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Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Schaltanordnung für ein Planetengetriebe sowie ein Planetengetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, und ein Kraftfahrzeug.
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Üblicherweise weisen Kraftfahrzeuge ein schaltbares Getriebe auf, mit dem verschiedene Übersetzungsstufen bei der Drehmomentübertragung von einem Motor zu angetriebenen Rädern des Kraftfahrzeugs erfolgt.
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Zudem können moderne Kraftfahrzeuge auch einen Hybridantrieb aufweisen, bei welchem eine Antriebskraft durch mehrere Motoren verschiedenen Typs bereitgestellt werden. Beispielsweise kann ein Kraftfahrzeug sowohl eine Elektromaschine als auch eine Verbrennungskraftmaschine aufweisen, mittels welchem die Antriebskraft jeweils getrennt oder auch gemeinsam erzeugt werden kann. Dabei kann es hinsichtlich Verbrauch, Umweltschutz und Leistung vorteilhaft sein, wenn für jeden Motor getrennt einstellbare Gänge zur Verfügung gestellt werden und dennoch ein gemeinsames Getriebe zur Kraft- bzw. Momentenübertragung vorgesehen ist.
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In der
EP 2 199 573 A1 ist eine Generatorverbindungsvorrichtung zum Verbinden mit einer Gasturbine beschrieben.
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Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist es, eine verbesserte Schaltanordnung für ein Planetengetriebe bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen eines Aspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen jeweiliger anderer Aspekte und umgekehrt anzusehen sind.
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Ein erster Aspekt betrifft eine Schaltanordnung für ein Planetengetriebe, insbesondere ein Planetengetriebe eines Kraftfahrzeugs. Das Planetengetriebe kann dabei wenigstens einen Planetenradsatz mit einem Hohlrad, einem Planetenträger und einem Sonnenrad als Drehelemente aufweisen. Diese werden auch als die drei Drehelemente des Planetenradsatzes bezeichnet. Die jeweiligen Drehelemente bzw. jeweilige Planetenradsätze können dabei Teil der Schaltanordnung sein. Insgesamt können alle Komponenten des Planetengetriebes, sofern für die Funktion der Schaltanordnung erforderlich, als Komponenten der Schaltanordnung angesehen werden. Die jeweiligen Drehelemente können dabei verschiedene Teile aufweisen, wie Räder mit Verzahnungen, Wellen, und/oder Klauenelemente. Jeweilige Drehelemente können koaxial zueinander und rotationssymmetrisch sein, insbesondere bezüglich einer zentralen Drehachse des Planetengetriebes. An dem Planetenträger können ein oder mehrere Planetenräder drehbar gelagert sein, beispielsweise mittels jeweiliger Lagerbolzen. Der Planetenträger kann ein Planetensteg aufweisen, welcher radial nach innen führt und zur Lagerung des Planetenträgers, insbesondere einer axialen Lagerung, genutzt werden kann. Der Planetensteg kann dabei ein einstückiges Teil des Planetenträgers sein. Insbesondere können Planetensteg und Planetenträger monolithisch ausgebildet sein.
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Weiterhin kann die Schaltanordnung wenigstens ein verstellbares Schaltelement aufweisen. Das Schaltelement kann beispielsweise als Schaltmuffe ausgebildet sein. Das Schaltelement kann mit einem der drei Drehelemente dauerhaft drehfest verbunden sein, beispielsweise mittels einer Verzahnung. An diesem Drehelement kann das Schaltelement axial beweglich gelagert sein. Eine Verstellung des Schaltelements bzw. Änderung des Schaltzustands und damit eines gewählten Ganges kann beispielsweise durch ein axiales Bewegen des Schaltelements bewirkt werden.
