DE102020104854B4 - Getriebeeinheit zum Achsantrieb eines Fahrzeuges - Google Patents

Getriebeeinheit zum Achsantrieb eines Fahrzeuges Download PDF

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Abstract

Getriebeeinheit (1, 14, 15, 16) zum Achsantrieb eines Fahrzeuges, umfassend zwei Planetengetriebe (2, 3) mit jeweils einem Sonnenrad (21, 31), einem Planetenräder tragenden Planetenträger (23, 33) und einem Hohlrad (22, 32), wobei das Sonnenrad (21, 31) des einen Planetengetriebes (2, 3) mit dem Planetenträger (23, 33) des anderen Planetengetriebes (3, 2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass- zwischen dem ersten und dem zweiten Planetengetriebe (2, 3) eine Doppelkupplung (4) angeordnet ist,- das Hohlrad (23) des ersten Planetengetriebes (2) mit einer ersten Kupplung (41) der Doppelkupplung (4) verbunden ist, welche an das Sonnenrad (31) des zweiten Planetengetriebes (3) geführt ist,- der Planetenträger (23) des ersten Planetengetriebes (2) mit einer zweiten Kupplung (42) der Doppelkupplung (4) verbunden ist, welche an das Sonnenrad (31) des zweiten Planetengetriebes (3) geführt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinheit zum Achsantrieb eines Fahrzeuges, umfassend zwei Planetengetriebe mit jeweils einem Sonnenrad, einem Planetenräder tragenden Planetenträger und einem Hohlrad.
  • Aus dem Stand der Technik sind bereits zahlreiche Getriebestrukturen bekannt, doch sind diese üblicherweise recht aufwändig. So offenbart die DE 10 2018 101 270 A1 eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Maschine, die über eine Antriebswelle mit einer Getriebevorrichtung wirkverbunden ist. Dabei weist die Getriebevorrichtung mindestens eine erste und eine zweite Planetenstufe sowie eine Differentialstufe auf, wobei die erste Planetenstufe einen ersten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern aufweist, wobei die Planetenräder des ersten Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger angeordnet sind und mit einem Sonnenrad sowie mit einem ersten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei die zweite Planetenstufe einen zweiten Planetensatz aufweist, wobei die Planetenräder des zweiten Planetensatzes drehbar an einem zweiten Planetenträger angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad sowie mit einem zweiten Hohlrad in Zahneingriff stehen, wobei die Antriebswelle drehfest mit dem ersten Sonnenrad verbunden ist, wobei das erste Sonnenrad an das zweite Sonnenrad stationär an einem Gehäuse festgelegt sind, wobei zwischen der ersten und der zweiten Planetenstufe eine Doppelkupplungsvorrichtung mit einer ersten und einer zweiten lastschaltbaren Kupplung angeordnet ist, wobei der erste Planetenträger über die erste Kupplung mit dem zweiten Hohlrad verbindbar ist und wobei der erste Planetenträger über die zweite Kupplung mit dem zweiten Planetenträger und der Differenzialstufe verbindbar ist.
  • Die US 2019 / 0 263 243 A1 zeigt eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Antriebsmaschine, die über eine Antriebswelle mit einer Getriebevorrichtung wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung mindestens eine erste und zweite Planetenstufe sowie eine Differentialstufe aufweist, wobei die erste Planetenstufe einen erste Planetensatz mit mehreren Planeten aufweist, wobei die Planeten des ersten Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger angeordnet sind und mit einer ersten Sonne sowie mit einem ersten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei die zweite Planetenstufe einen zweiten Planetensatz mit mehreren Planeten aufweist, wobei die Planeten des zweiten Planetensatzes drehbar an einem zweiten Planetenträger angeordnet sind und mit einer zweiten Sonne sowie mit einem zweiten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei der erste Planetenträger drehfest mit der zweiten Sonne verbunden ist, wobei die Antriebswelle mit der ersten Sonne wirkverbunden ist, wobei ferner das zweite Hohlrad stationär an einem Gehäuse festgelegt ist, und wobei der zweite Planetenträger mit der Differentialstufe wirkverbunden ist, wobei zwischen der ersten und zweiten Planetenstufe eine Doppelkupplungsvorrichtung mit einer ersten und zweiten lastschaltbaren Kupplung angeordnet ist, wobei das erste Hohlrad über die erste Kupplung mit der zweiten Sonne verbindbar ist, und wobei das erste Hohlrad über die zweite Kupplung mit dem zweiten Planetenträger verbindbar ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Getriebeeinheit zum Achsantrieb eines Fahrzeuges anzugeben, in welcher zwei unterschiedliche Gänge mit einer vorteilhaften Übersetzungsaufteilung bei einer einfachen Getriebestruktur geschaltet werden können.
