DE102019205755B4

DE102019205755B4 - Getriebeanordnung und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102019205755B4
Application number: DE102019205755.1A
Authority: DE
Inventors: Fabian Kutter; Johannes Kaltenbach; Matthias Horn; Uwe Griesmeier; Stefan Beck
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-04-23
Filing date: 2019-04-23
Publication date: 2022-04-21
Anticipated expiration: 2039-04-24
Also published as: WO2020216502A1; CN113710929B; CN113710929A; DE102019205755A1; US20220163110A1

Abstract

Getriebeanordnung (10) für ein Kraftfahrzeug, welches wenigstens einen ersten Planetenradsatz (14) mit einem ersten Hohlrad (18), einem ersten Sonnenrad (22) und einem ersten Planetenradträger (20) als Drehelemente und einen zweiten Planetenradsatz (16) mit einem zweiten Hohlrad (24), einem zweiten Sonnenrad (28) und einem zweiten Planetenradträger (26) als Drehelemente umfasst,wobei die Getriebeanordnung (10) weiterhin ein erstes Klauenelement (36) aufweist, welches wenigstens drehfest mit dem ersten Hohlrad (18) verbunden ist und welches mittels eines ersten Schaltelements (32) mit wenigstens einem anderen Drehelement des ersten Planetenradsatzes (12) als dem ersten Hohlrad (18) drehfest verbindbar ist und welches wenigstens mittels eines zweiten Schaltelements (50) mit einem Drehelement des zweiten Planetenradsatzes (16) drehfest verbindbar ist, undwobei die Getriebeanordnung (10) ferner ein zweites Klauenelement (42) aufweist, welches mit dem zweiten Sonnenrad (28) drehfest verbunden ist und welches mittels eines Schaltelements, insbesondere dem ersten Schaltelement (32), mit wenigstens einem anderen Drehelement des ersten Planetenradsatzes (14) als dem ersten Hohlrad (18) drehfest verbindbar ist, undwobei die Getriebeanordnung (10) ein drittes Klauenelement (60) aufweist, welches ebenfalls mit dem zweiten Sonnenrad (28) drehfest verbunden ist und welches mittels eines Schaltelements, insbesondere dem zweiten Schaltelement (50), mit dem ersten Hohlrad (18) verbindbar ist,dadurch gekennzeichnet, dassdas erste Klauenelement (36) axial zwischen dem zweiten und dem dritten Klauenelement (42, 60) an diesen gelagert ist.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug.
Üblicherweise weisen Kraftfahrzeuge ein schaltbares Getriebe auf, mit dem verschiedene Übersetzungsstufen bei der Drehmomentübertragung von einem Motor zu angetriebenen Rädern des Kraftfahrzeugs erfolgt.
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.
Aus der DE 10 2013 221 130 A1 ist beispielsweise eine Vorrichtung zum lösbaren Verbinden von zwei Bauteilen mit wenigstens einer Welle beschrieben. Dabei ist ein auf der Welle drehfest angeordnetes Schaltelement jeweils mit einem der Bauteile über eine in axialer Richtung der Welle gerichtete Relativbewegung zwischen den Bauteilen und dem Schaltelement drehfest koppelbar. Das Schaltelement ist also dazu geeignet, nicht nur eine drehfeste Verbindung zwischen der Welle und einem einzelnen Bauteil herstellen und lösen zu können, sondern wahlweise die Welle mit einem ersten oder einem zweiten Bauteil drehfest zu verbinden. Das Schaltelement ermöglicht also einen zusätzlichen Schaltzustand, für den herkömmlicherweise zwei Schaltelemente benötigt wurden.
Ferner ist aus der DE 103 29 058 A1 ein Planetengetriebe bekannt, das zwei Planetenradsätze und fünf Synchronisiereinrichtungskupplungen aufweist, die dazu dienen, mindestens sechs Vorwärtsdrehzahlverhältnisse und ein Rückwärtsdrehzahlverhältnis zwischen einer Antriebswelle des Getriebes und einer Abtriebswelle des Getriebes herzustellen. Einer der Planetenradsätze ist ein zusammengesetzter Planetenradsatz und der andere ist ein einfacher Planetenradsatz. Diese beiden Planetenradsätze stehen über zwei der Synchronisiereinrichtungskupplungen in Verbindung. Die dritte der Synchronisiereinrichtungskupplung bringt einen der Planetenradsätze mit der Antriebswelle in Verbindung. Die vierte der Synchronisiereinrichtungskupplungen bringt den anderen der Planetenradsätze mit einer Abtriebswelle in Verbindung, und die fünfte der Synchronisiereinrichtungskupplungen bringt selektiv zwei Elemente der Planetenradsätze, die mit der Abtriebswelle in Verbindung stehen, mit einem Getriebegehäuse oder einem feststehenden Bauteil in Verbindung. Bei einer Ausführungsform werden die Planetenradsätze sechs Vorwärtsdrehzahlverhältnisse bereitstellen, und bei einer anderen Ausführungsform werden die Planetenradsätze acht Vorwärtsdrehzahlverhältnisse bereitstellen.
Ferner ist aus der DE 10 2017 005 310 A1 ein Gruppengetriebe für ein Kraftfahrzeug bekannt, das eine Hauptgruppe und eine Vorschaltgruppe aufweist. Ein Planetengetriebe der Vorschaltgruppe weist wenigstens ein Sonnenrad und wenigstens einen Planetenträger auf, wobei der Planetenträger in axialer Richtung des Planetengetriebes relativ zum Sonnenrad zwischen wenigstens zwei Positionen verschiebbar ist und wenigstens eine Kupplungsverzahnung aufweist, über welche in einer der Positionen der Planetenträger drehfest mit einem weiteren Getriebeelement der Vorschaltgruppe verbunden ist.
Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist es, eine verbesserte Getriebeanordnung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Ein erster Aspekt betrifft eine Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug. Die Getriebeanordnung kann wenigstens einen ersten Planetenradsatz mit einem ersten Hohlrad, einem ersten Sonnenrad und einem ersten Planetenradträger als Drehelemente und einen zweiten Planetenradsatz mit einem zweiten Hohlrad, einem zweiten Sonnenrad und einem zweiten Planetenradträger als Drehelemente umfassen. An den jeweiligen Planetenradträgern können ein oder mehrere Planetenräder drehbar befestigt sein. Bezüglich der beiden Planetenradsätze und deren Drehelemente bezeichnet „erstes“ und „zweites“ bei den Drehelementen deren Zuordnung zum jeweiligen ersten und zweiten Planetenradsatz. Der zweite Planetenradsatz muss also nicht zwei Hohlräder aufweisen, sondern kann ein einzelnes zweites Hohlrad umfassen. Die jeweiligen Planetenradsätze können dabei auch als Planetengetriebe bezeichnet werden. Vorzugsweise sind die beiden Planetenradsätze miteinander gekoppelt bzw. koppelbar. Durch zwei Planetenradsätze können eine hohe Anzahl unterschiedlicher Übersetzungsstufen bereitgestellt werden, welche auch als Gänge bezeichnet werden können. Gleichzeitig sind Planetenradsätze sehr kompakt und können hohe Lasten beschädigungsfrei übertragen. Durch das Vorsehen von zwei Planetenradsätzen können zudem vorteilhafterweise die Antriebskräfte von zwei Motoren, insbesondere zwei unterschiedlichen Motoren wie einer Elektromaschine und einer Verbrennungskraftmaschine, an jeweilige angetrieben Räder des Kraftfahrzeugs einfach übertragen werden. Dabei können zudem unterschiedliche einstellbare Gänge für die Elektromaschine und die Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt werden, um diese optimal in den Antriebsstrang einbinden zu können.
Die Getriebeanordnung kann weiterhin ein erstes Klauenelement aufweisen, welches wenigstens drehfest mit dem ersten Hohlrad verbunden ist und welches mittels eines ersten Schaltelements mit wenigstens einem anderen Drehelement des ersten Planetenradsatzes als dem ersten Hohlrad drehfest verbindbar ist und welches wenigstens mittels eines zweiten Schaltelements mit einem Drehelement des zweiten Planetenradsatzes drehfest verbindbar ist. Drehfest kann dabei insbesondere bedeuten, dass bei einer entsprechenden Verbindung jeweilige Elemente gemeinsam rotieren bzw. gemeinsam stillstehen. Üblicherweise sind solche Elemente deshalb koaxial angeordnet. Das ersten Hohlrad ist dabei ein radial äußerstes Drehelement des ersten Planetenradsatzes und kann deshalb die Zugänglichkeit zu Schaltelementen einschränken. Insbesondere die mögliche Verbindung zu dem zweiten Planetenradsatz kann die Zugänglichkeit jeweiliger Schaltelemente stark einschränken. Dadurch, dass das erste Klauenelement mit zwei Schaltelementen verbunden werden kann, wird diese Problematik entschärft. Jeweilige Schaltelemente können beispielsweise als Schaltmuffen ausgebildet sein.
Jeweilige Klauenelemente können beispielsweise einen Eingriff aufweisen, um eine lösbare Verbindung zu den jeweiligen Schaltelementen herzustellen. Ein Beispiel hierfür ist eine Verzahnung, welche in Eingriff mit einer korrespondierenden Verzahnung der jeweiligen Schaltelemente gebracht werden kann, um diese drehfest miteinander zu verbinden. Vorzugsweise ist pro Schaltelement, mit dem eine Verbindung herstellbar ist, eine zugeordnete Verzahnung vorgesehen. Die Schaltelemente sind üblicherweise insbesondere axial bewegbar gelagert, um die Verbindung herstellen bzw. lösen zu können, was auch als Ein- bzw. Auskuppeln der Verbindung bezeichnet werden kann. Vorzugsweise sind die Schaltelemente zum Bewegen mechanisch zu einem Äußeren eines Gehäuses der Getriebeanordnung verbunden, beispielsweise mittels einer Schaltstange oder einer Schaltgabel. Jeweilige durch Schalten lösbare Verzahnungen können auch als Schaltverzahnung bezeichnet werden.
Weiterhin kann die Getriebeanordnung ein zweites Klauenelement aufweisen, welches mit dem zweiten Sonnenrad drehfest verbunden ist und welches mittels eines Schaltelements, insbesondere dem ersten Schaltelement, mit wenigstens einem anderen Drehelement des ersten Planetenradsatzes als dem ersten Hohlrad drehfest verbindbar ist. Hierdurch kann ein zusätzlicher Schaltzustand bereitgestellt werden. Insbesondere ist so eine andere Kupplung des zweiten Planetenradsatzes mit dem ersten Planetenradsatz möglich. Das erste Schaltelement kann also dazu ausgebildet sein, wahlweise das zweite Sonnenrad oder das erste Hohlrad mit jeweiligen anderen Drehelementen des ersten Planetenradsatzes zu verbinden. Dadurch ist die Getriebeanordnung besonders kompakt, während die Zugänglichkeit für Schaltbewegungen durch die Kombination erleichtert wird.
