DE102011007455A1

DE102011007455A1 - Achsgetriebe für ein Kraftfahrzeug und Stellmittel für ein Achsgetriebe

Info

Publication number: DE102011007455A1
Application number: DE201110007455
Authority: DE
Inventors: Thorsten BIERMANN; Elmar Lorenz
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2012-10-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Achsgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem Differenzial in Antriebsverbindung mit einem Zwei-Gang-Getriebe mit Drehrichtungsumkehr, das im Kraftfluss zwischen dem Differenzial und einer Antriebseinheit (A) angeordnet ist und eine oder mehrere Planetenradstufen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Differenzial als Stirnraddifferenzial in Planetenbauweise ausgebildet ist und zumindest ein Ausgleichsradsatz des Differenzials und ein Planetenradsatz zumindest einer Planetenradstufe auf gleichem oder annähernd gleichem Teilkreisdurchmesser angeordnet sind. Die Erfindung betrifft weiterhin Stellmittel zum Schalten eines solchen Zwei-Gang-Getriebes.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Achsgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem Differenzial in Antriebsverbindung mit einem Zwei-Gang-Getriebe mit Drehrichtungsumkehr, das im Kraftfluss zwischen dem Differenzial und einer Antriebseinheit angeordnet ist und eine oder mehrere Planetenradstufen aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin Stellmittel zum Schalten eines solchen Zwei-Gang-Getriebes.
Aus US 7,703,353 B2 ist ein derartiges Achsgetriebe bekannt. Dort ist eine Antriebseinheit beschrieben, bei der ein Ausgang mit einem Eingang durch einen ersten Zahnradsatz gekoppelt ist, der bezogen auf einen Kraftübertragungsausgang wahlweise in Vorwärtsdrehrichtung oder in Rückwärtsdrehrichtung untersetzt rotiert, wobei der Ausgang über einen Differenzialmechanismus mit zwei Sätzen von Fahrzeugrädern antreibbar verbunden ist.
Weiterhin beschreibt DE 198 41 159 C2 eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antrieb in koaxialer Anordnung, bei der ein Kegelraddifferenzial mit einer Planetenradstufe kombiniert ist.
Bei solchen Achsgetrieben besteht das Problem, dass diese aufwendig aufgebaut sind und viel Bauraum beanspruchen.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Achsgetriebe der vorgenannten Art hinsichtlich seines Aufbaues zu vereinfachen und bauraumsparend zu gestalten. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und alternativ durch die Merkmale des Anspruchs 10 gelöst.
Es wird vorgeschlagen, in einem Achsgetriebe der vorgenannten Art das Differenzial als Stirnraddifferenzial in Planetenbauweise auszubilden und zumindest ein Satz Ausgleichsräder des Differenzials und zumindest ein Satz Planetenräder zumindest einer Planetenradstufe jeweils auf gleichem oder annähernd gleichem Teilkreisdurchmesser anzuordnen. Auf diese Weise ist es möglich, eine oder mehrere Planetenradstufen kompakt mit einem Differenzialgetriebe bauraumsparend zu kombinieren, um ein einfach aufgebautes Achsgetriebe mit Drehrichtungsumkehr zu schaffen. Dabei kann insbesondere durch eine große Zahl von Gleichteilen die Konstruktion sehr vereinfacht und zugleich der Herstellungs- sowie Montageaufwand deutlich reduziert werden.
Die Konstruktion kann weiter vereinfacht werden, wenn zumindest ein Satz Ausgleichsräder mit zumindest einem Satz Planetenräder auf gemeinsamen Radachsen angeordnet ist. Denkbar ist auch, dass zumindest zwei Sätze Planetenräder gemeinsame Radachsen bilden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Zwei-Gang-Getriebe eine erste Planetenradstufe mit einem ersten Satz Planetenräder, wobei der erste Satz Planetenräder und ein Satz Ausgleichsräder jeweils auf gleichem oder annähernd gleichem Teilkreisdurchmesser angeordnet sind.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung weist das Zwei-Gang-Getriebe eine erste Planetenradstufe mit einem ersten Satz Planetenräder und eine zweite Planetenradstufe in koaxialer Bauweise auf. Bevorzugt ist hierbei die zweite Planetenradstufe als Doppelplanetenradstufe in radialer Anordnung mit einem radial inneren Satz Planetenräder und mit einem radial äußeren Satz Planetenräder ausgebildet Erfindungsgemäß sind Planetenradsätze und Ausgleichsradsätze auf zwei Teilkreisdurchmessern angeordnet. Bevorzugt ist ein erster Satz Ausgleichsräder und der erste Satz Planetenräder sowie der radial äußere Satz Planetenräder jeweils auf einem ersten Teilkreisdurchmesser und der radial innere Satz Planetenräder und der zweite Satz Ausgleichsräder des Differenzials jeweils auf einem zweiten Teilkreisdurchmesser angeordnet.
