DE102021207527A1

DE102021207527A1 - Getriebe für ein integrales Differential, integrales Differential sowie Antriebsstrang

Info

Publication number: DE102021207527A1
Application number: DE102021207527.4A
Authority: DE
Inventors: Matthias Reisch; Florian Petrich; Danilo Lind
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-07-15
Filing date: 2021-07-15
Publication date: 2023-01-19
Also published as: CN117642566A; WO2023285089A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe (1) für ein integrales Differential (10), umfassend wenigstens einen ersten Planetenradsatz (6) mit einen gehäusefesten Planetenträger (2), an dem mehrere über jeweilige Planetenlager (7) drehbar gelagerte Planetenräder (3) angeordnet sind, sowie ein Sonnenrad (4) und ein Hohlrad (5), die jeweils mit den Planetenrädern (3) in Zahneingriff stehen, wobei wenigstens teilweise um eine Rotationsachse des wenigstens ersten Planetenradsatzes (6) herum ein Schmiermittelraum (8) zur Versorgung der Planetenlager (7) mit Schmiermittel angeordnet ist, wobei der Schmiermittelraum (8) durch den Planetenträger (2) sowie ein ortsfestes Gehäuseteil (9) räumlich begrenzt ist, wobei der Planetenträger (2) den Schmiermittelraum (8) abdichtend am ortsfesten Gehäuseteil (9) zur Anlage kommt. Ferner betrifft die Erfindung ein integrales Differential (10) sowie einen Antriebsstrang (20) jeweils mit einem solchen Getriebe (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe, umfassend wenigstens einen ersten Planetenradsatz mit einem gehäusefesten Planetenträger. Ferner betrifft die Erfindung ein integrales Differential sowie einen Antriebsstrang.
Aus der DE 10 2011 108 170 A1 geht ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, einer Elektromaschine und einem Gehäuse hervor, welches zumindest ein Planetengetriebe umgibt, wobei das Planetengetriebe den Verbrennungsmotor und die Elektromaschine miteinander koppelt und zumindest ein Sonnenrad, einen Planetenträger, ein Planetenrad und ein Hohlrad umfasst. Das Planetengetriebe hat ein eigenes Umlaufschmiersystem, welches ein Schmiermittelreservoir, ein Bohrungssystem in einem Teil des Gehäuses zum Transport eines Schmiermittels zu zumindest einer Komponente des Planetengetriebes, eine Zuführung des Schmiermittels zu einer Kontaktstelle zwischen zwei zueinander beweglichen Teilen des Planetengetriebes und ein sich drehendes Antriebselement für das Schmiermittel, das Bestandteil des Planetengetriebes ist, zum Beschleunigen des Schmiermittels aufweist. In einer Ausgestaltung ist das Planetengetriebe so gestaltet, dass Hohlrad und Sonnenrad drehbar und der Planetenträger gehäusefest sind. Der Planetenträger weist eine zur horizontalen Ebene geneigte erste Schmiermittelführung zur Führung des Schmiermittels vom Planetenträger zum Sonnenrad, und eine zweite Schmiermittelführung zur Führung des Schmiermittels vom Planetenträger zu einem Lager eines Planetenrades auf. Das Lager des Planetenrades kann zum Beispiel ein Nadellager oder ein Gleitlager sein. Das drehbare Sonnenrad ist beispielsweise ein erstes Antriebselement des Planetengetriebes zum Antreiben des Schmiermittels. Das drehbare Sonnenrad weist Schmiermittelführungen zum Führen des Schmiermittels in eine Richtung weg vom Drehpunkt des Antriebselementes auf. Das drehbare Sonnenrad ist beispielsweise ein zweites Antriebselement und bildet einen Spalt zwischen einem Teil seiner Oberfläche und einer Fläche eines ortsfesten Teils des Planetengetriebes.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein kompaktbauendes Planetengetriebe mit gehäusefestem Planetenträger vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Erfindungsaspekt mit einem Getriebe nach Anspruch 1 gelöst.
