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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Planetengetriebe, insbesondere für eine Getriebeanordnung eines elektrischen Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem ersten Sonnenrad und mehreren mit dem ersten Sonnenrad in Eingriff stehenden und in einem ersten Planetenradträger drehbar gelagerten ersten Umlaufrädern, die sich rotatorisch um das erste Sonnenrad bewegen, sowie ein koaxial zum ersten Sonnenrad angeordnetes erstes Hohlrad, an welchem die Umlaufräder abwälzen, wobei die Umlaufräder als gestufte Umlaufräder ausgeführt sind, mit jeweils einem an einer Planetenwelle drehfest angeordneten ersten Planetenrad und einem an der Planetenwelle drehfest angeordneten zweiten Planetenrad, wobei der Durchmesser des ersten Planetenrads von dem Durchmesser des zweiten Planetenrads verschieden ist. Die Erfindung betrifft ferner einen elektrischen Achsantriebsstrang und ein Kit-of-parts.
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Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.
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Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011, Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge, der wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch und koaxial zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist, wobei in dem Leistungsstrang zwischen Elektromotor und Kegelraddifferenzial ein schaltbarer 2-Gang-Planetenradsatz angeordnet ist, der ebenfalls koaxial zu dem E-Motor bzw. dem Kegelraddifferenzial oder Stirnraddifferential positioniert ist. Die Antriebseinheit ist sehr kompakt aufgebaut und erlaubt aufgrund des schaltbaren 2-Gang-Planetenradsatzes einen guten Kompromiss zwischen Steigfähigkeit, Beschleunigung und Energieverbrauch. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibarer Antriebsstrang bezeichnet.
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Aus der
DE 10 2010 048 837 A1 ist eine derartige Antriebsvorrichtung mit wenigstens einem Elektromotor und mindestens einem mit einem Rotor des Elektromotors antreibbaren Planetendifferenzial bekannt, wobei das Planetendifferenzial wenigstens einen Planententräger, der mit einem Rotor des Elektromotors wirkverbunden ist, erste Planetenräder und zweite Planetenräder, die drehbar an dem Planetenträger gelagert sind, sowie ein erstes Sonnenrad und ein zweites Sonnenrad, von denen jedes jeweils mit einer Abtriebswelle des Planetendifferenzials wirkverbunden ist, aufweist. Dabei stehen die ersten Planetenräder mit dem ersten Sonnenrad im Zahneingriff und steht jedes der zweiten Planetenräder mit dem zweiten Sonnenrad sowie mit einem der ersten Planetenräder im Zahneingriff. Ferner sind die Sonnenräder koaxial einer Rotationsachse des Rotors angeordnet.
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In der
DE 10 2016 216 802 A1 wird eine andere Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebsmaschine beschrieben, die über eine Antriebswelle mit einer Getriebevorrichtung, umfassend ein Wellgetriebe und ein Differentialgetriebe, wirkverbunden ist.
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Es ist grundsätzlich bekannt, bei derartigen Planetengetrieben für E-Achsen gestufte Umlaufräder zu verwenden, die Planetenräder mit unterschiedlichen Durchmessern aufweisen. Bei diesen Konzepten kämmen beispielsweise jeweils drei oder vier gestufte Umlaufräder mit einer Antriebssonne sowie einem gehäusefesten Hohlrad. Die gestuften Umlaufräder besitzen dabei eine im Durchmesser kleines Planetenrad mit einer kleinen Verzahnung die mit dem Hohlrad kämmt und auf einer zweiten, axial versetzten Ebene ein im Durchmesser größeres Planetenrad mit einer großen Verzahnung die mit der Antriebssonne kämmt. Die Planetenräder der gestuften Umlaufräder können beispielsweise verschweißt, verpresst und auch formschlüssige mit der Planetenwelle eines Planetenrads verbunden sein. Dies ist beispielsweise aus der
DE102016223098B4 oder
DE102011079695A1 bekannt.