Nach einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine dritte Planetenradstufe mit einem dritten Satz Planetenräder koaxial zur ersten und zur zweiten Planetenradstufe angeordnet. Vorzugsweise ist dabei der erste Satz Planetenräder und der radial äußere Satz Planetenräder sowie ein erster Satz Ausgleichsräder des Differenzials jeweils auf ersten Teilkreisdurchmesser und der radial innere Satz Planetenräder sowie der dritte Satz Planetenräder und ein zweiter Satz Ausgleichsräder jeweils auf einem zweiten Teilkreisdurchmesser angeordnet.
Bevorzugt umfasst die erste Planetenradstufe weiterhin ein erstes Sonnenrad und ein erstes Hohlrad, wobei der erste Satz Planetenräder mit dem ersten Sonnenrad und mit dem ersten Hohlrad in Eingriff steht Vorzugsweise werden dabei der erste Satz Planetenräder von einem ersten Planetenradsteg und die Ausgleichsräder des Differenzials von einem zweiten Planetenradsteg getragen. Bevorzugt ist das erste Sonnenrad mit der Antriebseinheit antreibbar verbunden ist und durch Stellmittel wechselweise der erste Planetenradsteg und das erste Hohlrad mit dem zweiten Planetenradsteg verbindbar. Bevorzugt sind hierbei zugleich durch die Stellmittel wechselweise das erste Hohlrad und der erste Planetenradsteg drehfest arrettierbar, beispielsweise durch Festlegung des Hohlrads an einem ortsfesten Getriebegehäuse. Hierdurch kann der Abtrieb an der Planetengetriebestufe zum Differenzialgetriebe wahlweise über den Planetenradsteg oder über das Hohlrad Planetenradstufe erfolgen. Zugleich wird eine Drehrichtungsumkehr am Abtrieb der Planetenradstufe bzw. am Antrieb des Differenzials erreicht. Die zum Schalten erforderliche Aktorik des Zwei-Gang-Getriebes kann beispielsweise durch die weiter unten beschriebenen Stellmittel gebildet werden.
Vorzugsweise ist eine Gesamtübersetzung der ersten Planetenradstufe ins Langsame von i = Zähnezahl erstes Hohlrad/Zähnezahl erstes Sonnenrad etwa gleich 3 im Rückwärtsgang und etwa gleich 4 im Vorwärtsgang vorgesehen.
Vorzugsweise ist an der ersten Planetenradstufe eine Gesamtübersetzung von i = –3,9 im Rückwärtsgang und von i = 4,9 im Vorwärtsgang vorgesehen. Bevorzugt weist dabei die erste Planetenradstufe an den Zahnradpaarungen im Stirnschnitt eine Profilüberdeckung ε_α, gebildet durch das Verhältnis aus Eingriffsstrecke zu Stirneingriffstellung, von 1,75 und eine Sprungüberdeckung ε_β infolge der Schrägstellung der Zähne, gebildet durch das Verhältnis aus Zahnbreite zu Axialteilung, von 0,5 auf.
Bevorzugt umfasst die zweite Planetenradstufe (Doppelplanetenradstufe) weiterhin ein zweites Sonnenrad und ein zweites Hohlrad. Dabei stehen der radial innere Satz Planetenräder mit dem zweiten Sonnenrad sowie jeweils ein Planetenrad des radial inneren Satzes Planetenräder paarweise mit einem Planetenrad des radial äußeren Satzes Planetenräder sowie dieser mit dem zweiten Hohlrad in Eingriff. Vorzugsweise werden hierbei erster, radial innerer und radial äußerer Satz Planetenräder von einem gemeinsamen ersten Planetenradsteg und die Ausgleichsräder des Differenzials von einem zweiten Planetenradsteg getragen, der mit dem ersten Planetenradsteg antreibbar verbunden ist. Bevorzugt sind das erste Sonnenrad der ersten Planetenradstufe und das zweite Sonnenrad der zweiten Planetenradstufe mit der Antriebseinheit verbunden. Zugleich sind wechselweise das erste Hohlrad und das zweite Hohlrad durch Stellmittel drehfest arrettierbar. Hierdurch wird am gemeinsamen ersten Planetenradsteg von erster und zweiter Planetenradstufe wahlweise eine Drehrichtungsumkehr bezogen auf die Drehrichtung am Antrieb von erstem und zweitem Sonnenrad erreicht wird. Bevorzugt sind erster und zweiter Planetenradsteg koaxial zueinander angeordnet.
