WO2019101637A1 - Elektrischer antriebstrang für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2019101637A1
WO2019101637A1 PCT/EP2018/081518 EP2018081518W WO2019101637A1 WO 2019101637 A1 WO2019101637 A1 WO 2019101637A1 EP 2018081518 W EP2018081518 W EP 2018081518W WO 2019101637 A1 WO2019101637 A1 WO 2019101637A1
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WO
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gear
planetary gear
housing
ring gear
planet carrier
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PCT/EP2018/081518
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Tobias Schilder
Tobias Haerter
Klaus Riedl
Josep Maria BOU ROMANO
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Daimler Ag
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    • F16H2200/2038—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes with three engaging means

Definitions

  • the invention relates to an electric drive train for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1.
  • a transmission device suitable for such an electric drive train can be seen, for example, as already known from DE 10 2013 226 471 A1, US Pat. No. 5,967,936 A1, DE 10 2012 017 352 A1 and DE 42 24 986 A1.
  • Transmission device has a drive shaft, which is also referred to as an input shaft and is provided for at least indirect connection to a drive machine.
  • the prime mover can for example provide torques for driving the motor vehicle, wherein the torques provided by the prime mover can be introduced via the drive shaft into the transmission device
  • the transmission device further has an output shaft, which is provided for at least indirect connection to at least one drive wheel of the motor vehicle.
  • the transmission device can provide torques which are transmitted via the output shaft to said drive wheel and used to drive the motor vehicle.
  • Transmission devices via the output shaft provided torques for driving the motor vehicle are also referred to as output torques and output torques resulting from the drive torque, wherein, for example, the fact that the drive torque is converted by means of the transmission device, the output torques with respect to their respective values of the drive torques differ or vice versa.
  • the drive shaft of the transmission device Under the respective at least indirect connection is to be understood in particular that the drive shaft of the
  • the transmission device further comprises a housing and a first planetary gearset accommodated in the housing, which has a first sun gear, a first planet carrier, and a first ring gear.
  • the transmission device further comprises a recorded in the housing second planetary gear set, which comprises a second sun gear and a second planetary carrier.
  • Transmission device a switching element by means of which the second sun gear rotatably connected to the housing can be connected.
  • the second sun gear mittos of the first switching element rotatably connected to the housing connectable or rotationally fixed to the housing can be fixed.
  • Object of the present invention is to develop an electric drive train of the type mentioned in such a way that overall a low-loss and compact design of the electric drive train can be realized, so that a particularly efficient operation can be displayed.
  • the transmission device in this case has an output shaft which is provided for at least indirect connection to at least one drive wheel of the motor vehicle. Furthermore, the transmission device has a housing, with one in the housing received first planetary gear set, which has a first sun gear, a first planetary carrier and a first ring gear, with a in the housing
  • the transmission device has a first
  • Switching element by means of which the second sun gear rotatably connected to the housing, and a second switching element and a third switching element, by means of which an element of the first planetary gearset is rotatably connected to the housing, on.
  • the first planetary gear set is arranged axially in front of the second planetary gear set and the second planetary gear set axially in front of all three switching elements.
  • a drive shaft in particular permanently, rotatably connected to the first sun gear or coupled.
  • the drive shaft with the first sun gear is to be understood in particular that the drive shaft is always connected to the first sun gear, so that no switching or coupling element is provided by means of which the rotationally fixed connection of the drive shaft with the first sun reversibly reversed and can be restored.
  • the non-rotatable connection of the second sun gear to the housing can be canceled, manufactured and then canceled, that is reversibly manufactured and interrupted because, for example, the first switching element between at least a first connection state and an at least first release state is switchable.
  • the first connection state corresponds, for example, to at least one first connection position, wherein the first one
  • Release state for example, with at least a first release position
  • the first switching element in particular relative to the housing and / or translationally movable between the first connection position and the first release position.
  • the second sun gear In the first connection state or in the first connection position, the second sun gear by means of the first
  • Switching element rotatably connected to the housing, that is rotatably connected to the housing so that the second sun can not rotate relative to the housing, especially not when the transmission device is driven, that is, when provided by the prime mover drive torque on the As input shaft called drive shaft are introduced into the transmission device.
  • the first switching element relative to the second sun gear for rotation the housing free, so that in the first release state, the second sun gear can rotate relative to the housing or rotates when the
  • Transmission device is driven.
  • a rotationally fixed connection of two rotatably mounted elements should be understood in the context of this invention that the two elements are arranged coaxially with each other and are connected to each other so that they rotate at the same angular velocity.
  • a rotationally fixed connection of an element to a housing is to be understood that the element is connected to the housing in such a way that it can not be rotated relative to the housing.
  • a rotor of the electric machine rotatably connected to the first sun gear and arranged axially in front of the first planetary gear set
  • an external toothing is to be understood, which is part of a rotatably connected to the sum shaft gear.
  • the sum-wave external toothing is thus itself connected in a rotationally fixed manner to the sum shaft.
  • the sum-shaft external-toothing when the sum shaft is a ring gear or non-rotatably connected to a ring gear, may be mounted as an external gear on an outer circumference of the ring gear.
  • the transmission device according to the invention can be used, in particular, as a switchable, in particular load-shiftable, multi-gear structure, in particular three-speed structure, for drives, in particular for electric drives, and in particular be designed in an axially parallel and space-saving design, whereby excessive power losses can be avoided.
  • At least or exactly two driving gears or at least or exactly three driving gears can be represented, which can be used for a forward drive and for a reverse drive of the motor vehicle.
  • Under the gears are to understand passages that can be inserted or activated and designed or disabled.
  • the gears differ in their respective ratios, so that, for example, when the transmission device is driven, the drive torques provided by the prime mover via the output shaft and also referred to as drive torques are translated by means of the geared or activated gear ratio and thereby converted into output torques.
  • a first of the driving gears for example, should enable trailer operation.
  • the first drive is provided for creeping, for example, a possibly provided electric machine and their
  • the prime mover can be, for example, an internal combustion engine or else the aforementioned electric machine, so that the gear device can be represented particularly advantageously for realizing an electric drive, for example.
  • the motor vehicle can be represented as a hybrid or electric vehicle.
  • an electric drive train can be represented in this way, which offers great advantages both in terms of a spatial applicability in a motor vehicle and in terms of a possible embodiment of a bearing concept for individual rotating parts of the electric drive train.
  • the second switching element has at least one first coupling element, which is in particular permanently non-rotatably connected to the second sun gear.
  • first coupling element which is in particular permanently non-rotatably connected to the second sun gear.
  • Switching element interconnected elements of the second planetary gear set to the second sun gear In this way, a particularly advantageous translation can be realized in a compact and thus space-saving manner, so that a particularly efficient operation can be represented.
  • Sum shaft is integrally formed with the external teeth.
  • Embodiment in particular, the radial space requirement can be kept in a particularly small frame.
  • the sum-wave external toothing has a smaller radius than an internal toothing of the first ring gear. Also in this case, the sum-shaft external toothing is intended to mesh with a driven-off gear.
  • the electric drive train comprises the aborting gear, so that the second ring gear meshes with the aborting gear, for example.
  • the abortive gear from the second ring gear and thus via the second ring gear of the transmission device is driven, whereby, for example, the motor vehicle as a whole or the drive wheel of the motor vehicle can be driven.
  • the second switching element is further provided for blocking the second planetary gear set.
  • the first sun gear, the first planet carrier and the first ring gear are, for example, first elements or components of the first planetary gear set.
  • Planet carrier are, for example, second elements or components of the second planetary gear set. Under the blocking of the respective planetary gear set is to be understood in particular that in a respective interlocked state of the respective planetary gear set two of the respective elements rotatably connected to each other and thereby are locked together.
  • the respective element can, for example, in principle, also as a
  • Main axis of rotation referred to rotate relative to the housing
  • the second switching element can be switched, for example, between at least one blocking state and at least one open state.
  • Blocking state corresponds, for example, with at least one
  • Locking position wherein the open state corresponds, for example, with an open position of the second switching element.
  • the second switching element is, for example, the second
  • Switching element in particular relative to the housing and / or translationally movable between the Verblockungswolf and the open position.
  • Planet wheel set to rotate about the main axis of rotation relative to each other or can rotate relative to each other.
  • Planetary gear has a second ring gear.
  • the output shaft in particular permanently, rotatably connected to the second ring gear.
  • the transmission device driven by provided by the prime mover drive torque via the also referred to as the input shaft
  • Another embodiment is characterized in that the second ring gear, in particular permanently, is non-rotatably connected to the first planet carrier. It has been found that this can be implemented in a space and weight-favorable manner particularly advantageous translations for the realization of an efficient operation.
  • a second radial bearing is provided, by means of which the second ring gear is to be mounted or mounted on the housing.
  • the radial bearing is to be understood in particular as meaning a bearing which at least absorbs forces in the radial direction of the transmission device and can thereby be transmitted to the drive shaft or to the housing.
  • the radial direction of the transmission device runs perpendicular to the axial direction of the transmission device and thus perpendicular to the aforementioned main axis of rotation.
  • the second planet carrier in particular permanently, rotatably connected to the first ring gear, resulting in on
  • the first planet carrier and the second planet carrier in particular permanently, rotatably connected to each other and thereby formed as a double planet carrier.
  • the planet carrier are integrally formed with each other.
  • the number of parts and thus the cost and weight of the transmission device can be kept particularly low.
  • the first planetary gearset has, for example, at least one first planetary gear, wherein the second planetary gear set, for example, has at least one second planetary gear.
  • the double planetary carrier is a planet carrier common to the first planetary gear and the second planetary gear Ravigneaux set, so that the first planetary gear and the second planetary gear rotatably mounted on the common double planet carrier.
  • the first planet carrier has the first ring gear
  • the second planet carrier does not have the second ring gear, for example.
  • the first sun gear meshes with the first planet gear, which meshes with the first ring gear.
  • the second sun gear meshes, for example, with the second planetary gear, which does not mesh with the first ring gear. It is particularly conceivable that the second planetary gear meshes with the first planetary gear.
  • Planet carrier and the second planetary carrier in particular permanently, rotatably connected to each other and formed as a double planet carrier in this case, wherein the first planet carrier and the second planet carrier can be integrally formed with each other.
  • the output shaft in particular permanently, rotatably connected to the first planet carrier.
  • a third radial bearing is provided by means of which the first planet carrier to store or stored on the second sun gear.
  • Embodiments of the first switching element are readily transferable to the third switching element and vice versa, so that, for example, the third
  • the Enable state is switchable.
  • the second connection state corresponds, for example, to at least one second connection position, wherein the second one Release state, for example, with at least a second release position
  • the third switching element can be moved, for example, in particular relative to the housing and / or translationally, between the second connection position and the second release state.
  • the first ring gear is fixed to the housing by means of the third shift element rotatably, so that the ring gear can not rotate relative to the housing, especially not when the transmission device is driven.
  • the third switching element releases the first ring gear for rotation relative to the housing about the main axis of rotation, so that in particular when the transmission device is driven, the first ring gear around the
  • Main axis of rotation relative to the housing can rotate or rotate.