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Mittels des Schaltelements kann wenigstens ein anderes der drei Drehelemente drehfest verbindbar sein. Beispielsweise kann das Schaltelement in einer bestimmten Stellung zusätzlich mit einem Drehelement drehfest verbunden sein und damit dieses Drehelement mit dem Drehelement, mit dem das Schaltelement dauerhaft drehfest verbunden ist, drehfest verbinden. Diese Verbindung kann lösbar sein, beispielsweise durch ein axiales Bewegen des Schaltelements in eine entgegengesetzte Richtung zur der Bewegung zum Herstellen der Verbindung. Eine drehfeste Verbindung kann beispielsweise mittels korrespondierender Verzahnungen hergestellt werden.
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Jeweilige Drehelemente können dafür ein Klauenelement aufweisen, welches ein zu einem Eingriffsbereich des Schaltelements korrespondierenden Eingriffsbereich aufweisen, insbesondere in Form einer Verzahnung bzw. eines Zahnbereichs.
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Vorzugsweise ist das Schaltelement innerhalb eines Innenraums eines der Drehelemente bzw. des Planetengetriebes angeordnet. Beispielsweise kann ein Hohlrad und/oder ein Gehäuse des Planetengetriebes den Innenraum definieren, insbesondere indem dieser im Wesentlichen vollständig eingehüllt ist.
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Zudem kann die Schaltanordnung ein Verbindungselement aufweisen, welches mit dem Schaltelement drehfest verbunden ist und welches einen Eingriff ausbildet, an welchem das Verstellen des Schaltelements bewirkbar ist. Das Verbindungselement kann beispielsweise eine umlaufende Nut ausbilden, in der eine Schaltgabel zum axialen Bewegen des Schaltelements eingreift. Umlaufend kann dabei in Umfangsrichtung verstanden werden. Vorzugsweise ist der Eingriff dazu ausgebildet, dass er relativ zu einem Aktuatorelement, wie einer Schaltgabel, rotieren kann und ein Eingriff mit diesem bestehen bleibt. So kann das Schaltelement unabhängig von einer rotatorischen Stellung bewegt werden und/oder das Aktuatorelement selber nicht rotierend um eine Drehachse des Planetengetriebes ausgebildet sein. Dadurch ist das Verbindungselement und damit auch das Schaltelement für eine Verstellung von außen zugänglich, insbesondere durch ein Aktuatorelement, welches durch ein Getriebegehäuse geführt ist. Das Verbindungselement kann einstückig mit dem Schaltelement ausgebildet sein, um die Teilezahl gering zu halten. Vorzugsweise ist es ein separates Bauteil, um die Montage zu erleichtern und eine Bauraumausnutzung zu verbessern.
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Vorzugsweise ist der Eingriff radial innerhalb eines Abtriebslagers des Planetengetriebes angeordnet. Das Abtriebslager kann als Teil der Schaltanordnung angesehen werden. Ein Abtriebslager kann als Lager für ein als Abtriebselement ausgebildetes Drehelement definiert sein. Ein Abtriebselement kann der Ausgang des Planetengetriebes sein. Von dem Abtriebselement kann jeweilige von Motoren erzeugte Antriebskraft nach Übersetzung durch das Planetengetriebe an jeweilige angetriebene Räder des Kraftfahrzeugs abgeben werden. Diese Abgabe kann mittelbar erfolgen, beispielsweise über eine Zwischenwelle und/oder ein Differenzial. Das Abtriebslager kann das Abtriebselement axial, radial, oder axial und radial lagern, beispielsweise an einem Getriebegehäuse. Das Abtriebselement kann auch als Abtriebswelle bezeichnet werden und/oder diese aufweisen. Vorzugsweise ist das gesamte Verbindungselement radial innerhalb des Abtriebslagers angeordnet. Vorzugsweise ist der Eingriff und/oder das Verbindungselement axial und/oder radial innerhalb des Innenraums angeordnet.