Bevorzugt ist die erste Planetenradstufe mit einer Übersetzung i = Zähnezahl Hohlrad/Zähnezahl Sonnenrad = 1,6 und die zweite Planetenradstufe (Doppelplanetengetriebe) mit einer Übersetzung i = Zähnezahl Hohlrad/Zähnezahl Sonnenrad = 3,6 ausgebildet. Die erste Planetenradstufe weist vorzugsweise eine Profilüberdeckung ε_α von 2 und eine Sprungüberdeckung ε_β von 1 und die zweite Planetenradstufe eine Sprungüberdeckung ε_β von 1,75 und eine Sprungüberdeckung ε_β von 0,5 auf.
Bevorzugt umfasst die dritte Planetenradstufe weiterhin ein drittes Sonnenrad und ein drittes Hohlrad, wobei der dritte Satz Planetenräder mit dem dritten Sonnenrad und mit dem dritten Hohlrad im Eingriff steht. Vorzugsweise werden dabei der dritte Satz Planetenräder und die Ausgleichsradsätze des Differenzials von einem gemeinsamen zweiten Planetenradsteg getragen. Bevorzugt ist das dritte Sonnenrad mit dem ersten Planetenradsteg antreibbar verbunden. Dabei ist das Differenzial über den gemeinsamen zweiten Planetenradsteg der dritten Planetenradstufe antreibbar. Durch die dritte Planetenradstufe kann die Gesamtübersetzung am Zwei-Gang-Getriebe variiert werden.
Vorzugsweise bildet hierbei der zweite Planetenradsteg zugleich das Differenzialgehäuse.
Bevorzugt beträgt dabei die Differenz zwischen der Übersetzung an der zweiten Planetenradstufe und der Übersetzung an der dritten Planetenradstufe etwa 2. Hierbei ist die dritte Planetenradstufe vorzugsweise mit einer Übersetzung i= Zähnezahl drittes Hohlrad/Zähnezahl dritte Sonne = 1,9 ausgeführt. Bevorzugt weist die dritte Planetengetriebestufe eine Profilüberdeckung ε_α von 1,75 und eine Sprungüberdeckung ε_α von 0,5 auf. Am Zwei-Gang-Getriebe bzw. an den drei Planetenradstufen wird dabei die gleiche Übersetzung im Vorwärts- und im Rückwärtsgang erreicht. Diese beträgt vorzugsweise etwa 6 bis 8 ins Langsame. Bevorzugt wird eine Gesamtübersetzung von i = 7,5 im Vorwärtsgang und von i = –7,5 im Rückwärtsgang erreicht.
Nach einem selbständigen Erfindungsgedanken sind Stellmittel zum Schalten eines Zwei-Gang-Getriebes vorgesehen. Erfindungsgemäß sind die Stellmittel als eine Kupplungseinheit ausgebildet, die zwei verdrehbar verbundene Bauteile aufweist. Diese sind zugleich schaltbar zusammen in axiale Richtung hin und her verschiebbar verbunden. Bevorzugt ist dabei die Kupplungseinheit an einem ersten Bauteil am Getriebeeingang des Differenzials hin und her verschiebbar drehfest abgestützt und wechselweise mit einem Planetenradsteg und mit einem Hohlrad einer Planetenradstufe drehfest koppelbar. Vorzugsweise ist die Kupplungseinheit zugleich an einem zweiten Bauteil an einem Getriebebereich hin und her verschiebbar drehfest abgestützt und wechselweise mit dem Hohlrad und mit dem Planetenradsteg drehfest koppelbar.
Durch die erfindungsgemäße Kupplungseinheit wird eine einfach aufgebaute Aktorik für eine Zwei-Gang-Schaltung geschaffen, die zugleich wenig Bauraum beansprucht. Dabei können mittels einfachem Hin- und Herschieben der Kupplungseinheit wechselweise 2 × 2 rotatorische Getriebebereiche jeweils mit einem rotatorischen oder drehfesten Getriebebereich gleichzeitig gekoppelt werden. Da die Bauteile der Kupplungseinheit verdrehbar zueinander angeordnet sind, können gleichzeitig drehbare und drehfeste Getriebebereiche gekoppelt werden.