Die Aufgabe wird weiterhin gemäß einem zweiten Erfindungsaspekt mit einem integralen Differential nach Anspruch 20 sowie gemäß einem dritten Erfindungsaspekt mit einem Antriebsstrang nach Anspruch 22 gelöst. Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erfindungsgemäßes Getriebe für ein integrales Differential umfasst wenigstens einen ersten Planetenradsatz mit einen gehäusefesten Planetenträger, an dem mehrere über jeweilige Planetenlager drehbar gelagerte Planetenräder angeordnet sind, sowie ein Sonnenrad und ein Hohlrad, die jeweils mit den Planetenrädern in Zahneingriff stehen, wobei wenigstens teilweise um eine Rotationsachse des wenigstens ersten Planetenradsatzes herum ein Schmiermittelraum zur Versorgung der Planetenlager mit Schmiermittel angeordnet ist, wobei der Schmiermittelraum durch den Planetenträger sowie ein ortsfestes Gehäuseteil räumlich begrenzt ist, wobei der Planetenträger den Schmiermittelraum abdichtend am ortsfesten Gehäuseteil angeordnet ist. Mit anderen Worten handelt es sich aufgrund des ortsfest bzw. gehäusefest angeordneten Planetenträger bei dem Getriebe um ein Standgetriebe, das in unterschiedlichen Einsatzgebieten zur Anwendung kommen kann. Insbesondere ist das Getriebe in einem integralen Differential einsetzbar. Unter dem Begriff „gehäusefest“ ist vorliegend zu verstehen, dass zwischen dem gehäusefesten Planetenträger und dem Gehäuse des Getriebes sowie dem ortsfesten Gehäuseteil keine Relativbewegung stattfindet bzw. stattfinden kann. Der Planetenträger ist ebenso wie das ortsfeste Gehäuseteil relativ zum übrigen Getriebegehäuse axialfest, radialfest und drehfest.
Der zumindest erste Planetenradsatz ist vorzugsweise Teil eines Planetengetriebes eines integralen Differential mit den Radsatzelementen erstes Sonnenrad, erstes Hohlrad und mit mehreren von einem ersten Planetenträger auf einer Kreisbahn um das erste Sonnenrad geführten Planetenrädern. Vorteilhafterweise weist der erste Planetenradsatz genau ein Standübersetzungsverhältnis auf. Der erste Planetenradsatz ist in einer möglichen Ausführungsform des Getriebes das Umkehrgetriebe eines integralen Differentials.
Der Schmiermittelraum ist zur Führung eines Schmiermittels vorgesehen und als wenigstens teilweise um die Rotationsachse des wenigstens ersten Planetenradsatzes umlaufender, wenigstens teilringförmiger Kanal ausgebildet. Unter einem Schmiermittel ist im Rahmen dieser Erfindung ein Mittel zur Schmierung der miteinander in Zahneingriff stehenden Verzahnungen der Radsatzelemente zu verstehen. Ebenso ist darunter ein Kühlmittel zu verstehen, welches in dem Schmiermittelraum geführt ist. Als Schmiermittel eignet sich beispielsweise Öl. Der Schmiermittelraum weist wenigstens einen Zulauf und wenigstens einen Ablauf auf. Zudem ist der Schmiermittelraum mit Verbindungsabschnitten verbunden, die das Schmiermittel zu den Planetenlagern der Planetenräder führt, um eine Schmierung und gegebenenfalls Kühlung der Planetenräder sowie den damit in Zahneingriff stehenden Hohlrad und Sonnenrad auszuführen. Der Schmiermittelraum wird gebildet und räumlich begrenzt durch den Planetenträger und das ortsfeste Gehäuseteil.
Unter einer räumlichen Begrenzung ist zu verstehen, dass das Schmiermittel radial und axial nicht ungewollt zwischen dem Planetenträger und dem ortsfesten Gehäuseteil aus dem Schmiermittelraum heraustreten kann. Der Planetenträger ist also gegenüber dem ortsfesten Gehäuseteil im technischen Sinn abgedichtet. Unter „abgedichtet“ ist zu verstehen, dass das im Schmiermittelraum geführte Schmiermittel nicht ungewollt aus Schmiermittelraum austreten kann. Es wird also eine Leckage verhindert. Es ist jedoch auch denkbar, dass eine geringe Leckagemenge bzw. ein geringfügiges Austreten von Schmiermittel aus dem Schmiermittelraum gezielt in Kauf genommen wird, wobei die austretende Schmiermittelmenge jedoch derart gering ist, dass noch eine ausreichende Schmiermittelförderung durch den Schmiermittelraum möglich ist, wobei gleichzeitig noch weitere Bauteile neben den Planetenrädern mit dem im Schmiermittelraum geführten Schmiermittel geschmiert und/oder gekühlt werden können. Es wird also eine Schmiermittelversorgung für die Planetenlager am gehäusefesten Planetenträger ausgebildet, bei dem der Schmiermittelkanal im Wesentlichen durch den Planetenträger und das ortsfeste Gehäuseteil gebildet wird.
Der Schmiermittelraum ist fluidisch mit einer Pumpe verbunden, welche das Schmiermittel über den jeweiligen Zulauf in den Schmiermittelraum fördert. Die Pumpe ist vorzugsweise am Gehäuse des Getriebes befestigt und dazu eingerichtet, das Schmiermittel direkt oder über weitere Kanäle, also zumindest mittelbar, in den Schmiermittelraum zu fördern. Die Pumpe kann das Schmiermittel aus einem Schmiermittelsumpf fördern, welcher fluidisch mit dem Ablauf des Schmiermittelraums verbunden ist. Aus dem Schmiermittelraum kann somit das Schmiermittel über den Ablauf zumindest mittelbar in den Schmiermittelsumpf zurücklaufen.