Weiterhin kann die Getriebeanordnung ein drittes Klauenelement aufweisen, welches ebenfalls mit dem zweiten Sonnenrad drehfest verbunden ist und welches mittels eines Schaltelements, insbesondere dem zweiten Schaltelement, mit dem ersten Hohlrad verbindbar ist. Das erste Klauenelement kann dabei axial zwischen dem zweiten und dem dritten Klauenelement an diesen gelagert ist. Die Lagerung kann also eine Axiallagerung sein und die axiale Position des ersten Klauenelements an dem zweiten und dem dritten Klauenelement festlegen. Damit kann gleichzeitig das erste Hohlrad axial gelagert werden. Die axiale Lagerung erfolgt somit über den zweiten Planetenradsatz, so dass diese der Zugänglichkeit jeweiliger Schaltelemente, insbesondere am ersten Planetenradsatz, nicht oder weniger im Weg ist. Vorzugsweise ist das zweite Klauenelement axial weiter in Richtung des ersten Planetenradsatzes angeordnet als das dritte Klauenelement.
Das erste Klauenelement kann dabei drehbar an dem zweiten und dritten Klauenelement gelagert sein, so dass diese nicht drehfest miteinander verbunden sind. Beispielsweise kann das erste Klauenelement jeweils an dem zweiten und dritten Klauenelement mittels eines Nadellagers gelagert sein, bei dem es sich dann jeweils um ein Axiallager handelt.
Durch die oben beschriebene Bauweise der Getriebeanordnung sind jeweilige Schaltelemente gut zugänglich, um diese wahlweise zwischen zwei Schaltzuständen zum Koppeln mit zwei unterschiedlichen Drehelementen bzw. Wellen zu verstellen. Insbesondere das zweite Schaltelement ist dabei radial von außen weitestgehend frei zugänglich und kann so einfach mechanisch angesteuert werden. Jeweilige Schaltelement können bevorzugt zwischen den oben beschriebenen Verbindungsstellungen und einer weiteren Stellung verstellbar sein, in welcher keine drehfeste Verbindung hergestellt wird. Diese weitere Stellung kann entsprechend als Freilauf oder als entkoppelte Stellung bezeichnet werden, wobei dann keine drehfeste lösbare Verbindung von zwei Klauenelementen durch das entsprechende Schaltelement hergestellt wird. Die Getriebeanordnung ist zudem axial kurz bauend. Zudem kann das erste Hohlrad so axial innerhalb von Bauteilen des zweiten Sonnenrads bzw. einer zentralen Welle des zweiten Planetenradsatzes gelagert sein, wodurch sich eine kompakte Schachtelung mit wenigen Lagerstellen ergibt.
Bevorzugt ist der zweite Planetenradsatz elektromaschinenseitig angeordnet und der erste Planetenradsatz verbrennungskraftmaschinenseitig. Entsprechend kann eine Eingangswelle am zweiten Planetenradsatz mit einer Abtriebswelle einer Elektromaschine verbunden sein und eine Eingangswelle am ersten Planetenradsatz mit einer Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine. Dadurch ist die Anordnung kompakt und insbesondere für einen Front-Quer-Einbau geeignet. Bevorzugt ist das erste Sonnenrad eine Eingangs- bzw. Antriebswelle, die mit der angetriebenen Welle der Verbrennungskraftmaschine wenigstens drehfest verbunden ist. Das erstes Hohlrad ist bevorzugt eine Abtriebswelle des Getriebes, welche insbesondere mit einer Zwischenwelle und/oder einem Differenzial mit angetriebenen Rädern des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Bevorzugt ist das zweite Sonnenrad mit dem Abtrieb der Elektromaschine bzw. einer durch diese angetriebene Welle wenigstens drehfest verbunden, insbesondere mit deren Rotor.
In weiterer Ausgestaltung der Getriebeanordnung ist es vorgesehen, dass mittels des ersten Schaltelements wahlweise das erste Klauenelement und das zweite Klauenelement mit dem ersten Planetenradträger verbindbar ist. Das zweite Sonnenrad kann so mit dem ersten Planetenradträger verbunden werden oder alternativ in einer anderen Schaltstellung das erste Hohlrad mit dem ersten Planetenradträger. So ergeben sich vorteilhafte Schaltstellungen. Zudem ermöglicht das erste Schaltelement so bauraumsparend zwei gewünscht alternative drehfeste Verbindungen.
In weiterer Ausgestaltung der Getriebeanordnung ist es vorgesehen, dass mittels des zweiten Schaltelements wahlweise das dritte Klauenelement und der zweite Planetenradträger mit dem ersten Klauenelement verbindbar ist. Mittels des zweiten Schaltelements kann also in einer Schaltstellung das erste Hohlrad mit dem zweiten Sonnenrad drehfest verbunden werden und in einer weiteren Schaltstellung das erste Hohlrad mit einem entsprechenden Klauenelement des zweiten Planetenradträgers. So ergeben sich ebenfalls vorteilhafte Schaltstellungen. Zudem ermöglicht das zweite Schaltelement so bauraumsparend zwei gewünscht alternative drehfeste Verbindungen.