  • Planetary gear sets and can be implemented by a clever use of switching elements particularly advantageous translations and driving gears.
  • Switching elements can be designed, for example, as form-locking switching elements and in particular as jaw clutches, in particular with or without synchronizing unit, in order to be able to keep losses particularly low.
  • the switching elements at least one of the switching elements, a plurality of the switching elements or all the switching elements are designed as brakes and thus, for example, as friction-locking switching elements.
  • Speeds of the aforementioned electric machine can be kept particularly low even at high speeds, since a multi-course of the transmission device can be displayed
  • Rebuildable Ravigneaux set which is also called Ravigneaux wheelset
  • wheelsets can be integrated in an output.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an inventive
  • Transmission device of an electric drive train according to the invention according to a first embodiment
  • Fig. 2a is a schematic representation of the transmission device of
  • Electric drive train according to the invention according to a third embodiment
  • 3a is a schematic representation of the electric drive train with the transmission device and a transaxle according to a fourth
  • 3b is a schematic representation of the transmission device
  • Fig. 4a is a schematic representation of the transmission device of
  • 4b is a schematic representation of the transmission device of
  • Fig. 5a is a schematic representation of the transmission device of
  • Fig. 5b is a schematic representation of the transmission device of
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a transmission device, denoted as a whole by 10, for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle such as, for example, a passenger car.
  • the transmission device 10 has a drive shaft 12, which is also referred to as an input shaft, and which serves for at least indirect connection to a drive, not shown in the figures
  • the Drive machine in particular a motor vehicle, is provided.
  • the Drive machine is designed for example as an internal combustion engine or according to the invention as an electric machine and has, for example, a shaft, not shown in the figure 1, which is rotatably connected to the drive shaft 12 or connectable.
  • the prime mover can provide torques for driving the drive shaft 12 and thus for driving the motor vehicle as a whole, that of the drive machine via the shaft
  • Drive torque or drive torques are called.
  • the drive torques are illustrated in FIG. 1 by an arrow 14 and can be transmitted to the drive shaft 12, in particular by the shaft.
  • the drive shaft 12 is driven, and the drive torques are introduced into the transmission device 10, whereby the transmission device 10 is driven.
  • a rotor 13 of the electric machine is rotatably connected to the drive shaft 12, as shown in FIG.
  • the transmission device 10 also has an output shaft 16, also referred to as an output shaft, which is provided for at least indirect connection to at least one drive wheel of the motor vehicle. Via the output shaft 16, the transmission device 10 can provide torques, by means of which the said drive wheel or the motor vehicle can be driven in total.
  • the provided by the transmission device 10 via the output shaft 16 torques for driving the drive wheel are also known as output torques or
  • the output shaft 16 is rotatably connected to the drive wheel or connectable, so that the drive wheel of the output shaft 16, in particular driven by the output torque can be.
  • the transmission device 10 further includes a particularly schematically illustrated in Fig. 1 housing 20 through which, for example, at least one receiving space
  • Transmission device 10 a at least partially, in particular at least predominantly or completely, received in the housing 20 first planetary gear set 22, which has a first sun gear 24, a first planet carrier 26 and a first ring gear 28.
  • the first sun gear 24, the first planet carrier 26 and the first ring gear 28 are first elements or components of the first planetary gear set 22.
  • the respective component rotates about a also called the main axis of rotation
  • Rotary axis 30 in particular when the respective component is not on the Housing 20 is fixed in rotation and when the transmission device 10 is driven.
  • the first planetary gear set 22 further includes at least a first planetary gear 32, which meshes with the first sun gear 24 and the first ring gear 28.
  • first sun gear 24, the ring gear 28 and the planetary gear 32 on respective gears, which are in engagement with each other.
  • the teeth of the first sun gear 24 and the planetary gear 32 are formed as external teeth, while the toothing of the ring gear 28 is formed as a first internal toothing.
  • the first planetary gear 32 is rotatable on the first
  • Sun gear 24 rotatably connected to the input shaft 12 and rotatably connected to the rotor 13 shown in Figure 3a of the electric machine, not shown.
  • the transmission device 10 further comprises a second planetary gear set 34, which is at least partially, in particular at least predominantly or completely, accommodated in the housing 20.
  • the second planetary gear set 34 far a second
  • the second planetary gear set 34 further includes a second ring gear 40.
  • the second planetary gear 34 includes at least a second planetary gear 42, which meshes with the sun gear 36, but not with the sun gear 24, and with the ring gear 40, but not with the ring gear 28. As a result, this combs
  • Sun gear 36, the planet carrier 38 and the ring gear 40 are respective second elements or components of the second planetary gear set 34.
  • the second element may, for example, in particular when the respective second element is non-rotatably fixed to the housing 20 relative to the housing 20 to rotate the axis of rotation 30, especially when the transmission device 10 is driven.
  • the sun gear 36, the planetary gear 42 and the ring gear 40 have respective gears which mesh with each other so that the planet gear 42 meshes with the sun gear 36 and the ring gear 40.
  • the teeth of the sun gear 36 and the Planetary gear 42 formed as external teeth, while the toothing of the ring gear 40 is formed as a second internal toothing.
  • the transmission device 10 comprises a first switching element 44, by means of which the second sun gear 36 rotatably connected to the housing 20 can be connected.
  • the first switching element 44 can be switched, for example, between a first connection state and a first release state.
  • the sun gear 36 is rotationally fixed to the housing 20 by means of the shift element 44, so that the sun gear 36 can not and in particular does not rotate relative to the housing 20 when the transmission device 10 is driven.
  • the switching element 44 releases the sun gear 36 for rotation about the axis of rotation 30 relative to the housing 20, so that the
  • Sun gear 36 can rotate relative to the housing 20 about the axis of rotation 30
  • the drive shaft 12 is permanently connected in a rotationally fixed manner to the first sun gear 24.
  • Planetary gear set 34 is provided.
  • the switching element 46 is switchable between at least one VerblockungsSullivan and at least one open state.
  • VerblockungsSullivan two of the elements of the planetary gear set 34 are rotatably connected together and thereby locked together. At this second in the
  • Planetenradsatzes 34 is in the first embodiment to the sun gear 36 and the planet carrier 38.
  • the switching element 46 in its Verblockungsschreib, so by means of the switching element 46, the sun gear 36 and the planet carrier 38 rotatably connected to each other and thereby locked together. If, for example, the transmission device 10 is then driven, the sun gear 36 and the planet carrier 38 rotate together or simultaneously about the axis of rotation 30 relative to the housing 20, so that the planet carrier 38 and the sun gear 36 rotate around the axis of rotation 30 as a block.
  • the switching element 46 releases the sun gear 36 and the planetary carrier 38 for rotation relative to each other about the axis of rotation 30, so that, for example, the sun gear 36 and the planetary carrier 38 can rotate or rotate relative to each other when the Transmission device 10 is driven and the switching element 46 in his
  • the second switching element 46 has at least one first coupling element 48, which permanently rotatably with the second
  • Sun gear 36 is connected.
  • the sun gear 36 is connected in a rotationally fixed manner to the planet carrier 38 by means of the switching element 46 and thus via the first coupling element 48.
  • the output shaft 16 is permanently connected non-rotatably to the second ring gear 40.
  • the second ring gear 40 is permanently rotatably connected to the first planetary carrier 26.
  • the second planet carrier 38 is permanently connected in a rotationally fixed manner to the first ring gear 28.
  • the first planet carrier 26 due to the above-described relationships, the sum of the first planetary gearset 22 represents.
  • the output torque represented by the arrow 18 can advantageously in this embodiment via a not shown, rotatably connected to the first planet carrier 26th connected Summenwellenau involvedveriereung be discharged from the Planetenradaxen.
  • FIG. 2 a shows a second embodiment of the transmission device 10.
  • the first planet carrier 26 and the second planet carrier 38 are permanently connected to one another in a rotationally fixed manner and thereby formed as a double planet carrier 50, which is a planet carrier of a Ravigneaux set 52 a.
  • the Ravigneaux set 52a is formed by the planetary gear sets 22 and 34.
  • the double planet carrier 50 is a planetary gears 32 and 42 together
  • Double planet carrier 50 are stored.
  • the first ring gear 28 is a Planetenrad accountsn 22 and 34 common ring gear, wherein the common ring gear in the second embodiment, both the first ring gear 28 and the second ring gear 40 represents.
  • the planetary gear 32 meshes with the first ring gear 28, while the planet gear 42 does not mesh with the first ring gear 28.
  • the planet wheels 32 and 42 in particular via their external teeth, mesh with each other.
  • the planetary gear 32 meshes with the first sun gear 24, but not with the sun gear 36, while the planetary gear 42 meshes with the sun gear 36, but not with the first sun gear 24.
  • the planetary gear 32 is formed as a long planetary gear while the
  • Planet wheel 42 is designed as a short planetary gear. This means that
  • Planet gear 32 is formed in the axial direction of the transmission device 10 longer than the planetary gear 42, so that the planetary gear 32 meshes with both the first sun gear 24 and the ring gear 28 and the planetary gear 42, while the planetary gear 42 with only the sun gear 36 and the planet gear 32 meshes. Said axial direction of the transmission device 10 coincides with the axis of rotation 30.
  • a third switching element 54 is provided, by means of which the first ring gear 28 rotatably connected to the housing 20 can be connected.
  • the rotationally fixed connection of the ring gear 28 takes place on the
  • Switching element 54 switchable between at least one second connection state and at least one second release state. In the second
  • Transmission device 10 is driven in the second release state, the third switching element 54, the ring gear 28 for rotation relative to the housing 20 around the rotation axis 30 free, so that the ring gear 28 can rotate about the rotation axis 30 relative to the housing 20 or rotate, if the transmission device 10 is driven.
  • the output shaft is rotatably connected to the second ring gear 40.
  • the output shaft permanently rotatably with the first planet carrier 26 and with the
  • Double planetary carrier 50 connected.
  • the output is provided in the second embodiment via the double planet carrier 50.
  • Fig. 2b shows a third embodiment in which the planetary gear sets 22 and 34 form an alternative Ravigneaux set 52 b.
  • the output is provided on the ring gear 28, which represents a common ring gear of the two planetary gear sets 22, 34.
  • another third switching element 56 is provided, by means of which the double planet carrier 50
  • Double planet carrier 50 by means of the other third switching element 56 rotatably connected to the housing 20, so that the double planet carrier 50 in particular can not rotate relative to the housing 20 about the rotation axis 30, even if the transmission device 10 is driven in the third release state is the other third Switching element 56, the double planet carrier 50 for rotation about the rotation axis 30 relative to the housing 20 free, so that the double planet carrier 50 can rotate relative to the housing 20 about the rotation axis 30 or rotate when the transmission device 10 is driven.
  • the planetary gear 42 is formed as a long planetary gear and the planetary gear 32 as a short planetary gear.