Bevorzugt wird das Schmiermittel dem Schmiermittelraum von radial außen zugeführt. Anders gesagt ist der Zulauf radial außen am Getriebe angeordnet und mit dem Schmiermittelraum fluidisch verbunden. Dies vereinfacht den Anschluss der Pumpe an das Getriebe, insbesondere an den Schmiermittelraum.
Der Schmiermittelraum ist alternativ polygonförmig um die Rotationsachse des wenigstens ersten Planetenradsatzes ausgebildet. Der durch den Schmiermittelraum gebildete Kanal kann unabhängig seiner Form vollumlaufend, also in sich geschlossen bzw. 360° um die Rotationsachse des wenigstens ersten Planetenradsatzes herum, ausgebildet sein. Vorteilhafterweise ist der Schmiermittelraum derart ausgebildet, dass der Schmiermittelraum die am Umfang verteilten Planetenbolzen zur Schmierung und Kühlung erreicht. Alternativ ist der Schmiermittelraum um weniger als 360° um die Rotationsachse des wenigstens ersten Planetenradsatzes herum ausgebildet, wobei der Schmiermittelraum folglich nicht in sich geschlossen ausgebildet ist. In diesem Fall hat der Schmiermittelraum mindestens zwei Abläufe aufzuweisen.
Die Stelle, an der das Schmiermittel aus dem Schmiermittelraum entnommen wird bzw. abfließt, also der jeweilige Ablauf, ist vorzugsweise diametral gegenüber des jeweiligen Zulaufs angeordnet. Die gilt für einen umlaufend und in sich geschlossenen ausgebildeten Schmiermittelraum. Denkbar ist, dass die Schmiermittelströme aufgeteilt werden, also um maximal 180° um die Rotationsachse des zumindest ersten Planetenradsatzes herumgeführt ist. Die Schmiermittelströme legen so stets den gleichen Weg zum jeweiligen Ablauf zurück. Vom Ablauf kann das Schmiermittel zudem weiteren Schmier- und/oder Kühlstellen zugeführt werden, bevor es in den Schmiermittelsumpf gelangt.
Der Schmiermittelraum ist insbesondere derart umlaufend um die Rotationsachse des wenigstens ersten Planetenradsatzes ausgebildet, dass das Schmiermittel zu jedem der Planetenräder geführt wird. Durch geeignete Anordnung der Winkellage der Planetenräder in dem ersten Planetenradsatz kann so auf einen vollumlaufenden Schmiermittelraum bzw. -kanal verzichtet werden, sodass letztlich weniger Schmiermittel erforderlich sein kann, wobei das Schmiermittel hauptsächlich zu den Planetenrädern geführt wird.
Unter dem Wortlaut „der Planetenträger den Schmiermittelraum abdichtend am ortsfesten Gehäuseteil angeordnet“ ist zu verstehen, dass der Planetenträger am ortsfesten Gehäuseteil zur Anlage kommt, also direkt daran abgestützt ist. Es ist ferner darunter zu verstehen, dass der Planetenträger derart zum ortsfesten Gehäuseteil angeordnet ist, dass sie zwar nicht direkt aneinander zur Anlage kommen, jedoch eine dichtende Wirkung dazwischen erzeugt wird, beispielsweise durch ein dazwischen angeordnetes Dichtelement. Außerdem bedeutet der Wortlaut, dass das ortsfeste Gehäuseteil zwar direkt am Planetenträger befestigt sein kann, jedoch keine weitere Anbindung an das übrige Getriebegehäuse vorhanden ist. Dabei ist der Planetenträger also nicht am ortsfesten Gehäuseteil abgestützt. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn das ortsfeste Gehäuseteil ein Deckel des Planetenträgers ist.
In einer Ausführungsform ist zwischen dem Planetenträger und dem ortsfesten Gehäuseteil bevorzugt wenigstens ein Dichtelement den Schmiermittelraum abdichtend angeordnet. Das Dichtelement ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine Dichtwirkung durch axiales zur Anlage kommen des Planetenträgers am ortsfesten Gehäuseteil, oder umgekehrt, nicht ausreicht. Dazu können am Planetenträger und/oder am Gehäuseteil Ausnehmungen, insbesondere Nuten, vorgesehen sein, die zur Aufnahme des Dichtelements ausgelegt sind. Als Dichtelement eignen sich beispielsweise O-Ringe. Durch geeignete Anordnung des Dichtelements kann der Schmiermittelraum gezielt vergrößert werden, um weitere Elemente des Getriebes mit Schmiermittel zu versorgen.