In weiterer Ausgestaltung der Getriebeanordnung ist es vorgesehen, dass das zweite Schaltelement axial beweglich an dem ersten Klauenelement gelagert ist, insbesondere mittels jeweiliger Fingerelemente in korrespondierenden Ausnehmungen. Dafür kann das zweite Schaltelement als Muffe ausgebildet werden. Jeweilige Fingerelemente können insbesondere an einer Stirnseite ausgebildet sein, ebenso wie die korrespondierenden Ausnehmungen. Durch eine solche axiale Führung ist das zweite Schaltelement weiterhin für dessen Verstellung radial von außen zugänglich. Zudem ist eine solche Führung bauraumsparend und steht der Anordnung anderer Teile nicht im Wege. So kann die Getriebeanordnung kompakt sein und dennoch ist das zweite Schaltelement einfach für eine mechanische Betätigung von außen zugänglich.
In weiterer Ausgestaltung der Getriebeanordnung ist es vorgesehen, dass das erste Schaltelement innerhalb eines durch das erste Hohlrad, insbesondere innerhalb eines durch einen ersten Hohlradträger definierten Hohlraums angeordnet ist. Das erste Hohlrad kann einen ersten Hohlradträger umfassen, ebenso wie das zweite Hohlrad einen zweiten Hohlradträger aufweisen kann. Der Hohlradträger kann einstückig mit dem restlichen Hohlrad ausgebildet sein oder auch mehrteilig, wobei der Hohlradträger vorzugsweise drehfest mit dem restlichen Hohlrad verbunden ist. Das erste Schaltelement kann dann beispielsweise einfach über eine axiale Schaltstange, die sich durch das erste Hohlrad erstreckt, axial zur Schaltung bewegt werden. Zudem ist in dem Hohlrad häufig ausreichend Platz, um darin noch ein Schaltelement vorzusehen. So ist die Getriebeanordnung besonders kompakt. Das erste Schaltelement kann also eine axiale Position haben, welche sich innerhalb der axialen Erstreckung des ersten Hohlrads befindet. Vorzugsweise hat das erste Schaltelement zudem eine radiale Erstreckung, welche geringer ist, als die des ersten Hohlrads.
In weiterer Ausgestaltung der Getriebeanordnung ist es vorgesehen, dass das zweite Klauenelement im Wesentlichen innerhalb des durch das erste Hohlrad, insbesondere durch den ersten Hohlradträger definierten Hohlraums angeordnet ist. Insbesondere kann es eine radiale Überdeckung mit dem Hohlraum haben. Auch hierdurch kann die Verschachtelung der Getriebeanordnung und die Kompaktheit erhöht werden. Zudem muss das erste Klauenelemente so weniger oder gar nicht über das erste Hohlrad hinausstehen und kann dennoch wie beschrieben axial an der zentralen Welle des zweiten Planetenradsatzes gelagert werden. Das zweite Klauenelement kann also eine axiale Position haben, welche sich innerhalb der axialen Erstreckung des ersten Hohlrads befindet. Vorzugsweise hat das zweite Klauenelement zudem eine radiale Erstreckung, welche geringer ist, als die des ersten Hohlrads. Insbesondere kann so die Anordnung des zweiten Klauenelements zu der des ersten Schaltelements korrespondieren, sodass die Verstelldistanz und die Größe dieser jeweiligen Teile klein sein kann.
In weiterer Ausgestaltung der Getriebeanordnung ist es vorgesehen, dass das dritte Klauenelement außerhalb des durch das erste Hohlrad, insbesondere durch den ersten Hohlradträger definierten Hohlraums angeordnet ist. Dadurch kann das erste Klauenelement vorteilhaft axial nahe dem axialen Ende des ersten Hohlrads gelagert sein, wodurch das zweite Schaltelement einfach für eine Verstellung von außen zugänglich ist, während die Getriebeanordnung axial sehr kurz bauend sein kann. Entsprechend kann das dritte Klauenelement außerhalb eines axialen Bereichs des Hohlraums des ersten Hohlrads angeordnet sein.
In weiterer Ausgestaltung der Getriebeanordnung ist es vorgesehen, dass das zweite und/oder dritte Klauenelement axial beweglich an dem zweiten Sonnenrad, insbesondere einer zweiten Sonnenwelle, gelagert sind. Dadurch ergeben sich Vorteile hinsichtlich Fertigungstoleranzen und Kraftaufnahme in der Getriebeanordnung. Insbesondere kann so eine überbestimmte Lagerung durch die mögliche Kopplung der zwei Planetenradsätze miteinander vermieden werden. Das zweite und/oder das dritte Klauenelement können mit dem zweiten Sonnenrad drehfest verbunden sein, beispielsweise mittels jeweiliger korrespondierender Mitnahmeverzahnungen. Das erste Sonnenrad kann eine erste Sonnenwelle umfassen, ebenso wie das zweite Sonnenrad eine zweite Sonnenwelle aufweisen kann. Die Sonnenwelle kann einstückig mit dem restlichen Sonnenrad ausgebildet sein oder auch mehrteilig, wobei die Sonnenwelle vorzugsweise drehfest mit dem restlichen Sonnenrad verbunden ist.