  • Erfindungsgemäß ist die Aufgabe durch die Eingangs genannte Getriebeeinheit gelöst, indem das Sonnenrad des einen Planetengetriebes mit dem Planetenträger des anderen Planetengetriebes verbunden ist. Durch diese mit Gleichteilen hergestellte Verbindung wird eine große Übersetzung der Getriebeeinheit bei geringer Spreizung ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß ist zwischen dem ersten und dem zweiten Planetengetriebe eine Doppelkupplung angeordnet. Dadurch ist eine einfache Einstellung der beiden durch die Getriebeeinheit zu schaltende Gänge möglich.
  • In einer Ausgestaltung ist das Hohlrad des ersten Planetengetriebes und mit einer ersten Kupplung der Doppelkupplung verbunden, welche an das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes geführt ist. Somit wird eine selektive Drehmomentenübertragung für einen ersten Gang möglich.
  • In einer Variante ist der Planetenträger des ersten Planetengetriebes mit einer zweiten Kupplung des Doppelkupplungsgetriebes verbunden, welche an das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes geführt ist. Dadurch lässt sich der Kraftfluss mittels des weiteren Ganges vorteilhaft einstellen.
  • Es ist von Vorteil, wenn eine Drehmomenteneingangswelle mit dem Hohlrad oder dem Planetenträger des ersten Planetengetriebes verbunden ist.
  • In einer Ausführungsform ist das Hohlrad des zweiten Planetengetriebes an einem Gehäuse festgelegt. Durch die Festlegung der Welle des ersten Hohlrades ist ein Drehmomentenverlauf fest vorgegeben, da das Hohlrad als Bremse wirkt.
  • In einer weiteren Ausgestaltung sind das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes und der Planetenträger des zweiten Planetengetriebes direkt mit einem Abtrieb gekoppelt. Dies ermöglicht einen konstruktiv einfachen Aufbau der Getriebeeinheit.
  • Es ist von weiterem Vorteil, wenn der Abtrieb über ein Stirnradstufe mit einem Differentialgetriebe verbunden ist, welches unabhängig voneinander zwei Ausgangswellen antreibt.
  • In einer weiteren Variante sind das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes und der Planetenträger des zweiten Planetengetriebes direkt auf Seiten des zweiten Planetengetriebes mit einem als zweistufiges Stirnraddifferentialgetriebe ausgebildeten Differentialgetriebe verbunden. Dadurch kann die Getriebeeinheit konstruktiv vereinfacht werden und eine koaxiale Anordnung ausgebildet werden.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Elektromotor und eine Getriebeeinheit. Bei einem Antriebsstrang, welcher zwei Gänge mit einer vorteilhaften Übersetzungsaufteilung bei einer einfachen Getriebestruktur schalten kann, ist die Getriebeeinheit nach mindestens einem, in dieser Schutzrechtsanmeldung erläuterten Merkmal ausgebildet.
  • Erfindungsgemäß ist die Aufgabe auch durch eine Variante gelöst, bei der das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes und der Planetenträger des zweiten Planetengetriebes direkt mit einem Abtrieb gekoppelt sind.
  • Erfindungsgemäß ist die Aufgabe auch durch eine Variante gelöst, bei der eine Drehmomenteneingangswelle mit dem Hohlrad oder dem Planetenträger des ersten Planetengetriebes verbunden ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in mehreren Ausführungsbeispielen, welche in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Getriebeeinheit,
    • 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Getriebeeinheit,
    • 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Getriebeeinheit,
    • 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Getriebeeinheit.
  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Getriebeeinheit, wie diese in elektroangetriebenen oder hybridangetriebenen Fahrzeugen zum Einsatz kommt. Die Getriebeeinheit 1 besteht aus zwei Planetengetrieben 2, 3, wobei jedes der Planetengetriebe 2, 3 ein Sonnenrad 21, 31 und ein Hohlrad 22, 32 aufweist. Zwischen dem Sonnenrad 21, 31 und Hohlrad 22, 32 jedes Planetengetriebes 2, 3 ist ein Planetenträger 23, 33 angeordnet, welcher nicht weiter dargestellte, drehbar gelagerte Planeten trägt.
  • Zwischen dem ersten und dem zweiten Planetengetriebe 2, 3 ist eine Doppelkupplung 4 zum Schalten der beiden Gänge der Getriebeeinheit 1 angeordnet. Dazu ist eine Drehmomenteneingangswelle 7 über eine Stirnradstufe 6 mit dem Hohlrad 22 und der ersten Kupplung 41 der Doppelkupplung 4 verbunden. Die Drehmomenteingangswelle 7 wird dabei von einem nicht weiter dargestellten Elektromotor angetrieben.
