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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Planetenradträger zur Aufnahme einer Mehrzahl von drehbar gelagerten Planetenrädern innerhalb eines Planetengetriebes, wobei die Planetenräder sich innerhalb des Planetenradträgers rotatorisch um ein erstes Sonnenrad des Planetengetriebes bewegen, wobei der Planetenradträger eine erste radial verlaufende Stirnfläche und eine zweite, axial beabstandete parallel zur ersten Stirnfläche verlaufende zweite Stirnfläche aufweist, die über eine Mehrzahl von umfänglich verteilten Axialstegen voneinander beabstandet sind, wobei in den Stirnflächen, Lagerstellen für die Planetenräder ausgebildet sind.
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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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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 einen kostengünstig herstellbaren Planetenradträger bereitzustellen. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung ein kompaktes wie auch kostengünstig herstellbares Planetengetriebe für elektrische Achsantriebsstränge bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Planetenradträger zur Aufnahme einer Mehrzahl von drehbar gelagerten Planetenrädern innerhalb eines Planetengetriebes, wobei die Planetenräder sich innerhalb des Planetenradträgers rotatorisch um ein erstes Sonnenrad des Planetengetriebes bewegen, wobei der Planetenradträger eine erste radial verlaufende Stirnfläche und eine zweite, axial beabstandete parallel zur ersten Stirnfläche verlaufende zweite Stirnfläche aufweist, die über eine Mehrzahl von umfänglich verteilten Axialstegen voneinander beabstandet sind, wobei in den Stirnflächen, Lagerstellen für die Planetenräder ausgebildet sind, wobei die erste Stirnfläche an einer ersten Ringscheibe und die zweite Stirnfläche an einer zweiten Ringscheibe ausgebildet sind, sowie die Axialstege an einem Blechring ausgeformt sind, der form- und/oder kraftschlüssig mit der ersten Ringscheibe und der zweiten Ringscheibe verbunden ist.
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Hierdurch kann ein besonders kostengünstig herstellbarer Planetenradträger bereitgestellt werden, welcher insbesondere ohne spanende Fertigungsverfahren geformt werden kann. Ein wesentlicher Aspekt der vorgeschlagenen Lösung besteht darin, einen im Wesentlichen symmetrischen Blech-Planetenträger bereitzustellen, welcher durch einen in die Ringscheiben eingreifenden Blechring ohne weitere Schweißverbindung herstellbar ist.
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Der vorteilhafterweise symmetrische Planetenträger wird bevorzugt aus Blech geformt und kann insbesondere als Teil einer Getriebekomponente verwendet werden, wenn beispielsweise ein einfaches und steifes Design mit einem Blechteil für beide Seiten des Planetenträgers mit symmetrischer Steifigkeit des Trägers verwendet werden soll, ohne dass ein Schweißverfahren oder ein anderes Teil für die Verbindung verwendet wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Ringscheibe und die zweite Ringscheibe gleichteilig ausgebildet sind.
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Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die erste Ringscheibe und die zweite Ringscheibe aus einem Blech gestanzt sind.
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Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die erste Ringscheibe und die zweite Ringscheibe symmetrisch ausgeformt sind.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die erste Ringscheibe und die zweite Ringscheibe über den Umfang verteilt Öffnungen aufweisen, in die korrespondierende Verbindungsstege des Blechrings eingesetzt sind, so dass der Blechring drehfest mit der ersten Ringscheibe und der zweiten Ringscheibe verbunden ist.
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Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die Verbindungsstege in den Öffnungen verstemmt sind.
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In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der Blechring über seinen Umfang verteilt Fenster aufweist, welche von jeweils einem der Planetenräder durchgriffen werden.
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Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass der Blechring einstückig ausgebildet ist.
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Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass der Blechring die Fenster umfänglich verbindende Abschnitte besitzt, wobei die Abschnitte die Verbindungsstege aufweisen.
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Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass der Blechring aus einem Blech gestanzt und an einer Stoßkante verschweißt ist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch ein Planetengetriebe, insbesondere für einen elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Planetenradträger nach einem der Ansprüche 1-10.