  • the planetary gear 42 has a greater axial length than the planetary gear 32, so that the planetary gear 42 meshes with the sun gear 36, the ring gear 28 and optionally with the planetary gear 32, while the planet gear 42 does not mesh with the first sun gear 24.
  • the output torque represented by the arrow 18 can in this embodiment advantageously via a not shown, rotatably connected to the first ring gear 28 Summenwellenau involvedvertechnikung be discharged from the alternative Ravigneaux set 52b.
  • FIG. 3a shows a fourth embodiment of the transmission device 10, in which the second ring gear 40 is non-rotatably coupled to an external toothing 58, which has a larger radius than the second internal toothing of the second ring gear 40 and is intended to mesh with a driven gear 60 ,
  • External toothing 58 represents a sum-shaft external toothing, since it is connected in a rotationally fixed manner to the first planet carrier 26, which is in this
  • Embodiment represents the sum of the first planetary gear set 22.
  • Fig. 3a shows a total eienen electric drive train 1 1 with the transmission device 10, with the rotor 13 of an electric machine, not shown, and with an axle 62.
  • the rotor 13 rotatably connected to the first sun gear 24.
  • the abortion gear 60 is preferably a ring gear of the axle 62, which in particular as a differential gear and thereby, for example as
  • Bevel gear is formed.
  • the ring gear and thus the axle drive 62 can be driven in total by the transmission device 10 via the external toothing 58 formed, for example, by a toothed wheel or via the second ring gear 40.
  • axle drive 62 or the gear 60 can be driven by the second ring gear 40 via at least one chain and / or further planetary stages and / or via spur gears, wherein, for example, one of the spur gears is formed by the external toothing 58.
  • the sum of the outer shaft teeth and the axle gear 62 axially between the electric machine and the second planetary gear set 34 are arranged.
  • FIG. 3b shows a fifth embodiment, in which the second ring gear 40 and the first planet carrier 26 are each permanently coupled non-rotatably to an outer toothing 64.
  • the external teeth 64 has a smaller radius than the second internal teeth of the second ring gear 40 and is intended to mesh with the driven gear 60.
  • the aborting gear 60 is advantageously the ring gear of the axle 62.
  • the external teeth 64 thus represents the sum-wave external teeth of this embodiment.
  • FIG. 4 a shows a sixth embodiment in which at least a first
  • Radial bearing 66 is provided. By means of the first radial bearing 66, the second ring gear 40 is mounted opposite or on the drive shaft 12, in particular at least in the radial direction.
  • FIG. 4b shows a seventh embodiment in which the second ring gear 40 is mounted by means of the first radial bearing 66 opposite or on the housing 20, in particular at least in the radial direction.
  • the radial bearing 66 is in the embodiments of Figures 4a and 4b on a side facing away from the second planetary gear 34 in the axial direction of the first side
  • FIG. 5a shows an eighth embodiment in which, in particular, alternatively or in addition to the radial bearing 66, a second radial bearing 68 is provided.
  • the second radial bearing 68 By means of the second radial bearing 68, the second ring gear 40 is mounted relative to or on the housing 20, in particular at least in the radial direction.
  • the radial bearing 68 on a in the axial direction of the transmission device 10 the first planetary gear set 22 opposite side of the second planetary gear set 34 is arranged.
  • Fig. 5b shows a ninth embodiment, which proceeds in particular from the second embodiment.
  • the ninth embodiment is particularly a combination of the second embodiment with the fifth embodiment, since in the ninth embodiment, the double planet carrier 50 - as described above - in particular permanently non-rotatably connected to the outer toothing 64.
  • the output is via the double planetary carrier 50, also referred to as a web, and the external toothing 64.
  • a third one is also referred to as a web, and the external toothing 64.
  • first planet carrier 26 and / or the second planet carrier 38 in particular at least in the axial direction, is mounted opposite or on the second sun gear 36.
  • the transmission device 10 it can be seen that it is possible by means of the transmission device 10 to develop individual components for future wheelset systems, which can be used in a modular manner.
  • the transmission device 10 it is possible to design the transmission device 10 as a switchable, in particular power shiftable, multi-gear module, in particular for an electric drive, wherein the multi-speed module is very well suited for an axis-parallel drive by a compact design.
  • the multi-speed module also referred to as a system, can be further modularized in order to provide different speeds. Due to the elimination of individual switching elements various gear concepts can be displayed.
  • a maximum expansion stage is shown, each with at least or exactly three switching elements, by means of which three gears, in particular driving gears, can be represented.
  • three gears in particular driving gears, can be represented.
  • a high variability in terms of increments and spread can be created.
  • the respective outer toothing 58 or 64 is formed for example by a spur gear or by one of the aforementioned spur gears.
  • axial forces and / or bending forces can occur in the named system, wherein these axial forces and / or bending forces can be absorbed particularly well by the described mounting by means of the respective radial bearing 66, 68 or 70.
  • a broad bearing base can be created, through which even particularly high forces can be advantageously absorbed and supported.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebswelle (12), welche zur zumindest mittelbaren Anbindung an eine Antriebsmaschine vorgesehen ist, mit einer Abtriebswelle (16), welche zur zumindest mittelbaren Anbindung an wenigstens ein Antriebsrad des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, mit einem Gehäuse (20), mit einem in dem Gehäuse (20) aufgenommenen ersten Planetenradsatz (22), welcher ein erstes Sonnenrad (24), einen ersten Planetenträger (26) und ein erstes Hohlrad (28) aufweist, mit einem in dem Gehäuse (20) aufgenommenen zweiten Planetenradsatz (34), welcher ein zweites Sonnenrad (36) und einen zweiten Planetenträger (38) aufweist, und mit einem ersten Schaltelement (44), mittels welchem das zweite Sonnenrad (36) drehfest an das Gehäuse (20) anbindbar ist, wobei die Antriebswelle (12) drehfest mit dem ersten Sonnenrad (24) verbunden ist.

Description

Elektrischer Antriebstrang für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antriebstrang für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 .
Eine für einen solchen elektrischen Antriebstrang geeignete Getriebevorrichtung ist jeweils beispielsweise bereits der DE 10 2013 226 471 A1 , der US 5 967 936 A1 , der DE 10 2012 017 352 A1 und der DE 42 24 986 A1 als bekannt zu entnehmen. Die
Getriebevorrichtung weist eine Antriebswelle auf, welche auch als Eingangswelle bezeichnet wird und zur zumindest mittelbaren Anbindung an eine Antriebsmaschine vorgesehen ist. Die Antriebsmaschine kann beispielsweise Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen, wobei die von der Antriebsmaschine bereitgestellten Drehmomente über die Antriebswelle in die Getriebevorrichtung einleitbar sind
beziehungsweise eingeleitet werden. Hierdurch wird die Getriebevorrichtung angetrieben. Die von der Antriebsmaschine bereitgestellten Drehmomente zum Antreiben des
Kraftfahrzeugs werden auch als Antriebsmomente oder Antriebsdrehmomente
bezeichnet.
Die Getriebevorrichtung weist ferner eine Abtriebswelle auf, welche zur zumindest mittelbaren Anbindung an wenigstens ein Antriebsrad des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Über die auch als Ausgangswelle bezeichnete Abtriebswelle kann die Getriebevorrichtung Drehmomente bereitstellen, welche über die Abtriebswelle auf das genannte Antriebsrad übertragen und zum Antreiben des Kraftfahrzeugs genutzt werden. Die von der
Getriebevorrichtung über die Abtriebswelle bereitgestellten Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs werden auch als Abtriebsmomente oder Abtriebsdrehmomente bezeichnet und resultieren aus den Antriebsmomenten, wobei sich beispielsweise dadurch, dass die Antriebsmomente mittels der Getriebevorrichtung gewandelt werden, die Abtriebsmomente hinsichtlich ihrer jeweiligen Werte von den Antriebsmomenten unterscheiden beziehungsweise umgekehrt. Unter der jeweiligen zumindest mittelbaren Anbindung ist insbesondere zu verstehen, dass die Antriebswelle von der
Antriebsmaschine antreibbar ist beziehungsweise dass das Antriebsrad von der
Abtriebswelle antreibbar ist.
Die Getriebevorrichtung umfasst ferner ein Gehäuse und einen in dem Gehäuse aufgenommenen ersten Planetenradsatz, welcher ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetenträger und ein erstes Hohlrad aufweist. Die Getriebevorrichtung weist ferner einen in dem Gehäuse aufgenommene zweiten Planeten radsatz auf, welcher ein zweites Sonnenrad und einen zweiten Planetenträger umfasst. Außerdem umfasst die
Getriebevorrichtung ein Schaltelement, mittels welchem das zweite Sonnenrad drehfest an das Gehäuse anbindbar ist. Unter der drehfesten Anbindung beziehungsweise Anbindbarkeit des zweiten Sonnenrads an das Gehäuse ist zu verstehen, dass das zweite Sonnenrad mittelos des ersten Schaltelements drehfest mit dem Gehäuse verbindbar beziehungsweise drehfest an dem Gehäuse festlegbar ist.
Aus der gattungsgemäßen DE 10 2015 208 355 A1 ist darüber hinaus bekannt, das erste Sonnenrad einer derartigen Getriebevorrichtung mit der Antriebswelle drehfest zu verbinden und die beide Planeten radsätze axial vor allen drei Schaltelementen anzuordnen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Antriebstrang der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass insgesamt eine verlustarme und kompakte Bauweise des elektrischen Antriebstrangs realisierbar ist, sodass ein besonders effizienter Betrieb darstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Antriebstrang mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen
Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Dabei wird von einem elektrischen Antriebstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine, einem Achsgetriebe und mit einer Getriebevorrichtung
ausgegangen.
Die Getriebevorrichtung weist dabei eine Abtriebswelle auf, welche zur zumindest mittelbaren Anbindung an wenigstens ein Antriebsrad des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Ferner weist die Getriebevorrichtung ein Gehäuse auf, mit einem in dem Gehäuse aufgenommenen ersten Planetenradsatz, welcher ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetenträger und ein erstes Hohlrad aufweist, mit einem in dem Gehäuse
aufgenommenen zweiten Planetenradsatz, welcher ein zweites Sonnenrad und einen zweiten Planetenträger aufweist. Ferner weist die Getriebevorrichtung ein erstes
Schaltelement, mittels welchem das zweite Sonnenrad drehfest an das Gehäuse anbindbar ist, sowie ein zweites Schaltelement und ein drittes Schaltelement, mittels welchem ein Element des ersten Planetenradsatzes drehfest an das Gehäuse anbindbar ist, auf.
Dabei ist der erste Planeten radsatz axial vor dem zweiten Planetenradsatz und der zweite Planetenradsatz axial vor allen drei Schaltelementen angeordnet ist.
