DE102018131489A1 - Gear device for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend mindestens eine Antriebswelle (2, 2a, 2b), ein erstes und ein zweites Planetengetriebe (3, 4) sowie ein koaxial zu den beiden Planetengetrieben (3, 4) angeordnetes Differentialgetriebe (5) mit einer ersten und zweiten Abtriebswelle (10a, 10b), wobei eines der beiden Planetengetriebe (3 oder 4) als Eingangsstufe und das andere der beiden Planetengetriebe (4 oder 3) als Laststufe ausgebildet ist, wobei das erste Planetengetriebe (3) ein erstes Sonnenrad (7a), ein erstes Hohlrad (8a) und mehrere Planetenräder (4a) aufweist, die an einem ersten Planetenträger (9a) drehbar gelagert sind und mit dem ersten Sonnenrad (7a) sowie dem ersten Hohlrad (8a) im Zahneingriff stehen, wobei das zweite Planetengetriebe (4) mehrere Stufenplanetenräder (4b) aufweist, die drehbar an einem zweiten Planetenträger (9b) gelagert sind, wobei jedes Stufenplanetenrad (4b) ein erstes und zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad (6a, 6b) aufweist, wobei das erste Zahnrad (6a) zumindest mit einem zweiten Sonnenrad (7b) und einem zweiten Hohlrad (8b) im Zahneigriff steht, wobei das zweite Zahnrad (6b) zumindest mit einem dritten Sonnenrad (7c) im Zahneingriff steht, und wobei der Planetenträger (9a oder 9b) des als Laststufe ausgebildeten Planetengetriebes (3 oder 4) unmittelbar mit dem Differentialgetriebe (5) verbunden ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebsmaschine (12) und einer solchen Getriebevorrichtung (1).The invention relates to a gear device (1) for a motor vehicle, comprising at least one drive shaft (2, 2a, 2b), a first and a second planetary gear (3, 4) and a differential gear (coaxial to the two planetary gears (3, 4) 5) with a first and second output shaft (10a, 10b), one of the two planetary gears (3 or 4) being designed as an input stage and the other of the two planetary gears (4 or 3) being designed as a load stage, the first planetary gear (3) being a comprises a first sun gear (7a), a first ring gear (8a) and a plurality of planet gears (4a) which are rotatably mounted on a first planet carrier (9a) and which mesh with the first sun gear (7a) and the first ring gear (8a), wherein the second planetary gear (4) has a plurality of stepped planet gears (4b) which are rotatably mounted on a second planet carrier (9b), each stepped planet gear (4b) having a first and a second rotationally fixed Za hnrad (6a, 6b), wherein the first gear (6a) is at least with a second sun gear (7b) and a second ring gear (8b) in toothed engagement, the second gear (6b) at least with a third sun gear (7c) in Gear mesh, and the planet carrier (9a or 9b) of the planetary gear (3 or 4) designed as a load stage is connected directly to the differential gear (5). The invention further relates to a drive device for a motor vehicle with a drive machine (12) and such a transmission device (1).
Description
Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie eine Antriebsvorrichtung mit einer solchen Getriebevorrichtung. Insbesondere ist das Kraftfahrzeug elektrisch angetrieben.The invention relates to a transmission device for a motor vehicle and a drive device with such a transmission device. In particular, the motor vehicle is electrically driven.