  • Die erste Kupplung 41 führt an das Sonnenrad 31 des zweiten Planetengetriebes 3. Der Planetenträger 23 des ersten Planetengetriebes 2 ist mit der zweiten Kupplung 42 der Doppelkupplung 4 verbunden, wobei die zweite Kupplung 42 ebenfalls an das Sonnenrad 31 des zweiten Planetengetriebes 3 geführt ist. Das Hohlrad 32 des zweiten Planetengetriebes 3 ist an einem Gehäuse 5 festgelegt. Das Sonnenrad 21 des ersten Planetengetriebes 2 ist mit dem Planetenträger 33 des zweiten Planetengetriebes 3 verbunden und beide Elemente 21, 33 führen auf einen Abtrieb 8, welcher über eine weitere Stirnradstufe 9 mit einem Differentialgetriebe 10 im Zahneingriff steht, welches unabhängig voneinander zwei Ausgangswellen 11, 12 antreibt.
  • Ist die erste Kupplung 41 geschlossen und die zweite Kupplung 42 geöffnet, wird das Drehmoment über das Sonnenrad 31 und den Planetenträger 33 des zweiten Planetengetriebes 3 auf den Abtrieb 8 geleitet. Wenn im umgekehrten Fall die erste Kupplung 41 geöffnet und die zweite Kupplung 42 geschlossen ist, wird das bereitgestellte Drehmoment über den Planetenträger 23 des ersten Planetengetriebes 2 an das zweite Sonnenrad 31 des zweiten Planetengetriebes 3 und über dessen Planetenträger 33 auf den Abtrieb 8 geleitet. Dadurch wird im Zusammenwirken mit dem Differentialgetriebe ein achsparalleler Antrieb realisiert.
  • Eine koaxiale Anordnung ergibt sich, wenn, wie in 2 dargestellt, der Planetenträger 33 des zweiten Planetengetriebes 3 und das Sonnenrad 21 des ersten Planetengetriebes 2 mit einem als zweistufiges Stirnraddifferentialgetriebe 13 ausgebildeten Differentialgetriebe direkt verbunden sind, wobei jede der beiden Stufen des Stirnraddifferentialgetriebes 13 eine der beiden Ausgangswellen 11, 12 des Antriebes antreibt.
  • Die Verschaltung der Doppelkupplung 4 in der Getriebeeinheit 14 entspricht der in 1 beschriebenen.
  • In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Getriebeeinheit 15 dargestellt, bei welchem die von dem nicht weiter dargestellten Elektromotor angetriebene Drehmomenteneingangswelle 7 über die Stirnradstufe 6 mit dem Planetenträger 23 des ersten Planetengetriebes 2 verbunden ist. Zwischen dem ersten und dem zweiten Planetengetriebe 2, 3 ist die Doppelkupplung 4 zum Schalten der beiden Gänge der Getriebeeinheit 15 angeordnet. Dazu ist das Hohlrad 22 des ersten Planetengetriebes 2 mit der ersten Kupplung 41 der Doppelkupplung 4 verbunden.
  • Die erste Kupplung 41 führt an das Sonnenrad 31 des zweiten Planetengetriebes 3. Der Planetenträger 23 des ersten Planetengetriebes 2 ist mit der zweiten Kupplung 42 der Doppelkupplung 4 gekoppelt, wobei die zweite Kupplung 42 ebenfalls an das Sonnenrad 31 des zweiten Planetengetriebes 3 geführt ist. Das Hohlrad 32 des zweiten Planetengetriebes 3 ist an dem Gehäuse 5 festgelegt. Das Sonnenrad 21 des ersten Planetengetriebes 2 ist mit dem Planetenträger 33 des zweiten Planetengetriebes 3 verbunden und beide Elemente 21, 33 führen auf den Abtrieb 8, welcher über die weitere Stirnradstufe 9 mit dem Differentialgetriebe 10 im Zahneingriff steht, welches unabhängig voneinander zwei Ausgangswellen 11, 12 antreibt.
  • Ist die erste Kupplung 41 geschlossen und die zweite Kupplung 42 geöffnet, wird das Drehmoment über das Hohlrad 23 des ersten Planetenträgers 2 an das Sonnenrad 31 und den Planetenträger 33 des zweiten Planetengetriebes 3 auf den Abtrieb 8 geleitet. Wenn im umgekehrten Fall die erste Kupplung 13 geöffnet und die zweite Kupplung 14 geschlossen ist, wird das bereitgestellte Drehmoment direkt an das zweite Sonnenrad 31 des zweiten Planetengetriebes 3 und über dessen Planetenträger 33 auf den Abtrieb 8 geleitet. Dadurch wird im Zusammenwirken mit dem Differentialgetriebe 10 ein achsparalleler Antrieb realisiert.
