DE102020121722A1 - Getriebevorrichtung mit zweistufigem Planetenrad; sowie Antriebseinheit - Google Patents

Getriebevorrichtung mit zweistufigem Planetenrad; sowie Antriebseinheit Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung (1) für einen Antriebsstrang (2) eines Kraftfahrzeuges, mit einer Eingangswelle (3), einem zweistufigen Planetenrad (4), welches Planetenrad (4) drehbar auf einem Planetenträger (5) gelagert ist, wobei ein erster Verzahnungsbereich (6) des Planetenrades (4) mit einem an der Eingangswelle (3) vorgesehenen ersten Zahnrad (8) in Zahneingriff steht und ein im Vergleich zu dem ersten Verzahnungsbereich (6) einen kleineren Teilkreisdurchmesser aufweisender zweiter Verzahnungsbereich (7) mit einem gehäusefest abgestützten zweiten Zahnrad (9) in Zahneingriff steht, wobei die Getriebevorrichtung (1) als ein Ein-Gang-Getriebe ausgebildet ist und der Planetenträger (5) direkt einen Eingang (10) eines Differentials (11) bildet. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit (20) mit dieser Getriebevorrichtung (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, wie eines Pkws, mit einer Eingangswelle, einem zweistufigen Planetenrad, welches Planetenrad drehbar auf einem Planetenträger gelagert ist, wobei ein (eine erste Stufe des Planetenrades mit ausbildender) erster Verzahnungsbereich des Planetenrades mit einem an der Eingangswelle vorgesehenen ersten Zahnrad in Zahneingriff steht und ein im Vergleich zu dem ersten Verzahnungsbereich einen kleineren Teilkreisdurchmesser aufweisender (eine zweite Stufe des Planetenrades mit ausbildender) zweiter Verzahnungsbereich mit einem gehäusefest abgestützten zweiten Zahnrad in Zahneingriff steht. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit mit dieser Getriebevorrichtung.
  • Gattungsgemäße Getriebevorrichtungen, die bevorzugt zusammen mit Elektromotoren eingesetzt sind, sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Beispielsweise offenbart die DE 10 2016 221 178 A1 ein mehrgängiges Planetengetriebe mit gestuften Planeten sowie zwei Freiläufen.
  • Ein ebenfalls mehrgängiges Getriebe ist aus der DE 10 2018 116 197 A1 bekannt, wobei ebenfalls mehrere Stufenplanetenräder eingesetzt sind.
  • Bei diesen aus dem Stand der Technik bekannten Getriebevorrichtungen hat es sich jedoch herausgestellt, dass diese, insbesondere bei Einsatz in Kraftfahrzeugen mit niedrigen Leistungen, einen relativ großen Bauraum einnehmen. Auch die Anzahl der verwendeten Bauteile ist relativ hoch, sodass der Herstell- und Montageaufwand relativ groß sind.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Getriebevorrichtung zur Verfügung zu stellen, die einen möglichst einfachen sowie kompakten Aufbau aufweist.
  • Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, die Getriebevorrichtung als ein Ein-Gang-Getriebe ausgebildet ist und der Planetenträger direkt einen Eingang eines Differentials bildet (bspw. unmittelbar an dem Eingang des Differentials befestigt ist oder als stoffeinteiliger Bestandteil des Eingangs des Differentials mit ausgebildet ist).
  • Dadurch wird eine kompakte axiale Getriebevorrichtung mit einer geringen Bauteilanzahl ermöglicht.
  • Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
  • Ist das erste Zahnrad als ein Sonnenrad ausgebildet, wird die Eingangswelle bis zu dem Bereich des Planetenrades hin radial kleinbauend ausgeführt.
  • Demnach ist es auch zweckmäßig, wenn das zweite Zahnrad als ein Sonnenrad ausgebildet ist. Das zweite Zahnrad ist dann bevorzugt radial außerhalb der Eingangswelle, jedoch koaxial zu dieser, angeordnet. Dadurch wird das zweite Zahnrad möglichst kompakt radial innerhalb des Planetenrades integriert.
  • Vorteilhaft ist es zudem, wenn der erste Verzahnungsbereich an einem dem Differential zugewandten Abschnitt des Planetenrades angeordnet ist und der zweite Verzahnungsbereich an einem dem Differential abgewandten Abschnitt des Planetenrades angeordnet ist. Dadurch kommt es zu einer geschickten Verschachtelung der Zahnräder mit dem Planetenrad.
  • Auch ist es von Vorteil, wenn eine Abtriebsachse des Differentials koaxial zu der Eingangswelle angeordnet ist. Damit wird auch die Abtriebsachse mit der Eingangswelle bauraumsparend verschachtelt. Demnach ist es auch vorteilhaft, wenn zwei die Abtriebsachse ausbildende Ausgangswellen des Differentials koaxial zu der Eingangswelle angeordnet sind.
  • Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn das Planetenrad, das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad zusammen ein hohlradloses Planetengetriebe ausbilden. Dadurch wird die radiale Bauweise noch kompakter.
  • Ist das Differential zudem als ein Stirnraddifferential ausgebildet, wird dieses möglichst axial kompakt umgesetzt.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen und einem mit der Eingangswelle der Getriebevorrichtung permanent gekoppelten Elektromotor.
  • Mit anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß eine eine E-Achse ausbildende Antriebseinheit mit einer eingängigen Getriebevorrichtung vorgesehen. In der Getriebevorrichtung ist ein Stufenplanet (Planetenrad) und eine gestellfeste / gehäusefeste Sonne (zweites Zahnrad) am kleinen Zahnrad (zweiter Verzahnungsbereich des Planetenrades) vorgesehen. Der Antrieb erfolgt am großen Zahnrad (erster Verzahnungsbereich des Planetenrades).
  • Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand einer Figur näher erläutert.
  • Es zeigt die einzige 1 einen schematischen Längsschnitt einer eine nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ausgebildete Getriebevorrichtung aufweisenden Antriebseinheit.
  • Die mit 1 zu erkennende Antriebseinheit 20 ist in einem Antriebsstrang 2 eines hybridisch oder rein elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeuges eingesetzt oder einsetzbar. Das Kraftfahrzeug ist vorzugsweise als ein Pkw realisiert. Die Antriebseinheit 20 bildet eine sogenannte E-Achse, d. h. eine Kombination aus einem Elektromotor 17 mit einer Getriebevorrichtung 1 aus. Die Getriebevorrichtung 1 und der Elektromotor 17 sind demnach koaxial zu einer Abtriebsachse 14, d.h. koaxial zu Ausgangswellen 21a, 21b, die mit den entsprechenden Abtriebsrädern des Kraftfahrzeuges weiter verbunden sind, angeordnet. Bevorzugt ist die Antriebseinheit 20 an einer Hinterradachse des Kraftfahrzeuges eingesetzt, kann jedoch in weiteren Ausführungen auch an einer Vorderachse des Kraftfahrzeuges eingesetzt sein.
  • Die Getriebevorrichtung 1 weist ein Planetengetriebe 15 sowie ein Differential 11 auf, die in Reihe zueinander angeordnet sind. Eine Eingangswelle 3 des Planetengetriebes 15, die zugleich die Eingangswelle 3 der Getriebevorrichtung 1 darstellt, ist bevorzugt direkt und permanent mit einem Elektromotor 17, d.h. mit einem Rotor 19 des Elektromotors 17 gekoppelt. Der Elektromotor 17 ist mit seinem Rotor 19 sowie seinem Stator 18 rein schematisch angedeutet.
  • Die Eingangswelle 3 ist drehbar um eine zentrale Drehachse angeordnet, die nachfolgend als Abtriebsachse 14 bezeichnet ist. Die Eingangswelle 3 bildet an ihrem innerhalb des Planetengetriebes 15 angeordneten Endbereich ein erstes Zahnrad 8 als Sonnenrad aus. Das erste Zahnrad 8 steht mit einem ersten Verzahnungsbereich 6 eines zweistufigen Planetenrades 4 des Planetengetriebes 15 in Zahneingriff.
  • Das Planetenrad 4 weist folglich zwei sich hinsichtlich ihrer Teilkreisdurchmesser unterscheidende Verzahnungsbereiche 6, 7 auf. Der erste Verzahnungsbereich 6 des Planetenrades 4 unterscheidet sich folglich hinsichtlich seines Teilkreisdurchmessers von einem axial versetzt zu dem ersten Verzahnungsbereich 6 angeordneten zweiten Verzahnungsbereich 7. Insbesondere ist der erste Verzahnungsbereich 6 mit einem größeren Teilkreisdurchmesser ausgestattet als der zweite Verzahnungsbereich 7. Auf übliche Weise sind mehrere dieser Planetenräder 4 in einer Umfangsrichtung verteilt angeordnet. Jedes Planetenrad 4 ist auf typische Weise drehbar auf einem Planetenträger 5 des Planetengetriebes 15 gelagert.
  • Des Weiteren ist zu erkennen, dass der zweite Verzahnungsbereich 7 mit einem zweiten Zahnrad 9 kämmt, das ebenfalls als Sonnenrad umgesetzt ist. Dieses zweite Zahnrad 9 ist mit einem Gehäuse 16 der Getriebevorrichtung 1 verbunden bzw. an diesem Gehäuse 16 abgestützt. Das zweite Zahnrad 9 befindet sich radial außerhalb der Eingangswelle 3 und ist koaxial zu der Eingangswelle 3 angeordnet. Somit durchdringt die Eingangswelle 3 das zweite Zahnrad 9 axial.
  • Erfindungsgemäß geht der Planetenträger 5 direkt in einen Eingang 10, etwa ein Eingangsrad, des Differentials 11, das einen weiteren Bestandteil der Getriebevorrichtung 1 bildet, über. Das Differential 11 ist der Übersichtlichkeit halber lediglich schematisch dargestellt, jedoch bevorzugt als ein Stirnraddifferential umgesetzt.
