungswelle mit der Zwischenwelle gekoppelt, insbesondere starr. Bei der zweiten Schalteinstellung der Schaltkupplungsanordnung, welche optional ist, ist hingegen die Verbindungswelle sowohl von der Zwischenwelle als auch von der weiteren Zwischenwelle entkoppelt, sodass die elektrische Maschine nicht mit dem Drehmomentverlagerungsgetriebe antriebstechnisch verbunden ist.
In einer dritten Schalteinstellung der Schaltkupplungsanordnung ist die Verbindungswelle mit der weiteren Zwischenwelle gekoppelt, vorzugsweise wiederum starr. In der ersten Schalteinstellung kann mithilfe der elektrischen Maschine insoweit die „Torque-Vectoring“-Funktionalität realisiert sein, wohingegen in der dritten Schalteinstellung die elektrische Maschine unmittelbar mit der Eingangswelle und der ersten Ausgangswelle der Getriebeeinrichtung gekoppelt ist, vorzugsweise starr. Die Anbindung der Verbindungswelle an die elektrische Maschine erfolgt bevorzugt über die Getriebestufe, mittels welcher eine insbesondere von eins verschiedene Übersetzung zwischen der elektrischen Maschine und der Verbindungswelle realisiert ist. Die beschriebene Ausgestaltung der Getriebeeinrichtung ermöglicht einen besonders flexiblen Betrieb.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass mittels einer ersten Schaltkupplung der Schaltkupplungsanordnung die Zwischenwelle und mittels einer zweiten Schaltkupplung der Schaltkupplungsanordnung die weitere Zwischenwelle mit der Verbindungswelle koppelbar ist. Die Schaltkupplungsanordnung verfügt also über die erste Schaltkupplung und die zweite Schaltkupplung. Die erste Schaltkupplung ist antriebstechnisch zwischen der Verbindungswelle und der Zwischenwelle und die zweite Schaltkupplung antriebstechnisch zwischen der Verbindungswelle und der weiteren Zwischenwelle angeordnet. Die Zwischenwelle und die weitere Zwischenwelle sind somit unabhängig voneinander mit der Verbindungswelle koppelbar, nämlich mithilfe der jeweiligen Schaltkupplung.
Die erste Schaltkupplung und die zweite Schaltkupplung sind jeweils als eine der folgenden Kupplungen ausgestaltet: kraftschlüssige Kupplung, insbesondere Lamellenkupplung, und formschlüssige Kupplung, beispielsweise Klauenkupplung oder Zahnkupplung. Beispielsweise ist die erste Schaltkupplung als formschlüssige Kupplung und die zweite Kupplung als kraftschlüssige Kupplung oder umgekehrt ausgestaltet. Ebenso können beide Schaltkupplungen als kraftschlüssige Kupplungen oder als formschlüssige Kupplungen vorliegen. Die Ausgestaltung der ersten Schaltkupplung als formschlüssige Kupplung und der zweiten Schaltkupplung als kraftschlüssige Kupplung ermöglicht zum einen eine energieeffiziente Anbindung der elektrischen Maschine an die Eingangswelle und die zweite Ausgangswelle sowie eine flexible Einstellbarkeit der „Torque-Vectoring“-Funktionalität.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Verstärkungsplanetengetriebe ein Verstärkungsgetriebesonnenrad, ein Verstärkungsgetriebehohlrad und einen Verstärkungsgetriebeplanetenträger aufweist, wobei das Verstärkungsgetriebesonnenrad starr mit dem Planetenträger und der Verstärkungsgetriebeplanetenträger starr mit der zweiten Ausgangswelle gekoppelt ist. An dem Verstärkungsgetriebeplanetenträger ist wenigstens ein Verstärkungsgetriebeplanetenrad drehbar gelagert. Das Verstärkungsgetriebeplanetenrad kämmt einerseits mit dem Verstärkungsgetriebesonnenrad und andererseits mit dem Verstärkungsgetriebehohlrad. Die beschriebene Ausgestaltung des Verstärkungsplanetengetriebes ermöglicht eine besonders hohe Effizienz der Getriebeeinrichtung.