Es wird zunächst weiter davon ausgegangen, dass eine Antriebswelle, insbesondere permanent, drehfest mit dem ersten Sonnenrad verbunden beziehungsweise gekoppelt ist. Unter der permanent drehfesten Verbindung vorliegend der Antriebswelle mit dem ersten Sonnenrad ist insbesondere zu verstehen, dass die Antriebswelle stets mit dem ersten Sonnenrad verbunden ist, sodass kein Schalt- beziehungsweise Koppelelement vorgesehen ist, mittels welchem die drehfeste Verbindung der Antriebswelle mit dem ersten Sonnenrad reversibel aufgehoben und wieder hergestellt werden kann. Im
Gegensatz dazu kann die drehfeste Anbindung des zweiten Sonnenrads an das Gehäuse aufgehoben, hergestellt und daraufhin wieder aufgehoben werden, das heißt reversibel hergestellt und unterbrochen werden, da beispielsweise das erste Schaltelement zwischen wenigstens einem ersten Verbindungszustand und einem wenigstens ersten Freigabezustand umschaltbar ist. Der erste Verbindungszustand korrespondiert beispielsweise mit wenigstens einer ersten Verbindungsstellung, wobei der erste
Freigabezustand beispielsweise mit wenigstens einer ersten Freigabestellung
korrespondiert. Dabei ist beispielsweise das erste Schaltelement, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder translatorisch, zwischen der ersten Verbindungsstellung und der ersten Freigabestellung bewegbar. In dem ersten Verbindungszustand beziehungsweise in der ersten Verbindungsstellung ist das zweite Sonnenrad mittels des ersten
Schaltelements drehfest an das Gehäuse angebunden, das heißt drehfest mit dem Gehäuse verbunden, sodass sich das zweite Sonnenrad nicht relativ zu dem Gehäuse drehen kann, insbesondere auch dann nicht, wenn die Getriebevorrichtung angetrieben wird, das heißt wenn von der Antriebsmaschine bereitgestellte Antriebsmomente über die auch als Eingangswelle bezeichnete Antriebswelle in die Getriebevorrichtung eingeleitet werden. In dem ersten Freigabezustand beziehungsweise in der ersten Freigabestellung jedoch gibt das erste Schaltelement das zweite Sonnenrad für eine Drehung relativ zu dem Gehäuse frei, sodass sich in dem ersten Freigabezustand das zweite Sonnenrad relativ zu dem Gehäuse drehen kann beziehungsweise dreht, wenn die
Getriebevorrichtung angetrieben wird.
Unter einer drehfesten Verbindung zweier drehbar gelagerten Elemente soll im Rahmen dieser Erfindung verstanden werden, dass die beiden Elemente koaxial zueinander angeordnet sind und derart miteinander verbunden sind, dass sie mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit drehen. Unter einer drehfesten Anbindung eines Elementes an einem Gehäuse soll verstanden werden, dass das Element an dem Gehäuse derart angebunden ist, dass es nicht gegenüber dem Gehäuse verdreht werden kann.
Erfindungsgemäß ist nun
- eine Summenwelle des ersten Planetenradsatzes drehfest mit einer
Summenwellenaußenverzahnung verbunden,
- ein Rotor der elektrische Maschine drehfest mit dem ersten Sonnenrad verbunden und axial vor dem ersten Planetenradsatz angeordnet,
- das zweite Schaltelement zum Verblocken des zweiten Planetenradsatzes vorgesehen und
- die Summenwellenaußenverzahnung und das Achsgetriebe axial zwischen der elektrischen Maschine und dem zweiten Planeten radsatz angeordnet.
Unter einer Summenwelle eines Planeten radsatzes wird in der Fachliteratur diejenige Welle des Planetenradsatzes verstanden, an welcher betragsmäßig das größte
Drehmoment anliegt. Im Falle eines Einfachplanetenradsatzes handelt es sich dabei um den Planetenträger beziehungsweise um eine mit dem Planetenträger drehfest verbundene Welle. Im Falle eines Doppelplanetenradsatzes handelt es sich bei der Summenwelle um das Hohlrad beziehungsweise um die mit dem Hohlrad drehfest verbundene Welle. Ein Planetenradsatz weist dabei immer genau eine Summenwelle auf.
Unter einer Summenwellenaußenverzahnung soll eine Außenverzahnung verstanden werden, die Teil eines drehfest mit der Summenwelle verbundenen Zahnrades ist. Die Summenwellenaußenverzahnung ist somit selbst drehfest mit der Summenwelle verbunden. Die Summenwellenaußenverzahnung kann, wenn die Summenwelle ein Hohlrad ist oder mit einem Hohlrad drehfest verbunden ist, als eine Außenverzahnung auf einem äußeren Umfang des Hohlrades angebracht sein. Die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung kann insbesondere als schaltfähige, insbesondere als lastschaltfähige, Mehrgang-Struktur, insbesondere Drei-Gang-Struktur, für Antriebe, insbesondere für elektrische Antriebe, verwendet und dabei insbesondere in achsparalleler und bauraumgünstiger Bauweise ausgestaltet werden, wobei sich übermäßige Verlustleistungen vermeiden lassen. Insbesondere lassen sich wenigstens oder genau zwei Fahrgänge oder wenigstens oder genau drei Fahrgänge darstellen, welche für eine Vorwärtsfahrt und für eine Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs verwendbar sind. Unter den Fahrgängen sind Gänge zu verstehen, welche eingelegt beziehungsweise aktiviert und ausgelegt beziehungsweise deaktiviert werden können. Insbesondere unterscheiden sich die Gänge in ihren jeweiligen Übersetzungen, sodass beispielsweise dann, wenn die Getriebevorrichtung angetrieben wird, die von der Antriebsmaschine über die Abtriebswelle bereitgestellten und auch als Antriebsdrehmomente bezeichneten Antriebsmomente mittels der Übersetzung des eingelegen beziehungsweise aktivierten Gangs übersetzt und dadurch in Abtriebsmomente gewandelt werden, welche auch als Abtriebsdrehmomente bezeichnet und von der Getriebevorrichtung über die auch als Ausgangswelle bezeichnete Abtriebswelle bereitgestellt werden, während ein durch die jeweilige Übersetzung des jeweiligen ausgelegt beziehungsweise deaktivierten Gangs bewirkte Übersetzung der Antriebsmomente unterbleibt.
Ein erster der Fahrgänge soll beispielsweise einen Anhängerbetrieb ermöglicht.
Außerdem ist beispielsweise der erste Fahrgang für Kriechvorgänge vorgesehen, um beispielsweise eine etwaig vorgesehene elektrische Maschine und deren
Leistungselektronik vor Überhitzung zu schützen. Bei der Antriebsmaschine kann es sich beispielsweise um eine Verbrennungskraftmaschine oder aber um die zuvor genannte elektrische Maschine handeln, sodass sich die Getriebevorrichtung beispielsweise besonders vorteilhaft zur Realisierung eines elektrischen Antriebs darstellen lässt. Somit kann beispielsweise das Kraftfahrzeug als Hybrid- oder Elektrofahrzeug dargestellt werden.
Insgesamt kann auf diese Weise ein elektrischer Antriebstrang dargestellt werden, der sowohl hinsichtlich einer räumlichen Anordenbarkeit in einem Kraftfahrzeug als auch hinsichtlich einer möglichen Ausgestaltung eines Lagerkonzeptes für einzelne drehende Teile des elektrischen Antriebstranges große Vorteile bietet.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das zweite Schaltelement wenigstens ein erstes Koppelelement aufweist, welches, insbesondere permanent drehfest mit dem zweiten Sonnenrad verbunden ist. Somit handelt es sich beispielsweise bei einem der in dem Verblockungszustand des zweiten Schaltelements mittels des zweiten
Schaltelements miteinander verblockten Elemente des zweiten Planeten radsatzes um das zweite Sonnenrad. Hierdurch kann auf kompakte und somit bauraumgünstige Weise eine besonders vorteilhafte Übersetzung realisiert werden, sodass sich ein besonders effizienter Betrieb darstellen lässt.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die
Summenwellenaußenverzahnung einen größeren Radius als eine Innenverzahnung des ersten Hohlrads und/oder des zweiten Hohlrads und ist dazu vorgesehen ist, mit einem abtreibenden Zahnrad zu kämmen. Insbesondere ist es denkbar, dass dabei die
Summenwelle einstückig mit der Außenverzahnung ausgebildet ist. Durch diese
Ausführungsform kann insbesondere der radiale Bauraumbedarf in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden.
Alternativ und um eine besonders vorteilhafte Übersetzung und in der Folge einen besonders effizienten Betrieb realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Summenwellenaußenverzahnung einen geringeren Radius als eine Innenverzahnung des ersten Hohlrads aufweist. Auch in diesem Fall ist die Summenwellenaußenverzahnung dazu vorgesehen, mit einem abtreibenden Zahnrad zu kämmen.
Der elektrische Antriebstrang umfasst das abtreibende Zahnrad, sodass das zweite Hohlrad beispielsweise mit dem abtreibenden Zahnrad kämmt. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass das abtreibende Zahnrad von dem zweiten Hohlrad und somit über das zweite Hohlrad von der Getriebevorrichtung antreibbar ist, wodurch beispielsweise das Kraftfahrzeug insgesamt beziehungsweise das Antriebsrad des Kraftfahrzeugs angetrieben werden kann.
Erfindungsgemäß ist ferner das zweite Schaltelement zum Verblocken des zweiten Planeten radsatzes vorgesehen. Das erste Sonnenrad, der erste Planetenträger und das erste Hohlrad sind beispielsweise erste Elemente beziehungsweise Bauelemente des ersten Planetenradsatzes. Das zweite Sonnenrad und der zweite Planetenträger sowie beispielsweise ein gegebenenfalls vorgesehenes zweites Hohlrad des zweiten
Planetenträgers sind beispielsweise zweite Elemente beziehungsweise Bauelemente des zweiten Planetenradsatzes. Unter dem Verblocken des jeweiligen Planeten radsatzes ist insbesondere zu verstehen, dass in einem jeweiligen verblockten Zustand des jeweiligen Planeten radsatzes zwei der jeweiligen Elemente drehfest miteinander verbunden und dadurch miteinander verblockt sind. Das jeweilige Element kann sich beispielsweise grundsätzlich um eine auch als
Hauptdrehachse bezeichnete Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehen
beziehungsweise dreht sich relativ zu dem Gehäuse um die Hauptdrehachse, insbesondere dann, wenn die Getriebevorrichtung angetrieben wird und wenn das jeweilige Element nicht, insbesondere permanent, drehtest an das Gehäuse angebunden ist. Insbesondere ist es dabei denkbar, dass sich die jeweiligen Elemente des jeweiligen Planetenradsatzes um die Hauptdrehachse relativ zueinander drehen beziehungsweise drehen können. Das zweite Schaltelement ist beispielsweise zwischen wenigstens einem Verblockungszustand und wenigstens einem Offenzustand umschaltbar. Der
Verblockungszustand korrespondiert beispielsweise mit wenigstens einer
Verblockungsstellung, wobei der Offenzustand beispielsweise mit einer Offenstellung des zweiten Schaltelements korrespondiert. Dabei ist beispielsweise das zweite
Schaltelement, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder translatorisch, zwischen deren Verblockungsstellung und der Offenstellung bewegbar.