In weiterer Ausgestaltung der Getriebeanordnung ist es vorgesehen, dass das erste Klauenelement axial beweglich mit dem ersten Hohlrad verbunden ist, wobei die axiale Beweglichkeit wenigstens einseitig durch einen Anschlag begrenzt ist. Der Anschlag kann dabei beispielsweise durch jeweilige umlaufende Kragen und/oder Absätze des ersten Klauenelements und/oder des ersten Hohlrads gebildet werden. Auch hierdurch kann eine überbestimmte Lagerung vermieden werden, während gleichzeitig zumindest in einer Richtung auf das erste Hohlrad wirkende Axialkräfte abgestützt werden können. Vorzugsweise begrenzt der Anschlag eine axiale Beweglichkeit in Richtung des zweiten Planetenradsatzes. Dadurch können in diese Richtung auf das erste Hohlrad wirkende Axialkräfte über das erste Klauenelement an den zweiten Planetenradsatz geleitet werden, der diese Kräfte vorteilhaft abstützen kann.
In weiterer Ausgestaltung der Getriebeanordnung ist es vorgesehen, dass die zwei Planetenradsätze koaxial nebeneinander angeordnet sind, insbesondere unmittelbar benachbart und/oder wenigstens teilweise radial verschachtelt. Dadurch kann die Getriebeanordnung besonders kompakt sein und hohe Lasten aufnehmen. Insbesondere ist eine radiale Überdeckung jeweiliger Drehelemente der zwei unterschiedlichen Planetenradsätze möglich. Dabei kann der erste Planetenradsatz wenigstens teilweise axial einen mit dem zweiten Planetenradsatz gleichen Bauraumbereich aufweisen, wobei dann jeweilige Teile in diesem Bereich radial zueinander versetzt sein können. Dadurch ist die Getriebeanordnung axial besonders kurz bauend.
In weiterer Ausgestaltung der Getriebeanordnung ist es vorgesehen, dass das erste Klauenelement ein im Wesentlichen ringförmiger Körper ist. Ein ringförmiger Körper kann dabei vorteilhaft radial außerhalb und/oder radial innerhalb der jeweiligen Drehelemente der Getriebeanordnung angeordnet werden, damit diese besonders kompakt ist. Insbesondere kann der ringförmige Körper wenigstens teilweise radial zwischen dem ersten Hohlrad und einem Teil des zweiten Sonnenrads bzw. auf deren Welle befestigten Komponenten angeordnet sein.
In weiterer Ausgestaltung der Getriebeanordnung ist es vorgesehen, dass eine innere Durchgangsöffnung des ersten Klauenelements wenigstens bereichsweise einen größeren Durchmesser hat als das zweite Klauenelement, das dritte Klauenelement, die zweite Sonnenwelle und/oder das zweite Sonnenrad. Vorzugsweise ist ein engster Durchmesser größer als ein im gleichen Axialbereich angeordneter Teil des Sonnenrads bzw. drehfest damit verbundenen Teils. Vorzugsweise weisen wenigstens jeweils zugewandte bzw. benachbarte Bereiche der die Durchgangsöffnung bildenden Wandungen des ersten Klauenelements einen größeren Durchmesser auf als das zweite bzw. dritte Klauenelement. Die Getriebeanordnung kann so besonders stark verschachtelt und kompakt sein.
In weiterer Ausgestaltung der Getriebeanordnung ist es vorgesehen, dass das erste Klauenelements wenigstens bereichsweise eine radiale Überdeckung mit dem zweiten Klauenelement, dem dritten Klauenelement, der zweiten Sonnenwelle und/oder dem zweiten Sonnenrad hat. Insbesondere kann das erste Klauenelement um Bereiche des zweiten Klauenelements, des dritten Klauenelements und/oder des zweiten Sonnenrads radial außen herum angeordnet sein. Die Getriebeanordnung kann so einen besonders kurzen axialen Bauraum benötigen und das erste Klauenelement ist dennoch radial von außen zugänglich.
In weiterer Ausgestaltung der Getriebeanordnung ist es vorgesehen, dass der ringförmige Körper einen radial nach innen ragenden, wenigstens teilweise umlaufenden Steg aufweist, welcher wenigstens teilweise eine axiale Überdeckung mit dem zweiten und dritten Klauenelement hat und mit welchem das erste Klauenelement an dem zweiten und dritten Klauenelement gelagert ist. Der Steg kann also radial so weit nach innen ragen, dass dieser bis zu dem zweiten und dritten Klauenelement für die axiale Lagerung reicht. Der Steg kann dabei im Vergleich zu dem restlichen ringförmigen Körper axial wesentlich kürzer sein. Entsprechend können das zweite und das dritte Klauenelement enger axial nebeneinander angeordnet sein. Zudem kann das erste Klauenelement so mit seinem Hauptteil radial außenseitig des zweiten und dritten Klauenelements angeordnet sein, womit diese also radial zueinander verschachtelt sein können. Die Getriebeanordnung ist so besonders axial kompakt und die Zugänglichkeit des zweiten Schaltelements von außen ist weiter gewährleistet.
Ein zweiter Aspekt betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Getriebeanordnung gemäß dem ersten Aspekt. Die sich aus der Getriebeanordnung gemäß dem ersten Aspekt ergebenden Merkmale und Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Aspekts zu entnehmen, wobei Ausgestaltungen des ersten Aspekts als Ausgestaltungen des zweiten Aspekts und umgekehrt anzusehen sind.
Das Kraftfahrzeug kann bevorzugt eine Elektromaschine und eine Verbrennungskraftmaschine aufweisen, welche beide zur Übertragung einer Antriebskraft mit jeweiligen angetriebenen Rädern mittels der Getriebeanordnung verbunden sind.
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.

1 veranschaulicht in einer schematischen Schnittansicht ausschnittsweise eine Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug.