Die Kupplungseinheit und die vorgenannten Getriebebereiche können zur formschlüssigen drehfesten Abstützung und/oder Koppelung verzahnte Elemente, beispielsweise eine Steckverzahnung, aufweisen.
Bevorzugt ist die Kupplungseinheit am ersten Bauteil hin und her verschiebbar am Differenzialgehäuse drehfest abgestützt und dabei wahlweise mit dem ersten Planetenradsteg oder mit dem ersten Hohlrad der ersten Planetenradstufe drehfest koppelbar. Vorzugsweise ist die Kupplungseinheit zugleich am zweiten Bauteil hin und her verschiebbar an einem drehfesten Getriebereich, insbesondere einem Getriebegehäuse, drehfest abgestützt und wahlweise mit dem ersten Hohlrad oder mit dem ersten Planetenradsteg drehfest koppelbar. Hierbei kann das Differenzial in einer beliebigen Bauweise, insbesondere als Stirnraddifferenzial in Planetenbauweise oder als Kegelraddifferenzial, ausgeführt sein.
Bevorzugt ist am ersten Bauteil und am zweiten Bauteil der Kupplungseinheit sowie am ersten Hohlrad und am ersten Planetenradsteg jeweils eine Steckverzahnung vorgesehen. An dieser ist vorzugsweise das erste Bauteil und zweite Bauteil hin und her verschiebbar wechselweise am ersten Planetenradsteg und am ersten Hohlrad drehfest aufschiebbar oder aufsteckbar. Zugleich das zweite Bauteil hin und her verschiebbar wechselweise am ersten Hohlrad und am ersten Planetenradsteg aufschiebbar oder aufsteckbar. Die Steckverzahnung kann beispielsweise als Außen- und Innenverzahnung ausgeführt sein.
Denkbar ist es, zur Realisierung der Zwei-Gang-Schaltung Schiebemuffentechnologie anzuwenden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Achsgetriebes in einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Darstellung von Stellmitteln im Achsgetriebe aus 1,
3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Achsgetriebes in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
4 eine schematische Darstellung der Stellmittel im Achsgetriebes aus 2.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In 1 ist schematisch ein Achsgetriebe gemäß der Erfindung in einem ersten Beispiel dargestellt. Das Achsgetriebe umfasst ein Differenzial und ein diesem vorgeschaltetes Zwei-Gang-Getriebe mit Drehrichtungsumkehr, hier eine erste Planetenradstufe. Differenzial und erste Planetenradstufe sind koaxial angeordnet und stehen in Antriebsverbindung, wobei die Planetenradstufe ihrerseits von einer Antriebseinheit A antreibbar ist. Die erste Planetenradstufe besteht aus einem ersten Sonnenrad 3, einem ersten Hohlrad 4 und einem ersten Platenradsatz, der von einem ersten Planetenradsteg 1 getragen wird und in das erste Sonnenrad 3 sowie das erste Hohlrad 4 eingreift. Der Planetenradsteg 1 umfasst die Planetenradbolzen, auf denen die Planetenräder über Planetenradlagerungen abgestützt sind, und einen gehäuseartigen Träger, an dem die Planetenradbolzen aufgenommen sind.
Das Differenzial ist hier beispielhaft als ein Stirnraddifferenzial in Planetenbauweise ausgeführt und weist zwei Sonnenräder auf, die jeweils mit einer Achswelle 11, 12 verbunden sind, die jeweils ein Rad des Kraftfahrzeugs antreibt. Die Sonnenräder sind mit unterschiedlichen Durchmessern ausgebildet und stehen jeweils mit einem Satz Ausgleichsräder in Eingriff. Hierbei kämmen jeweils paarweise ein Ausgleichsrad des einen Satzes Ausgleichsräder und ein Ausgleichsrad des anderen Satzes Ausgleichsräder miteinander. Zugleich werden beide Ausgleichsradsätze von einem gemeinsamen zweiten Planetenradsteg 2 getragen, der zugleich das Differenzialgehäuse bildet und koaxial zum ersten Planetenradsteg 1 angeordnet ist. Dabei sind der erste Satz Planetenräder der ersten Planetenradstufe und ein Satz Ausgleichsräder des Differenzials jeweils auf einem Teilkreis, wie schematisch angedeutet, mit gleichem oder annähernd gleichem Durchmesser angeordnet. Hierbei liegen die Lagerungen vom ersten Satz Planetenräder und vom Satz Ausgleichsräder auf gleichem oder annähernd gleichem Teilkreisdurchmesser.
