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Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie eine Antriebsvorrichtung mit einer solchen Getriebevorrichtung. Insbesondere ist das Kraftfahrzeug elektrisch angetrieben.
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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.
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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.
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Eine erfindungsgemäße Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Antriebswelle, eine Schaltvorrichtung mit einer ersten und zweiten Kupplung, ein erstes, zweites und drittes Planetengetriebe, ein Differentialgetriebe und eine Stirnradstufe, wobei das erste und zweite Planetengetriebe koaxial sind, und wobei das dritte Planetengetriebe achsparallel zu dem ersten und zweiten Planetengetriebe ist, wobei die Stirnradstufe wirksam zwischen dem zweiten und dem dritten Planetengetriebe angeordnet ist, wobei ferner 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, und wobei das dritte Planetengetriebe ein drittes Sonnenrad, ein drittes Hohlrad und einen dritten Planetenradsatz mit mehreren dritten Planetenrädern, die an einem dritten Planetenträger drehbar gelagert sind und mit dem dritten Sonnenrad sowie dem dritten Hohlrad im Zahneingriff stehen, aufweist.
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Mit anderen Worten dient die Stirnradstufe dazu, einen Achsabstand zwischen dem zweiten Planetengetriebe und dem dritten Planetengetriebe zu überbrücken. Das erste und das zweite Planetengetriebe rotieren insbesondere gemeinsam mit der Antriebswelle um eine Antriebsachse, wobei das dritte Planetengetriebe gemeinsam mit dem Differentialgetriebe um eine Abtriebsachse rotieren, und wobei die Antriebsachse und die Abtriebsachse achsparallel zueinander ausgebildet sind.
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Das Differentialgetriebe ist als Stirnraddifferential oder Kegelraddifferential ausgebildet und dazu vorgesehen, eine Antriebsleistung bzw. ein Antriebsmoment einer mit der Antriebswelle wirkverbindbaren 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.
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Die Stirnradstufe wird aus zwei miteinander im Zahneingriff stehenden Verzahnungen bzw. Zahnrädern ausgebildet. 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 sowie ein Stirnrad zu verstehen.
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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.
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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 zwischen 14 und 16, wobei die zweite Getriebeübersetzung zwischen 7 bis 8 beträgt.
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Vorzugsweise ist die erste Kupplung zur drehfesten Kopplung der Antriebswelle mit dem ersten Sonnenrad ausgebildet. Mithin sind im geschlossenen Zustand der ersten Kupplung die Antriebswelle und das erste Sonnenrad drehfest miteinander verbunden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Kupplung zur drehfesten Kopplung der Antriebswelle mit dem ersten Planetenträger und dem zweiten Sonnenrad eingerichtet. Mithin sind im geschlossenen Zustand der zweiten Kupplung die Antriebswelle, der erste Planetenträger und das zweite Sonnenrad drehfest miteinander verbunden.
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Bevorzugt ist das erste Hohlrad drehfest mit dem zweiten Planetenträger verbunden, wobei das zweite Hohlrad gehäusefest ausgebildet ist. Insbesondere ist das zweite Hohlrad drehfest mit einem Gehäuse der Getriebevorrichtung verbunden.
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Ferner bevorzugt weisen das erste Hohlrad und das dritte Hohlrad jeweils auch eine Außenverzahnung auf, wobei die Außenverzahnung am ersten Hohlrad mit der Außenverzahnung an dem dritten Hohlrad im Zahneingriff steht, wobei der dritte Planetenträger mit einem Differentialkorb des Differentialgetriebes drehfest verbunden ist, und wobei das dritte Sonnenrad gehäusefest ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist das erste und das zweite Hohlrad nicht nur innenverzahnt ausgebildet, sondern das erste und das zweite Hohlrad weisen jeweils auch eine Verzahnung an ihrer Außenumfangsfläche auf, wobei die beiden Außenverzahnungen miteinander im Zahneingriff stehen und die Stirnradstufe ausbilden. Das dritte Sonnenrad ist insbesondere stationär am Gehäuse der Getriebevorrichtung ausgebildet. Über den dritten Planetenträger wird das Antriebsmoment, welches über die drei Planetengetriebe übersetzt wurde, in das Differentialgetriebe eingespeist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Kupplung zur drehfesten Kopplung der Antriebswelle mit dem zweiten Hohlrad ausgebildet. Mithin sind im geschlossenen Zustand der zweiten Kupplung die Antriebswelle und das zweite Hohlrad drehfest miteinander verbunden.