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Durch die oben beschriebene Anordnung kann ein Planetengetriebe besonders stark radial verschachtelt werden, womit ein axial kurzbauendes Getriebe und auch insgesamt Bauraumvorteile erzielt werden können. Dies ist besonders vorteilhaft für einen Front-Quer-Einbau eines Planetengetriebes in einem Kraftfahrzeug. Ein Quer-Einbau kann eine Einbaulage des Planetengetriebes im Kraftfahrzeug sein, bei welchem jeweilige Drehachsen im Wesentlichen parallel zu einer Querrichtung des Kraftfahrzeugs sind. Durch die Anordnung kann ein Bauraum bzw. Innenraum radial innerhalb des Abtriebslagers optimal genutzt werden. Gleichzeitig ist durch das Verbindungselement das Schaltelement weiterhin für ein Verstellen über eine Gehäusewand des Abtriebslagers zugänglich. Insgesamt ist so eine besonders gute Bauraumausnutzung auch bei einem komplexen Planetengetriebe mit vielen einstellbaren Gängen möglich.
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Eine axiale Richtung der Lageranordnung kann durch eine Mittelachse und/oder Drehachse des Planetengetriebes definiert sein. Die Drehachse kann dabei einer Rotationsachse jeweiliger Drehelemente entsprechen und/oder eine Rotationssymmetrieachse der jeweiligen Drehelemente. Entsprechend kann eine radiale Richtung orthogonal zu der axialen Richtung definiert sein. Radial nach außen kann dabei eine Richtung weg von der Drehachse sein und radial nach innen entsprechend eine Richtung hin zur Drehachse.
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In weiterer Ausgestaltung der Schaltanordnung ist es vorgesehen, dass das Hohlrad als Abtriebselement ausgebildet ist und mittels des Abtriebslagers gelagert ist, insbesondere an einem Gehäuse des Planetengetriebes. Das Hohlrad bildet dabei üblicherweise das radial äußerste Drehelement. Entsprechend können die anderen Drehelemente einfach an und/oder in diesem mit gelagert sein. So kann gegebenenfalls die Anzahl notwendiger Lager besonders klein sein. Zudem ist so ausreichend Platz für das Verbindungselement und das Schaltelement. Das Hohlrad kann dazu ausgebildet sein, relativ zum Gehäuse rotieren zu können. Das Abtriebslager kann vorzugsweise das Hohlrad axial und/oder radial lagern. Beispielsweise kann das Abtriebslager ein Wälzlager, insbesondere ein Axialwälzlager, sein. Das Abtriebslager kann beispielsweise auch als doppelreihiges Schrägkugellager ausgebildet sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Schaltanordnung ist es vorgesehen, dass der Innenraum durch das Hohlrad definiert ist. Zum Innenraum kann dabei alles gezählt werden, was axial und radial innerhalb des Hohlrads liegt. Das Hohlrad kann für diese Definition auch jeweilige dauerhaft drehfest damit verbundene Klauenelemente und/oder Wellenelemente aufweisen. Das Hohlrad kann dabei auch den Innenraum für eine Ölschmierung wenigstens teilweise abdichten. Der Planetenträger und/oder das Sonnenrad des gleichen Planetenradsatzes wie das Hohlrad können auch wenigstens teilweise oder komplett in dem Innenraum des Hohlrads angeordnet sein. Der Innenraum des Hohlrads ist besonders groß und erlaubt entsprechend eine kompakte Schachtelung. Alternativ oder zusätzlich kann der Innenraum auch wenigstens teilweise durch den Planetenträger definiert sein. Eine axiale Durchführung jeweiliger Elemente zum Bewegen des Schaltelements kann so besonders kompakt sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Schaltanordnung ist es vorgesehen, dass das Verbindungselement ein im Wesentlichen axial ausgerichtetes längliches Element, insbesondere eine Stange, aufweist. Diese Stange kann auch als Schaltstange bezeichnet werden. Das längliche Element erlaubt es, das Schaltelement an einem dem Abtriebslager abgewandten Endbereich, insbesondere einem Endbereich des Hohlrads und/oder Innenraums, anzuordnen und trotzdem problemlos verstellen