DE102018122936A1

DE102018122936A1 - Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018122936A1
Application number: DE102018122936.4A
Authority: DE
Inventors: Franz Kurth
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-09-19
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2020-03-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebswelle (2), eine Schaltvorrichtung (3) mit einer ersten und zweiten Kupplung (4a, 4b), ein erstes als Eingangsstufe ausgebildetes und ein zweites als Laststufe ausgebildetes Planetengetriebe (5a, 5b), ein Differentialgetriebe (6) und eine Stirnradstufe (7), die wirksam zwischen der Laststufe und dem Differentialgetriebe (6) angeordnet ist, wobei das erste Planetengetriebe (5a) ein erstes Sonnenrad (8a), ein erstes Hohlrad (9a) und einen ersten Planetenradsatz mit mehreren ersten Planetenrädern (10a), die an einem ersten Planetenträger (11a) drehbar gelagert sind und mit dem ersten Sonnenrad (8a) sowie dem ersten Hohlrad (9a) im Zahneingriff stehen, aufweist, wobei das zweite Planetengetriebe (5b) ein zweites Sonnenrad (8b), ein zweites Hohlrad (9b) und einen zweiten Planetenradsatz mit mehreren zweiten Planetenrädern (10b), die an einem zweiten Planetenträger (11b) drehbar gelagert sind und mit dem zweiten Sonnenrad (8b) sowie dem zweiten Hohlrad (9b) im Zahneingriff stehen, aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine Antriebsvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie eine Antriebsvorrichtung mit einer solchen Getriebevorrichtung. Insbesondere ist das Kraftfahrzeug elektrisch angetrieben.
Aus der DE 10 2011 088 668 A1 geht eine Antriebsvorrichtung mit wenigstens einer elektrischen Antriebsmaschine, mit wenigstens einem ersten Planetentrieb mit einer Schaltkupplung und mit einem Differenzial hervor. Eine Rotorwelle der Antriebsmaschine ist mit einer ersten Anschlusswelle des aus wenigstens drei Anschlusswellen gebildeten Planetentriebs drehfest gekoppelt. Eine zweite Anschlusswelle des ersten Planetentriebs ist mittels einer Schaltmuffe der Schaltkupplung gegen ein Bauteil der Antriebsvorrichtung rotationsfest festlegbar. Eine dritte Anschlusswelle des ersten Planetentriebs ist mit einer Summenwelle des Differenzials wirkverbunden. Die Schaltmuffe ist in formschlüssigen Eingriff entweder mit der zweiten Anschlusswelle des ersten Planetentriebs oder in eine drehmomentenübertragende Wirkverbindung mit der Summenwelle des Differenzials verschiebbar.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine alternative Getriebevorrichtung zu schaffen. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Eine erfindungsgemäße Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Antriebswelle, eine Schaltvorrichtung mit einer ersten und zweiten Kupplung, ein erstes als Eingangsstufe ausgebildetes und ein zweites als Laststufe ausgebildetes Planetengetriebe, ein Differentialgetriebe und eine Stirnradstufe, die wirksam zwischen der Laststufe und dem Differentialgetriebe angeordnet ist, wobei das erste Planetengetriebe ein erstes Sonnenrad, ein erstes Hohlrad und einen ersten Planetenradsatz mit mehreren ersten Planetenrädern, die an einem ersten Planetenträger drehbar gelagert sind und mit dem ersten Sonnenrad sowie dem ersten Hohlrad im Zahneingriff stehen, aufweist, wobei das zweite Planetengetriebe ein zweites Sonnenrad, ein zweites Hohlrad und einen zweiten Planetenradsatz mit mehreren zweiten Planetenrädern, die an einem zweiten Planetenträger drehbar gelagert sind und mit dem zweiten Sonnenrad sowie dem zweiten Hohlrad im Zahneingriff stehen, aufweist.