Aus der
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.The object of the present invention is to provide an alternative transmission device. The object is achieved by the subject matter of
Eine erfindungsgemäße Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst mindestens eine Antriebswelle, ein erstes und ein zweites Planetengetriebe sowie ein koaxial zu den beiden Planetengetrieben angeordnetes Differentialgetriebe mit einer ersten und zweiten Abtriebswelle, wobei eines der beiden Planetengetriebe als Eingangsstufe und das andere der beiden Planetengetriebe als Laststufe ausgebildet ist, wobei das erste Planetengetriebe ein erstes Sonnenrad, ein erstes Hohlrad und mehrere Planetenräder aufweist, die an einem ersten Planetenträger drehbar gelagert sind und mit dem ersten Sonnenrad sowie dem ersten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei das zweite Planetengetriebe mehrere Stufenplanetenräder aufweist, die drehbar an einem zweiten Planetenträger gelagert sind, wobei jedes Stufenplanetenrad ein erstes und zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad aufweist, wobei das erste Zahnrad zumindest mit einem zweiten Sonnenrad und einem zweiten Hohlrad im Zahneigriff steht, wobei das zweite Zahnrad zumindest mit einem dritten Sonnenrad im Zahneingriff steht, und wobei der Planetenträger des als Laststufe ausgebildeten Planetengetriebes unmittelbar mit dem Differentialgetriebe verbunden ist.A transmission device according to the invention for a motor vehicle comprises at least one drive shaft, a first and a second planetary gear and a differential gear arranged coaxially to the two planetary gears with a first and second output shaft, one of the two planetary gears being designed as an input stage and the other of the two planetary gears being designed as a load stage , wherein the first planetary gear has a first sun gear, a first ring gear and a plurality of planet gears, which are rotatably mounted on a first planet carrier and are in mesh with the first sun gear and the first ring gear, wherein the second planetary gear has a plurality of stepped planet gears which are rotatable on one second planet carrier are mounted, each stepped planet gear having a first and second rotationally fixedly connected gear, the first gear being meshed with at least a second sun gear and a second ring gear ei the second gear is in mesh with at least a third sun gear, and wherein the planet carrier of the planetary gear designed as a load stage is connected directly to the differential gear.
Durch die direkte und somit unmittelbare Verbindung des Planetenträgers der Laststufe mit dem Differentialgetriebe kann die Getriebevorrichtung besonders kompaktbauend ausgebildet werden.Due to the direct and thus direct connection of the planet carrier of the load stage with the differential gear, the gear device can be made particularly compact.
Das Differentialgetriebe ist vorzugsweise als Stirnraddifferential ausgebildet und dazu vorgesehen, eine Antriebsleistung bzw. ein Antriebsmoment einer mit der mindestens einen Antriebswelle wirkverbindbaren elektrischen Maschine auf die 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.The differential gear is preferably designed as a spur gear differential and is provided to distribute a drive power or a drive torque of an electrical machine that can be operatively connected to the at least one drive shaft to the first and second output shafts. The respective output shaft is connected in particular to a respective wheel of the motor vehicle, the two output shafts forming a drive axle of the motor vehicle.
Vorzugsweise ist eine Schaltvorrichtung mit einer ersten und zweiten Kupplung vorgesehen, wobei 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 die erste Getriebeübersetzung ungleich der zweiten Getriebeübersetzung ist. Insbesondere realisiert ein Öffnen beider Kupplungen eine Leistungsabschaltung.Preferably, a switching device is provided with a first and second clutch, wherein closing the first clutch and opening the second clutch realizes a first gear ratio, closing the second clutch and opening the first clutch realizes a second gear ratio, and wherein the first Gear ratio is not the same as the second gear ratio. In particular, opening both clutches realizes a power cut-off.
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. Alternativ kann die Schaltvorrichtung zumindest teilweise schaltbare Freilaufeinrichtungen aufweisen, um eine erste und zweite Gangstufe zu realisieren.The switching device is preferably designed as a double clutch or synchronization unit. A shifting device with two clutches is to be understood as a device which realizes at least a first and a second gear stage via the shifting of the respective clutch. The respective clutch has at least one open and one closed state and can be switched between the at least two states. In the open state, the respective clutch does not transmit any torque. Thus, the respective clutch transmits a torque between two shafts operatively connected to this respective clutch only in an at least partially closed state, the two shafts being connected to one another in a rotationally fixed manner in the closed state of this respective clutch. The respective coupling can be designed to be frictional or positive. The two couplings are preferably arranged coaxially to one another. In particular, the respective clutch can be actuated by a respective actuator in order to initiate opening or closing of the respective clutch. The actuator can be designed to be hydraulically, electromechanically, electromagnetically or, for example, pneumatically actuated. Alternatively, the switching device can have at least partially switchable freewheel devices in order to implement a first and second gear stage.