zu können. Eine Haupterstreckung des länglichen Elements kann also vom Schaltelement in Richtung des Abtriebslagers erfolgen, bevorzugt axial bis zu diesem oder darüber hinaus. Vorzugsweise ist das axial ausgerichtete längliche Element durch Planetenträger geführt, insbesondere durch eine Durchgangsöffnung außerhalb eines Umfangsbereichs einer Lagerung für jeweilige Planetenräder, wie beispielsweise Lagerbolzen. Die Durchgangsöffnung kann dabei insbesondere in dem Planetenträgersteg ausgebildet sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Schaltanordnung ist es vorgesehen, dass das Verbindungselement eine im Wesentlichen ringförmige Schiebemuffe aufweist, welche den Eingriff ausbildet. Dies erlaubt einen einfachen mechanischen Eingriff unabhängig von der rotatorischen Lage des Schaltelements, insbesondere auch von einem nicht um die Drehachse rotierbaren Aktuatorteil. Der Eingriff kann insbesondere durch eine radial außen an einer Umfangsfläche der Schiebemuffe ausgebildete und umlaufende Nut ausgebildet sein. Diese erlaubt einen simplen mechanischen Eingriff zum Hin- und Herbewegen der Schiebemuffe und damit auch des Schaltelements in axialer Richtung. Beispielsweise kann in der Nut ein Rollelement, wie eine Scheibe, bei Rotation des Verbindungselements, insbesondere zusammen mit dem Schaltelement, um die Drehachse in der Nut abrollen. Dieses Rollelement kann sich bei einer axialen Bewegung an jeweiligen Seitenwänden der Nut abstützen und so die Schiebemuffe axial mitbewegen.
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In weiterer Ausgestaltung der Schaltanordnung ist es vorgesehen, dass das Schaltelement dauerhaft drehfest mit dem Planetenträger verbunden ist. Dadurch lassen sich vorteilhafte Schaltzustände realisieren. Zudem ist durch die obige Anordnung immer noch eine Zugänglichkeit zum Verstellen des Schaltelements gegeben, selbst wenn es gemeinsam mit dem Planetenträger innerhalb des Hohlrads angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Schaltelement dabei mit dem Planetenträger des Planetenradsatzes verbunden, welcher auch die Abtriebswelle aufweist bzw. von dem ein Drehelement, vorzugsweise das Hohlrad, mit dem Abtriebslager gelagert ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Schaltanordnung ist es vorgesehen, dass das Schaltelement dazu ausgebildet ist, wahlweise mit zwei unterschiedlichen der drei Drehelementen, mit welchen das Schaltelement nicht dauerhaft drehfest verbunden ist, verbindbar zu sein, insbesondere dazu, in einer ersten Position den Planetenträger mit dem Hohlrad drehfest zu verbinden und in einer zweiten Position den Planetenträger mit einem Sonnenrad eines weiteren Planetenradsatzes zu verbinden. Das Schaltelement kann so zwei alternative Schaltzustände bereitstellen, wodurch mit wenigen beweglichen Teilen viele Gänge bzw. Übersetzungsstufen zur Verfügung gestellt werden können. Der weitere Planetenradsatz ist vorzugsweise benachbart und koaxial angeordnet. Dadurch ergibt sich ein kompaktes Planetengetriebe mit vielen Gängen, welches auch zur Einbindung zweier unterschiedlicher Motoren in einen Antriebsstrang besonders geeignet ist. Vorzugsweise ist das Schaltelement weiterhin dazu ausgebildet, in einer dritten Position ausschließlich mit dem Drehelement, mit dem es dauerhaft drehfest verbunden ist, verbunden zu sein. Diese Stellung kann auch als Freilauf bezeichnet werden. Damit wird nochmals die Anzahl einstellbarer Übersetzungsstufen erhöht, ohne das notwendiger Weise mehr Bauraum benötigt wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Schaltanordnung ist es vorgesehen, dass das Schaltelement und/oder das Verbindungselement radial innerhalb eines Außenumfangs des Planetenträgers angeordnet sind. So ergibt sich ein besonders kompaktes und verschachteltes Lager, wobei dennoch das Schaltelement einfach für dessen Verstellung zugänglich ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Schaltanordnung ist es vorgesehen, dass die Schaltanordnung ein mechanisches Gestänge aufweist, welches für eine Verbindung mit dem Eingriff und ein Verstellen des Schaltelements ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das mechanische Gestänge durch eine Gehäusewand des Planetengetriebes nach außen geführt, insbesondere durch eine Gehäusewand, an welcher das Abtriebslager abgestützt ist. Dafür können jeweilige Durchgangsöffnungen vorgesehen sein. Für die Verbindung mit dem Eingriff kann das mechanische Gestänge an einem Ende beispielsweise ein drehbares Radelement aufweisen. Dieses Radelement kann in der Nut der Schiebemuffe bei Rotation des Schaltelements mit dem drehfest verbundenen Teil abrollen. Das Gestänge selbst rotiert dabei nicht mit jeweiligen Drehelementen mit. Das Gestänge kann beispielsweise eine erste und eine zweite Zahnstange aufweisen. Die erste Zahnstange kann beispielsweise durch die Gehäusewand geführt sein und/oder dazu ausgebildet sein, um ihre Längsachse zu rotieren. Ein Ende der ersten Zahnstange, welches beispielsweise eine außen umlaufende Verzahnung aufweisen kann, kann in einem Eingriff mit einer Verzahnung einer zweiten Zahnstange sein. Die zweite Zahnstange kann diese Verzahnung außen an wenigstens einer Seite entlang ihrer Längserstreckung aufweisen. Durch Rotation der ersten Zahnstange wird die zweite Zahnstange somit in axialer Richtung bewegt, womit auch das Schaltelement bewegt werden kann, insbesondere mittels des an der Schiebemuffe im Eingriff befindlichen Radelements. Die zweite Zahnstange ist vorzugsweise ebenfalls radial innerhalb des Abtriebslagers angeordnet. Ein Aktuieren des Gestänges kann beispielsweise mittels eines Elektromotors erfolgen oder auch durch einen manuell zu betätigenden Ganghebel. Durch das Gestänge kann eine mechanische Aktuation erfolgen, welche besonders zuverlässig und kostengünstig ist.
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In einer Ausgestaltung der Schaltanordnung können das Verbindungselement und damit auch das Schaltelement hydraulisch bewegt werden. Dies kann vorteilhaft sein, wenn das Kraftfahrzeug mit dem Planetengetriebe bzw. der Schaltanordnung bereits ein hydraulisches System aufweist.
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Ein zweiter Aspekt betrifft ein Planetengetriebe, welches wenigstens einen Planetenradsatz mit einem Hohlrad, einem Planetenträger und einem Sonnenrad als Drehelemente aufweist, und mit wenigstens einer Schaltanordnung gemäß dem ersten Aspekt. Die sich aus der Schaltanordnung gemäß dem ersten Aspekt ergebenden Merkmale und Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Aspekts zu entnehmen, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts und umgekehrt anzusehen sind.
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Vorzugsweise weist das Planetengetriebe mehrere gegebenenfalls miteinander koppelbare Planetenradsätze auf und eine Vielzahl von unterschiedlichen einstellbaren Gängen.
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Ein dritter Aspekt betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Schaltanordnung gemäß dem ersten Aspekt und/oder mit einem Planetengetriebe gemäß dem zweiten Aspekt. Die sich aus der Schaltanordnung gemäß dem ersten Aspekt und dem Planetengetriebe gemäß dem zweiten Aspekt ergebenden Merkmale und Vorteile sind den Beschreibungen des ersten bzw. zweiten Aspekts zu entnehmen, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten bzw. zweiten Aspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts und umgekehrt anzusehen sind
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Weitere Merkmale ergeben sich in den Ansprüchen, dem Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in den Ausführungsbeispielen genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen zu verlassen.