  • Das Differential 11 weist demnach neben seinem Eingang 10 einen Ausgang auf, der in die mit den Pfeilen angedeuteten Ausgangswellen 21a, 21b übergeht. Die Ausgangswellen 21a, 21b sind koaxial zu der Abtriebsachse 14 angeordnet und insbesondere radial innerhalb der Eingangswelle 3 angeordnet.
  • Der Planetenträger 5 ist bevorzugt unmittelbar an diesem Eingang 10 befestigt, wobei es jedoch auch möglich ist, Bestandteile des Planetenträgers 5 oder den Planetenträger 5 vollständig stoffeinteilig mit diesem Eingang 10 umzusetzen.
  • Hinsichtlich des Planetenrades 4 ist in diesem Zusammenhang auch zu erkennen, dass der erste Verzahnungsbereich 6 an einem ersten Abschnitt 12 (Endabschnitt) des Planetenrades 4 ausgebildet ist, der näher zu dem Differential 11 hin angeordnet ist als der zweite Verzahnungsbereich 7. Der zweite Verzahnungsbereich 7 befindet sich somit weiter von dem Differential 11 weg (als der erste Verzahnungsbereich 6) und ist demnach in einem dem Differential 11 abgewandten zweiten Abschnitt 13 (Endabschnitt) des Planetenrades 4 angeordnet.
  • Mit anderen Worten ausgedrückt, wird erfindungsgemäß auf ein Hohlrad als abstützendes Element im Zwei-Wellen-Getriebe verzichtet. Das Hohlrad wird durch eine feststehende Sonne (zweites Zahnrad 9) ersetzt, wodurch die Übersetzung verringert wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Getriebevorrichtung
    2
    Antriebsstrang
    3
    Eingangswelle
    4
    Planetenrad
    5
    Planetenträger
    6
    erster Verzahnungsbereich
    7
    zweiter Verzahnungsbereich
    8
    erstes Zahnrad
    9
    zweites Zahnrad
    10
    Eingang
    11
    Differential
    12
    erster Abschnitt
    13
    zweiter Abschnitt
    14
    Abtriebsachse
    15
    Planetengetriebe
    16
    Gehäuse
    17
    Elektromotor
    18
    Stator
    19
    Rotor
    20
    Antriebseinheit
    21a
    erste Ausgangswelle
    21b
    zweite Ausgangswelle
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016221178 A1 [0002]
    • DE 102018116197 A1 [0003]

Claims (8)

  1. Getriebevorrichtung (1) für einen Antriebsstrang (2) eines Kraftfahrzeuges, mit einer Eingangswelle (3), einem zweistufigen Planetenrad (4), welches Planetenrad (4) drehbar auf einem Planetenträger (5) gelagert ist, wobei ein erster Verzahnungsbereich (6) des Planetenrades (4) mit einem an der Eingangswelle (3) vorgesehenen ersten Zahnrad (8) in Zahneingriff steht und ein im Vergleich zu dem ersten Verzahnungsbereich (6) einen kleineren Teilkreisdurchmesser aufweisender zweiter Verzahnungsbereich (7) mit einem gehäusefest abgestützten zweiten Zahnrad (9) in Zahneingriff steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebevorrichtung (1) als ein Ein-Gang-Getriebe ausgebildet ist und der Planetenträger (5) direkt einen Eingang (10) eines Differentials (11) bildet.
  2. Getriebevorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zahnrad (8) als ein Sonnenrad ausgebildet ist.
  3. Getriebevorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zahnrad (9) als ein Sonnenrad ausgebildet ist.
  4. Getriebevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verzahnungsbereich (6) an einem dem Differential (11) zugewandten Abschnitt (12) des Planetenrades (4) angeordnet ist und der zweite Verzahnungsbereich (7) an einem dem Differential (11) abgewandten Abschnitt (13) des Planetenrades (4) angeordnet ist.
  5. Getriebevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abtriebsachse (14) des Differentials (11) koaxial zu der Eingangswelle (3) angeordnet ist.
  6. Getriebevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetenrad (4), das erste Zahnrad (8) und das zweite Zahnrad (9) zusammen ein hohlradloses Planetengetriebe (15) ausbilden.
  7. Getriebevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Differential (11) als ein Stirnraddifferential ausgebildet ist.
  8. Antriebseinheit (20) für einen Antriebsstrang (2) eines Kraftfahrzeuges, mit einer Getriebevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und einem mit der Eingangswelle (3) der Getriebevorrichtung (1) permanent gekoppelten Elektromotor (17).
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102016221178A1 (de) 2016-10-27 2018-05-03 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Planetengetriebe mit gestuften Planeten
DE102018116197A1 (de) 2018-07-04 2020-01-09 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Antriebsvorrichtung mit Stufenplanetenrädern

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