Mit anderen Worten dient die Stirnradstufe dazu, die beiden Planetengetriebe mit dem Differentialgetriebe zu verbinden, und dadurch das Antriebsdrehmoment von der Antriebswelle über die Eingangsstufe und die Leistungsstufe in das Differentialgetriebe einzuleiten. Das Differentialgetriebe ist als Stirnraddifferential oder Kegelraddifferential ausgebildet und dazu vorgesehen, eine Antriebsleistung der elektrischen Maschine auf eine erste und zweite Abtriebswelle zu verteilen. Die jeweilige Abtriebswelle ist insbesondere mit einem jeweiligen Rad des Kraftfahrzeugs verbunden, wobei die beiden Abtriebswellen eine Antriebsachse des Kraftfahrzeugs bilden. Insbesondere ist die Antriebswelle dazu vorgesehen, mit einer elektrischen Antriebsmaschine verbunden zu werden, um einen elektrischen Achsantrieb zu realisieren. Vorzugsweise weist die Stirnradstufe eine Verzahnung auf, die mit einer Verzahnung an einem Differentialkorb im Zahneingriff steht.
Zwei miteinander im Zahneingriff stehende Zahnräder sind zur Übertragung eines Drehmoments und einer Drehzahl von dem einen Zahnrad auf das andere Zahnrad vorgesehen. Unter einem Zahnrad sind beispielsweise eine Verzahnung, ein Sonnenrad, ein Hohlrad sowie ein Planetenrad eines Planetenradsatzes zu verstehen.
Bevorzugt ist die Schaltvorrichtung als Doppelkupplung oder Synchronisationseinheit ausgebildet. Unter einer Schaltvorrichtung mit zwei Kupplungen ist eine Vorrichtung zu verstehen, die über die Schaltung der jeweiligen Kupplung zumindest eine erste und eine zweite Gangstufe realisiert. Die jeweilige Kupplung weist zumindest einen geöffneten und einen geschlossenen Zustand auf und ist zwischen den mindestens zwei Zuständen schaltbar. Im geöffneten Zustand überträgt die jeweilige Kupplung kein Drehmoment. Somit überträgt die jeweilige Kupplung nur in einem zumindest teilweise geschlossenen Zustand ein Drehmoment zwischen zwei mit dieser jeweiligen Kupplung wirkverbundenen Wellen, wobei die beiden Wellen im geschlossenen Zustand dieser jeweiligen Kupplung drehfest miteinander verbunden werden. Die jeweilige Kupplung kann reibschlüssig oder formschlüssig ausgebildet sein. Bevorzugt sind die beiden Kupplungen koaxial zueinander angeordnet. Insbesondere kann die jeweilige Kupplung von einem jeweiligen Aktuator betätigt werden, um ein Öffnen oder Schließen der jeweiligen Kupplung einzuleiten. Der Aktuator kann hydraulisch, elektromechanisch, elektromagnetisch oder beispielsweise auch pneumatisch betätigbar ausgebildet sein.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass ein Schließen der ersten Kupplung und ein Öffnen der zweiten Kupplung eine erste Getriebeübersetzung realisiert, wobei ein Schließen der zweiten Kupplung und ein Öffnen der ersten Kupplung eine zweite Getriebeübersetzung realisiert, und wobei ein Öffnen beider Kupplungen eine Leistungsabschaltung realisiert. Vorzugsweise ist die erste Getriebeübersetzung ungleich der zweiten Getriebeübersetzung. Beispielsweise ist die erste Getriebeübersetzung größer als die zweite Getriebeübersetzung. Alternativ ist die erste Getriebeübersetzung kleiner als die zweite Getriebeübersetzung. Beispielsweise beträgt die erste Getriebeübersetzung 14 und die zweite Getriebeübersetzung 7.
Bevorzugt ist das erste Hohlrad drehfest mit dem zweiten Planetenträger und der Stirnradstufe verbunden. Ferner bevorzugt ist das zweite Hohlrad gehäusefest ausgebildet. Mithin ist das zweite Hohlrad drehfest mit einem Gehäuse der Getriebevorrichtung verbunden.