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1 veranschaulicht in einer schematischen Schnittansicht ausschnittsweise ein Planetengetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einer Schaltanordnung.
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1 zeigt in schematischen Schnittansicht ausschnittsweise ein Planetengetriebe 10 für ein Kraftfahrzeug. Das Planetengetriebe 10 weist zwei koaxiale Planetenradsätze auf. Der in 1 links gezeigte Planetenradsatz umfasst dabei ein Hohlrad 12, einen Planetenträger 14 und ein Sonnenrad 16 als Drehelemente. Der rechte Planetenradsatz weist ebenfalls diese Drehelemente auf, wobei nur ein Teil eines Sonnenrads 18 gezeigt ist. Die jeweiligen Drehelemente können dabei nicht nur Räder mit Verzahnungen aufweisen, sondern auch Wellen und Klauenelemente, wie in 1 auch zu erkennen ist. Alle Drehelemente der Planetenradsätze sind rotationssymmetrisch zu einer zentralen gemeinsamen Drehachse 24 und können um diese potenziell rotieren. Die Drehachse 24 definiert dabei die axiale Richtung. Die radiale Richtung ist entsprechend orthogonal dazu, wobei radial nach innen Richtung der Drehachse 24 geht und radial nach außen von dieser weg.
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Der Planetenträger 14 weist zudem mehrere in gleichmäßigem Abstand an seinem Umfang angeordnete Planetenräder auf, welche mittels eines Lagerbolzens drehbar an diesem gelagert sind. Der Schnitt von 1 geht jedoch nicht durch eines dieser Planetenräder, so dass diese nicht dargestellt sind. Der Planetenträger 14 weist vorliegend einen Planetenträgersteg 20 auf, mittels welchem ein radial äußerer Bereich mit einer mittigen Welle 22 des Planetenträgers 14 verbunden ist. Die Welle 22 ist vorliegend mit einer Ausgangswelle einer Verbrennungsmaschine drehfest verbunden und entsprechend eine Eingangswelle des Planetengetriebes. Ein Drehelement des rechten Planetenradsatzes ist mit einem Rotor einer Elektromaschine verbunden. Entsprechend bindet das Planetengetriebe 10 zwei unterschiedliche Motoren in einen Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs ein.
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Das Hohlrad 12 ist vorliegend als Abtriebswelle ausgebildet. Von dem Hohlrad 12 werden jeweilige Antriebskräfte an damit verbundene angetriebene Räder des Kraftfahrzeugs geleitet. Dabei können eine Zwischenwelle und/oder ein Differenzial zwischengeschaltet sein.
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Das Hohlrad 12 ist mittels eines Abtriebslagers 26 an einer Abtriebsgehäusewand 28 gelagert. Das Abtriebslager 26 ist dabei doppelreihiges Schrägkugellager ausgebildet und kann sowohl axiale als auch radiale Kräfte aufnehmen. Der Planetenträger 14 und das Sonnenrad 16 können mittelbar über das Hohlrad 12 gelagert sein.
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Das Hohlrad 12 und sein Abtriebslager 26 geben für das Planetengetriebe 10 im Bereich des linken Planetenradsatzes den minimalen radialen Bauraumbedarf vor. Das Hohlrad 12 definiert dabei mit der Abtriebsgehäusewand 28 einen Innenraum 30. Vorzugsweise sind viele Komponenten des Planetengetriebes 10, insbesondere des linken Planetenradsatzes, innerhalb dieses Innenraums 30 anageordnet, um den Bauraumbedarf des Planetengetriebes 10 besonders klein zu halten. Gleichzeitig soll das Planetengetriebe 10 jedoch eine Vielzahl von einstellbaren Übersetzungsstufen bzw. Gängen zur Verfügung stellen, insbesondere um die Elektromaschine und die Verbrennungskraftmaschine unabhängig voneinander mit unterschiedlichen Übersetzungen in den Antriebsstrang einbinden zu können. Dies erfordert jedoch eine Zugänglichkeit jeweiliger Schaltelemente für deren Verstellen.