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US 2 516 077 A offenbart in einem Getriebesatz die Kombination aus einem drehbaren Innenzahnrad, einem Paar von Ritzeln, die zur gleichzeitigen Drehung miteinander verbunden sind, Mitteln, die einen Satz von Zahnrädern umfassen, von denen jedes mit einem der Ritzel in Eingriff steht, um dieses antriebsmäßig mit dem Zahnrad zu verbinden, und Mitteln, die einen getrennten Satz von Zahnrädern umfassen, von denen jedes mit dem anderen der Ritzel in Eingriff steht, um dieses getrennt antriebsmäßig mit dem Zahnrad zu verbinden.
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US 2010 / 0 120 573 A1 offenbart ein Getriebe ist mit mehreren Sonnenrädern und einer oder mehreren Planetenstufen ausgestattet. Die Planetenstufen können eine erste Planetenstufe und eine zweite Planetenstufe umfassen. Ein erstes Sonnenrad ist mit der ersten Planetenstufe verbunden, und ein zweites Sonnenrad ist mit der zweiten Planetenstufe verbunden. Das von den Planetenstufen übertragene Drehmoment wird zumindest teilweise auf das erste Sonnenrad und das zweite Sonnenrad verteilt.
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US 4 358 969 A offenbart ein Turbinen-Getriebe-System zum Antrieb einer Axialwasserpumpe, das eine Turbinenanordnung und eine Getriebeanordnung umfasst. Das Impulsturbinenrad wird durch Luft unter hohem Druck angetrieben. Das so erzeugte Drehmoment wird auf das Sonnenrad eines zweistufigen Planetenuntersetzungsgetriebes übertragen. Das Ausgangsdrehmoment wird in der gleichen Drehrichtung wie das Eingangsdrehmoment aufgenommen. Das System ist ein geräuscharmes, leistungsstarkes, leichtes und kompaktes System, das eine Reduzierung des Verhältnisses von Ausgangsleistung zu Gewicht um den Faktor fünf oder mehr ermöglicht.
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DE 10 2012 013 834 A1 offenbart ein Leistungsverzweigungsgetriebe mit einer drehbar gelagerten, antriebsseitigen Welle, an der eine Antriebsverzahnung angeformt ist; einer drehbar gelagerten, abtriebsseitigen Welle, an der eine Abtriebsverzahnung angeformt ist; mit einer Mehrzahl von ersten Planetenwellen, wobei an jeder der ersten Planetenwellen jeweils eine erste Planetenverzahnung und axial versetzt eine zweite Planetenverzahnung angeformt ist; mit einer Mehrzahl von zweiten Planetenwellen, wobei an jeder der zweiten Planetenwellen jeweils eine dritte Planetenverzahnung und axial versetzt eine vierte Planetenverzahnung angeformt ist; wobei die ersten Planetenverzahnungen der ersten Planetenwellen und die dritten Planetenverzahnungen der zweiten Planetenwellen mit der Antriebsverzahnung in Eingriff stehen; und wobei die zweiten Planetenverzahnungen der ersten Planetenwellen über eine erste Kupplungswelle und die vierten Planetenverzahnungen der zweiten Planetenwellen über eine zweite Kupplungswelle mit der Abtriebsverzahnung in Eingriff stehen..
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DE 10 2010 023 948 A1 offenbart eine elektronische Antriebseinheit umfasst ein Mantelgehäuse, das sich entlang einer primären Achse erstreckt. Eine Hohlwelle und ein Elektromotor sind in dem hohlen Innenraum des Mantelgehäuses angeordnet. Der Elektromotor ist funktional mit der Hohlwelle verbunden, um die Hohlwelle um die primäre Achse zu rotieren. Zumindest ein Zahnradsatz ist in funktionalem Eingriff mit der Hohlwelle angeordnet und zur Rotation um die primäre Achse ausgestaltet. Zwei Ausgangswellen erstrecken sich jeweils entlang der primären Achse in dem Mantelgehäuse. Die Ausgangswellen sind drehbar mit dem Zahnradsatz verbunden und zur Rotation um die primäre Achse ausgestaltet. Der Zahnradsatz ist ausgestaltet, um eine Rotation der Hohlwelle in eine Rotation der Ausgangswellen um die primäre Achse mit einer Drehgeschwindigkeit umzusetzen, die kleiner als die Drehgeschwindigkeit der Hohlwelle ist.