An der ersten Planetenradstufe ist das erste Sonnenrad 3 mit der Antriebseinheit A antreibbar verbunden. Wahlweise ist über eine erste Bremse B1 das erste Hohlrad 4 oder über eine zweite Bremse B2 der erste Planetenradsteg 1 festlegbar. Zugleich sind der erste Planetenradsteg 1 über eine erste Kupplung K1 oder das erste Hohlrad 4 über eine zweite Kupplung K2 mit dem zweiten Planetenradsteg 2 koppelbar. Ist das erste Hohlrad 4 über die erste Bremse B1 festgelegt, erfolgt der Abtrieb an der ersten Planetenradstufe über den ersten Planetenradsteg 1. Hierbei ist der zweite Planetenradsteg 2 bzw. das Differenzialgehäuse mit dem der erste Planetenradsteg 1 durch die erste Kupplung K1 antreibbar verbunden. Wird dagegen der erste Planetenradsteg 1 durch die zweite Bremse B2 festgelegt, erfolgt der Abtrieb an der ersten Planetenradstufe über das erste Hohlrad 4, wodurch am Abtrieb eine Drehrichtungsumkehr bezogen auf die Drehrichtung am ersten Sonnenrad 3 erreicht wird. Hierbei ist das Hohlrad 4 über die zweite Kupplung K2 mit dem zweiten Planetenradsteg 2 bzw. dem Differenzialgehäuse antreibbar verbunden. Auf diese Weise ist das Differenzial über die vorgeschaltete erste Planetenradstufe von der Antriebseinheit A wahlweise in einem Vorwärtsgang oder in entgegengesetzter Drehrichtung in einem Rückwärtsgang antreibbar. An der ersten Planetenradstufe werden somit zwei schaltbare Gänge mit Drehrichtungsumkehr realisiert.
Bevorzugt ist die Differenz der Übersetzung zwischen Vorwärts- und Rückwärtsgang gleich eins. Die Gesamtübersetzung am Zwei-Gang-Getriebe, hier der ersten Planetenradstufe, beträgt vorzugsweise mindestens drei ins Langsame. Im Vorwärtsgang ist eine Gesamtübersetzung von etwa i = 4 und im Rückwärtsgang eine Übersetzung von etwa i = –3 vorgesehen. Im konkreten Ausführungsbeispiel beträgt an der ersten Planetenradstufe die Übersetzung i = Zähnezahl Hohlrad/Zähnezahl Sonnenrad = 3,9. Dabei weist die erste Planetenradstufe eine Profilüberdeckung ε_α von 1,75 und eine Sprungüberdeckung ε_β von 0,5 auf. Die Gesamtübersetzung beträgt i = –3,9 im Rückwärtsgang sowie i = 4,9 im Vorwärtsgang.
Die Antriebseinheit A kann wahlweise als Verbrennungsmotor mit Getriebe oder als Elektromotor oder als jegliche andersartige Maschine zur Erzeugung von Drehmomenten ausgebildet sein. Unter anderem sind auch stufenlose Konzepte denkbar, wie z. B. ein CVT-Getriebe.
2 zeigt schematisch eine mögliche Ausführung der Stellmittel zur Realisierung der Zwei-Gang-Schaltung bei stehendem Fahrzeug in einem Achsgetriebe gemäß dem Ausführungsbeispiel in 1. Hierzu ist eine Kupplungseinheit aus zwei Bauteilen 9, 10 vorgesehen. Die Bauteile 9, 10 sind dabei an einem schematisch angedeuteten Axiallager verdrehbar und zugleich zusammen axial hin und her verschiebbar verbunden. Das erste Bauteil 9 ist am zweiten Planetenradsteg 2 bzw. am Differenzialgehäuse hin und her verschiebbar drehfest abgestützt, und zugleich durch axiales hin- und her Verschieben wechselweise mit dem ersten Planetenradsteg 1 und mit dem ersten Hohlrad 4 drehfest koppelbar. Hierdurch ist der zweite Planetenradsteg 2 bzw. das Differenzialgehäuse wahlweise durch den ersten Planetenradsteg 1 oder durch das erste Hohlrad 4 antreibbar. Zugleich ist das zweite Bauteil 10 der Kupplungseinheit an einem angedeuteten drehfesten Getriebebereich, beispielsweise einem Gehäuse, hin und her verschiebbar drehfest abgestützt. Durch Hin- und Herverschieben der Kupplungseinheit gelangt zugleich das zweite Bauteil 9, 10 wechselweise mit dem ersten Hohlrad 4 und mit dem ersten Planetenradsteg 1 jeweils drehfest in Eingriff. Hierbei sind erstes und zweites Bauteil 10 verdrehbar aneinander gelagert, wie schematisch angedeutet durch das Axialkugellager. Dabei übernimmt das erste Bauteil 9 der Kupplungseinheit die Funktion der im Achsgetriebe in 1 angedeuteten Kupplungen K1 und K2, während die Funktion der dort angedeuteten Bremsen B1 und B2 durch das zweite Bauteil 10 der Kupplungseinheit übernommen wird. Zur Koppelung des ersten und zweiten Bauteils 9, 10 mit dem ersten Planetenradsteg 1 und dem ersten Hohlrad 4 kann beispielsweise jeweils eine Steckverzahnung mit Innen- und Außenverzahnung vorgesehen sein.