Nach einem Ausführungsbeispiel ist das ortsfeste Gehäuseteil ein Getriebegehäuse des Getriebes. Mit anderen Worten ist das ortsfeste Gehäuseteil das Hauptgehäuse, in dem das Getriebe zumindest teilweise aufgenommen ist. Das Hauptgehäuse kann ein Gehäuse des Antriebsstrangs sein und somit weitere Einrichtungen des Antriebsstranges räumlich begrenzen bzw. aufnehmen. Das ortsfeste Gehäuseteil ist einteilig mit dem übrigen Getriebegehäuse verbunden. Das Getriebegehäuse kann einerseits oder beidseits mit einem Deckel verschlossen oder an weitere Bauteile eines integralen Differentials, welches das Getriebe umfasst, und/oder des Antriebsstranges, welches ein solches Differential umfasst, angeschlossen sein. Das Getriebegehäuse ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Planetenträger axial daran zur Anlage kommt.
Alternativ ist das ortsfeste Gehäuseteil ein Deckelelement des Getriebes. Das Deckelelement kann dabei dazu ausgebildet sein, das genannte Hauptgehäuse wenigstens teilweise axial zu verschließen. Zwischen dem Deckelelement und dem Hauptgehäuse ist somit eine Gehäuseschnittstelle ausgebildet. In diesem Fall stützt sich der Planetenträger mittelbar am Getriebegehäuse bzw. am Hauptgehäuse ab. Das Deckelelement kann alternativ auch direkt axial am Planetenträger angeordnet und daran befestigt sein, sodass der Planetenträger nicht direkt am Getriebegehäuse angebunden ist. Somit ist das ortsfeste Gehäuseteil und das übrige Getriebegehäuse bzw. das Hauptgehäuse zwei- oder mehrteilig ausgebildet, wobei sich das ortsfeste Gehäuseteil nicht am Getriebegehäuse abstützt. Das Deckelelement ist also entweder direkt am Getriebegehäuse befestigt bzw. daran abgestützt ist oder direkt am Planetenträger befestigt bzw. daran abgestützt.
Das Planetenlager ist beispielsweise als Nadellager ausgebildet, wobei die Schmiermittelversorgung des jeweiligen Planetenrades über einen jeweiligen Planetenbolzen erfolgen kann, der drehfest am Planetenträger angeordnet und dazu eingerichtet ist, das jeweilige Planetenlager zur Lagerung des jeweiligen Planetenrades aufzunehmen. Am Planetenträger sind mehrere Planetenbolzen angeordnet, die jeweils ein Planetenlager zur drehbaren Lagerung des dazugehörigen Planetenrades aufnehmen.
Vorzugsweise weist der Planetenbolzen sich axial und/oder radial erstreckende Kanäle auf, um den Schmiermittelraum zumindest mittelbar mit dem Planetenlager fluidisch zu verbinden. Die Kanäle sind derart am Planetenbolzen angeordnet, dass sie mit einfachen Mitteln hergestellt werden können. Beispielsweise sind die Kanäle Bohrungen im Planetenbolzen, die sich kreuzen oder treffen, um fluidisch miteinander verbunden zu sein. Die Kanäle verbinden den Schmiermittelraum zumindest mittelbar fluidisch mit den Planetenlagern.
Nach einem Ausführungsbeispiel ist am sich axial und/oder radial erstreckenden Kanal eine Blendenbohrung angeordnet. Die Blendenbohrung, auch einfach Blende genannt, ist als lokale Verjüngung zu verstehen, die einen kleineren Durchflussquerschnitt aufweist als der Querschnitt der Kanäle am Planetenbolzen. Denkbar ist auch, dass wenigstens einer der Kanäle am Planetenbolzen eine Blendenbohrung ist. Mittels der Blende wird ein Schmiermitteldruck eingestellt, sodass stets die gewünschte Menge Schmiermittel über die Planetenbolzen an das jeweilige daran angeordnete Planetenlager gelangt. Die Blendenbohrung kann an einem sich axial erstreckenden Kanal oder Kanalabschnitt ausgebildet oder angeordnet sein. Alternativ oder ergänzend kann die Blendenbohrung an einem sich radial erstreckenden Kanal oder Kanalabschnitt ausgebildet oder angeordnet sein. Denkbar ist auch, dass ein axialer Kanal und/oder ein radialer Kanal die Blendenbohrung ist.
Im Schmiermittelraum sind vorzugsweise Mittel zur Sicherung des jeweiligen Planetenbolzens angeordnet. Ein solches Mittel ist beispielsweise ein Stift oder Pin, der sich radial erstreckend am jeweiligen Planetenbolzen angeordnet ist. Mithin kann das Mittel zur Sicherung des jeweiligen Planetenbolzens ein radialer Stift sein, der ein axiales Wandern des Planetenbolzens in eine axiale Richtung verhindert. In die entgegengesetzte axiale Richtung kann der Planetenbolzen am Planetenträger abgestützt sein. Außerdem kann das Mittel zur Sicherung des jeweiligen Planetenbolzens eine Drehbewegung relativ zum Planetenträger verhindern. Das Mittel zur Sicherung des jeweiligen Planetenbolzens kann alternativ oder ergänzend ein Sicherungsring und/oder ein Sprengring sein. Vorzugsweise sind am Planetenträger Ausnehmungen oder Vertiefungen ausgebildet, die zur Aufnahme des Mittels zur Sicherung des jeweiligen Planetenbolzens vorgesehen sind. Die Ausnehmungen sind zudem derart ausgebildet, dass eine einfache Montage des Mittels zur Sicherung des jeweiligen Planetenbolzens, insbesondere eines Stifts oder Pins, möglich ist.