Vorzugsweise ist die erste Kupplung zur drehfesten Kopplung der Antriebswelle mit dem ersten Sonnenrad ausgebildet. Bevorzugt ist die zweite Kupplung zur drehfesten Kopplung der Antriebswelle mit dem ersten Planetenträger und dem zweiten Sonnenrad ausgebildet. Mithin sind im geschlossenen Zustand der ersten Kupplung die Antriebswelle und das erste Sonnenrad drehfest miteinander verbunden, wobei im geschlossenen Zustand der zweiten Kupplung die Antriebswelle, der erste Planetenträger und das zweite Sonnenrad drehfest miteinander verbunden sind. Insbesondere ist das erste Hohlrad drehfest mit dem zweiten Planetenträger und der Stirnradstufe verbunden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Stirnradstufe geschachtelt radial über dem ersten Planetenradsatz ausgebildet. Mit anderen Worten ist die Stirnradstufe radial außerhalb des ersten Planetenradsatzes ausgebildet. Beispielsweise ist die Stirnradstufe als Außenverzahnung an dem ersten Hohlrad ausgebildet. Insbesondere steht die als Außenverzahnung am ersten Hohlrad ausgebildete Stirnradstufe im Zahneingriff mit einer Verzahnung am Differentialgehäuse des Differentialgetriebes.
Insbesondere sind die Antriebswelle und die beiden Planetengetriebe achsparallel zum Differentialgetriebe angeordnet. Mithin ist die Antriebsmaschine zusammen mit den beiden Planetengetrieben auf einer gemeinsamen Antriebsachse der Getriebevorrichtung angeordnet, wobei das Differentialgetriebe und die beiden Abtriebswellen auf einer gemeinsamen Abtriebsachse der Getriebevorrichtung angeordnet sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Differentialgetriebe als Kegelraddifferential ausgebildet. An einem Differentialkorb des Differentialgetriebes sind zwei Ausgleichsräder drehbar gelagert, die mit zwei Kegelräder im Zahneingriff stehen. Das erste Kegelrad ist drehfest mit der ersten Abtriebswelle verbunden. Ferner ist das zweite Kegelrad drehfest mit der zweiten Abtriebswelle verbunden. An dem Differentialkorb ist eine Verzahnung ausgebildet, die mit der Stirnradstufe im Zahneingriff steht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Differentialgetriebe als Stirnraddifferential ausgebildet und weist zwei Planetenradsätze mit jeweils mehreren ersten und zweiten Planetenrädern auf. Die jeweiligen Planetenräder des Differentialgetriebes sind an einem Differentialkorb des Differentialgetriebes drehbar gelagert, wobei der Differentialkorb als Planetenträger ausgebildet ist. Die ersten Planetenräder des Differentialgetriebes stehen mit einem ersten Stirnrad, das mit der ersten Abtriebswelle drehfest verbunden ist, im Zahneingriff, wobei die zweiten Planetenräder des Differentialgetriebes mit einem zweiten Stirnrad, das mit der zweiten Abtriebswelle drehfest verbunden ist, im Zahneingriff stehen. Ferner stehen die ersten Planetenräder des Differentialgetriebes paarweise mit den zweiten Planetenrädern des Differentialgetriebes im Zahneingriff. An dem Differentialkorb ist eine Verzahnung ausgebildet, die mit der Stirnradstufe im Zahneingriff steht.
Eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Antriebsmaschine, die über eine Antriebswelle mit einer erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung wirkverbunden ist. Bevorzugt ist die Antriebsmaschine elektrisch und umfasst einen Stator sowie einen Rotor, wobei der Rotor drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist. Mithin ist die Antriebswelle als Rotorwelle ausgebildet.
Unter dem Begriff „wirkverbunden“ ist zu verstehen, dass zwei Getriebeelemente direkt miteinander verbunden sein können, oder dass sich zwischen zwei Getriebeelemente noch weitere Getriebeelemente befinden, beispielsweise ein oder mehrere Wellen oder Zahnräder.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung drei bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der drei Figuren näher dargestellt. Dabei zeigt

1 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
3 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.

Gemäß den 1, 2 und 3 weist eine jeweilige erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug eine Antriebsmaschine 12 auf, die über eine Antriebswelle 2 mit einer Getriebevorrichtung 1 wirkverbunden ist. Die Antriebsmaschine 12 ist als elektrische Maschine ausgebildet und umfasst einen Stator sowie einen Rotor. Eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine 12 wird über die Antriebswelle 2 in die Getriebevorrichtung 3 eingeleitet.