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DE 10 2014 225 439 A1 offenbart ein Planetenrad mit einer ersten Verzahnung und einer zweiten Verzahnung ; wobei das Planetenrad zweistückig, mit einem ersten Stück und einem zweiten Stück, ausgebildet ist; wobei das erste Stück die erste Verzahnung und das zweite Stück die zweite Verzahnung aufweist. Das Planetenrad weist eine erste Passverzahnung und eine zweite Passverzahnung auf; wobei das erste Stück die erste Passverzahnung aufweist; wobei das zweite Stück die zweite Passverzahnung aufweist; und wobei die zweite Passverzahnung auf die erste Passverzahnung aufgeschoben werden kann, sodass die erste Passverzahnung und die zweite Passverzahnung formschlüssig ineinandergreifen.
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DE 10 2016 208 033 A1 offenbart einen Stufenplaneten mit einem ersten Stufenrad und einem zweiten Stufenrad; wobei das erste Stufenrad und das zweite Stufenrad mittels einer Passverzahnung verbunden sind. Die Passverzahnung ist schrägverzahnt.
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Insbesondere die in derartigen E-Achsen verbauten Planetengetriebe sind fertigungs- und montagetechnisch sehr anspruchsvoll und entsprechend kostspielig in der Herstellung und Assemblierung, so dass hier ein grundsätzlich anhaltendes Bedürfnis besteht, derartige Getriebeanordnungen bei einer hohen geforderten Betriebssicherheit fertigungstechnisch zu vereinfachen. Eine weitere Anforderung besteht darin, die Planetengetriebe besonders kompakt auszubilden, da der zur Verfügung stehende Bauraum in der Regel begrenzt ist.
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Daher ist es die Aufgabe der Erfindung die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zu reduzieren oder vollständig zu beseitigen und ein kompaktes wie auch kostengünstig herstellbares Planetengetriebe bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Planetengetriebe, insbesondere für eine Getriebeanordnung eines elektrischen Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem ersten Sonnenrad und mehreren mit dem ersten Sonnenrad in Eingriff stehenden und in einem ersten Planetenradträger drehbar gelagerten ersten Umlaufrädern, die sich rotatorisch um das erste Sonnenrad bewegen, sowie ein koaxial zum ersten Sonnenrad angeordnetes erstes Hohlrad, an welchem die Umlaufräder abwälzen, wobei die Umlaufräder als gestufte Umlaufräder ausgeführt sind, mit jeweils einem an einer Planetenwelle drehfest angeordneten ersten Planetenrad und einem an der Planetenwelle drehfest angeordneten zweiten Planetenrad, wobei der Durchmesser des ersten Planetenrads von dem Durchmesser des zweiten Planetenrads verschieden ist, wobei die Umlaufräder eine erste Gruppe von wenigstens zwei Umlaufrädern und eine zweite Gruppe von wenigstens zwei Umlaufrädern umfassen, wobei die ersten Planetenräder der ersten Gruppe von Umlaufrädern und die ersten Planetenräder der zweiten Gruppe von Umlaufrädern axial versetzt zueinander an den Umlaufrädern angeordnet sind, wobei die ersten Planetenräder der ersten Gruppe von Umlaufrädern und die ersten Planetenräder der zweiten Gruppe von Umlaufrädern gleichteilig ausgeführt sind und an den Planetenwellen jeweils eine erste Nut zur Aufnahme eines ersten Axialsicherungselements und eine axial zur ersten Nut versetze zweite Nut zur Aufnahme eines zweiten Axialsicherungselements ausgebildet ist, mittels derer wenigstens eine einseitige axiale Festlegung eines der ersten Planetenräder bewirkbar ist.
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Erfindungsgemäß werden somit in dem Planetengetriebe eine möglichst große Anzahl von Gleichteilen verwendet, wodurch die Herstellkosten signifikant gesenkt werden können. Ferner können zwei Gruppen von gestuften Umlaufrädern eingesetzt werden, bei denen die ersten Planetenräder in mindestens zwei unterschiedlichen axialen Abständen am dem Umlaufrädern angeordnet werden können. Durch das erfindungsgemäße Planetengetriebe kann somit die Verwendung einer hohen Anzahl von Gleichteilen ermöglicht und Baukastenlösungen vereinfacht bzw. höhere Flexibilität bei der Verwendung der Bauteile geschaffen werden.