1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht ausschnittsweise eine Getriebeanordnung 10 eines Kraftfahrzeugs. Die Getriebeanordnung 10 hat dabei eine Mittelachse 12, zu der alle wesentlichen Elemente der Getriebeanordnung 10 koaxial sind und um die alle wesentlichen Elemente der Getriebeanordnung 10 rotationssymmetrisch sind. Die Mittelachse 12 definiert dabei eine axiale Richtung, zu der eine radiale Richtung orthogonal ist.
Die Getriebeanordnung 10 weist einen ersten in 1 links angeordneten Planetenradsatz 14 auf und einen zweiten in 1 rechts angeordneten Planetenradsatz 16 auf. Die beiden Planetenradsätze 14, 16 sind also im Wesentlichen nebeneinander axial benachbart angeordnet. Über den zweiten Planetenradsatz 16 werden Antriebskräfte einer damit verbundenen Elektromaschine in einen Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs geleitet. Über den ersten Planetenradsatz 14 werden dagegen Antriebskräfte einer damit verbundenen Verbrennungskraftmaschine in den Antriebsstrang eingeleitet. Die Verbrennungskraftmaschine und die Elektromaschine sind dabei axial links und rechts neben der Getriebeanordnung 10 angeordnet, womit eine besondere Eignung für einen Front-Quer-Einbau gegeben ist.
Der erste Planetenradsatz 14 umfasst einen ersten Hohlradträger 18, welcher auch einfach als erstes Hohlrad 18 bezeichnet werden kann, einen ersten Planetenträger 20 sowie ein erstes Sonnenrad 22, welche jeweils als Drehelemente des ersten Planetenradsatzes 14 angesehen werden können. Der zweite Planetenradsatz 16 weist entsprechend ein zweites Hohlrad 24, einen zweiten Planetenradträger 26 und ein zweites Sonnenrad 28, welche als Drehelemente des zweiten Planetenradsatzes 16 angesehen werden können. Die jeweilige Drehelemente jedes Planetenradsatzes 14, 16 können unterschiedlich miteinander und mit Drehelementen des jeweils anderen Planetenradsatzes drehfest verbunden werden, um jeweils unterschiedliche Übersetzungsstufen bzw. Gänge getrennt für die Elektromaschine und die Verbrennungskraftmaschine zum Einleiten ihrer Antriebskräfte an jeweilige angetriebene Räder zur Verfügung zu stellen.
In 1 ist ein Planetenrad 30 gezeigt, welches an dem zweiten Planetenradträger 26 drehbar gelagert ist. Jeder Planetenradträger 20, 26 kann mehrere über den Umfang verteilte Planetenräder aufweisen. Jedes Drehelement kann eine oder mehrere dauerhaft drehfest damit verbundene Klauenelemente und/oder Wellen aufweisen. Diese Klauenelemente und/oder Wellen können daher auch als Teil dieser Drehelemente angesehen werden.
Vorliegend ist die Elektromaschine mit ihrem Rotor mit dem zweiten Sonnenrad 28 verbunden. Die Verbrennungskraftmaschine ist mit ihrer Ausgangswelle mit dem ersten Sonnenrad 22 verbundenen. Als gemeinsame Ausgangswelle zum Weiterleiten der Antriebskraft bzw. eines antreibenden Drehmoments fungiert in der Getriebeanordnung das erste Hohlrad 18.
Die Getriebeanordnung 10 weist wenigstens ein erstes Schaltelement 32 auf, welches dauerhaft drehfest mit dem ersten Planetenradträger 20 an der Klauenverzahnung 34 verbunden ist. Weiterhin ist mit dem ersten Hohlrad 18 eine erstes Klauenelement 36 dauerhaft drehfest verbunden, welche linksseitig eine radial nach oben weisende Klauenverzahnung 38 aufweist. Durch axiales Bewegen nach rechts bzw. Verstellen des ersten Schaltelements 32 kann dieses mit einer korrespondierenden Verzahnung mit der ersten Klauenelement 36 drehfest verbunden werden, womit eine drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Hohlrad 18 und dem ersten Planetenträger 20 und somit eine entsprechende Übersetzung bzw. ein entsprechender Gang gewählt werden kann. Das Schaltelement 32 kann auch axial nach links bewegt werden, womit ein Eingriff an einer Klauenverzahnung 40 eines zweiten Klauenelements 42 hergestellt werden kann. Das zweite Klauenelement 42 ist dabei drehfest über eine Mitnahmeverzahnung 44 mit dem zweiten Sonnenrad 28 verbunden, dabei jedoch axial leicht beweglich zur Vermeidung einer Überbestimmung jeweiliger Lagerungen der Getriebeanordnung 10 bzw. deren Komponenten befestigt. Damit kann also der erste Planetenradträger 20 mit dem zweiten Sonnenrad 28 drehfest verbunden werden. Zudem kann das erste Schaltelement 32 in die in 1 gezeigte Stellung verstellt werden, in welcher es den ersten Planetenradträger 20 nicht mit einem weiteren Drehelement koppelt und welcher auch als Freilauf bezeichnet werden kann.