Vorzugsweise ist der Planetenträger und/oder das ortsfeste Gehäuseteil zumindest teilweise gusstechnisch hergestellt. Dadurch kann das Getriebe besonders kostengünstig hergestellt werden. Außerdem können die Bauteile schlanker und leichter hergestellt werden. Insbesondere ist das Einbringen von Pinfinstrukturen, Wabenstrukturen, Rippenstrukturen oder dergleichen möglich.
Um den Planetenträger des zumindest ersten Planetenradsatz einfach montieren zu können und gleichzeitig eine sichere, drehfeste Verbindung gegenüber dem Gehäuse des Getriebes zu gewährleisten, ist der Planetenträger bevorzugt über eine Mitnahmeverzahnung drehfest gegenüber dem ortsfesten Gehäuseteil gesichert. Die Mitnahmeverzahnung ist insbesondere dazu vorgesehen, den Planetenträger vor einer Rotation um seine eigene Hauptachse bzw. Längsachse zu sichern. Somit kann sich ein Drehmoment des Getriebes über den Planetenträger und die Mitnahmeverzahnung am Gehäuse abstützen.
Die Mitnahmeverzahnung ist vorzugsweise gusstechnisch hergestellt. Dadurch ist eine mechanische, insbesondere spanende, Nachbearbeitung nicht notwendig, wodurch die Herstellungskosten des entsprechenden Bauteils reduziert werden.
Die Mitnahmeverzahnung weist eine Verzahnung am Planetenträger und eine Verzahnung am ortsfesten Gehäuseteil auf, die miteinander in Eingriff stehen. Die Mitnahmeverzahnung ist vorzugsweise an einer Seitenwange des Planetenträgers in deren radial äußerem oder radial inneren Bereich angeordnet. Im radial äußeren Bereich kann die Verzahnung des Planetenträgers als Außenverzahnung ausgebildet sein, die mit einer Innenverzahnung des ortsfesten Gehäuseteils in Zahneingriff steht. Im radial inneren Bereich kann die Verzahnung des Planetenträgers als Innenverzahnung ausgebildet sein, die mit einer Außenverzahnung des ortsfesten Gehäuseteils in Zahneingriff steht. Die Mitnahmeverzahnung ermöglicht eine Montage des Planetenträgers am ortsfesten Gehäuseteil in axialer Richtung, wobei der Planetenträger durch geeignete Mittel, beispielsweise ein Gehäuseelement, insbesondere ein Deckel des Getriebegehäuses, gegenüber dem ortsfesten Gehäuseteil axial gesichert ist.
Bevorzugt ist die Mitnahmeverzahnung innerhalb des Schmiermittelraumes angeordnet. Dabei kann sich zwischen den in Kontakt kommenden Zähnen der jeweiligen Verzahnung ein Schmiermittelfilm ausbilden, der sich insbesondere positiv auf die akustischen Eigenschaften des Getriebes auswirkt. Selbstverständlich ist auch denkbar, die Mitnahmeverzahnung außerhalb des Schmiermittelraumes vorzusehen, beispielsweise wenn der vorhandene Bauraum dies vorgibt.
Ferner bevorzugt ist die Mitnahmeverzahnung an einer axialen Stirnseite des Planetenträgers angeordnet. Falls die Mitnahmeverzahnung am Planetenträger radial au-ßen angebunden ist, ist dies vorteilhaft, um bei einer Herstellung des Planetenträgers mittels Druckgusstechnologie den Planetenraum zum Beispiel radial entformen zu können. Falls die Mitnahmeverzahnung radial innen am Planetenträger angebunden ist, muss die Mitnahmeverzahnung an der axialen Stirnseite des Planetenträgers vorgesehen sein.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Mitnahmeverzahnung derart ausgebildet ist, dass der Planetenträger gegen eine Fehlmontage gesichert ist. Anders gesagt sind am Planetenträger und/oder am ortsfesten Gehäuseteil Mittel vorgesehen, die eine Montage des Planetenträgers in nur einer möglichen Lage, insbesondere in einer bestimmten Winkellage, zulassen. Damit wird der Planetenträger in der gewünschten Winkellage montiert, sodass die Planetenräder, die nicht auf einer Umlaufbahn um die Rotationsachse des Getriebes herumlaufen, immer in der gewünschten Lage oder Position bezogen auf das Getriebegehäuse angeordnet sind. Der Planetenträger ist insbesondere derart angeordnet, dass in vertikaler Richtung bzw. in Schwerkraftrichtung ein möglichst kleiner, maximaler Höhenunterschied zwischen dem in Schwerkraftrichtung obersten Planetenrad und dem in Schwerkraftrichtung untersten Planetenrad vorliegt. Daran kann die Ausbildung des Schmiermittelraumes angepasst werden, insbesondere muss der Schmiermittelraum nicht um den gesamten Planetenträger herum ausgebildet sein.