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Bevorzugt ist das erste Hohlrad gehäusefest ausgebildet sowie drehfest mit dem zweiten Sonnenrad verbunden, wobei der erste Planetenträger drehfest mit dem zweiten Planetenträger und mit einem ersten Stirnrad verbunden ist. Insbesondere sind das erste Hohlrad und das zweite Sonnenrad drehfest mit dem Gehäuse der Getriebevorrichtung verbunden.
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Ferner bevorzugt steht das erste Stirnrad mit einem zweiten Stirnrad im Zahneingriff, wobei das zweite Stirnrad drehfest mit dem dritten Sonnenrad verbunden ist, und wobei das dritte Hohlrad gehäusefest ausgebildet ist, wobei der dritte Planetenträger mit einem Differentialkorb des Differentialgetriebes drehfest verbunden ist. Mit anderen Worten bilden das erste und zweite miteinander im Zahneingriff stehende Stirnrad die Stirnradstufe aus. Das dritte Hohlrad ist insbesondere stationär am Gehäuse der Getriebevorrichtung ausgebildet und über den dritten Planetenträger wird das Antriebsmoment, welches über die drei Planetengetriebe übersetzt wurde, in das Differentialgetriebe eingespeist.
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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. Der Differentialkorb ist drehfest mit dem dritten Planetenträger verbunden.
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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. Der Differentialkorb ist drehfest mit dem dritten Planetenträger verbunden.
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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.
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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.
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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.
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Gemäß den 1, 2, 3 und 4 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 bzw. ein Antriebsmoment der Antriebsmaschine 12 wird über die Antriebswelle 2 in die Getriebevorrichtung 1 eingeleitet.
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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 drittes Planetengetriebe 5c, das achsparallel zu dem ersten und zweiten Planetengetriebe 5a, 5b ist, ein Differentialgetriebe 6 und eine Stirnradstufe 7. Die Stirnradstufe 7 ist wirksam zwischen dem zweiten und dem dritten Planetengetriebe 5b, 5c angeordnet. Das erste und das zweite Planetengetriebe 5a, 5b sind koaxial.
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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 dritte Planetengetriebe 5c umfasst ein drittes Sonnenrad 8c, ein drittes Hohlrad 9c und einen dritten Planetenradsatz mit mehreren dritten Planetenrädern 10c. Die dritten Planetenräder 10c sind an einem dritten Planetenträger 11c drehbar gelagert und stehen mit dem dritten Sonnenrad 8c sowie dem dritten Hohlrad 9c im Zahneingriff. Vorliegend ist aufgrund der Schnittdarstellung lediglich ein einziges erstes, zweites und drittes Planetenrad 10a, 10b. 10c des jeweiligen Planetenradsatzes dargestellt.
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Das Differentialgetriebe 6 ist dazu vorgesehen, eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine 12 auf eine erste und zweite Abtriebswelle 16a, 16b der Getriebevorrichtung 1 zu verteilen. Dazu ist ein Differentialkorb 15 des Differentialgetriebes 6 drehfest mit dem dritten Planetenträger 11c verbunden. Jede Abtriebswelle 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, die Antriebswelle 2 und das erste und zweite Planetengetriebe 5a, 5b auf einer gemeinsamen Antriebsachse 13 der Getriebevorrichtung 1 angeordnet, wobei das Differentialgetriebe 6, die beiden Abtriebswellen 16a, 16b und das dritte Planetengetriebe 5c auf einer gemeinsamen Abtriebsachse 14 der Getriebevorrichtung 1 angeordnet sind.
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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. Demgegenüber realisiert ein Schließen der zweiten Kupplung 4b und ein Öffnen der ersten Kupplung 4a eine zweite Getriebeübersetzung. Die erste Getriebeübersetzung ist ungleich der zweiten Getriebeübersetzung. 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.
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Gemäß den 1 und 2 ist die erste Kupplung 4a zur drehfesten Kopplung der Antriebswelle 2 mit dem ersten Sonnenrad 8a eingerichtet. Die zweite Kupplung 4b ist zur drehfesten Kopplung der Antriebswelle 2 mit dem ersten Planetenträger 11a und dem zweiten Sonnenrad 8b eingerichtet. Das erste Hohlrad 9a ist drehfest mit dem zweiten Planetenträger 11b verbunden, wobei das zweite Hohlrad 9b gehäusefest ausgebildet ist. Das erste Hohlrad 9a und das dritte Hohlrad 9c weisen jeweils eine Außenverzahnung 7b, 7c auf. Die Außenverzahnung 7b an dem ersten Hohlrad 9a steht mit der Außenverzahnung 7c an dem dritten Hohlrad 9c im Zahneingriff, wobei die beiden Außenverzahnungen 7b, 7c die Stirnradstufe 7 ausbilden. Der dritte Planetenträger 11c ist mit einem Differentialkorb 15 des Differentialgetriebes 6 drehfest verbunden und das dritte Sonnenrad 8c ist gehäusefest ausgebildet.