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Vorliegend ist beispielsweise ein Schaltelement 32 gezeigt, welches beispielsweise als Schaltmuffe ausgebildet sein kann. Dieses Schaltelement 32 ist dauerhaft drehfest mit einer Verzahnung mit dem Planetenträger 14 verbunden. In 1 ist eine Freilaufstellung des Schaltelements 32 gezeigt, in welcher dieses nicht mit einem weiteren Drehelement verbunden ist. Durch ein Bewegen des Schaltelements 32 axial nach links bzw. hin zum Planetenträger 14 kann eine weitere Verzahnung in Eingriff mit einer Verzahnung des Sonnenrads 18 des rechten Planetenradsatzes gebracht werden. Entsprechend wird somit das Schaltelement 32 mit dem Sonnenrad 18 drehfest verbunden und damit auch der Planetenträger 14. Durch ein Bewegen des Schaltelements 32 axial nach rechts bzw. weg vom Planetenträger 14 kann die weitere Verzahnung in Eingriff mit einer Verzahnung des Hohlrads 12 gebracht werden. Entsprechend wird somit das Schaltelement 32 mit dem Hohlrad 12 drehfest verbunden und damit auch der Planetenträger 14. Das Schaltelement 32 hat also drei Schaltzustände, mit denen jeweiligen Übersetzungen für die Elektromaschine und/oder die Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt werden können. Das Schaltelement 32 ist dabei vollständig in dem Innenraum 30 aufgenommen. Insgesamt kann das Planetengetriebe 10 so sehr kompakt sein. Jeweilige Zahnbereiche an dem Schaltelement 32 können als Mitnahmeverzahnung bezeichnet werden und jeweilige Zahnbereiche an den Drehelementen als Klauenverzahnung. Die Verzahnungen können auch als Schaltverzahnungen bezeichnet werden.
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Vorliegend ist das Schaltelement 32 mechanisch axial bewegbar. Dabei ist eine erste Schaltstange 34 vorgesehen, welche durch die Gehäusewand 28 verläuft. Entsprechend ist die erste Schaltstange 34 nicht um die Drehachse 24 rotierend ausgebildet. Das Schaltelement 32 rotiert jedoch mit dem Planetenträger 14 mit, womit eine mechanische Verbindung sehr anspruchsvoll werden kann und einen hohen Bauraumbedarf haben kann.
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Im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel des Planetengetriebes 10 ist jedoch eine Schaltanordnung gezeigt, welche diese Verbindung sehr bauraumsparend und mit einfachen Mitteln herstellen kann. Das Schaltelement 32 ist mittels einer länglichen, sich in axialer Richtung zum Abtriebslager 26 erstreckenden zweiten Schaltstange 36 verbunden. Diese Schaltstange ist dabei durch den Planetenträger 14 geführt, insbesondere durch eine Durchgangsöffnung in dem Planetenträgersteg 20. Dies ist vorliegend möglich, da das Schaltelement 32 und somit auch die zweite Schaltstange 36 mit dem Planetenträger 14 dauerhaft drehfest verbunden sind und somit mit diesem mitrotieren. An dem dem Schaltelement 32 abgewandten Ende der zweiten Schaltstange 36 ist ein Versatzelement 38 befestigt, welches sich axial und radial nach innen in dem Innenraum 30 in einen Bereich radial innerhalb des Abtriebslagers 26 erstreckt. Hier ist üblicherweise ein Freiraum vorhanden, der nicht von den übrigen Drehelementen benötigt wird und in welchem einfach eine mechanische Verbindung nach außerhalb des Getriebegehäuses möglich ist. Das Planetengetriebe 10 kann durch Nutzung dieses Raums besonders kompakt sein
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Radial innerhalb des Abtriebslagers 26 ist zudem ein mit dem Versatzelement 38 verbundenes Verbindungselement 40 ausgebildet. Dieses Verbindungselement 40 ist vorliegend als im Wesentlichen ringförmige Schiebemuffe ausgebildet, welche eine radial nach außen offene Nut 42 aufweist. Auch das Verbindungselement dreht also mit dem Schaltelement 32 und damit auch mit dem Planetenträger 14 mit um die Drehachse 24.