Bei dem in 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Achsgetriebes umfasst das dem Differenzial vorgeschaltete Zwei-Gang-Getriebe neben der ersten Planetenradstufe eine koaxiale zweite sowie eine koaxiale dritte Planetenradstufe. Die als Doppelplanetenradstufe in radialer Anordnung ausgebildete zweite Planetenradstufe weist ein zweites Sonnenrad 5 und ein zweites Hohlrad 6 sowie einen Doppelplanetenradstufe mit einem radial inneren und einen radial äußeren Satz Planetenräder auf. Die Planetenradsätze werden vom gemeinsamen ersten Planetenradsteg 1 getragen. Dabei stehen die Planetenräder der Doppelplanetenradstufe radial innen mit dem zweiten Sonnenrad 5 und jeweils paarweise miteinander sowie radial außen mit dem zweiten Hohlrad 6 in Eingriff. Zugleich sind das erste Sonnenrad 3 und das zweite Sonnenrad 5 mit der Antriebseinheit A antreibbar verbunden.
Die dritte Planetenradstufe umfasst ein drittes Sonnenrad 7 und ein drittes Hohlrad 8 sowie einen dritten Satz Planetenräder, der von einem zweiten Planetenradsteg 2 getragen wird und mit dem dritten Sonnenrad 7 und mit dem dritten Hohlrad 8 im Eingriff stehen. Dabei ist das dritte Hohlrad 8 gegenüber einem beispielhaft angedeuteten drehfesten Getriebebereich, beispielsweise einem Gehäuse, festgelegt. Der dritte Satz Planetenräder und die zwei Ausgleichsradsätze des Differenzials werden vom gemeinsamen zweiten Planetenradsteg 2 getragen. Auf diese Weise ist das Differenzial über den gemeinsamen zweiten Planetenradsteg 2 antreibbar. Hierbei bildet der zweite Planetenradsteg 2 zugleich das Differenzialgehäuse bzw. den Differenzialkorb.
Erfindungsgemäß sind im zweiten Ausführungsbeispiel Planetenradsätze und Ausgleichsradsätze auf zwei Teilkreisdurchmessern angeordnet. Dabei sind erster und radial äußerer Satz Planetenräder sowie ein erster Satz Ausgleichsräder des Differenzials jeweils auf einem größeren Teilkreis mit gleichem oder annähernd gleichem Durchmesser angeordnet, wie schematisch angedeutet. Radial innerer und dritter Satz Planetenräder sowie der zweite Satz Ausgleichsräder des Differenzials bilden jeweils einen kleineren Teilkreis mit gleichem oder annähernd gleichem Durchmesser. Dadurch liegen die Planetenradlagerungen vom ersten und radial äußeren Satz Planetenräder sowie vom ersten Satz Ausgleichsräder auf einem ersten Teilkreisdurchmesser und die Planetenradlagerungen von radial innerem und drittem Satz Planetenräder sowie vom zweiten Satz Ausgleichsräder jeweils auf einem zweiten Teilkreisdurchmesser.
Dabei weisen einerseits der erste und der radial äußere Satz Planetenräder sowie andererseits der dritte Satz Planetenräder und ein Satz Ausgleichsräder jeweils gemeinsame Radachsen auf, d. h. im ersten Fall sind die Planetenräder bzw. im zweiten Fall sind die Planetenräder und die Ausgleichsräder jeweils paarweise auf einer gemeinsamen Radachse angeordnet.