Das erste Schaltelement 32 ermöglicht also bereits drei Schaltzustände, wodurch das Getriebe trotz einer hohen Anzahl verschiedener Gänge kompakt sein kann. Dabei ist das erste Schaltelement 32 vollständig in einem durch das erste Hohlrad 18 und dessen ersten Klauenelements 36 gebildeten Hohlraum 46 aufgenommen, wodurch die Getriebeanordnung 10 besonders kompakt und verschachtelt sein kann. Das erste Schaltelement 32 kann dabei durch eine Schaltstange 48 von außen bewegt werden, welche axial ebenfalls durch den Hohlraum 46 geführt ist. Dadurch ist eine äußere Zugänglichkeit bei gleichzeitig kompakter Bauweise gewährleistet.
Weiterhin weist die Getriebeanordnung 10 ein zweites Schaltelement 50 auf, welches vorliegend als schiebbare Muffe ausgebildet ist. Das zweite Schaltelement 50 ist dabei mit jeweiligen Ausnehmungen an Fingerelementen 52 axial geführt, wobei die Fingerelemente 52 an einer Stirnseite des ersten Klauenelements 36 ausgebildet sind. Dadurch kann das zweite Schaltelement 50 radial von außen zum Verstellen bzw. Bewegen zugänglich bleiben, ohne dass eine separate Lagerung notwendig ist. Auch dadurch ist die Getriebeanordnung besonders kompakt. Das zweite Schaltelement 50 weist beispielsweise vorliegend eine außenseitig umlaufende Nut 54 auf, in die eine Schaltgabel oder Schaltstange radial von außen eingreifen kann.
In 1 ist eine Stellung des zweiten Schaltelements 50 gezeigt, in welcher dieses nicht mit einem weiteren Drehelement in Eingriff ist. Es ist also eine Freilaufstellung gezeigt. Wird das zweite Schaltelement 50 gemäß 1 axial nach rechts verschoben, kommt eine äußere Klauenverzahnung 56 mit einer korrespondierenden Verzahnung des zweiten Planetenradträgers 26 in Eingriff. Dadurch kann das erste Hohlrad 18 mit dem zweiten Planetenträger 26 drehfest verbunden werden. Wird das zweite Schaltelement 50 axial nach links bewegt, gelangt eine innere Klauenverzahnung 58 in Eingriff mit einer korrespondierenden Verzahnung eines dritten Klauenelements 60. Das dritte Klauenelement 60 ist dabei - analog zum zweiten Klauenelement 42 - mittels einer Mitnahmeverzahnung 62 mit dem zweiten Sonnenrad 28 dauerhaft drehfest aber axial leicht verschieblich verbunden. Entsprechend kann in einer solchen Schaltstellung das Hohlrad 18 mittels des zweiten Schaltelements 50 drehfest mit dem zweiten Sonnenrad 28 verbunden werden. Das zweite Schaltelement 50 ermöglicht also ebenfalls drei Schaltzustände, wobei dieses einfach von au-ßen zum Verstellen zugänglich ist. Auch dadurch kann das Getriebe trotz einer hohen Anzahl verschiedener Gänge kompakt und einfach sein.
Vorliegend ist das erste Klauenelement 36 axial nur einseitig links an dem ersten Hohlrad 18 mittels eines Kragens 64 abgestützt. Dadurch kann eine überbestimmte Lagerung vermieden werden. Alternativ kann das erste Klauenelement 36 nicht nur drehfest sondern auch axial fest mit dem ersten Hohlrad 18 verbunden sein.
Das erste Klauenelement 36 weist zudem einen radial nach innen ragenden umlaufenden Steg 66 auf. Dieser Steg 66 ragt radial nach innen bis zu einander zugewandten Stirnseiten des zweiten Klauenelements 42 und des dritten Klauenelements 60.
Mittels dieses Stegs 66 ist das erste Klauenelement 36 axial zwischen dem zweiten Klauenelement 42 und dem dritten Klauenelement 60 gelagert. Vorliegend ist dafür an jeder Stirnseite ein Axialnadellager 68 vorgesehen.
So kann das erste Klauenelement 36 und damit auch wenigstens einseitig das erste Hohlrad 18 in eine axiale Lagerung und einen axialen Kraftfluss der Getriebeanordnung 10 eingebunden werden. Insbesondere sind diese dann axial an dem zweiten Sonnenrad 28 gestützt. Das zweite Sonnenrad 28 kann an einer Gehäusewand axial gelagert werden, gegebenenfalls mittelbar über den zweiten Planetenradträger 26 und/oder das zweite Hohlrad 24. Ebenso kann so einfach eine Axialkraft aus beiden Planetenradsätzen 14, 16 gegeneinander kompensiert werden, so dass die Getriebeanordnung 10 nach außen weitestgehend axialkraftfrei bleibt.
Vorliegend wird die erste Klauenelement 36 mit dazu genutzt, den Hohlraum 46 des Hohlrads 18 zu begrenzen. Zudem nimmt das erste Klauenelement 36 wenigstens teilweise den axial gleichen Bauraum wie das zweite Klauenelement 42 und dritte Klauenelement 60, was durch den dünnen radialen Steg 66 erreicht wird. Dieser ermöglicht einen radialen Versatz des restlichen ersten Klauenelements 36 bei gleichzeitiger axialer Lagerung. Dadurch kann zudem für das zweite Schaltelement 50 eine Anordnung erreicht werden, bei der dieses radial von außen zum Bewegen zugänglich ist. Insgesamt kann so eine starke Verschachtelung und damit insbesondere axial kompakte Bauweise erreicht werden, bei welcher dennoch die beiden Schaltelemente 32, 50 mit geringem Aufwand mit mechanisch Mitteln, wie Schaltstangen oder Schaltgabeln, bewegt werden können.