Die Getriebevorrichtung 1 umfasst die Antriebswelle 2, eine Schaltvorrichtung 3 mit einer ersten und zweiten Kupplung 4a, 4b, ein erstes als Eingangsstufe ausgebildetes und ein zweites als Laststufe ausgebildetes Planetengetriebe 5a, 5b, ein Differentialgetriebe 6 und eine Stirnradstufe 7. Die Stirnradstufe 7 ist wirksam zwischen der Laststufe und dem Differentialgetriebe 6 angeordnet.
Das erste Planetengetriebe 5a umfasst ein erstes Sonnenrad 8a, ein erstes Hohlrad 9a und einen ersten Planetenradsatz mit mehreren ersten Planetenrädern 10a. Die ersten Planetenräder 10a sind an einem ersten Planetenträger 11a drehbar gelagert und stehen mit dem ersten Sonnenrad 8a sowie dem ersten Hohlrad 9a im Zahneingriff. Das zweite Planetengetriebe 5b umfasst ein zweites Sonnenrad 8b, ein zweites Hohlrad 9b und einen zweiten Planetenradsatz mit mehreren zweiten Planetenrädern 10b. Die zweiten Planetenräder 10b sind an einem zweiten Planetenträger 11b drehbar gelagert und stehen mit dem zweiten Sonnenrad 8b sowie dem zweiten Hohlrad 9b im Zahneingriff. Das zweite Hohlrad 9b ist gehäusefest ausgebildet. Das erste Hohlrad 9a ist drehfest mit dem zweiten Planetenträger 11b und der Stirnradstufe 7 verbunden. Vorliegend ist aufgrund der Schnittdarstellung lediglich ein einziges erstes und zweites Planetenrad 10a, 10b des jeweiligen Planetenradsatzes dargestellt.
Das Differentialgetriebe 6 ist dazu vorgesehen, eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine 12 auf eine erste und zweite Abtriebswelle 16a, 16b der Getriebevorrichtung 3 zu verteilen. Dazu steht eine Verzahnung an einem Differentialkorb des Differentialgetriebes 6 im Zahneingriff mit der Stirnradstufe 7. Jede Abtriebswellen 16a, 16b ist mit einem jeweiligen - hier nicht dargestellten - Rad des Kraftfahrzeugs wirkverbunden. Die Antriebswelle 2 und die beiden Planetengetriebe 5a, 5b sind achsparallel zum Differentialgetriebe 6 angeordnet. Vorliegend sind die Antriebsmaschine 12 und die Antriebswelle 2 auf einer gemeinsamen Antriebsachse 13 der Getriebevorrichtung 1 angeordnet, wobei die beiden Abtriebswellen 16a, 16b auf einer gemeinsamen Abtriebsachse 14 der Getriebevorrichtung 1 angeordnet sind. Alle rotationsfähigen Getriebeelemente der beiden Planetengetriebe 5a, 5b rotieren ebenso wie die Stirnradstufe 7 um die Antriebsachse 13.
Die Schaltvorrichtung 3 ist vorliegend als Doppelkupplung ausgebildet. Ein Schließen der ersten Kupplung 4a und ein Öffnen der zweiten Kupplung 4b realisiert eine erste Getriebeübersetzung. Die erste Getriebeübersetzung ist ungleich der zweiten Getriebeübersetzung. Die erste Kupplung 4a verbindet im geschlossenen Zustand die Antriebswelle 2 drehfest mit dem ersten Sonnenrad 8a. Demgegenüber realisiert ein Schließen der zweiten Kupplung 4b und ein Öffnen der ersten Kupplung 4a eine zweite Getriebeübersetzung. Die zweite Kupplung 4b verbindet im geschlossenen Zustand die Antriebswelle 2 mit dem ersten Planetenträger 11a und dem zweiten Sonnenrad 8b. Ferner realisiert ein Öffnen beider Kupplungen 4a, 4b eine Leistungsabschaltung. Mithin ist die Antriebswelle 2 bei der Leistungsabschaltung von den beiden Abtriebswellen 16a, 16b getrennt.
Gemäß 1 sind die beiden Planetengetriebe 5a, 5b axial zwischen der Schalteinrichtung 3 und der Stirnradstufe 7 angeordnet, wobei das erste Planetengetriebe 5a axial zwischen der Schaltvorrichtung 3 und dem zweiten Planetengetriebe 5b angeordnet ist.