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Erfindungsgemäß ist es ebenfalls vorgesehen, dass an den Planetenwellen jeweils eine erste Nut zur Aufnahme eines ersten Axialsicherungselements und eine axial zur ersten Nut versetze zweite Nut zur Aufnahme eines zweiten Axialsicherungselements ausgebildet ist, mittels derer wenigstens eine einseitige axiale Festlegung eines der ersten Planetenräder bewirkbar ist. Hierdurch können die genauen axialen Positionen der ersten Planetenräder festgelegt werden, was die Montage vereinfacht und eine Fehlmontage verhindert.
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Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
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Das erfindungsgemäße Planetengetriebe ist insbesondere für eine Verwendung in einem elektrischen Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Ein elektrischer Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst eine elektrische Maschine und eine Getriebeanordnung, wobei die elektrische Maschine und die Getriebeanordnung eine bauliche Einheit bilden.
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Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine und die Getriebeanordnung in einem gemeinsamen Antriebsstranggehäuse angeordnet sind. Alternativ wäre es natürlich auch möglich, dass die elektrische Maschine ein Motorgehäuse und das Getriebe ein Getriebegehäuse besitzt, wobei die bauliche Einheit dann über eine Fixierung der Getriebeanordnung gegenüber der elektrischen Maschine bewirkbar ist. Diese bauliche Einheit wird gelegentlich auch als E-Achse bezeichnet.
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Die elektrische Maschine und die Getriebeanordnung können auch in einem Antriebsstranggehäuse aufgenommen sein. Das Antriebsstranggehäuse ist zumindest zur Aufnahme der elektrischen Maschine und der Getriebeanordnung vorgesehen. Das Antriebsstranggehäuse ist bevorzugt aus einem metallischen Material, insbesondere bevorzugt aus Aluminium, Grauguss oder Stahlguss, insbesondere mittels einem Urformverfahren wie Gießen oder Druckguss geformt. Grundsätzlich wäre es jedoch auch möglich, das Antriebsstranggehäuse aus einem Kunststoff zu bilden.
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Das Antriebsstranggehäuse kann insbesondere bevorzugt eine topfartige Grundform aufweisen, so dass die elektrische Maschine und das Getriebe über die offene Stirnseite des Antriebsstranggehäuses in dieses eingesetzt werden können.
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Eine elektrische Maschine dient zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und/oder umgekehrt. Im Zusammenhang mit der Erfindung kann die elektrische Maschine eines Achsantriebsstrangs als Radial- oder Axialflussmaschine ausgebildet sein. Um einen axial besonders kompakt bauende Achsantriebsstrang auszubilden, sind Axialflussmaschinen zu bevorzugen.
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Die elektrische Maschine ist insbesondere für die Verwendung innerhalb eines elektrisch betreibbaren Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt.
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Die Getriebeanordnung des elektrischen Achsantriebsstrangs ist insbesondere mit der elektrischen Maschine koppelbar, welche zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für das Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Bei dem Antriebsdrehmoment handelt es sich besonders bevorzugt um ein Hauptantriebsdrehmoment, sodass das Kraftfahrzeug ausschließlich durch das Antriebsdrehmoment angetrieben wird.
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Das Getriebe kann des Weiteren bevorzugt als ein Planetengetriebe konfiguriert sein oder ein Planetengetriebe umfassen. Das Planetengetriebe kann bevorzugt ein Sonnenrad und mehrere mit dem Sonnenrad in Eingriff stehende und in einem Planetenradträger drehbar gelagerte Planetenräder aufweisen, die sich rotatorisch um das Sonnenrad bewegen, sowie ein koaxial zum Sonnenrad angeordnetes Hohlrad, in welchem die Planetenräder wälzen.
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Die Getriebeanordnung kann ein Differentialgetriebe aufweisen. Ein Differentialgetriebe kann insbesondere ein Planetengetriebe mit einem Antrieb und zwei Abtrieben sein. Es hat üblicherweise die Funktion, zwei Fahrzeugräder eines Kraftfahrzeugs so anzutreiben, dass sie in Kurven unterschiedlich schnell, aber mit gleicher Vortriebskraft drehen können.