Am Beispiel der angepassten Mitnahmeverzahnung kann diese einen oder mehrere geometrisch veränderte Zähne, Strukturen und/oder Formelemente aufweisen, die ausschließlich in eine komplementäre Struktur und/oder an einem entsprechend angepassten Zahn und/oder ein entsprechendes Formelement montiert werden kann.
Die Mitnahmeverzahnung kann alternativ oder ergänzend an einem solchen Teil des Getriebegehäuses angeordnet sein, an dem eine Schnittstelle zur Befestigung des Getriebes am Fahrwerk des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Dies kann das Getriebegehäuse sein oder alternativ das Gehäuse einer elektrischen Maschine, die ebenfalls dazu ausgebildet sein kann, dass die Mitnahmeverzahnung darin angeordnet ist. Mit anderen Worten kann das Gehäuse der elektrischen Maschine derart ausgebildet sein, dass sie wenigstens einen Teil der Mitnahmeverzahnung zur Verdrehsicherung des Planetenträgers umfasst. Dadurch wird das Getriebestützmoment direkt in das Fahrwerk des Kraftfahrzeugs eingeleitet, ohne dass dieses zuvor über eine zusätzliche Gehäuseschnittstelle geleitet werden muss. Infolgedessen können die Gehäuseschnittstellen schlanker gestaltet werden. Insbesondere müssen die Verbindungsmittel geringere Lasten übertragen. Eine solche Gehäuseschnittstelle befindet sich axial bevorzugt im Bereich der Planetenträgermitnahme.
Alternativ können am Planetenträger auch andere Mittel zur Verhinderung einer Fehlmontage vorgesehen sein. Am Planetenträger und am ortsfesten Gehäuseteil können Mittel zur Verhinderung der Fehlmontage als Vater- und Mutterelemente, - teile oder -abschnitte ausgebildet oder angeordnet sein. Dies kann beispielsweise ein sich radial erstreckender Bolzen sein, der in eine komplementäre Ausnehmung eingeführt wird. Insbesondere der Bolzen, sei er am Planetenträger, am ortsfesten Gehäuseteil oder am übrigen Getriebegehäuse angeordnet, verhindert dabei, dass der Planetenträger in einer anderen als der vorgegebenen Winkellage relativ zum Getriebegehäuse eingebaut wird. Mithin kann der Planetenträger und/oder das ortsfeste Gehäuseteil im Bereich der Mitnahmeverzahnung oder anderen Strukturen unregelmäßige Geometriekomponenten aufweisen, die verhindern, dass der Planetenträger in einer ungewünschten Winkellage montiert wird. Denkbar sind ein breiterer Zahn der Mitnahmeverzahnung, ein schmalerer Zahn der Mitnahmeverzahnung, ein fehlender Zahn der Mitnahmeverzahnung, ein zusätzlicher Zahn der Mitnahmeverzahnung, ein abweichender Flankenwinkel eines Zahnes der Mitnahmeverzahnung.
Vorzugsweise weist das ortsfeste Gehäuseteil Mittel zur axialen Sicherung und/oder zur Zentrierung des Planetenträgers auf. Die Zentrierung kann derart ausgebildet sein, dass der Planetenträger entweder am oder im ortsfesten Gehäuseteil zentriert ist. Bei einer Zentrierung des Planetenträgers am ortsfesten Gehäuseteil weist das ortsfeste Gehäuseteil eine Außen- oder Innengeometrie auf, die dazu eingerichtet ist, den Planetenträger zur Zentrierung aufzunehmen. Alternativ oder ergänzend weist das ortsfeste Gehäuseteil, in diesem Fall ein am Hauptgehäuse angeordnetes und daran wenigstens axial zur Anlage kommendes ortsfestes Gehäuseteil, eine stirnseitige Anlagefläche auf, an der der Planetenträger axial abgestützt und dadurch axial gesichert ist.
Vorzugsweise weist das ortsfeste Gehäuseteil an einer dem Schmiermittelraum abgewandten Seite Mittel zur Führung eines Kühlmediums auf. Damit dient neben dem Schmiermittel auch das ortsfeste Gehäuseteil gleichzeitig der Wärmeübergabe bzw. als Wärmetauscher. Im Betrieb des Getriebes kommt es zu einer Wärmebildung, wobei die Wärme aus dem ersten Planetenradsatz, insbesondere aus dem Planetenträger, zum einen vom im Schmiermittelraum geführten Schmiermittel und zum anderen vom ortsfesten Gehäuseteil aufgenommen und abgeführt wird. Das Abführen der Wärme über das ortsfeste Gehäuseteil wird begünstigt durch das Kühlmedium, welches in einem Beispiel direkt mit dem ortsfesten Gehäuseteil in Kontakt kommt. Anders gesagt wird das ortsfeste Gehäuseteil mit dem Kühlmedium beaufschlagt. Das/die Mittel zur Führung eines Kühlmediums ist bzw. sind insbesondere derart ausgebildet, dass eine Kontaktfläche mit dem Kühlmedium vergrößert wird. Das Kühlmedium ist ein Fluid, insbesondere Luft, Öl oder Wasser.