Vorzugsweise ist die erste Kupplung zur drehfesten Kopplung des ersten Planetenträgers mit dem zweiten Sonnenrad eingerichtet, wobei die zweite Kupplung zur drehfesten Kopplung des ersten Planetenträgers mit dem dritten Sonnenrad eingerichtet ist. Mithin sind im geschlossenen Zustand der ersten Kupplung der erste Planetenträger und das zweite Sonnenrad drehfest miteinander verbunden. Im geschlossenen Zustand der zweiten Kupplung sind der erste Planetenträger und das dritte Sonnenrad drehfest miteinander verbunden.The first clutch is preferably set up for the rotationally fixed coupling of the first planet carrier to the second sun gear, the second clutch for the rotationally fixed coupling of the first Planet carrier is set up with the third sun gear. Thus, in the closed state of the first clutch, the first planet carrier and the second sun gear are connected to one another in a rotationally fixed manner. In the closed state of the second clutch, the first planet carrier and the third sun gear are connected to one another in a rotationally fixed manner.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Planetengetriebe als Eingangsstufe ausgebildet, wobei das zweite Planetengetriebe als Laststufe ausgebildet ist, und wobei die Antriebswelle drehfest mit dem ersten Sonnenrad verbunden ist. Über die Antriebswelle werden Antriebsleistung und Antriebsmoment in die Getriebevorrichtung eingeleitet.According to a preferred embodiment of the invention, the first planetary gear is designed as an input stage, the second planetary gear being designed as a load stage, and the drive shaft is connected in a rotationally fixed manner to the first sun gear. Drive power and drive torque are introduced into the transmission device via the drive shaft.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Hohlrad drehfest mit dem zweiten Planetenträger verbunden, wobei das zweite Hohlrad gehäusefest ausgebildet ist. Mithin ist das zweite Hohlrad stationär festgelegt an einem Gehäuse der Getriebevorrichtung.According to a preferred embodiment of the invention, the first ring gear is non-rotatably connected to the second planet carrier, the second ring gear being fixed to the housing. The second ring gear is therefore fixed in a stationary manner on a housing of the transmission device.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist das erste Hohlrad drehfest mit einem dritten Hohlrad verbunden, wobei das dritte Hohlrad mit dem zweiten Zahnrad der Stufenplanetenräder im Zahneingriff steht, und wobei das zweite Hohlrad gehäusefest ausgebildet ist. Mithin weist die Getriebevorrichtung drei Hohlräder auf, wobei das zweite Hohlrad stationär an einem Gehäuse der Getriebevorrichtung festgelegt ist.According to an alternative embodiment of the invention, the first ring gear is non-rotatably connected to a third ring gear, the third ring gear being in mesh with the second gear of the stepped planet gears, and the second ring gear being fixed to the housing. The gear device therefore has three ring gears, the second ring gear being fixed stationary on a housing of the gear device.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das zweite Planetengetriebe als Eingangsstufe ausgebildet, wobei das erste Planetengetriebe als Laststufe ausgebildet ist, wobei ferner eine erste Antriebswelle drehfest mit dem zweiten Sonnenrad verbunden ist, und wobei eine zweite Antriebswelle drehfest mit dem dritten Sonnenrad verbunden ist. Über die erste und die zweite Antriebswelle werden Antriebsleistung und Antriebsmoment wahlweise in die Getriebevorrichtung eingeleitet und dadurch zwei Gangstufen realisiert. Mittels der beiden Antriebswellen können zwei Gangstufen ohne das Vorhandensein einer Schaltvorrichtung in der Getriebevorrichtung realisiert werden.According to a further preferred embodiment of the invention, the second planetary gear is designed as an input stage, the first planetary gear being designed as a load stage, a first drive shaft also being connected in a rotationally fixed manner to the second sun gear, and a second drive shaft being connected in a rotationally fixed manner to the third sun gear. Drive power and drive torque are optionally introduced into the transmission device via the first and second drive shafts, thereby realizing two gear stages. By means of the two drive shafts, two gear stages can be implemented without the presence of a switching device in the transmission device.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das erste Hohlrad und das zweite Hohlrad gehäusefest ausgebildet, wobei das erste Sonnenrad drehfest mit dem zweiten Planetenträger verbunden ist. Mithin sind das erste und zweite Hohlrad an einem Gehäuse der Getriebevorrichtung stationär festgelegt.According to a preferred embodiment of the invention, the first ring gear and the second ring gear are fixed to the housing, the first sun gear being connected in a rotationally fixed manner to the second planet carrier. The first and second ring gears are therefore fixed in a stationary manner on a housing of the transmission device.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist das erste Hohlrad gehäusefest ausgebildet, wobei das erste Sonnenrad drehfest mit dem zweiten Planetenträger verbunden ist, und wobei das zweite Hohlrad drehfest mit dem ersten Planetenträger verbunden ist. Mithin ist das erste Hohlrad stationär festgelegt an einem Gehäuse der Getriebevorrichtung.According to an alternative embodiment of the invention, the first ring gear is fixed to the housing, the first sun gear being connected in a rotationally fixed manner to the second planet carrier, and the second ring gear being connected in a rotationally fixed manner to the first planet carrier. The first ring gear is therefore fixed in a stationary manner on a housing of the transmission device.