Schließlich kann im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine im Längsschnitt bezüglich einer Drehachse der Eingangswelle gesehen in Überdeckung mit der Eingangswelle angeordnet ist. In anderen Worten ist die elektrische Maschine im Längsschnitt gesehen neben der Eingangswelle angeordnet. Vorzugsweise liegt die elektrische Maschine achsparallel zu der Eingangswelle vor. Bevorzugt wird die elektrische Maschine in axialer Richtung vollständig von der Eingangswelle übergriffen, sodass also die Eingangswelle beidseitig über die elektrische Maschine hinausragt. Insbesondere ist die elektrische Maschine im Längsschnitt gesehen zwischen dem Planetenträger des Drehmomentverlagerungsgetriebes und einer Getriebestufe angeordnet, über welche die Eingangswelle mit der Antriebseinrichtung antriebstechnisch gekoppelt ist.
Die Schaltkupplungsanordnung, über welche die elektrische Maschine mit dem Drehmomentverlagerungsgetriebe koppelbar ist, kann im Längsschnitt beziehungsweise in axialer Richtung gesehen auf der der elektrischen Maschine abgewandten Seite des Drehmomentverlagerungsgetriebes angeordnet sein. Alternativ ist die Schaltkupplungsanordnung auf der der elektrischen Maschine zugewandten Seite des Drehmomentverlagerungsgetriebes angeordnet. Beide Anordnungen haben unterschiedliche Vorteile. Die beschriebene Anordnung der elektrischen Maschine ermöglicht eine besonders kompakte Ausgestaltung der Getriebeeinrichtung.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Getriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug in einer ersten Ausführungsform,
2 eine schematische Darstellung der Getriebeeinrichtung in der ersten Ausführungsform, ergänzt um ein Verstärkungsplanetengetriebe,
3 eine schematische Darstellung der Getriebeeinrichtung in einer zweiten Ausführungsform,
4 eine schematische Darstellung der Getriebeeinrichtung in der zweiten Ausführungsform, wiederum ergänzt um das Verstärku ngsplanetengetriebe,
5 eine schematische Darstellung der Getriebeeinrichtung in einer dritten Ausführungsform,
6 eine schematische Darstellung der Getriebeeinrichtung in der dritten Ausführungsform, ergänzt um das Verstärkungsplanetengetriebe,
7 eine schematische Darstellung der Getriebeeinrichtung in einer vierten Ausführungsform, sowie
8 eine schematische Darstellung der Getriebeeinrichtung in der vierten Ausführungsform, wiederum ergänzt um das Verstärku ngsplanetengetriebe.

Die 1 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung einer Getriebeeinrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug 2, welches hier lediglich äußerst schematisch angedeutet ist. Die Getriebeeinrichtung 1 verfügt über eine Eingangswelle 3, eine erste Ausgangswelle 4 sowie über eine zweite Ausgangswelle 5. Die Eingangswelle 3 ist an eine Antriebseinrichtung 6 des Kraftfahrzeugs 2 antriebstechnisch angeschlossen, vorzugsweise über ein Gangwechselgetriebe 7 und/oder über eine Getriebestufe 8. Die Getriebestufe 8 ist vorzugsweise derart ausgeschaltet, dass eine Getriebeausgangswelle 9 des Gangwechselgetriebes 7 versetzt, insbesondere parallel versetzt, zu der Eingangswelle 3 angeordnet ist.
Die erste Ausgangswelle 4 und die zweite Ausgangswelle 5 der Getriebeeinrichtung 1 sind in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel mit unterschiedlichen Radachsen 10 des Kraftfahrzeugs 2 antriebstechnisch gekoppelt, wobei lediglich eine der Radachsen 10 dargestellt ist, nämlich beispielsweise eine Vorderradachse. Die erste Ausgangswelle 4 ist an die nicht dargestellte der Radachsen 10 antriebstechnisch angeschlossen, welche beispielsweise als Hinterradachse vorliegt. Die zweite Ausgangswelle 5 ist hingegen mit der dargestellten der Radachsen 10 antriebstechnisch verbunden, beispielsweise über wenigstens eine Getriebestufe 11, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel über mehrere Getriebestufen 11 und/oder ein Achsdifferentialgetriebe 12.