In einem Ausführungsbeispiel weist das ortsfeste Gehäuseteil an der dem Schmiermittelraum abgewandten Seite eine Oberflächenstruktur auf, die dazu ausgebildet ist, eine mit dem Kühlmedium in Kontakt stehende Oberfläche zu vergrößern. Je größer die Kontaktfläche, desto mehr Wärme kann vom ortsfesten Gehäuseteil an das Kühlmedium abgegeben werden. Zudem ist die Oberflächenstruktur derart ausgebildet, dass Verwirbelungen im Kühlmittel erzeugt und/oder gefördert werden. Durch Verwirbelungen werden turbulente Strömungen im Kühlmedium erzeugt, die wiederum den Wärmeübergang verbessern. Die Oberflächenstruktur des ortsfesten Gehäuseteils ist bevorzugt als Wabenstruktur, als Rippenstruktur, als Pinfin-Struktur und/oder dergleichen ausgebildet.
Alternativ oder ergänzend weist das ortsfeste Gehäuseteil an der dem Schmiermittelraum zugewandten Seite eine Oberflächenstruktur auf, die dazu ausgebildet ist, eine mit dem Schmiermittel in Kontakt stehende Oberfläche zu vergrößern. Je größer die Kontaktfläche, desto mehr Wärme kann vom Schmiermittel auf das ortsfeste Gehäuseteil abgegeben werden. Ebenso werden Verwirbelungen zur Erzeugung turbulenter Strömungen mittels der Oberflächenstruktur begünstigt. Auch in diesem Fall ist denkbar, dass die Oberflächenstruktur als Wabenstruktur, als Rippenstruktur, als Pinfin-Struktur und/oder dergleichen ausgebildet ist. Mithin kann das ortsfeste Gehäuseteil auf nur einer Seite oder auf beiden Seiten entsprechende Oberflächenstrukturen aufweisen, die zur Verbesserung der Wärmeübergabe, insbesondere zur Wärmeableitung aus dem zumindest ersten Planetenradsatz, ausgebildet sind.
Ein erfindungsgemäßes integrales Differential für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst ein Getriebe gemäß den vorherigen Ausführungen, wobei das Getriebe einen ersten Planetenradsatz und einen damit wirkverbundenen zweiten Planetenradsatz aufweist. Die Summen beider Radmomente werden mit einem integralen Differential nicht zu einem gemeinsamen Achsmoment in einem Bauteil vereint bzw. zusammengefasst. Vielmehr wird eine Antriebsleistung im integralen Differential aufgeteilt und entsprechend der Ausbildung des ersten und zweiten Planetenradsatzes in die damit wirkverbundenen Abtriebswellen weitergeleitet. Damit können die Bauteile des integralen Differentials aufgrund des jeweiligen, vergleichsweise kleinen Drehmoments schlanker ausgebildet werden. Zudem wird eine Bauteilreduzierung sowie eine Gewichtseinsparung realisiert. Mittels eines solchen Differentials können die beiden Funktionen Drehmomentwandlung und Drehmomentverteilung, welche bisher durch zwei separate Baugruppen gelöst wurden, durch eine einzige integrale Baugruppe darstellen werden. Bei der Erfindung handelt es sich somit um ein kombiniertes Übersetzungs- und Differentialgetriebe, das einerseits eine Drehmomentwandlung und andererseits die Drehmomentverteilung auf die Ausgangswellen realisiert.
Unter dem Begriff „wirkverbunden“ ist eine nicht schaltbare Verbindung zwischen zwei Bauteilen zu verstehen, welche zu einer permanenten Übertragung einer Antriebsleistung, insbesondere einer Drehzahl und/oder eines Drehmoments, vorgesehen ist. Die Verbindung kann dabei sowohl direkt oder über eine Festübersetzung erfolgen. Die Verbindung kann beispielsweise über eine feste Welle, eine Verzahnung, insbesondere eine Stirnradverzahnung, und/oder ein Umschlingungsmittel erfolgen.
Unter dem Begriff „zumindest mittelbar“ ist zu verstehen, dass zwei Bauteile über mindestens ein weiteres Bauteil, das zwischen den beiden Bauteilen angeordnet ist, miteinander (wirk-)verbunden sind oder direkt und somit unmittelbar miteinander verbunden sind. Mithin können zwischen Wellen oder Zahnrädern noch weitere Bauteile angeordnet sein, die mit der Welle bzw. dem Zahnrad wirkverbunden sind. Außerdem können Kanalabschnitte des Schmiermittelkanals direkt, also unmittelbar, oder indirekt, als mittelbar oder über weitere Kanäle, miteinander fluidisch verbunden sein.