In dem Verblockungszustand des zweiten Schaltelements sind zwei Elemente des zweiten Planeten radsatzes drehfest miteinander verbunden und somit miteinander verblockt, sodass sich insbesondere dann, wenn die Getriebevorrichtung angetrieben wird, die zwei miteinander verblockten Elemente des zweiten Planeten radsatzes gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehen und somit als Block umlaufen. In dem Offenzustand jedoch gibt das zweite Schaltelement die in dem Verblockungszustand miteinander verblockten Elemente des zweiten Planeten radsatzes für eine Drehung um die Drehachse relativ zueinander frei, sodass sich insbesondere dann, wenn die Getriebevorrichtung angetrieben wird, die in dem Verblockungszustand miteinander verblockten Elemente des zweiten
Planetenradsatzes um die Hauptdrehachse relativ zueinander drehen beziehungsweise relativ zueinander drehen können.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der zweite
Planetenradsatz ein zweites Hohlrad aufweist. Hierdurch kann auf bauraum- und gewichtsgünstige Weise eine besonders vorteilhafte Übersetzung oder mehrere besonders vorteilhafte Übersetzungen dargestellt werden, sodass sich ein besonders effizienter Betrieb realisieren lässt.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die die Abtriebswelle, insbesondere permanent, drehfest mit dem zweiten Hohlrad verbunden ist. Wird somit beispielsweise die Getriebevorrichtung angetrieben, indem von der Antriebsmaschine bereitgestellte Antriebsmomente über die auch als Eingangswelle bezeichnete
Antriebswelle in die Getriebevorrichtung eingeleitet werden, so drehen sich die
Abtriebswelle und das zweite Hohlrad gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig um die Hauptdrehachse relativ zu dem Gehäuse.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das zweite Hohlrad, insbesondere permanent, drehfest mit dem ersten Planetenträger verbunden ist. Es wurde gefunden, dass sich hierdurch auf bauraum- und gewichtsgünstige Weise besonders vorteilhafte Übersetzungen zur Realisierung eines effizienten Betriebs realisieren lassen.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn ein erstes Radiallager vorgesehen ist, mittels welchem das zweite Hohlrad an der Antriebswelle oder an dem Gehäuse zu lagern oder gelagert ist. Hierdurch können auf bauraumgünstige Weise auch besonders hohe Kräfte vorteilhaft abgestützt und aufgenommen werden.
Alternativ oder zusätzlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn ein zweites Radiallager vorgesehen ist, mittels welchem das zweite Hohlrad an dem Gehäuse zu lagern beziehungsweise gelagert ist. Hierdurch können auf einen besonders vorteilhaften Durchmesser besonders hohe Kräfte aufgenommen und abgestützt werden, sodass sich eine bauraum- und gewichtsgünstige Lagerung darstellen lässt. Unter dem Radiallager ist insbesondere ein Lager zu verstehen, welches zumindest Kräfte in radialer Richtung der Getriebevorrichtung aufgenommen und dabei auf die Antriebswelle beziehungsweise auf das Gehäuse übertragen werden können. Die radiale Richtung der Getriebevorrichtung verläuft dabei senkrecht zur axialen Richtung der Getriebevorrichtung und somit senkrecht zur zuvor genannten Hauptdrehachse.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite Planetenträger, insbesondere permanent, drehfest mit dem ersten Hohlrad verbunden, wodurch sich auf
bauraumgünstige Weise wenigstens eine besonders vorteilhafte Übersetzung realisieren lässt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind der erste Planetenträger und der zweite Planetenträger, insbesondere permanent, drehfest miteinander verbunden und dabei als Doppelplanetenträger ausgebildet. Hierbei ist es denkbar, dass die Planetenträger einstückig miteinander ausgebildet sind. Hierdurch können die Teileanzahl und somit die Kosten und das Gewicht der Getriebevorrichtung besonders gering gehalten werden. Insbesondere ist es dabei möglich, die Planetenradsätze als einen Ravigneaux-Satz auszugestalten beziehungsweise mittels der Planeten radsätze einen Ravigneaux-Satz zu bilden, wodurch sich auf gewichts- und bauraumgünstige Weise besonders vorteilhafte Übersetzungen realisieren lassen. Der erste Planetenradsatz weist beispielsweise wenigstens ein erstes Planetenrad auf, wobei der zweite Planeten radsatz beispielsweise wenigstens ein zweites Planetenrad aufweist. Der Doppelplanetenträger ist ein dem ersten Planetenrad und dem zweiten Planetenrad gemeinsamer Planetenträger des Ravigneaux-Satzes, sodass das erste Planetenrad und das zweite Planetenrad drehfeste an dem gemeinsamen Doppelplanetenträger gelagert sind. Dabei ist es beispielsweise vorgesehen, dass der erste Planetenträger das erste Hohlrad aufweist, während jedoch der zweite Planetenträger das zweite Hohlrad beispielsweise nicht aufweist. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass das erste Sonnenrad mit dem ersten Planetenrad kämmt, welches mit dem ersten Hohlrad kämmt. Das zweite Sonnenrad kämmt beispielsweise mit dem zweiten Planetenrad, welches nicht mit dem ersten Hohlrad kämmt. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass das zweite Planetenrad mit dem ersten Planetenrad kämmt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind der erste
Planetenträger und der zweite Planetenträger, insbesondere permanent, drehfest miteinander verbunden und als Doppelplanetenträger dabei ausgebildet, wobei der erste Planetenträger und der zweite Planetenträger einstückig miteinander ausgebildet sein können. Dabei ist die Abtriebswelle, insbesondere permanent, drehfest mit dem ersten Planetenträger verbunden. Hierdurch können auf bauraum- und gewichtsgünstige, sowie effiziente Weise besonders vorteilhafte Übersetzungen dargestellt werden.
Um auf bauraumgünstige Weise auch besonders hohe Kräfte zumindest in radialer Richtung aufnehmen und abstützen zu können, ist bei einer weiteren Ausführungsform ein drittes Radiallager vorgesehen ist, mittels welchem der erste Planetenträger an dem zweiten Sonnenrad zu lagern beziehungsweise gelagert ist.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn ein drittes Schaltelement vorgesehen ist, mittels welchem das erste Hohlrad drehfest an das Gehäuse anbindbar, das heißt drehfest an dem Gehäuse festlegbar ist. Die vorigen und folgenden
Ausführungen zu dem ersten Schaltelement sind ohne weiteres auch auf das dritte Schaltelement übertragbar und umgekehrt, sodass beispielsweise das dritte
Schaltelement zwischen einem zweiten Verbindungszustand und einem zweiten
Freigabezustand umschaltbar ist. Der zweite Verbindungszustand korrespondiert beispielsweise mit wenigstens einer zweiten Verbindungsstellung, wobei der zweite Freigabezustand beispielsweise mit wenigsten einer zweiten Freigabestellung
korrespondiert. Dabei kann das dritte Schaltelement beispielsweise, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder translatorisch, zwischen der zweiten Verbindungsstellung und der zweiten Freigabezustand bewegt werden. In dem zweiten Verbindungszustand ist das erste Hohlrad mittels des dritten Schaltelements drehtest an dem Gehäuse festgelegt, sodass sich das Hohlrad nicht relativ zu dem Gehäuse drehen kann, insbesondere auch dann nicht, wenn die Getriebevorrichtung angetrieben wird. In dem zweiten
Freigabezustand jedoch gibt das dritte Schaltelement das erste Hohlrad für eine Drehung relativ zu dem Gehäuse um die Hauptdrehachse frei, sodass sich insbesondere dann, wenn die Getriebevorrichtung angetrieben wird, das erste Hohlrad um die
Hauptdrehachse relativ zu dem Gehäuse dreht beziehungsweise drehen kann.
Insgesamt ist erkennbar, dass sich durch eine geschickte Kopplung von
Planetenradsätzen und durch einen geschickten Einsatz von Schaltelementen besonders vorteilhafte Übersetzungen und Fahrgänge realisieren lassen.
Zumindest eines der Schaltelemente, mehrere der Schaltelemente oder alle
Schaltelemente können beispielsweise als formschlüssige Schaltelemente und dabei insbesondere als Klauenkupplungen ausgebildet sein, insbesondere mit oder ohne Synchronisiereinheit, um Verluste besonders gering halten zu können. Mittels eines solchen formschlüssigen Schaltelements kann die drehfeste Verbindung
beziehungsweise die Verblockung formschlüssig erfolgen, sodass Verluste in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden können. Insbesondere ist es denkbar, dass wenigstens eines der Schaltelemente, mehrere der Schaltelemente oder alle Schaltelemente als Bremsen und somit beispielsweise als reibschlüssige Schaltelemente ausgebildet sind. Außerdem ist es möglich, eine breite Lagerbasis zu schaffen, um auch besonders hohe Kräfte, insbesondere zumindest in radialer Richtung der
Getriebevorrichtung, aufnehmen und abstützten zu können. Insbesondere können die folgenden Vorteile realisiert werden:
- verlustoptimierte und kompakte Bauweise
- sehr gute Verzahnungswirkungsgrade
- achsparalleler Einsatz, welche eine Verschiebbarkeit der Übersetzungen und eine vorteilhafte Anpassung an das Kraftfahrzeug ermöglicht
- nur zwei Planeten radsätze; mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Getriebevorrichtung lediglich beziehungsweise genau zwei
Planetenradsätze in Form der genannten Planetenradsätze aufweist - jedes Schaltelement kann zur weiteren Verlustreduzierung als Klauenkupplung ausgeführt werden
- sehr geringe Relativdrehzahlen in den offen laufenden Schaltelementen
- sehr geringe Relativdrehzahlen in den Planetenradsätzen
- die Schaltelemente sind sehr gut zugänglich
Drehzahlen der zuvor genannten elektrischen Maschine können auch bei hohen Geschwindigkeiten besonders gering gehalten werden, da eine Mehrgängigkeit der Getriebevorrichtung dargestellt werden kann
Die Planetenradsätze sind auf einfache Weise zu dem beschriebenen
Ravigneaux-Satz umbaubar, welcher auch als Ravigneaux-Radsatz bezeichnet wird
- Sehr breite Lagerbasis für Stirnradabtrieb möglich
Radsatz kann gegebenenfalls in einen Abtrieb integriert werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und
Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Getriebevorrichtung eines erfindungsgemäßen elektrischen Antriebstrangs gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2a eine schematische Darstellung der Getriebevorrichtung des
erfindungsgemäßen elektrischen Antriebstrangs gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 2b eine schematische Darstellung der Getriebevorrichtung des
erfindungsgemäßen elektrischen Antriebstrangs gemäß einer dritten Ausführungsform; Fig. 3a eine schematische Darstellung des elektrischen Antriebstrangs mit der Getriebevorrichtung und eines Achsgetriebes gemäß einer vierten
Ausführungsform;
Fig. 3b eine schematische Darstellung der Getriebevorrichtung und des
Achsgetriebes des erfindungsgemäßen elektrischen Antriebstrangs gemäß einer fünften Ausführungsform;
Fig. 4a eine schematische Darstellung der Getriebevorrichtung des
erfindungsgemäßen elektrischen Antriebstrangs gemäß einer sechsten Ausführungsform;
Fig. 4b eine schematische Darstellung der Getriebevorrichtung des
erfindungsgemäßen elektrischen Antriebstrangs gemäß einer siebten Ausführungsform;
Fig. 5a eine schematische Darstellung der Getriebevorrichtung des
erfindungsgemäßen elektrischen Antriebstrangs gemäß einer achten Ausführungsform; und
Fig. 5b eine schematische Darstellung der Getriebevorrichtung des
erfindungsgemäßen elektrischen Antriebstrangs gemäß einer neunten Ausführungsform;
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform einer im Ganzen mit 10 bezeichneten Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen. Die Getriebevorrichtung 10 weist eine auch als Eingangswelle bezeichneten Antriebswelle 12 auf, welche zur zumindest mittelbaren Anbindung an eine in den Figuren nicht dargestellte
Antriebsmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen ist. Dies bedeutet, dass die Antriebswelle 12 drehfest mit der Antriebsmaschine verbunden beziehungsweise verbindbar ist, sodass die Antriebswelle 12 von der Antriebsmaschine antreibbar ist. Die Antriebsmaschine ist beispielsweise als Verbrennungskraftmaschine oder aber erfindungsgemäß als elektrische Maschine ausgebildet und weist beispielsweise eine in der Figur 1 nicht dargestellte Welle auf, welche drehfest mit der Antriebswelle 12 verbunden oder verbindbar ist. Über die Welle kann die Antriebsmaschine Drehmomente zum Antreiben der Antriebswelle 12 und somit zum Antreiben des Kraftfahrzeugs insgesamt bereitstellen, wobei die von der Antriebsmaschine über die Welle
bereitgestellten Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs auch als
Antriebsmomente oder Antriebsdrehmomente bezeichnet werden. Die Antriebsmomente sind in Fig. 1 durch einen Pfeil 14 veranschaulicht und können, insbesondere von der Welle, auf die Antriebswelle 12 übertragen werden. Hierdurch wird die Antriebswelle 12 angetrieben, und die Antriebsmomente werden in die Getriebevorrichtung 10 eingeleitet, wodurch die Getriebevorrichtung 10 angetrieben wird. Erfindungsgemäß ist ein Rotor 13 der elektrischen Maschine wie in Figur 3a dargestellt drehfest mit der Antriebswelle 12 verbunden.