  • Die in 4 dargestellte Getriebeeinheit 16 bildet mit dem Antrieb eine koaxiale Anordnung, bei welcher das Sonnenrad 21 des ersten Planetengetriebes 2 und der Planetenträger 33 des zweiten Planetengetriebes 3 direkt auf das zweistufige Stirnraddifferentialgetriebe 13 geführt sind. An jede der beiden Stufen des Stirnraddifferentialgetriebes 13 ist eine der beiden Ausgangswelle 11, 12 des Antriebes gekoppelt, welche unabhängig voneinander von dem Stirnraddifferentialgetriebe 13 angetrieben werden. Die Verschaltung der Doppelkupplung 4 in der Getriebeeinheit 16 ist identisch mit der Getriebeeinheit 15, welche im Zusammenhang mit 3 beschrieben wurde.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Getriebeeinheit
    2
    Planetengetriebe
    21
    Sonnenrad
    22
    Hohlrad
    23
    Planetenträger
    3
    Planetengetriebe
    31
    Sonnenrad
    32
    Hohlrad
    33
    Planetenträger
    4
    Doppelkupplung
    41
    erste Kupplung der Doppelkupplung
    42
    zweite Kupplung der Doppelkupplung
    5
    Gehäuse
    6
    Stirnradstufe
    7
    Drehmomenteneingangswelle
    8
    Abtrieb
    9
    Stirnradstufe
    10
    Differentialgetriebe
    11
    Ausgangswelle
    12
    Ausgangswelle
    13
    Stirnraddifferentialgetriebe
    14
    Getriebeeinheit
    15
    Getriebeeinheit
    16
    Getriebeeinheit

Claims (9)

  1. Getriebeeinheit (1, 14, 15, 16) zum Achsantrieb eines Fahrzeuges, umfassend zwei Planetengetriebe (2, 3) mit jeweils einem Sonnenrad (21, 31), einem Planetenräder tragenden Planetenträger (23, 33) und einem Hohlrad (22, 32), wobei das Sonnenrad (21, 31) des einen Planetengetriebes (2, 3) mit dem Planetenträger (23, 33) des anderen Planetengetriebes (3, 2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass - zwischen dem ersten und dem zweiten Planetengetriebe (2, 3) eine Doppelkupplung (4) angeordnet ist, - das Hohlrad (23) des ersten Planetengetriebes (2) mit einer ersten Kupplung (41) der Doppelkupplung (4) verbunden ist, welche an das Sonnenrad (31) des zweiten Planetengetriebes (3) geführt ist, - der Planetenträger (23) des ersten Planetengetriebes (2) mit einer zweiten Kupplung (42) der Doppelkupplung (4) verbunden ist, welche an das Sonnenrad (31) des zweiten Planetengetriebes (3) geführt ist.
  2. Getriebeeinheit (1, 14, 15, 16) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehmomenteneingangswelle (7) mit dem Hohlrad (22) oder dem Planetenträger (23) des ersten Planetengetriebes (2) verbunden ist.
  3. Getriebeeinheit (1, 14, 15, 16) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (32) des zweiten Planetengetriebes (3) an einem Gehäuse (5) festgelegt ist.
  4. Getriebeeinheit (1, 14, 15, 16) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (21) des ersten Planetengetriebes (2) und der Planetenträger (33) des zweiten Planetengetriebes (3) direkt mit einem Abtrieb (8) gekoppelt sind.
  5. Getriebeeinheit (1, 14, 15, 16) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtrieb (8) über ein Stirnradstufe (9) mit einem Differentialgetriebe (10) verbunden ist, welches unabhängig voneinander zwei Ausgangswellen (11, 12) antreibt.
  6. Getriebeeinheit (1, 14, 15, 16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (21) des ersten Planetengetriebes (2) und der Planetenträger (33) des zweiten Planetengetriebes (3) direkt mit einem als zweistufiges Stirnraddifferentialgetriebe (13) ausgebildeten Differentialgetriebe verbunden sind.
  7. Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Elektromotor und eine Getriebeeinheit (1, 14, 15, 16), dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (1, 14, 15, 16) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist.
  8. Getriebeeinheit (1, 14, 15, 16) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehmomenteneingangswelle (7) mit dem Hohlrad (22) oder dem Planetenträger (23) des ersten Planetengetriebes (2) verbunden ist.
  9. Getriebeeinheit (1, 14, 15, 16) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (21) des ersten Planetengetriebes (2) und der Planetenträger (33) des zweiten Planetengetriebes (3) direkt mit einem Abtrieb (8) gekoppelt sind.
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