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Durch einen durch die Nut 42 gebildeten Eingriff kann das Verbindungselement 40 mit einfachen Mitteln mit nicht um die Drehachse 42 rotierenden mechanischen Gestängen verbunden werden. Zu diesem Zweck ist ein Rollelement 44 vorgesehen, welches in der Nut 42 an deren Boden bei einer Rotation des Verbindungselements 40 abrollen kann. Bei einer axialen Bewegung drück das Rollelement 44 jedoch gegen jeweilige Seitenwände der Nut 42, welche durch das Verbindungselement 40 gebildet sind, und kann so über das Verbindungselement 40, das Versatzelement 38 und die zweite Schaltstange 36 ein axiales Bewegen und damit Schalten des Schaltelements 32 bewirken.
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Obwohl das Verbindungselement 40 vorliegend nur als Schiebemuffe ausgebildet gezeigt ist, kann das Verbindungselement 40 auch dahingehend verstanden werden, dass es die Schiebemuffe mit der Nut 42, das Versatzelement 38 und die zweite Schaltstange 36 aufweist. Diese jeweiligen Teile können einstückig ausgebildet sein, um die Teilezahl gering zu halten. Bei getrennten Teilen, wie vorliegend gezeigt, ist die Montage besonders einfach.
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Das Rollelement 44 ist vorliegend drehbar an einem dem Planetenträger 14 zugewandten Ende einer Schaltgabel 46 ausgebildet, welche ebenfalls radial innerhalb des Abtriebslagers 26 angeordnet ist. Die Schaltgabel 46 weist an einem der ersten Schaltstange 34 benachbarten Endbereich eine Verzahnung auf. Die erste Schaltstange 34 ist um ihre Längsachse rotierbar und weist an einem der Schaltgabei 46 benachbarten Umfangsbereich eine korrespondierende Verzahnung auf. Die beiden Verzahnungen sind dabei im Eingriff. Durch eine Rotation der ersten Schaltstange 34 kann durch ein Abrollen der Verzahnungen entsprechend ein axiales Bewegen der Schaltgabel 46 nach links oder rechts bewirkt werden, wodurch das Schaltelement 32 entsprechend verstellt werden kann.
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Wie sowohl an obigen Ausführungen als auch an der 1 zu erkennen ist, ist das Planetengetriebe 10 stark verschachtelt, insbesondere radial durch Ausnutzung des Innenraums 30 radial innerhalb des Abtriebslagers 26. Somit ergibt sich eine sehr kurze axiale Bauweise. Der Innenraum 30 kann optimal ausgenutzt werden, insbesondere zur Ansteuerung des Schaltelements 32. Das Verbindungselement 40 bzw. die dadurch gebildete Schiebemuffe ist über die Gehäusewand 28 zugänglich.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Planetengetriebe
- 12
- Hohlrad
- 14
- Planetenträger
- 16
- Sonnenrad
- 18
- Sonnenrad
- 20
- Planetenträgersteg
- 22
- Welle
- 24
- Drehachse
- 26
- Abtriebslager
- 28
- Abtriebsgehäusewand
- 30
- Innenraum
- 32
- Schaltelement
- 34
- erste Schaltstange
- 36
- zweite Schaltstange
- 38
- Versatzelement
- 40
- Verbindungselement
- 42
- Nut
- 44
- Rollelement
- 46
- Schaltgabel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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