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Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das Differentialgetriebe als Stirnraddifferentialgetriebe ausgebildet ist. Alternativ hierzu kann es des Weiteren gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Differentialgetriebe als Kegelraddifferentialgetriebe ausgebildet ist.
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Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Planetengetriebe für eine Verwendung in einer Getriebeanordnung eines Achsantriebsstrangs konfiguriert. Neben dem erfindungsgemäßen Planetengetriebe kann die Getriebeanordnung, wie oben beschrieben, auch weitere Getriebe umfassen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die ersten Planetenräder mittels einer Steckverzahnung auf der Planetenwelle angeordnet ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass die ersten Planetenräder so montagefreundlich auf die Planetenwellen aufsteckbar sind und gleichzeitig hohe Drehmomente übertragen können.
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Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die zweiten Planetenräder jeweils monolithisch mit den Planetenwellen ausgebildet sind, was fertigungstechnisch günstig ist und den Montageaufwand weiter reduziert. Besonders bevorzugt sind die Planetenwellen aus einem metallischen Werkstoff geformt.
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Ferner ist es bevorzugt, dass die ersten Planetenräder ebenfalls aus einem metallischen Werkstoff geformt sind. Ganz besonders bevorzugt sind die ersten Planetenräder als Stirnzahnräder ausgebildet. Auch ist es bevorzugt, dass die zweiten Planetenräder als Stirnzahnräder ausgeformt sind.
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Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die zweiten Planetenräder gleichteilig ausgebildet sind, wodurch die Anzahl der verwendeten Gleichteile weiter gesteigert und die Herstellkosten weiter gesenkt werden können.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Planetenwellen gleichteilig ausgebildet sind, was zu einer weiteren Optimierung der Herstellkosten durch Gleichteilverwendung beiträgt.
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Bevorzugt entspricht die Anzahl der ersten Planetenräder der ersten Gruppe von Umlaufrädern der Anzahl der ersten Planetenräder der zweiten Gruppe von Umlaufrädern., damit sich die Planetenräder mit dem großen Durchmesser mit ihrer unterschiedlichen axialen Position immer „abwechseln“ können und so nicht kollidieren. Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die Anzahl der ersten Planetenräder der ersten Gruppe von Umlaufrädern ein gerade Anzahl ist, welche identisch mit der Anzahl der ersten Planetenräder der zweiten Gruppe von Umlaufrädern ist.
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Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass an den Planetenwellen jeweils eine radial aus der Planetenwelle herausragende Schulter für einen axialen Anschlag eines der ersten Planetenräder ausgebildet ist, so dass die Verwendung von Axialsicherungselementen und Nuten auf ein Minimum reduziert ist.
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Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass die ersten Planetenräder der ersten Gruppe von Umlaufrädern und die ersten Planetenräder der zweiten Gruppe von Umlaufrädern sich in radialer Richtung hintergreifen, wodurch eine besonders kompakte Bauform des Planetengetriebes realisierbar wird.
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Ferner kann die Aufgabe der Erfindung auch in vorteilhafter Weise gelöst sein durch einen elektrischen Achsantriebsstrang für ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug umfassend eine elektrische Maschine und eine mit der elektrischen Maschine gekoppelten Getriebeanordnung, welche mit der elektrischen Maschine eine bauliche Einheit bildet, wobei die Getriebeanordnung ein Planetengetriebe nach einem der vorherigen Ansprüche 1-8 umfasst.
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Schließlich wird die Aufgabe der Erfindung auf gelöst durch ein Kit-of-parts zur Herstellung von zwei Gruppen gestufter Umlaufräder eines Planetengetriebes, umfassend
- □ Wenigstens zwei gleichteilige Umlaufräder für jeweils ein an einer Planetenwelle des jeweiligen Umlaufrads drehfest fixierbares erstes Planetenrad und mit einem mit der Planetenwelle des jeweiligen Umlaufrads monolithisch ausgebildeten zweiten Planetenrad, wobei an den Planetenwellen jeweils eine erste Nut zur Aufnahme eines ersten Axialsicherungselements und eine axial zur ersten Nut versetze zweite Nut zur Aufnahme eines zweiten Axialsicherungselements ausgebildet ist, mittels derer wenigstens eine einseitige axiale Festlegung eines der ersten Planetenräder bewirkbar ist, und an den Planetenwellen jeweils eine radial aus der Planetenwelle herausragende Schulter für einen axialen Anschlag eines der ersten Planetenräder ausgebildet ist,
- □ Wenigstens zwei gleichteilige erste Planetenräder zur drehfesten Fixierung an jeweils einer der Planetenwellen eines der Umlaufräder, wobei der Durchmesser der ersten Planetenräder von dem Durchmesser der zweiten Planetenräder verschieden ist,
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Besonders bevorzugt besitzt das Kit-of-parts auch wenigstens drei Axialsicherungselemente, mittels derer wenigstens eine einseitige axiale Festlegung eines der ersten Planetenräder bewirkbar ist.