Nach 2 ist das erste Planetengetriebe 5a axial zwischen der Schaltvorrichtung 3 und dem zweiten Planetengetriebe 5b angeordnet, wobei die Stirnradstufe 7 geschachtelt radial über dem ersten Planetenradsatz ausgebildet ist. Vorliegend ist die Stirnradstufe 7 als Außenverzahnung am ersten Hohlrad 9a ausgebildet und steht im Zahneingriff mit der Verzahnung 15 am Differentialkorb.
In 3 ist das zweite Planetengetriebe 5b axial zwischen der Schaltvorrichtung 3 und dem ersten Planetengetriebe 5a angeordnet, wobei die Stirnradstufe 7 geschachtelt radial über dem ersten Planetenradsatz ausgebildet ist. Vorliegend ist die Stirnradstufe 7 als Außenverzahnung am ersten Hohlrad 9a ausgebildet und steht im Zahneingriff mit der Verzahnung 15 am Differentialkorb.
Bezugszeichenliste

1: Getriebevorrichtung
2: Antriebswelle
3: Schaltvorrichtung
4a, 4b: Kupplung
5a, 5b: Planetengetriebe
6: Differentialgetriebe
7: Stirnradstufe
8a, 8b: Sonnenrad
9a, 9b: Hohlrad
10a, 10b: Planetenrad
11a, 11b: Planetenträger
12: Antriebsmaschine
13: Antriebsachse
14: Abtriebsachse
15: Verzahnung
16a, 16b: Abtriebswelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011088668 A1 [0002]

Claims

Getriebevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebswelle (2), eine Schaltvorrichtung (3) mit einer ersten und zweiten Kupplung (4a, 4b), ein erstes als Eingangsstufe ausgebildetes und ein zweites als Laststufe ausgebildetes Planetengetriebe (5a, 5b), ein Differentialgetriebe (6) und eine Stirnradstufe (7), die wirksam zwischen der Laststufe und dem Differentialgetriebe (6) angeordnet ist, wobei das erste Planetengetriebe (5a) ein erstes Sonnenrad (8a), ein erstes Hohlrad (9a) und einen ersten Planetenradsatz mit mehreren ersten Planetenrädern (10a), die an einem ersten Planetenträger (11a) drehbar gelagert sind und mit dem ersten Sonnenrad (8a) sowie dem ersten Hohlrad (9a) im Zahneingriff stehen, aufweist, wobei das zweite Planetengetriebe (5b) ein zweites Sonnenrad (8b), ein zweites Hohlrad (9b) und einen zweiten Planetenradsatz mit mehreren zweiten Planetenrädern (10b), die an einem zweiten Planetenträger (11b) drehbar gelagert sind und mit dem zweiten Sonnenrad (8b) sowie dem zweiten Hohlrad (9b) im Zahneingriff stehen, aufweist.
Getriebevorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schließen der ersten Kupplung (4a) und ein Öffnen der zweiten Kupplung (4b) eine erste Getriebeübersetzung realisiert, wobei ein Schließen der zweiten Kupplung (4b) und ein Öffnen der ersten Kupplung (4a) eine zweite Getriebeübersetzung realisiert, und wobei ein Öffnen beider Kupplungen (4a, 4b) eine Leistungsabschaltung realisiert.
Getriebevorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Getriebeübersetzung ungleich der zweiten Getriebeübersetzung ist.
Getriebevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Hohlrad (9b) gehäusefest ausgebildet ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplung (4a) zur drehfesten Kopplung der Antriebswelle (2) mit dem ersten Sonnenrad (8a) ausgebildet ist.
Getriebevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kupplung (4b) zur drehfesten Kopplung der Antriebswelle (2) mit dem ersten Planetenträger (11a) und dem zweiten Sonnenrad (8b) ausgebildet ist.
Getriebevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Hohlrad (9a) drehfest mit dem zweiten Planetenträger (11b) und der Stirnradstufe (7) verbunden ist.
Getriebevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnradstufe (7) geschachtelt radial über dem ersten Planetenradsatz ausgebildet ist.
Getriebevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (2) und die beiden Planetengetriebe (5a, 5b) achsparallel zum Differentialgetriebe (6) angeordnet sind.
Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebsmaschine (12), die über eine Antriebswelle (2) mit einer Getriebevorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 wirkverbunden ist.