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In 1 ist das erste Planetengetriebe 5a axial zwischen der Schaltvorrichtung 3 und dem zweiten Planetengetriebe 5b angeordnet, wobei die Stirnradstufe 7 geschachtelt radial zwischen dem ersten und dem dritten Planetengetriebe 5a, 5c ausgebildet ist.
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In 2 ist das zweite Planetengetriebe 5b axial zwischen der Schaltvorrichtung 3 und dem ersten Planetengetriebe 5a angeordnet, wobei die Stirnradstufe 7 geschachtelt radial zwischen dem ersten und dem dritten Planetengetriebe 5a, 5c ausgebildet ist.
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Gemäß den 3 und 4 ist die erste Kupplung 4a zur drehfesten Kopplung der Antriebswelle 2 mit dem ersten Sonnenrad 8a eingerichtet. Die zweite Kupplung 4b ist zur drehfesten Kopplung der Antriebswelle 2 mit dem zweiten Hohlrad 9b eingerichtet. Das erste Hohlrad 9a ist gehäusefest ausgebildet sowie drehfest mit dem zweiten Sonnenrad 8b verbunden. Ferner ist der erste Planetenträger 11a drehfest mit dem zweiten Planetenträger 11b und mit einem ersten Stirnrad 7c verbunden. Das erste Stirnrad 7c steht mit einem zweiten Stirnrad 7d im Zahneingriff, wobei das zweite Stirnrad 7d drehfest mit dem dritten Sonnenrad 8c verbunden ist. Das erste und das zweite Stirnrad 7c, 7d bilden die Stirnradstufe 7 aus. Das dritte Hohlrad 9c ist gehäusefest ausgebildet, wobei der dritte Planetenträger 11c mit dem Differentialkorb 15 des Differentialgetriebes 6 drehfest verbunden ist.
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In 3 ist das zweite Planetengetriebe 5b axial zwischen der Schaltvorrichtung 3 und dem ersten Planetengetriebe 5a angeordnet. Ferner ist das erste Planetengetriebe 5a axial zwischen dem zweiten Planetengetriebe 5b und dem ersten Stirnrad 7c angeordnet. Die Stirnradstufe 7 ist somit axial benachbart zum ersten Planetengetriebe 5a ausgebildet. Ferner ist das zweite Stirnrad 7d und somit auch die Stirnradstufe 7 axial benachbart zum dritten Planetengetriebe 5c ausgebildet.
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In 4 ist das zweite Planetengetriebe 5b axial zwischen der Schaltvorrichtung 3 und dem ersten Planetengetriebe 5a angeordnet. Ferner ist das erste Stirnrad 7c axial zwischen dem ersten Planetengetriebe 5a und dem zweiten Planetengetriebe 5b angeordnet. Die Stirnradstufe 7 ist somit axial benachbart zum ersten und zweiten Planetengetriebe 5a, 5b ausgebildet. Ferner ist das zweite Stirnrad 7d und somit auch die Stirnradstufe 7 axial benachbart zum dritten Planetengetriebe 5c ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebevorrichtung
- 2
- Antriebswelle
- 3
- Schaltvorrichtung
- 4a, 4b
- Kupplung
- 5a, 5b, 5c
- Planetengetriebe
- 6
- Differentialgetriebe
- 7
- Stirnradstufe
- 7a
- Außenverzahnung am ersten Hohlrad
- 7b
- Außenverzahnung am dritten Hohlrad
- 7c
- erstes Stirnrad
- 7d
- zweites Stirnrad
- 8a, 8b, 8c
- Sonnenrad
- 9a, 9b, 9c
- Hohlrad
- 10a, 10b, 10c
- Planetenrad
- 11a, 11b, 11c
- Planetenträger
- 12
- Antriebsmaschine
- 13
- Antriebsachse
- 14
- Abtriebsachse
- 15
- Differentialkorb
- 16a, 16b
- Abtriebswelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011088668 A1 [0002]