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Hierdurch kann eine besonders montagefreundliche Darreichung der zur Ausbildung von zwei Gruppen gestufter Umlaufräder eines Planetengetriebes notwendigen Bauteile bereitgestellt werden.
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Das Kit-of-parts kann beispielsweise eine Verpackungseinheit sein. Ferner ist es möglich, das Kit-of-parts als eine Zusammenstellung von separaten Vorratsbehältnissen zur Bevorratung der einzelnen Bauteile bzw. der jeweiligen Bauteilgruppen des Kit-of-parts auszubilden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
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Es zeigt:
- 1: ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Achsantriebsstrang in einer schematischen Blockschaltansicht,
- 2: ein elektrischer Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer elektrischen Maschine und einer Getriebeanordnung in einer schematischen Axialschnittdarstellung,
- 3: einen Planetenradträger mit zwei unterschiedlichen Gruppen von Umlaufrädern in einer schematischen Schnittdarstellung,
- 4: ein Umlaufrad einer ersten Gruppe von Umlaufrädern in einer schematischen Axialschnittansicht,
- 5: ein Umlaufrad einer zweiten Gruppe von Umlaufrädern in einer schematischen Axialschnittansicht, und
- 6: ein Kit-of-parts zur Herstellung von zwei Gruppen gestufter Umlaufräder eines Planetengetriebes in einer schematischen Darstellung.
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Die 1 zeigt einen elektrischen Achsantriebsstrang 20 für ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug 21 umfassend eine elektrische Maschine 22 und eine mit der elektrischen Maschine 22 gekoppelten Getriebeanordnung 23, welche mit der elektrischen Maschine 22 eine bauliche Einheit 24 bildet. Dabei umfasst die Getriebeanordnung 23 ein Planetengetriebe 1, wie es exemplarisch in der Detailansicht der 2 gezeigt ist.
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Die 2 zeigt ein Planetengetriebe 1, in einer Getriebeanordnung 23 eines elektrischen Achsantriebsstrang 20 eines Kraftfahrzeugs 21, mit einem ersten Sonnenrad 2 und mehreren mit dem ersten Sonnenrad 2 in Eingriff stehenden und in einem ersten Planetenradträger 3 drehbar gelagerten ersten Umlaufrädern 4, die sich rotatorisch um das erste Sonnenrad 2 bewegen, sowie ein koaxial zum ersten Sonnenrad 2 angeordnetes erstes Hohlrad 5, an welchem die Umlaufräder 4 abwälzen. Die Umlaufräder 4 sind als gestufte Umlaufräder 4 ausgeführt, mit jeweils einem an einer Planetenwelle 10 drehfest angeordneten ersten Planetenrad 6 und einem an der Planetenwelle 10 drehfest angeordneten zweiten Planetenrad 7. Man erkennt anhand der 2 gut, dass der Durchmesser des ersten Planetenrads 6 von dem Durchmesser des zweiten Planetenrads 7 verschieden ist, nämlich dass der Durchmesser des ersten Planetenrads 6 größer ist als der Durchmesser des zweiten Planetenrads 7. Dies wird auch noch einmal durch die Zusammenschau der 3-5 deutlich, auf die nun nachfolgend näher eingegangen wird.