Die Getriebevorrichtung 10 weist ferner eine auch als Ausgangswelle bezeichnete Abtriebswelle 16 auf, welche zur zumindest mittelbaren Anbindung an wenigstens ein Antriebsrad des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Über die Abtriebswelle 16 kann die Getriebevorrichtung 10 Drehmomente bereitstellen, mittels welchen das genannte Antriebsrad beziehungsweise das Kraftfahrzeug insgesamt angetrieben werden kann. Die von der Getriebevorrichtung 10 über die Abtriebswelle 16 bereitgestellten Drehmomente zum Antreiben des Antriebsrads werden auch als Abtriebsmomente oder
Abtriebsdrehmomente bezeichnet und sind in Fig. 1 durch einen Pfeil 18 veranschaulicht. Beispielsweise ist die Abtriebswelle 16 drehfest mit dem Antriebsrad verbunden oder verbindbar, sodass das Antriebsrad von der Abtriebswelle 16, insbesondere von den Abtriebsmomenten angetrieben werden kann.
Die Getriebevorrichtung 10 weist ferner ein in Fig. 1 besonders schematisch dargestelltes Gehäuse 20 auf, durch welches beispielsweise wenigstens ein Aufnahmeraum
beziehungsweise ein Aufnahmebereich begrenzt ist. Des Weiteren umfasst die
Getriebevorrichtung 10 einen zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in dem Gehäuse 20 aufgenommenen ersten Planetenradsatz 22, welcher ein erstes Sonnenrad 24, einen ersten Planetenträger 26 und ein erstes Hohlrad 28 aufweist. Das erste Sonnenrad 24, der erste Planetenträger 26 und das erste Hohlrad 28 sind erste Elemente oder Bauelemente des ersten Planetenradsatzes 22. Das jeweilige Bauelement dreht sich um eine auch als Hauptdrehachse bezeichnete
Drehachse 30 insbesondere dann, wenn das jeweilige Bauelement nicht an dem Gehäuse 20 drehtest festgelegt ist und wenn die Getriebevorrichtung 10 angetrieben wird.
Der erste Planeten radsatz 22 umfasst ferner wenigstens ein erstes Planetenrad 32, welches mit dem ersten Sonnenrad 24 und mit dem ersten Hohlrad 28 kämmt. Hierzu weisen beispielsweise das erste Sonnenrad 24, das Hohlrad 28 und das Planetenrad 32 jeweilige Verzahnungen auf, welche in Eingriff miteinander stehen. Die Verzahnung des ersten Sonnenrads 24 und des Planetenrads 32 sind dabei als Außenverzahnungen ausgebildet, während die Verzahnung des Hohlrads 28 als erste Innenverzahnung ausgebildet ist. Außerdem ist das erste Planetenrad 32 drehbar an dem ersten
Planetenträger 26 gelagert.
Erfindungsgemäß ist in den Ausführungsformen aller Figuren 1 bis 5b das erste
Sonnenrad 24 drehfest mit der Eingangswelle 12 und drehfest mit dem in Figur 3a dargestellten Rotor 13 der nicht weiter dargestellten elektrischen Maschine verbunden.
Die Getriebevorrichtung 10 umfasst ferner einen zweiten Planetenradsatz 34, welcher zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in dem Gehäuse 20 aufgenommen ist. Der zweite Planeten radsatz 34 weit ein zweites
Sonnenrad 36 und einen zweiten Planetenträger 38 auf. Bei der ersten Ausführungsform umfasst der zweiten Planetenradsatz 34 ferner ein zweites Hohlrad 40. Des Weiteren ist es beispielsweise bei der zweiten Ausführungsform vorgesehen, dass sich insbesondere dann, wenn die Getriebevorrichtung 10 angetrieben wird, die Planetenträger 26 und 38 relativ zueinander und relativ zu dem Gehäuse um die Drehachse 30 drehen können. Außerdem umfasst der zweite Planetenradsatz 34 wenigstens ein zweites Planetenrad 42, welches mit dem Sonnenrad 36, nicht jedoch mit dem Sonnenrad 24, und mit dem Hohlrad 40, nicht jedoch mit dem Hohlrad 28 kämmt. Demzufolge kämmt das
Planetenrad 32 nicht mit dem Sonnenrad 36 und nicht mit dem Hohlrad 40. Das
Sonnenrad 36, der Planetenträger 38 und das Hohlrad 40 sind jeweilige zweite Elemente oder Bauelemente des zweiten Planetenradsatzes 34. Das zweite Element kann sich beispielsweise insbesondere dann, wenn das jeweilige zweite Element nicht drehfest an dem Gehäuse 20 festgelegt ist, relativ zu dem Gehäuse 20 um die Drehachse 30 drehen, insbesondere dann, wenn die Getriebevorrichtung 10 angetrieben wird. Das Sonnenrad 36, das Planetenrad 42 und das Hohlrad 40 weisen jeweilige Verzahnungen auf, welche miteinander in Eingriff stehen, sodass das Planetenrad 42 mit dem Sonnenrad 36 und dem Hohlrad 40 kämmt. Dabei sind die Verzahnungen des Sonnenrads 36 und des Planetenrads 42 als Außenverzahnungen ausgebildet, während die Verzahnung des Hohlrads 40 als zweite Innenverzahnung ausgebildet ist.
Des Weiteren umfasst die Getriebevorrichtung 10 ein erstes Schaltelement 44, mittels welchem das zweite Sonnenrad 36 drehtest an das Gehäuse 20 anbindbar ist. Das erste Schaltelement 44 ist beispielsweise zwischen einem ersten Verbindungszustand und einem ersten Freigabezustand umschaltbar. In dem ersten Verbindungszustand ist das Sonnenrad 36 mittels des Schaltelements 44 drehtest an dem Gehäuse 20 festgelegt, sodass sich das Sonnenrad 36 nicht und insbesondere auch dann nicht relativ zu dem Gehäuse 20 drehen kann, wenn die Getriebevorrichtung 10 angetrieben wird. In dem ersten Freigabezustand jedoch gibt das Schaltelement 44 das Sonnenrad 36 für eine Drehung um die Drehachse 30 relativ zu dem Gehäuse 20 frei, sodass sich das
Sonnenrad 36 relativ zu dem Gehäuse 20 um die Drehachse 30 drehen kann
beziehungsweise dreht, wenn die Getriebevorrichtung 10 angetrieben wird.
Um nun eine besonders verlustarme und kompakte Bauweise und somit einen besonders effizienten Betrieb realisieren zu können, ist die Antriebswelle 12 permanent drehfest mit dem ersten Sonnenrad 24 verbunden.
Des Weiteren ist ein zweites Schaltelement 46 zum Verblocken des zweiten
Planetenradsatzes 34 vorgesehen. Das Schaltelement 46 ist dabei zwischen wenigstens einem Verblockungszustand und wenigstens einem Offenzustand umschaltbar. In dem Verblockungszustand sind zwei der Elemente des Planeten radsatzes 34 drehfest miteinander verbunden und dadurch miteinander verblockt. Bei diesen zweite im
Verblockungszustand des Schaltelements 46 mittels des Schaltelements 46 miteinander verblockten und somit drehfest miteinander verbundenen Elemente des
Planetenradsatzes 34 handelt es sich bei der ersten Ausführungsform um das Sonnenrad 36 und den Planetenträger 38. Befindet sich somit das Schaltelement 46 in seinem Verblockungszustand, so sind mittels des Schaltelements 46 das Sonnenrad 36 und der Planetenträger 38 drehfeste miteinander verbunden und dadurch miteinander verblockt. Wird dann beispielsweise die Getriebevorrichtung 10 angetrieben, so drehen sich das Sonnenrad 36 und der Planetenträger 38 gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig um die Drehachse 30 relativ zu dem Gehäuse 20, sodass der Planetenträger 38 und das Sonnenrad 36 als Block um die Drehachse 30 umlaufen. In dem Offenzustand gibt das Schaltelement 46 das Sonnenrad 36 und den Planetenträger 38 für eine Drehung relativ zueinander um die Drehachse 30 frei, sodass sich beispielsweise das Sonnenrad 36 und der Planetenträger 38 relativ zueinander drehen oder drehen können, wenn die Getriebevorrichtung 10 angetrieben wird und sich das Schaltelement 46 in seinem
Offenzustand befindet. Da beispielsweise das zweite Schaltelement 46 wenigstens ein erste Koppelelement 48 aufweist, welches permanent drehfest mit dem zweiten
Sonnenrad 36 verbunden ist. In dem Verblockungszustand ist das Sonnenrad 36 mittels des Schaltelements 46 und somit über das erste Koppelelement 48 drehfest mit dem Planetenträger 38 verbunden.