Antriebsseitig ist das dritte Sonnenrad 7 mit dem ersten Planetenradsteg 1 der ersten und zweiten Planetengetriebestufe verbunden. An der ersten und zweiten Planetenradstufe sind das erste und das zweite Hohlrad 4, 6 wahlweise über die Bremsen B1 und B2 zu einem angedeuteten drehfesten Getriebebereich, beispielsweise einem Gehäuse, hin sperrbar. Dadurch wird am gemeinsamen Abtrieb von erster und zweiter Planetenradstufe am gemeinsamen ersten Planetenradsteg 1 eine Drehrichtungsumkehr bezogen auf die antriebseitige Drehrichtung am ersten und zweiten Sonnenrad 3, 5 erreicht. Die erste und zweite Planetenradstufe realisieren somit zwei schaltbare Gänge mit Drehrichtungsumkehr, während an der dritten Planetenradstufe eine zusätzliche Übersetzung erreicht werden kann.
Bevorzugt ist die Differenz der Übersetzung zwischen der zweiten und der dritten Planetenradstufe etwa gleich 2. Vorzugsweise ist im Vorwärtsgang eine Übersetzung ins Langsame von etwa i = 6 bis i = 8 und im Rückwärtsgang eine Übersetzung von etwa i = –6 bis i = –8 vorgesehen. Im konkreten Ausführungsbeispiel beträgt die Gesamtübersetzung am Zwei-Gang-Getriebe i = 7,5 im Vorwärtsgang und i = –7,5 im Rückwärtsgang. Die Übersetzung an ersten Planetenradstufe beträgt i = Zähnezahl Hohlrad/Zähnezahl Sonnenrad = 1,6 und an der zweiten Planetenradstufe (Doppelplanetenradstufe) i = 3,6 sowie an der dritten Planetenradstufe i = 1,9. Dabei weisen die erste Planetenradstufe eine Profilüberdeckung ε_α von 2 und eine Sprungüberdeckung ε_β von 1 und die zweite sowie die dritte Planetenradstufe jeweils eine Profilüberdeckung ε_α von 1,75 und eine Sprungüberdeckung ε_β von 0,5 auf.
Das Achsgetriebe verfügt über eine Kupplungseinheit, die axial verschiebbar an einem angedeuteten drehfesten Getriebebereich, beispielsweise einem Gehäuse, drehfest abgestützt ist (4). Durch Hin- und Herverschieben der Kupplungseinheit gelangt diese wechselweise mit dem ersten Hohlrad 4 und dem zweiten Hohlrad 6 drehfest in Eingriff, beispielsweise jeweils an einer Steckverzahnung. Dadurch sind wahlweise erstes oder zweites Hohlrad 4, 6 am drehfesten Getriebebereich festlegbar.
Bezugszeichenliste

1: Planetenradsteg
2: Planetenradsteg
3: Sonnenrad
4: Hohlrad
5: Sonnenrad
6: Hohlrad
7: Sonnenrad
8: Hohlrad
9: Bauteil
10: Bauteil
11: Achswelle
12: Achswelle
A: Antriebseinheit
B1: Bremse
B2: Bremse
K1: Kupplung
K2: Kupplung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7703353 B2 [0002]
DE 19841159 C2 [0003]

Claims

Achsgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem Differenzial in Antriebsverbindung mit einem Zwei-Gang-Getriebe mit Drehrichtungsumkehr, das im Kraftfluss zwischen dem Differenzial und einer Antriebseinheit (A) angeordnet ist und eine oder mehrere Planetenradstufen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Differenzial als Stirnraddifferenzial in Planetenbauweise ausgebildet ist und zumindest ein Satz Ausgleichsräder des Differenzials und zumindest ein Satz Planetenräder zumindest einer Planetenradstufe auf gleichem oder annähernd gleichem Teilkreisdurchmesser angeordnet sind.
Achsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Satz Ausgleichsräder und zumindest ein Satz Planetenräder auf gemeinsamen Radachsen angeordnet sind.
Achsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Planetenradstufe mit einem ersten Satz Planetenräder vorgesehen ist und dieser sowie ein Satz Ausgleichsräder des Differenzials auf gleichem oder annähernd gleichem Teilkreisdurchmesser angeordnet sind.
Achsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Planetenradstufe und eine zweite Planetenradstufe in koaxialer Bauweise angeordnet sind und die erste Planetenradstufe einen ersten Satz Planetenräder und die zweite Planetenradstufe als Doppelplanetenradstufe in radialer Anordnung einen radial inneren und einen radial äußeren Satz Planetenräder aufweist, wobei der erste und der radial äußere Satz Planetenräder auf einem ersten Teilkreisdurchmesser und der radial innere Satz Planetenräder und der zweite Satz Ausgleichsräder auf einem zweiten Teilkreisdurchmesser angeordnet sind.
Achsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Planetenradstufe mit einem dritten Satz Planetenräder koaxial zur ersten und zur zweiten Planetenradstufe angeordnet ist sowie der radial innere Satz Planetenräder, der dritte Satz Planetenräder und der zweite Satz Ausgleichsräder des Differenzials auf gleichem oder annähernd gleichem Teilkreisdurchmesser angeordnet sind.
Achsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Planetenradstufe weiterhin ein erstes Sonnenrad (3) und ein erstes Hohlrad (4) umfasst, wobei der erste Satz Planetenräder von einem ersten Planetenradsteg (1) getragen wird und der erste Satz Planetenräder mit dem ersten Sonnenrad (3) und mit dem ersten Hohlrad (4) in Eingriff steht, das erste Sonnenrad (3) mit der Antriebseinheit (A) antreibbar verbunden ist und die Ausgleichsräder des Differenzials von einem zweiten Planetenradsteg (2) getragen werden, wobei durch Stellmittel wechselweise der erste Planetenradsteg (1) und das erste Hohlrad (4) mit dem zweiten Planetenradsteg (2) verbindbar sowie zugleich wechselweise das erste Hohlrad (4) und der erste Planetenradsteg (1) drehfest haltbar sind.
Achsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Planetenradstufe weiterhin ein erstes Sonnenrad (3) und ein erstes Hohlrad (4) umfasst, wobei der erste Satz Planetenräder mit dem ersten Sonnenrad (3) und mit dem ersten Hohlrad (4) in Eingriff steht, und die zweite Planetenradstufe weiterhin ein zweites Sonnenrad (5) und ein zweites Hohlrad (6) aufweist und der radial innere Satz Planetenräder mit dem zweiten Sonnenrad (5) sowie jeweils ein Planetenrad des radial inneren Satzes paarweise mit einem Planetenrad des radial äußeren Satzes sowie dieser mit dem zweiten Hohlrad (6) in Eingriff steht und erster, radial innerer und radial äußerer Satz Planetenräder von einem gemeinsamen ersten Planetenradsteg (1) und die Ausgleichsräder des Differenzials von einem zweiten Planetenradsteg (2) getragen werden, der mit dem ersten Planetenradsteg antreibbar verbunden ist, sowie das erste Sonnenrad (3) und das zweite Sonnenrad (5) jeweils mit der Antriebseinheit (A) verbunden und wechselweise das erste Hohlrad (4) und das zweite Hohlrad (2) durch Stellmittel drehfest haltbar sind.
Achsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Planetenradstufe weiterhin ein drittes Sonnenrad (7) und ein drehfest angeordnetes drittes Hohlrad (8) umfasst, wobei der dritte Satz Planetenräder mit dem dritten Sonnenrad (7) und mit dem dritten Hohlrad (8) in Eingriff steht sowie der dritte Satz Planetenräder und die Ausgleichsräder des Differenzials von einem gemeinsamen zweiten Planetenradsteg (2) getragen werden und das dritte Sonnenrad (7) mit dem ersten Planetenradsteg (1) antreibbar verbunden ist.
Achsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Planetenradsteg (2) zugleich das Differenzialgehäuse bildet.
Stellmittel zum Schalten eines Zwei-Gang-Getriebes mit Richtungsumkehr in einem Achsgetriebe eines Kraftfahrzeugs, wobei das Zwei-Gang-Getriebe eine oder mehrere Planetenradstufen aufweist und in Antriebsverbindung mit einem Differenzial steht, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kupplungseinheit vorgesehen ist, die zwei verdrehbar und zugleich zusammen in axialer Richtung hin und her verschiebbar verbundene Bauteile (9, 10) aufweist, wobei ein erstes Bauteil (9) am Getriebeeingang des Differenzials hin und her verschiebbar drehfest abgestützt und wechselweise mit einem Planetenradsteg (1) und mit einem Hohlrad einer Planetenradstufe drehfest koppelbar ist sowie zugleich ein zweites Bauteil (10) an einem drehfesten Getriebebereich hin und her verschiebbar drehfest abgestützt und wechselweise am Hohlrad (4) und am Planetenradsteg (1) drehfest koppelbar ist, wobei zur formschlüssigen drehfesten Abstützung und Koppelung verzahnte Elementevorgesehen sind.