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Aus der Darstellung der 3 wird ersichtlich, dass die Umlaufräder 4 eine erste Gruppe von wenigstens zwei Umlaufrädern 8 und eine zweite Gruppe von wenigstens zwei Umlaufrädern 9 umfassen. Die ersten Planetenräder 6 der ersten Gruppe von Umlaufrädern 8 und die ersten Planetenräder 6 der zweiten Gruppe von Umlaufrädern 9 sind axial versetzt zueinander an den Umlaufrädern 4 angeordnet und hintergreifen sich in radialer Richtung, so dass sie ineinander verschachtelt in dem Planetenträger 3 angeordnet sind ohne sich axial zu kontaktieren, was sich gut aus der 3 erkennen lässt.
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Die ersten Planetenräder 6 der ersten Gruppe von Umlaufrädern 8 und die ersten Planetenräder 6 der zweiten Gruppe von Umlaufrädern 9 sind gleichteilig ausgeführt und mittels einer Steckverzahnung 11 auf der Planetenwelle 10 angeordnet.
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Der 3 ist auch gut entnehmbar, dass die zweiten Planetenräder 7 jeweils monolithisch mit den Planetenwellen 10 ausgebildet und die zweiten Planetenräder 7 sowie die Planetenwellen 10 gleichteilig ausgebildet sind. Die Anzahl der ersten Planetenräder 6 der ersten Gruppe von Umlaufrädern 8 weist eine gerade Anzahl, welche identisch mit der Anzahl der ersten Planetenräder 6 der zweiten Gruppe von Umlaufrädern 9 ist.
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Was der 3 auch entnommen werden kann ist, dass an den Planetenwellen 10 jeweils eine erste Nut 12 zur Aufnahme eines ersten Axialsicherungselements 13 und eine axial zur ersten Nut 12 versetze zweite Nut 14 zur Aufnahme eines zweiten Axialsicherungselements 15 ausgebildet ist, mittels derer wenigstens eine einseitige axiale Festlegung eines der ersten Planetenräder 6 bewirkbar ist. Dies wird anhand der 4-5 noch näher ausgeführt.
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Die 4 zeigt ein Umlaufrad 4 aus der ersten Gruppe von Umlaufrädern 8, während die 5 ein Umlaufrad 4 aus der zweiten Gruppe von Umlaufrädern 9 zeigt. Man erkennt anhand dieser Figuren noch einmal gut, dass die Umlaufräder 4 aus zwei Grundbauteilen bestehen, nämlich der Planetenwelle 10 mit dem zweiten Planetenrad 7 und dem auf die Planetenwelle 10 aufgesetzten ersten Planetenrad 6.
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Die Planetenwelle 10 trägt die Laufverzahnung des zweiten Planetenrads 7 mit dem kleineren Durchmesser, die Passverzahnung 11 sowie die Nuten 12,14 und die Schulter 16 zur axialen Fixierung der ersten Planetenräder 6 in zwei unterschiedlichen axialen Positionen entlang der Passverzahnung 11. Die Schulter 16 ragt radial aus der Planetenwelle 10 heraus, wodurch die Schulter 16 einen axialen Anschlag für ein erstes Planetenrad 6 bereitstellt.
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Die Nuten 12,14 definieren gemeinsam mit der Schulter 16 zwei Positionierungen eines ersten Planetenrades 6 an der Planetenwelle 10. Die erste Positionierung, die in der 4 gezeigt ist, ergibt sich durch die axiale Sicherung des ersten Planetenrads 6 zwischen den beiden Nuten 12,14, welche durch entsprechende Axialsicherungsmittel 13,15, wie zum Beispiel Sicherungsringe, erfolgt. Die zweite Positionierungsmöglichkeit des ersten Planetenrades 6 ist in der 5 gezeigt.
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Hierbei ist das erste Planetenrad 6 axial bis zur Schulter 16 auf die Planetenwelle 10 aufgeschoben und mit einem Sicherungsmittel 15 in der Nut 14 beidseits axial gesichert. Die axiale Positionierung der Nuten 12,14, der Schulter 16 sowie die axiale Erstreckung des Nabenbereichs des ersten Planetenrades 6 sind so gewählt, dass das erste Planetenrad 6 wahlweise in die beiden gezeigten Montagepositionen der 4 und der 5 auf die Planetenwelle 10 aufsteckbar ist.
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Das erste Planetenrad 6 weist im Nabenbereich außerdem eine Innensteckverzahnung auf. Mit dieser Innensteckverzahnung kann das Planetenrad über die Steckverzahnung 11 der Planetenwelle aufgeschoben und somit formschlüssig verbunden werden, wodurch eine Drehmomentübertragung im Planetengetriebe 1 ermöglicht wird.