Bei der ersten Ausführungsform ist es ferner vorgesehen, dass die Abtriebswelle 16 permanent drehfest mit dem zweiten Hohlrad 40 verbunden ist. Außerdem ist das zweite Hohlrad 40 permanente drehfest mit dem ersten Planetenträger 26 verbunden. Darüber hinaus ist der zweite Planetenträger 38 permanent drehfest mit dem ersten Hohlrad 28 verbunden.
Bei der Ausführungsform der Fig. 1 stellt der erste Planetenträger 26 aufgrund der oben beschriebenen Zusammenhänge die Summenwelle des ersten Planeten radsatzes 22 dar. Das durch den Pfeil 18 dargestellte Abtriebsmoment kann in dieser Ausführungsform vorteilhaft über eine nicht näher dargestellte, drehfest mit dem ersten Planetenträger 26 verbundene Summenwellenaußenverzahnung aus den Planetenradsätzen ausgeleitet werden.
Fig. 2a zeigt eine zweite Ausführungsform der Getriebevorrichtung 10. Bei der zweiten Ausführungsform sind der erste Planetenträger 26 und der zweite Planetenträger 38 permanent drehfest miteinander verbunden und dadurch als Doppelplanetenträger 50 ausgebildet, welcher ein Planetenträger eines Ravigneaux-Satzes 52a ist. Dies bedeutet, dass der Ravigneaux-Satz 52a durch die Planeten radsätze 22 und 34 gebildet ist. Dabei ist der Doppelplanetenträger 50 ein den Planetenrädern 32 und 42 gemeinsamer
Doppelplanetenträger, da die Planetenräder 32 und 42 drehbar an dem
Doppelplanetenträger 50 gelagert sind. Außerdem ist das erste Hohlrad 28 ein den Planetenradsätzen 22 und 34 gemeinsames Hohlrad, wobei das gemeinsame Hohlrad bei der zweiten Ausführungsform sowohl das erste Hohlrad 28 als auch das zweite Hohlrad 40 darstellt. Dabei kämmt das Planetenrad 32 mit dem ersten Hohlrad 28, während das Planetenrad 42 nicht mit dem ersten Hohlrad 28 kämmt. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Planetenräder 32 und 42, insbesondere über ihre Außenverzahnungen, miteinander kämmen. Außerdem kämmt das Planetenrad 32 mit dem erste Sonnenrad 24, nicht jedoch mit dem Sonnenrad 36, während das Planetenrad 42 mit dem Sonnenrad 36, nicht jedoch mit dem ersten Sonnenrad 24 kämmt. Dabei ist das Planetenrad 32 als langes Planetenrad ausgebildet, während das
Planetenrad 42 als kurzes Planetenrad ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass das
Planetenrad 32 in axialer Richtung der Getriebevorrichtung 10 länger als das Planetenrad 42 ausgebildet ist, sodass das Planetenrad 32 sowohl mit dem ersten Sonnenrad 24 als auch mit dem Hohlrad 28 und mit dem Planetenrad 42 kämmt, während das Planetenrad 42 lediglich mit dem Sonnenrad 36 und mit dem Planetenrad 32 kämmt. Die genannte axiale Richtung der Getriebevorrichtung 10 fällt dabei mit der Drehachse 30 zusammen.
Bei der Ausführungsform der Fig. 2a stellt der erste Planetenträger 26 beziehungsweise der Doppelplanetenträger 50 aufgrund der oben beschriebenen Zusammenhänge die Summenwelle des ersten Planeten radsatzes 22 dar. Das durch den Pfeil 18 dargestellte Abtriebsmoment kann in dieser Ausführungsform vorteilhaft über eine drehfest mit dem Doppelplanetenträger 50 verbundene Summenwellenaußenverzahnung aus dem
Ravigneaux-Satz 52a ausgeleitet werden.
Bei der ersten und zweiten Ausführungsform ist ein drittes Schaltelement 54 vorgesehen, mittels welchem das erste Hohlrad 28 drehfest an das Gehäuse 20 anbindbar ist. Bei der ersten Ausführungsform erfolgt die drehfeste Anbindung des Hohlrads 28 an das
Gehäuse 20 mittels des dritten Schaltelements 54 über den Planetenträger 38, da bei der ersten Ausführungsform der Planetenträger 38 drehfeste mit dem Hohlrad 28 verbunden ist. Wie bereits zu dem Schaltelement 44 erläutert, ist beispielsweise das dritte
Schaltelement 54 zwischen wenigstens einem zweiten Verbindungszustand und wenigstens einem zweiten Freigabezustand umschaltbar. In dem zweiten
Verbindungszustand ist das Hohlrad 28 mittels des dritten Schaltelements 54 drehfest an das Gehäuse 20 angebunden, sodass sich das Hohlrad 28 insbesondere auch dann nicht relativ zu dem Gehäuse 20 um die Drehachse 30 drehen kann, wenn die
Getriebevorrichtung 10 angetrieben wird in dem zweiten Freigabezustand gibt das dritte Schaltelement 54 das Hohlrad 28 für eine Drehung relativ zu dem Gehäuse 20 um die Drehachse 30 frei, sodass sich das Hohlrad 28 um die Drehachse 30 relativ zu dem Gehäuse 20 dreht beziehungsweise drehen kann, wenn die Getriebevorrichtung 10 angetrieben wird.
Bei der ersten Ausführungsform ist die Abtriebswelle drehfest mit dem zweiten Hohlrad 40 verbunden. Dem gegenüber ist bei der zweiten Ausführungsform die Abtriebswelle permanent drehfest mit dem ersten Planetenträger 26 beziehungsweise mit dem
Doppelplanetenträger 50 verbunden. Während somit bei der ersten Ausführungsform ein Abtrieb über das Hohlrad 40 erfolgt, ist der Abtrieb bei der zweiten Ausführungsform über den Doppelplanetenträger 50 vorgesehen.
Fig. 2b zeigt eine dritte Ausführungsform, bei welcher die Planeten radsätze 22 und 34 einen alternativen Ravigneaux-Satz 52b bilden. Bei der dritten Ausführungsform ist der Abtrieb an dem Hohlrad 28 vorgesehen, welches ein gemeinsames Hohlrad der beiden Planetenradsätze 22, 34 darstellt. Bei der dritten Ausführungsform ist ein anderes drittes Schaltelement 56 vorgesehen, mittels welchem der Doppelplanetenträger 50
beziehungsweise der erste Planetenträger 26 und/oder der zweite Planetenträger 38 drehfest an dem Gehäuse 20 festlegbar sind. Dabei ist beispielsweise das andere dritte Schaltelement 56 zwischen einem dritten Verbindungszustand und einem dritten
Freigabezustand umschaltbar. In dem dritten Verbindungszustand ist der
Doppelplanetenträger 50 mittels des anderen dritten Schaltelements 56 drehfest mit dem Gehäuse 20 verbunden, sodass sich der Doppelplanetenträger 50 insbesondere auch dann nicht relativ zu dem Gehäuse 20 um die Drehachse 30 drehen kann, wenn die Getriebevorrichtung 10 angetrieben wird in dem dritten Freigabezustand gibt das andere dritte Schaltelement 56 den Doppelplanetenträger 50 für eine Drehung um die Drehachse 30 relativ zu dem Gehäuse 20 frei, sodass sich der Doppelplanetenträger 50 relativ zu dem Gehäuse 20 um die Drehachse 30 dreht beziehungsweise drehen kann, wenn die Getriebevorrichtung 10 angetrieben wird.
Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich auch dadurch von der zweiten
Ausführungsform, dass das Planetenrad 42 als langes Planetenrad und das Planetenrad 32 als kurzes Planetenrad ausgebildet ist. Somit weist das Planetenrad 42 eine in axialer Richtung verlaufende größere Länge als das Planetenrad 32 auf, sodass das Planetenrad 42 mit dem Sonnenrad 36, dem Hohlrad 28 sowie gegebenenfalls mit dem Planetenrad 32 kämmt, während das Planetenrad 42 nicht mit dem ersten Sonnenrad 24 kämmt.
Dabei kämmt beispielsweise das Planetenrad 32 lediglich mit dem ersten Sonnenrad 24 sowie gegebenenfalls mit dem Planetenrad 42, nicht jedoch mit dem ersten Hohlrad 28 und nicht mit dem Sonnenrad 36.
Bei der Ausführungsform der Fig. 2b stellt der erste Hohlrdad 28 des ersten
Planeten radsatzes 22 beziehungsweise das gemeinsame Hohlrad der beiden
Planeten radsätze 22,34 aufgrund der oben beschriebenen Zusammenhänge die
Summenwelle des ersten Planetenradsatzes 22 dar. Das durch den Pfeil 18 dargestellte Abtriebsmoment kann in dieser Ausführungsform vorteilhaft über eine nicht näher dargestellte, drehfest mit dem ersten Hohlrad 28 verbundene Summenwellenaußenverzahnung aus dem alternativen Ravigneaux-Satz 52b ausgeleitet werden.
Fig. 3a zeigt eine vierte Ausführungsform der Getriebevorrichtung 10, bei welcher das zweite Hohlrad 40 drehfest mit einer Außenverzahnung 58 gekoppelt ist, welche einen größeren Radius als die zweite Innenverzahnung des zweiten Hohlrad 40 aufweist und dazu vorgesehen ist, mit einem abtreibenden Zahnrad 60 zu kämmen. Die
Außenverzahnung 58 stellt dabei eine Summenwellenaußenverzahnung dar, da sie drehfest mit dem ersten Planetenträger 26 verbunden ist, welcher in dieser
Ausführungsform die Summenwelle des ersten Planeten radsatzes 22 darstellt.
Fig. 3a zeigt insgesamt eienen elektrischen Antriebstrang 1 1 mit der Getriebevorrichtung 10, mit dem Rotor 13 einer nicht weiter dargestellten elektrischen Maschine und mit einem Achsgetriebe 62. Dabei ist der Rotor 13 drehtest mit dem ersten Sonnenrad 24 verbunden.
Das abtreibende Zahnrad 60 ist vorzugsweise ein Tellerrad des Achsgetriebes 62, welches insbesondere als Differenzialgetriebe und dabei beispielsweise als
Kegelraddifferenzial ausgebildet ist. Somit sind das Tellerrad und somit das Achsgetriebe 62 insgesamt von der Getriebevorrichtung 10 über die beispielsweise durch ein Zahnrad gebildete Außenverzahnung 58 beziehungsweise über das zweite Hohlrad 40 antreibbar. In Kombination mit dem Achsgetriebe 62 lässt sich eine besonders vorteilhafte
Achsübersetzung realisieren.
Es ist auch denkbar, dass das Achsgetriebe 62 beziehungsweise das Zahnrad 60 von dem zweiten Hohlrad 40 über wenigstens eine Kette und/oder weitere Planetenstufen und/oder über Stirnräder antreibbar ist, wobei beispielsweise eines der Stirnräder durch die Außenverzahnung 58 gebildet ist.