Bevorzugt 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 Planetenträger drehbar gelagert. 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. Insbesondere ist der Planetenträger des Differentialgetriebes drehfest mit dem Planetenträger des als Laststufe ausgebildeten Planetengetriebes verbunden.The differential gear is preferably designed as a spur gear differential and has two planetary gear sets, each with a plurality of first and second planetary gears. The respective planet gears of the differential gear are rotatably mounted on a planet carrier. The first planet gears of the differential gear mesh with a first spur gear, which is non-rotatably connected to the first output shaft, the second planet gears of the differential gear mesh with a second spur gear, which is non-rotatably connected to the second output shaft. Furthermore, the first planet gears of the differential gear are in pairs with the second planet gears of the differential gear. In particular, the planet carrier of the differential gear is rotatably connected to the planet carrier of the planetary gear designed as a load stage.
Eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Antriebsmaschine, die über mindestens 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 einer Rotorwellen verbunden ist, die ihrerseits mit der mindestens einen Antriebswelle wirkverbunden bzw. wirkverbindbar ist.A drive device according to the invention for a motor vehicle comprises a drive machine which is operatively connected to a transmission device according to the invention via at least one drive shaft. The drive machine is preferably electrical and comprises a stator and a rotor, the rotor being connected in a rotationally fixed manner to a rotor shaft, which in turn is operatively connected or operatively connectable to the at least one drive shaft.
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 eine Schaltvorrichtung und/oder Wellen und/oder Zahnräder.The term “operatively connected” is to be understood to mean that two gear elements can be connected directly to one another, or that there are further gear elements between two gear elements, for example a switching device and / or shafts and / or gear wheels.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung vier bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der 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, -
3 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, und -
4 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
-
1 1 shows a simplified schematic illustration to illustrate the structure of a drive device according to the invention in accordance with a first exemplary embodiment, -
2nd 1 shows a simplified schematic illustration to illustrate the structure of a drive device according to the invention in accordance with a second exemplary embodiment, -
3rd a simplified schematic representation to illustrate the structure of a drive device according to the invention according to a third embodiment, and -
4th a simplified schematic representation to illustrate the structure of a drive device according to the invention according to a fourth embodiment.
Gemäß den
In den
Das erste Planetengetriebe
Gemäß den
Eine Antriebsleistung und ein Antriebsmoment der Antriebsmaschine
Vorliegend ist die Schaltvorrichtung
Gemäß
Gemäß
Gemäß den
Eine Antriebsleistung und ein Antriebsmoment der Antriebsmaschine
Die erste Kupplung
Gemäß
Gemäß
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- GetriebevorrichtungGear device
- 2, 2a, 2b2, 2a, 2b
- Antriebswelledrive shaft
- 33rd
- erstes Planetengetriebefirst planetary gear
- 44th
- zweites Planetengetriebesecond planetary gear
- 4a4a
- PlanetenradPlanet gear
- 4b4b
- StufenplanetenradStepped planet gear
- 55
- DifferentialgetriebeDifferential gear
- 6a, 6b6a, 6b
- Zahnradgear
- 7a, 7b, 7c7a, 7b, 7c
- SonnenradSun gear
- 8a, 8b, 8c8a, 8b, 8c
- HohlradRing gear
- 9a, 9b9a, 9b
- PlanetenträgerPlanet carrier
- 10a, 10b10a, 10b
- AbtriebswelleOutput shaft
- 1111
- SchaltvorrichtungSwitching device
- 11a, 11b11a, 11b
- Kupplungclutch
- 1212
- AntriebsmaschinePrime mover
- 1313
- DrehachseAxis of rotation
- 1414
- RotorwelleRotor shaft
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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