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Weiterhin ist es möglich, vor dem Aufschieben des ersten Planetenrads 6 bereits das als Sicherungsring ausgeformte Sicherungsmittel 15 in der umlaufenden Nut 14 zu montieren. Wird nun das erste Planetenrad 6 aufgeschoben, kann dieser axial nur bis zu dem Sicherungsmittel 15 geschoben werden und schlägt dort an. Zur anderen axialen Seite wird er durch das ebenfalls als Sicherungsring ausgeformte Sicherungsmittel 13 axial gesichert. Es ergibt sich dadurch ein axialer Abstand der beiden ersten Planetenräder 6, wie es in der 3 gezeigt ist.
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Da die Gesamtlänge der Umlaufräder in beiden der in 4-5 gezeigten Montageformen gleich ist, müssen keine Abstandshülsen o.A. eingesetzt werden, um die axiale Trennung der ersten Planetenräder 6 zu gewährleisten. Weiterhin ist ein axialer Mindestabstand zwischen den ersten Planetenrädern 6 zweier so angeordneter Planetenräder 6 durch die axiale Breite des Sicherungsmittels 15 festgelegt.
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6 zeigt ein Kit-of-parts 30 zur Herstellung von zwei Gruppen gestufter Umlaufräder 4 eines Planetengetriebes 1. Das Kit-of-parts 30 umfasst wenigstens zwei gleichteilige Umlaufräder 4 für jeweils ein an einer Planetenwelle 10 des jeweiligen Umlaufrads 4 drehfest fixierbares erstes Planetenrad 6 und mit einem mit der Planetenwelle 10 des jeweiligen Umlaufrads 4 monolithisch ausgebildeten zweiten Planetenrad 7. An den Planetenwellen 10 ist jeweils eine erste Nut 12 zur Aufnahme eines ersten Axialsicherungselements 13 und eine axial zur ersten Nut 12 versetze zweite Nut 14 zur Aufnahme eines zweiten Axialsicherungselements 15 ausgebildet, mittels derer wenigstens eine einseitige axiale Festlegung eines der ersten Planetenräder 6 bewirkbar ist. An den Planetenwellen 10 ist jeweils eine radial aus der Planetenwelle 10 herausragende Schulter 16 für einen axialen Anschlag eines der ersten Planetenräder 6 ausgebildet.
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Ferner weist das Kit-of-parts 30 wenigstens zwei gleichteilige erste Planetenräder 6 zur drehfesten Fixierung an jeweils einer der Planetenwellen 10 eines der Umlaufräder 4 auf, wobei der Durchmesser der ersten Planetenräder 6 größer ist als der Durchmesser der zweiten Planetenräder 7.
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Schließlich besitzt das Kit-of-parts 30 wenigstens drei Axialsicherungselemente 13,15 mittels derer wenigstens eine einseitige axiale Festlegung eines der ersten Planetenräder 6 bewirkbar ist.
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Aus dem Kit-of-parts 30 lassen sich auf konveniente und montagefreundliche Weise die zwei Gruppen 8,9 gestufter Umlaufräder 4 eines Planetengetriebes 1 herstellen, wie sie exemplarisch in den 3-5 gezeigt sind.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetengetriebe
- 2
- Sonnenrad
- 3
- Planetenradträger
- 4
- Umlaufrädern
- 5
- Hohlrad
- 6
- Planetenrad
- 7
- Planetenrad
- 8
- erste Gruppe von Umlaufrädern
- 9
- zweite Gruppe von Umlaufrädern
- 10
- Planetenwelle
- 11
- Steckverzahnung
- 12
- Nut
- 13
- Axialsicherungselement
- 14
- Nut
- 15
- Axialsicherungselement
- 16
- Schulter
- 20
- Achsantriebsstrang
- 21
- Kraftfahrzeugs
- 22
- elektrische Maschine
- 23
- Getriebeanordnung
- 24
- bauliche Einheit
- 25
- Stator
- 26
- Rotor
- 27
- Rotorwelle
- 28
- Wälzlager
- 30
- Kit-of-parts