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Schließlich kann die Aufgabe der Erfindung auch gelöst sein durch einen elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine elektrische Maschine mit einem relativ zu einem Stator drehbar gelagerten Rotor, und einer Getriebeanordnung, wobei die elektrische Maschine und die Getriebeanordnung eine bauliche Einheit bilden, und der Rotor drehmomentübertragend an die Getriebeanordnung angebunden ist, wobei die Getriebeanordnung ein Planetengetriebe umfasst mit einem ersten Sonnenrad und mehreren mit dem ersten Sonnenrad in Eingriff stehenden und in einem Planetenradträger drehbar gelagerten gestuften Planetenrädern, die sich rotatorisch um das erste Sonnenrad bewegen, sowie ein koaxial zum ersten Sonnenrad angeordnetes Hohlrad, wobei der Planetenradträger nach einem der Ansprüche 1-10 ausgebildet ist..
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Ein elektrischer Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst eine elektrische Maschine und eine Getriebeanordnung, wobei die elektrische Maschine und die Getriebeanordnung eine bauliche Einheit bilden. 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 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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Die Getriebeanordnung kann ein Planetengetriebe und/oder ein Differentialgetriebe aufweisen. Ein Differentialgetriebe ist ein Planetengetriebe mit einem Antrieb und zwei Abtrieben. 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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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
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Es zeigt:
- 1 einen unbestückten Planetenradträger in einer perspektivischen Ansicht,
- 2 einen ausgestanzten Blechring-Streifen und einen aus diesem Streifen geformten Blechring in jeweils einer perspektivischen Darstellung,
- 3 eine Ringscheibe in einer perspektivischen Ansicht,
- 4 einen bestückten Planetenradträger in einer Seiten- und einer Axialschnittansicht,
- 5 ein Planetengetriebe in einem schematischen Schaltbild,
- 6 ein Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs in einer schematischen Blockschaltansicht.
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Die 4 und 5 zeigt einen Planetenradträger 60 zur Aufnahme einer Mehrzahl von drehbar gelagerten Planetenrädern 70 innerhalb eines Planetengetriebes 40, wie es exemplarisch in der 5 skizziert ist. Die Planetenräder 70 bewegen sich innerhalb des Planetenradträgers 60 rotatorisch um ein erstes Sonnenrad 50 des Planetengetriebes 40.
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Der Planetenradträger 60 weist eine erste radial verlaufende Stirnfläche 61 und eine zweite, axial beabstandete parallel zur ersten Stirnfläche 61 verlaufende zweite Stirnfläche 62 auf, die über eine Mehrzahl von umfänglich verteilten Axialstegen 63 voneinander beabstandet sind. In den Stirnflächen 61,62 sind als kreisrunde Öffnungen ausgeformte Lagerstellen 64 für die Planetenräder 70 ausgebildet.
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Wie aus der 1 hervorgeht, sind die erste Stirnfläche 61 an einer ersten Ringscheibe 4 und die zweite Stirnfläche 62 an einer zweiten Ringscheibe 5 ausgebildet. Die Axialstege 63 wiederum sind an einem Blechring 6 ausgeformt, der form- und/oder kraftschlüssig mit der ersten Ringscheibe 4 und der zweiten Ringscheibe 5 verbunden ist. Die erste Ringscheibe 4 und die zweite Ringscheibe 5 sind gleichteilig ausgebildet und aus einem Blech gestanzt. Man erkennt anhand der 1 auch gut, dass die erste Ringscheibe 4 und die zweite Ringscheibe 5 symmetrisch ausgeformt sind.
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Die erste Ringscheibe 4 und die zweite Ringscheibe 5 weisen über den Umfang verteilt Öffnungen 7 auf, in die korrespondierende Verbindungsstege 8 des Blechrings 6 eingesetzt sind, so dass der Blechring 6 drehfest mit der ersten Ringscheibe 4 und der zweiten Ringscheibe 5 verbunden ist, was sich gut aus der Zusammenschau der 1-4 herleiten lässt. Die Verbindungsstege 8 sind in den Öffnungen 7 verstemmt, so dass der Planetenradträger ohne weitere Schweißverbindungen gefertigt werden kann.