Die Getriebeeinrichtung 1 verfügt über ein als Planetengetriebe ausgestaltetes Drehmomentverlagerungsgetriebe 13. Dieses weist einen Planetenträger 14 auf, an dem wenigstens ein erstes Planetenrad 15 sowie wenigstens ein zweites Planetenrad 16 drehbar gelagert sind. Die Planetenräder 15 und 16 kämmen miteinander. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Drehmomentverlagerungsgetriebe 13 insoweit als Doppelplanetengetriebe ausgestaltet. Das erste Planetenrad 15 kämmt zudem mit einem Hohlrad 17, das zweite Planetenrad 16 mit einem Sonnenrad 18 des Drehmomentverlagerungsgetriebes 13. Das Hohlrad 17 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel drehfest mit der zweiten Ausgangswelle 5 antriebstechnisch gekoppelt. Das Sonnenrad 18 ist hingegen über eine Schaltkupplungsanordnung 19 antriebstechnisch an eine elektrische Maschine 20 angeschlossen.
Es ist erkennbar, dass das Sonnenrad 18 über eine Zwischenwelle 21 und der Planetenträger 14 über eine weitere Zwischenwelle 22 starr an die Schaltkupplungsanordnung 19 angeschlossen sind. Die Schaltkupplungsanordnung 19 verfügt zudem über eine Verbindungswelle 23, die starr mit der elektrischen Maschine 20 antriebstechnisch gekoppelt ist, vorzugsweise über eine Getriebestufe 24. Die Getriebestufe 24 ist hierbei derart ausgestaltet, dass die elektrische Maschine 20 neben der Eingangswelle 3 angeordnet ist, insbesondere parallel zu dieser vorliegt. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel liegt die elektrische Maschine 20 im Längsschnitt gesehen in Überdeckung mit der Eingangswelle 3 vor. Insbesondere ist sie in axialer Richtung bezüglich einer Drehachse der Eingangswelle 3 gesehen zwischen dem Planetenträger 14 und der Getriebestufe 8 angeordnet. Hierdurch wird eine platzsparende Ausgestaltung der Getriebeeinrichtung 1 erzielt.
Es ist weiter erkennbar, dass die Zwischenwelle 21 als Hohlwelle ausgestaltet ist und die erste Ausgangswelle 4 in sich aufnimmt. Auch die weitere Zwischenwelle 22 ist als Hohlwelle ausgestaltet. Sie nimmt wiederum die Zwischenwelle 21 in sich auf. Die Schaltkupplungsanordnung 19 verfügt über eine erste Schaltkupplung 25 und eine zweite Schaltkupplung 26. Die erste Schaltkupplung 25 liegt in Form einer kraftschlüssigen Kupplung und die zweite Schaltkupplung 26 in Form einer formschlüssigen Kupplung vor. Mithilfe der ersten Schaltkupplung 25 ist die Verbindungswelle 23 mit der Zwischenwelle 21 und mithilfe der Schaltkupplung 26 mit der weiteren Zwischenwelle 22 koppelbar. Entsprechend kann die elektrische Maschine 20 sowohl mit dem Planetenträger 14 und mit in der Eingangswelle 3 sowie der ersten Ausgangswelle 4 als auch mit dem Planetenrad 15 antriebstechnisch gekoppelt werden. Es kann somit mithilfe der elektrischen Maschine 20 das von der Antriebseinrichtung 6 bereitgestellte Antriebsdrehmoment unterstützt oder das Antriebsdrehmoment auf die Ausgangswellen 4 und 5 einstellbar verteilt werden, sodass eine „Torque-Vectoring“-Funktionalität realisiert ist.