Vorteilhaft sind die Summenwellenaußenverzahnung und das Achsgetriebe 62 axial zwischen der elektrischen Maschine und dem zweiten Planeten radsatz 34 angeordnet.
Die Ausführungen zur Anordnung des Rotors 13 und des Achsgetriebes 62 relativ zu der Getriebevorrichtung 10 sind von der Figur 3a auf alle anderen dargestellten
Ausführungsformen übertragbar. Fig. 3b zeigt eine fünfte Ausführungsform, bei welcher das zweite Hohlrad 40 und der erste Plantenträger 26 jeweils mit einer Außenverzahnung 64 permanent drehfest gekoppelt sind. Wobei die Außenverzahnung 64 einen geringeren Radius als die zweite Innenverzahnung des zweiten Hohlrads 40 aufweist und dazu vorgesehen ist, mit dem abtreibenden Zahnrad 60 zu kämmen. Das abtreibende Zahnrad 60 ist vorteilhaft das Tellerrad des Achsgetriebes 62.
In der Ausführungsform der Fig. 3b stellt der erste Planetenträger des ersten
Planetenradsatzes 22 aufgrund der oben beschriebenen Zusammenhänge die
Summenwelle des ersten Planeten radsatzes 22 dar. Die Außenverzahnung 64 stellt somit die Summenwellenaußenverzahnung dieser Ausführungsform dar.
Fig. 4a zeigt eine sechste Ausführungsform, bei welcher wenigstens ein erstes
Radiallager 66 vorgesehen ist. Mittels des ersten Radiallagers 66 ist das zweite Hohlrad 40 gegenüber beziehungsweise an der Antriebswelle 12, insbesondere zumindest in radialer Richtung, gelagert.
Fig. 4b zeigt eine siebte Ausführungsform, bei welcher das zweite Hohlrad 40 mittels des ersten Radiallagers 66 gegenüber beziehungsweise an dem Gehäuse 20, insbesondere zumindest in radialer Richtung gelagert ist.
Das Radiallager 66 ist in den Ausführungsformen der Figuren 4a und 4b auf einer in axialer Richtung dem zweiten Planetenradsatz 34 abgewandten Seite des ersten
Planeten radsatzes 22 angeordnet.
Fig. 5a zeigt eine achte Ausführungsform, bei welcher insbesondere alternativ oder auch zusätzlich zum Radiallager 66 ein zweites Radiallager 68 vorgesehen ist. Mittels des zweiten Radiallagers 68 ist das zweite Hohlrad 40 gegenüber beziehungsweise an dem Gehäuse 20, insbesondere zumindest in radialer Richtung, gelagert. Dabei ist das Radiallager 68 auf einer in axialer Richtung der Getriebevorrichtung 10 dem ersten Planeten radsatz 22 abgewandten Seite es zweiten Planeten radsatzes 34 angeordnet.
Schließlich zeigt Fig. 5b eine neunte Ausführungsform, welche insbesondere von der zweiten Ausführungsform ausgeht. Die neunte Ausführungsform ist insbesondere eine Kombination der zweiten Ausführungsform mit der fünften Ausführungsform, da bei der neunten Ausführungsform der Doppelplanetenträger 50 - wie zuvor beschrieben - insbesondere permanent drehfest mit der Außenverzahnung 64 verbunden ist. Somit erfolgt der Abtrieb über den auch als Steg bezeichneten Doppelplanetenträger 50 und die Außenverzahnung 64. Außerdem ist bei der neunten Ausführungsform ein drittes
Radiallager 70 vorgesehen, mittels welchem der Doppelplanetenträger 50
beziehungsweise der erste Planetenträger 26 und/oder der zweite Planetenträger 38, insbesondere zumindest in axialer Richtung, gegenüber beziehungsweise an dem zweiten Sonnenrad 36 gelagert ist.
Insgesamt ist erkennbar, dass es mittels der Getriebevorrichtung 10 möglich ist, für zukünftige Radsatzsysteme einzelne Bausteine zu entwickeln, welche modular eingesetzt werden können. Insbesondere ist es möglich, die Getriebevorrichtung 10 als ein schaltfähiges, insbesondere lastschaltfähiges, Mehrgangmodul, insbesondere für einen elektrischen Antrieb, auszugestalten, wobei sich das Mehrgangmodul durch eine kompakte Ausgestaltung für einen achsparallelen Antrieb sehr gut eignet. Das auch als System bezeichnete Mehrgangmodul kann in sich weiter modularisiert werden, um unterschiedliche Gangzahlen zur Verfügung zu stellen. Durch den Entfall einzelner Schaltelemente können diverse Gangkonzepte dargestellt werden. Bei den in den Fig. gezeigten Ausführungsformen ist jeweils eine maximale Ausbaustufe mit jeweils wenigstens oder genau drei Schaltelementen gezeigt, mittels welchen drei Gänge, insbesondere Fahrgänge, dargestellt werden können. Insbesondere kann eine hohe Variabilität hinsichtlich Stufensprüngen und der Spreizung geschaffen werden.
Die jeweilige Außenverzahnung 58 beziehungsweise 64 ist beispielsweise durch ein Stirnrad beziehungsweise durch eines der zuvor genannten Stirnräder gebildet. In der Folge kann es zu axialen Kräften und/oder Biegekräften in dem genannten System kommen, wobei sich diese axialen Kräfte und/oder Biegekräfte durch die beschriebene Lagerung mittels des jeweiligen Radiallagers 66, 68 beziehungsweise 70 besonders gut aufnehmen lassen. Mit anderen Worten kann eine breite Lagerbasis geschaffen werden, über welche auch besonders hohe Kräfte vorteilhafte aufgenommen und abgestützt werden können. Bezugszeichenliste
10 Getriebevorrichtung
1 1 Elektrischer Antriebstrang
12 Antriebswelle
13 Rotor einer elektrischen Maschine
14 Pfeil
16 Abtriebswelle
18 Pfeil
20 Gehäuse
22 erster Planeten radsatz
24 erstes Sonnenrad
26 erster Planetenträger
28 erstes Hohlrad
30 Drehachse
32 Planetenrad
34 zweiter Planetenradsatz
36 zweites Hohlrad
38 zweiter Planetenträger
40 zweites Sonnenrad
42 zweites Planeten rad
44 erstes Schaltelement
46 zweites Schaltelement
48 Koppelelement
50 Doppelplanetenträger
52 Ravigneaux-Satz
54 drittes Schaltelement
56 Anderes drittes Schaltelement 58 Außenverzahnung
60 abtreibendes Zahnrad
62 Achsgetriebe
64 Außenverzahnung
66 erstes Radiallager
68 zweites Radiallager
70 drittes Radiallager

Claims

Patentansprüche
1 . Elektrischer Antriebstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine, einem Achsgetriebe 62 und mit einer Getriebevorrichtung (10),
wobei die Getriebevorrichtung
- eine Abtriebswelle (16), welche zur zumindest mittelbaren Anbindung an wenigstens ein Antriebsrad des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist,
- ein Gehäuse (20) mit einem in dem Gehäuse (20) aufgenommenen ersten Planetenradsatz (22), welcher ein erstes Sonnenrad (24), einen ersten
Planetenträger (26) und ein erstes Hohlrad (28) aufweist, mit einem in dem
Gehäuse (20) aufgenommenen zweiten Planetenradsatz (34), welcher ein zweites Sonnenrad (36) und einen zweiten Planetenträger (38) aufweist, mit einem ersten Schaltelement (44), mittels welchem das zweite Sonnenrad (36) drehfest an das Gehäuse (20) anbindbar ist, mit einem zweiten Schaltelement (46) und mit einem dritten Schaltelement (54; 56), mittels welchem ein Element des ersten
Planeten radsatzes (22) drehfest an das Gehäuse anbindbar ist,
aufweist, wobei das zweite Schaltelement (46) zum Verblocken des zweiten Planeten radsatzes (34) vorgesehen ist,
wobei der erste Planeten radsatz (22) axial vor dem zweiten Planeten radsatz (34) und der zweite Planeten radsatz (34) axial vor allen drei Schaltelementen (44, 46, 54, 56) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
- eine Summenwelle des ersten Planetenradsatzes (22) eine
Summenwellenaußenverzahnung aufweist,
- ein Rotor (13) der elektrischen Maschine drehfest mit dem ersten Sonnenrad (24) verbunden und axial vor dem ersten Planetenradsatz (22) angeordnet ist,
- die Summenwellenaußenverzahnung und das Achsgetriebe (62) axial zwischen der elektrischen Maschine und dem zweiten Planeten radsatz (34) angeordnet sind.
2. Elektrischer Antriebstrang nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (46) wenigstens ein erstes Koppelelement (48) aufweist, welches drehtest mit dem zweiten Sonnenrad (36) verbunden ist.
3. Elektrischer Antriebstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Summenwellenaußenverzahnung einen größeren Radius als eine
Innenverzahnung des ersten Hohlrads (28) aufweist und dazu vorgesehen ist, mit einem abtreibenden Zahnrad (60) zu kämmen.
4. Elektrischer Antriebstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Summenwellenaußenverzahnung einen geringeren Radius als eine
Innenverzahnung des ersten Hohlrads (28) aufweist und dazu vorgesehen ist, mit einem abtreibenden Zahnrad (60) zu kämmen.
5. Elektrischer Antriebstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Planetenradsatz (34) ein zweites Hohlrad (40) aufweist.
6. Elektrischer Antriebstrang nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein erstes Radiallager (66) vorgesehen ist, mittels welchem das zweite Hohlrad (40) an der Antriebswelle (12) oder an dem Gehäuse (20) gelagert ist.
7. Elektrischer Antriebstrang nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abtriebswelle (16) drehfest mit dem zweiten Hohlrad (40) verbunden ist.
8. Elektrischer Antriebstrang nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das zweite Hohlrad (40) drehfest mit dem ersten Planetenträger (26) verbunden ist.
9. Elektrischer Antriebstrang nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein zweites Radiallager (68) vorgesehen ist, mittels welchem das zweite Hohlrad (40) an dem Gehäuse (20) gelagert ist.
10. Elektrischer Antriebstrang nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Planetenträger (38) drehtest mit dem ersten Hohlrad (28) verbunden ist.
1 1. Elektrischer Antriebstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste und der zweite Planetenradsatz (22, 34) zusammen als ein
Ravigneauxsatz ausgebildet sind.
12. Elektrischer Antriebstrang nach einem der Anspruch 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abtriebswelle (16) drehtest mit dem ersten Planetenträger (28) verbunden ist.
13. Elektrischer Antriebstrang nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein drittes Radiallager (70) vorgesehen ist, mittels welchem der erste
Planetenträger (26) an dem zweiten Sonnenrad (36) gelagert ist.
14. Elektrischer Antriebstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein drittes Schaltelement (54) vorgesehen ist, mittels welchem das erste Hohlrad (28) drehtest an das Gehäuse (20) anbindbar ist.
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