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Am erkennt gut in der 2 die Ausgestaltung der Verbindungsstege 8 in der Art einer Steckverbindung. Die korrespondierenden Öffnungen 7 sind umfangsseitig zwischen den Lagerstellen 64 für die Planetenräder 70 oberhalb des Teilkreises der Lagerstellen 64 angeordnet. Wie man auch gut aus der 4 erkennt, liegen die Seitenränder 15 der Fenster 9 auf einem größeren Teilkreis als die Elemente der Steckverbindung aus Verbindungsstegen 8 und den Öffnungen 7. Dabei sitzen die Seitenränder 15 radial auf den jeweiligen Ringscheiben 4,5 auf. Hierzu stehen die Seitenränder 15 axial aus dem Blechring 6 hervor.
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Der einstückig ausgebildete Blechring 6 besitzt über seinen Umfang verteilt Fenster 9, welche von jeweils einem der Planetenräder 70 durchgriffen werden, wie es auch in der 4 gezeigt ist. Wie auch gut anhand der 2 nachvollzogen werden kann, weist der Blechring 6 die Fenster 9 umfänglich verbindende Abschnitte 10 auf, wobei die Abschnitte 10 die Verbindungsstege 8 aufweisen. Der Blechring 6 ist aus einem Blech gestanzt und an einer Stoßkante 11 verschweißt.
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Der Planetenradträger 60 kann somit im Wesentlichen spanlos hergestellt werden, beispielsweise durch Stanzen, Prägen, Biegen. Für den Blechring 6 können Blechstreifen als Ausgangsmaterial gestanzt und gewalzt sowie zylindrisch gebogen werden. Die Biegeenden sind entweder gar nicht oder form- und oder stoffschlüssig miteinander verbunden
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Der Planetenradträger 60 ist besonders für eine Verwendung in einem Planetengetriebe 40 geeignet, wie es beispielhaft in der 5 gezeigt ist. Das Planetengetriebe 40, welches insbesondere für einen elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang 1 eines Kraftfahrzeugs 2 konfiguriert ist, umfassend einen Planetenradträger 60, wie er aus der 4 bekannt ist.
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Das Planetengetriebe 40 kann bevorzugt in einem elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang 1 eines Kraftfahrzeugs 2 verwendet werden, wie es in der 6 angedeutet ist. Der Achsantriebsstrang 1 umfasst eine elektrische Maschine 3 mit einem relativ zu einem Stator 9 drehbar gelagerten Rotor, und einer Getriebeanordnung, wobei die elektrische Maschine 3 und die Getriebeanordnung eine bauliche Einheit bilden. Der Rotor 10 ist drehmomentübertragend an die Getriebeanordnung angebunden, wobei die Getriebeanordnung ein Planetengetriebe 40 umfasst, mit einem ersten Sonnenrad 50 und mehreren mit dem ersten Sonnenrad 50 in Eingriff stehenden und in einem Planetenradträger 60 drehbar gelagerten Planetenrädern 70, die sich rotatorisch um das erste Sonnenrad 50 bewegen, sowie ein koaxial zum ersten Sonnenrad 50 angeordnetes Hohlrad 80.
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Der Planetenradträger 60 entspricht dem in der 4 gezeigten Planetenradträger 60.
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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
- Achsantriebsstrang
- 2
- Kraftfahrzeug
- 3
- elektrische Maschine
- 4
- Ringscheibe
- 5
- Ringscheibe
- 6
- Blechring
- 7
- Öffnungen
- 8
- Verbindungsstege
- 9
- Fenster
- 10
- Abschnitte
- 11
- Stoßkante
- 12
- Nadellager
- 13
- Dichtung
- 14
- Achse
- 15
- Seitenränder
- 40
- Planetengetriebe
- 50
- Sonnenrad
- 60
- Planetenradträger
- 61
- Stirnfläche
- 62
- Stirnfläche
- 63
- Axialstege
- 64
- Lagerstellen
- 70
- Planetenräder
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010048837 A1 [0004]
- DE 102016216802 A1 [0005]