Die 2 zeigt die erste Ausführungsform der Getriebeeinrichtung 1 in schematischer Form, ergänzt um ein Verstärkungsplanetengetriebe 27. Dieses weist ein Verstärkungsgetriebesonnenrad 28, ein Verstärkungsgetriebehohlrad 29 und einen Verstärkungsplanetenträger 30 auf. An dem Verstärkungsplanetenträger 30 ist wenigstens ein Verstärkungsgetriebeplanetenrad 31 drehbar gelagert, das sowohl mit dem Verstärkungsgetriebesonnenrad 28 als auch mit dem Verstärkungsgetriebehohlrad 29 kämmt. Das Verstärkungsgetriebesonnenrad 28 ist starr mit dem Hohlrad 17, das Verstärkungsgetriebehohlrad 29 starr mit dem Planetenträger 14 und der Verstärkungsgetriebeplanetenträger 30 starr mit der zweiten Ausgangswelle 5 antriebstechnisch gekoppelt.
Die 3 zeigt eine schematische Darstellung der Getriebeeinrichtung 1 in einer zweiten Ausführungsform. Diese entspricht weitestgehend der ersten Ausführungsform, sodass auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen und nachfolgend lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird. Diese liegen darin, dass die Schaltkupplungsanordnung 19 nun nicht mehr auf der der elektrischen Maschine 20 abgewandten Seite des Drehmomentverlagerungsgetriebes 13 angeordnet ist, sondern vielmehr auf der der elektrischen Maschine 20 zugewandten Seite. Zudem nimmt nun die Zwischenwelle 21 nicht mehr die erste Ausgangswelle 4, sondern die Eingangswelle 3 und entsprechend die zweite Ausgangswelle 5 auf. Dies gilt ebenso für die Verbindungswelle 23. Die weitere Zwischenwelle 22 ist von der Eingangswelle 3 gebildet.
Die 4 zeigt eine schematische Darstellung der Getriebeeinrichtung 1 in der zweiten Ausführungsform, wiederum ergänzt um das Verstärkungsgetriebe 27. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.
Die 5 zeigt eine schematische Darstellung der Getriebeeinrichtung 1 in einer dritten Ausführungsform. Diese ähnelt wiederum der ersten Ausführungsform, sodass auf die entsprechenden Ausführungen hingewiesen und nachfolgend lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird. Diese liegen darin, dass das Drehmomentverlagerungsgetriebe 13 nicht als Doppelplanetengetriebe, sondern als Einfachplanetengetriebe ausgestaltet ist. Entsprechend ist lediglich das Planetenrad 15 vorhanden, das zweite Planetenrad 16 entfällt. Das Planetenrad 15 kämmt sowohl mit dem Hohlrad 17 als auch mit dem Sonnenrad 18. Das Drehmomentverlagerungsgetriebe 13 ist insoweit als Minusplanetengetriebe ausgestaltet.
Die 6 zeigt eine schematische Darstellung der dritten Ausführungsform der Getriebeeinrichtung 1, ergänzt um das Verstärkungsplanetengetriebe 27. Erneut wird auf die vorstehenden Ausführungen hingewiesen.
Die 7 zeigt eine vierte Ausführungsform der Getriebeeinrichtung 1 in schematischer Längsschnittdarstellung. In der vierten Ausführungsform weist die Getriebeeinrichtung 1 Merkmale sowohl der zweiten Ausführungsform als auch der dritten Ausführungsform auf. So entspricht die vierte Ausführungsform weitestgehend der zweiten Ausführungsform, wobei das Drehmomentverlagerungsgetriebe 13 jedoch analog zu der dritten Ausführungsform als Einfachplanetengetriebe ausgestaltet ist. Auf die entsprechenden Ausführungen wird hingewiesen.
Die 8 zeigt die Getriebeeinrichtung 1 in der vierten Ausführungsform, wiederum ergänzt um das Verstärkungsplanetengetriebe 27. Auf die vorstehenden Ausführungen wird hingewiesen.