Bezugszeichenliste

10: Getriebeanordnung
12: Mittelachse
14: erster Planetenradsatz
16: zweiter Planetenradsatz
18: erstes Hohlrad
20: erster Planetenradträger
22: erstes Sonnenrad
24: zweites Hohlrad
26: zweiter Planetenradträger
28: zweites Sonnenrad
30: Planetenrad
32: erstes Schaltelement
34: Klauenverzahnung
36: erstes Klauenelement
38: Klauenverzahnung
40: Klauenverzahnung
42: zweites Klauenelement
44: Mitnahmeverzahnung
46: Hohlraum
48: Schaltstange
50: zweites Schaltelement
52: Fingerelemente
54: Nut
56: Klauenverzahnung
58: Klauenverzahnung
60: drittes Klauenelement
62: Mitnahmeverzahnung
64: Kragen
66: Steg
68: Axialnadellager

Claims

Getriebeanordnung (10) für ein Kraftfahrzeug, welches wenigstens einen ersten Planetenradsatz (14) mit einem ersten Hohlrad (18), einem ersten Sonnenrad (22) und einem ersten Planetenradträger (20) als Drehelemente und einen zweiten Planetenradsatz (16) mit einem zweiten Hohlrad (24), einem zweiten Sonnenrad (28) und einem zweiten Planetenradträger (26) als Drehelemente umfasst, wobei die Getriebeanordnung (10) weiterhin ein erstes Klauenelement (36) aufweist, welches wenigstens drehfest mit dem ersten Hohlrad (18) verbunden ist und welches mittels eines ersten Schaltelements (32) mit wenigstens einem anderen Drehelement des ersten Planetenradsatzes (12) als dem ersten Hohlrad (18) drehfest verbindbar ist und welches wenigstens mittels eines zweiten Schaltelements (50) mit einem Drehelement des zweiten Planetenradsatzes (16) drehfest verbindbar ist, und wobei die Getriebeanordnung (10) ferner ein zweites Klauenelement (42) aufweist, welches mit dem zweiten Sonnenrad (28) drehfest verbunden ist und welches mittels eines Schaltelements, insbesondere dem ersten Schaltelement (32), mit wenigstens einem anderen Drehelement des ersten Planetenradsatzes (14) als dem ersten Hohlrad (18) drehfest verbindbar ist, und wobei die Getriebeanordnung (10) ein drittes Klauenelement (60) aufweist, welches ebenfalls mit dem zweiten Sonnenrad (28) drehfest verbunden ist und welches mittels eines Schaltelements, insbesondere dem zweiten Schaltelement (50), mit dem ersten Hohlrad (18) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Klauenelement (36) axial zwischen dem zweiten und dem dritten Klauenelement (42, 60) an diesen gelagert ist.
Getriebeanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des ersten Schaltelements (32) wahlweise das erste Klauenelement (36) und das zweite Klauenelement (42) mit dem ersten Planetenradträger (20) verbindbar ist.
Getriebeanordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des zweiten Schaltelements (50) wahlweise das dritte Klauenelement (60) und der zweite Planetenradträger (26) mit dem ersten Klauenelement (36) verbindbar ist.
Getriebeanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (50) axial beweglich an dem ersten Klauenelement (36) gelagert ist, insbesondere mittels jeweiliger Fingerelemente (52) in korrespondierenden Ausnehmungen.
Getriebeanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (32) innerhalb eines durch das erste Hohlrad (18) definierten Hohlraums (46) angeordnet ist.
Getriebeanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Klauenelement (42) im Wesentlichen innerhalb des durch das erste Hohlrad (18) definierten Hohlraums (46) angeordnet ist.
Getriebeanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Klauenelement (60) außerhalb des durch das erste Hohlrad (18) definierten Hohlraums (46) angeordnet ist.
Getriebeanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite und/oder dritte Klauenelement (42, 60) axial beweglich an einer zweiten Sonnenwelle des zweiten Planetenradsatzes (16) gelagert sind.
Getriebeanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Klauenelement (36) axial beweglich mit dem ersten Hohlrad (18) verbunden ist, wobei die axiale Beweglichkeit wenigstens einseitig durch einen Anschlag (64) begrenzt ist.
Getriebeanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Planetenradsätze (14, 16) koaxial nebeneinander angeordnet sind, insbesondere unmittelbar benachbart und/oder wenigstens teilweise radial verschachtelt.
Getriebeanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Klauenelement (36) ein im Wesentlichen ringförmiger Körper ist.
Getriebeanordnung (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine innere Durchgangsöffnung des ersten Klauenelements (36) wenigstens bereichsweise einen größeren Durchmesser hat als das zweite Klauenelement (42), das dritte Klauenelement (60), das zweite Sonnenrad (28) und/oder der zweiten Sonnenwelle.
Getriebeanordnung (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Klauenelement (36) wenigstens bereichsweise eine radiale Überdeckung mit dem zweiten Klauenelement (42), dem dritten Klauenelement (60), dem zweiten Sonnenrad (28) und/oder der zweiten Sonnenwelle hat.
Getriebeanordnung (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Körper einen radial nach innen ragenden, wenigstens teilweise umlaufenden Steg (66) aufweist, welcher wenigstens teilweise eine axiale Überdeckung mit dem zweiten und dritten Klauenelement (42, 60) hat und mit welchem das erste Klauenelement (36) an dem zweiten und dritten Klauenelement (42, 60) gelagert ist.
Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Getriebeanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.