Bezugszeichenliste

1: Getriebeeinrichtung
2: Kraftfahrzeug
3: Eingangswelle
4: Ausgangswelle
5: Ausgangswelle
6: Antriebseinrichtung
7: Gangwechselgetriebe
8: Getriebestufe
9: Getriebeausgangswelle
10: Radachsen
11: Getriebestufen
12: Achsdifferentialgetriebe
13: Drehmomentverlagerungsgetriebe
14: Planetenträger
15: Planetenrad
16: Planetenrad
17: Hohlrad
18: Sonnenrad
19: Schaltkupplungsanordnung
20: Maschine
21: Zwischenwelle
22: Zwischenwelle
23: Verbindungswelle
24: Getriebestufe
25: Schaltkupplung
26: Schaltkupplung
27: Verstärkungsplanetengetriebe
28: Verstärkungsgetriebesonnenrad
29: Verstärkungsgetriebehohlrad
30: Verstärkungsplanetenträger
31: Verstärkungsgetriebeplanetenrad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006006327 B4 [0002]

Claims

Getriebeeinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug (2), die eine mit einer Antriebseinrichtung (6) des Kraftfahrzeugs (2) wirkverbindbare Eingangswelle (3) sowie eine erste Ausgangswelle (4) und eine zweite Ausgangswelle (5) aufweist und über ein als Planetengetriebe ausgestaltetes Drehmomentverlagerungsgetriebe (13) verfügt, über das die Eingangswelle (3) mit der ersten Ausgangswelle (4) und der zweiten Ausgangswelle (5) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Planetenträger (14) des Planetengetriebes mit der Eingangswelle (3) und der ersten Ausgangswelle (4) drehfest gekoppelt und ein Hohlrad (17) des Planetengetriebes mit der zweiten Ausgangswelle (5) drehfest und/oder über ein Verstärkungsplanetengetriebe (27) gekoppelt ist, wobei ein Sonnenrad (18) des Planetengetriebes über eine Schaltkupplungsanordnung (19) antriebstechnisch an eine elektrische Maschine (20) angeschlossen ist.
Getriebeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe ein Einfachplanetengetriebe ist, wobei an dem Planetenträger (14) ein Planetenrad (15) drehbar gelagert ist, das sowohl mit dem Hohlrad (17) als auch dem Sonnenrad (18) kämmt, oder dass das Planetengetriebe ein Doppelplanetengetriebe ist, wobei an dem Planetenradträger (14) ein erstes Planetenrad (15) und ein mit dem ersten Planetenrad (15) kämmendes zweites Planetenrad (16) drehbar gelagert sind, und das erste Planetenrad (15) mit dem Hohlrad (17) und das zweite Planetenrad (16) mit dem Sonnenrad (18) kämmt.
Getriebeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (3) als Hohlwelle ausgestaltet ist und die zweite Ausgangswelle (5) die Eingangswelle (3) zumindest bereichsweise durchgreift.
Getriebeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (18) über eine Zwischenwelle (21) an die Schaltkupplungsanordnung (19) antriebstechnisch angeschlossen ist.
Getriebeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (14) einerseits drehfest mit der Eingangswelle (3) und andererseits mit einer koaxial zu der Eingangswelle (3) angeordneten weiteren Zwischenwelle (22) drehfest verbunden ist.
Getriebeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle (21) und/oder die weitere Zwischenwelle (22) als Hohlwelle ausgebildet sind und die erste Ausgangswelle (4) die Zwischenwelle (21) und/oder die weitere Zwischenwelle (22) zumindest bereichsweise durchgreift.
Getriebeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkupplungsanordnung (19) eine Verbindungswelle (23) aufweist, die starr mit der elektrischen Maschine (20) gekoppelt ist.
Getriebeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer ersten Schaltkupplung (25) der Schaltkupplungsanordnung (19) die Zwischenwelle (21) und mittels einer zweiten Schaltkupplung (26) der Schaltkupplungsanordnung (19) die weitere Zwischenwelle (22) mit der Verbindungswelle (23) koppelbar ist.
Getriebeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsplanetengetriebe (27) ein Verstärkungsgetriebesonnenrad (28), ein Verstärkungsgetriebehohlrad (29) und einen Verstärkungsgetriebeplanetenträger (30) aufweist, wobei das Verstärkungsgetriebesonnenrad (28) starr mit dem Hohlrad (17), das Verstärkungsgetriebehohlrad (29) starr mit dem Planetenträger (14) und der Verstärkungsgetriebeplanetenträger (30) starr mit der zweiten Ausgangswelle (5) gekoppelt ist.
Getriebeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (6) im Längsschnitt bezüglich einer Drehachse der Eingangswelle (3) gesehen in Überdeckung mit der Eingangswelle (3) angeordnet ist.