Unter einem integralen Differential ist im Rahmen dieser Erfindung ein Differential mit einem ersten Planetenradsatz und einem zweiten Planetenradsatz zu verstehen, wobei der zweite Planetenradsatz beispielsweise mit einer Eingangswelle, mit dem ersten Planetenradsatz sowie mit einer zweiten Abtriebswelle antriebswirksam verbunden ist. Der erste Planetenradsatz ist mit einer ersten Abtriebswelle antriebswirksam verbunden. Mittels eines solchen integralen Differentials ist das Eingangsmoment an der Eingangswelle wandelbar und in einem definierten Verhältnis auf die beiden Abtriebswellen aufteilbar bzw. übertragbar. Vorzugsweise wird das Abtriebssmoment zu je 50%, das heißt hälftig auf die Abtriebswellen übertragen. Somit weist das Differential kein Bauteil auf, an dem die Summe der beiden Abtriebsmoment anliegt. Anders gesagt wird die Entstehung eines Summendrehmoments verhindert. Darüber hinaus weist das Differential bei identischen Abtriebsdrehzahlen der Abtriebswellen keine im Block umlaufenden bzw. ohne Wälzbewegung umlaufenden Verzahnungen auf. Mithin erfolgt unabhängig der Abtriebsdrehzahlen der Abtriebswellen stets eine Relativbewegung der miteinander in Zahneingriff stehenden Bauteile des Differentials. Die Abtriebswellen des Differentials sind insbesondere dazu eingerichtet, zumindest mittelbar mit einem Rad des Kraftfahrzeugs verbunden zu sein.
Unter einer „Welle“ ist ein rotierbares Bauteil des Getriebes zu verstehen, über welches je zugehörige Komponenten des Getriebes drehfest miteinander verbunden sind oder über das eine derartige Verbindung bei Betätigung eines entsprechenden Schaltelements hergestellt wird. Die jeweilige Welle kann die Komponenten dabei axial oder radial oder auch sowohl axial und radial miteinander verbinden. Unter einer Welle ist nicht ausschließlich ein beispielsweise zylindrisches, drehbar gelagertes Maschinenelement zur Übertragung von Drehmomenten zu verstehen, sondern vielmehr sind hierunter auch allgemeine Verbindungselemente zu verstehen, die einzelne Bauteile oder Elemente miteinander verbinden, insbesondere Verbindungselemente, die mehrere Elemente drehfest miteinander verbinden.
Der zweite Planetenradsatz ist ebenso wie der erste Planetenradsatz Teil des im Differential integrierten Planetengetriebes mit den Radsatzelementen zweites Sonnenrad, zweites Hohlrad und mit mehreren von einem zweiten Planetenträger auf einer Kreisbahn um das zweite Sonnenrad geführten Planetenrädern. Vorteilhafterweise weist der zweite Planetenradsatz genau ein Standübersetzungsverhältnis auf.
Ein erfindungsgemäßer Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Antriebseinheit, die eine Antriebsleistung erzeugt und zumindest mittelbar über ein integrales Differential gemäß der vorhergenannten Art auf zwei Abtriebswellen aufteilt. Die Antriebseinheit ist bevorzugt eine elektrische Maschine, wobei eine Rotorwelle der elektrischen Maschine mit einem Eingang des integralen Differentials, insbesondere mit dem Hohlrad oder dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes oder mit einem der Radsatzelemente eines zweiten Planetenradsatzes des Differentials, drehfest verbunden bzw. gekoppelt ist. Der Rotor ist gegenüber einem an einem Statorträger ortsfest angeordneten Stator der elektrischen Maschine drehbar gelagert. Die elektrische Maschine ist vorzugsweise mit einem Akkumulator verbunden, der die elektrische Maschine mit elektrischer Energie versorgt. Ferner ist die elektrische Maschine bevorzugt von einer Leistungselektronik steuer- bzw. regelbar. Die Antriebseinheit kann alternativ auch ein Verbrennungsmotor sein, wobei die Eingangswelle in diesem Fall beispielsweise eine Kurbelwelle ist oder mit einer Kurbelwelle drehfest verbunden ist.
Vorzugsweise ist der Statorträger das ortsfeste Gehäuseteil des Getriebes. Mit anderen Worten kann das Getriebe, und insbesondere der Planetenträger, an der elektrischen Maschine angeordnet werden, wobei sich der Planetenträger am Statorträger abstützt. Der Planetenträger und der Statorträger sind in diesem Fall derart ausgebildet, dass sie den Schmiermittelraum bilden und räumlich begrenzen.
Der Antriebsstrang kann in einem Kraftfahrzeug vorgesehen werden, insbesondere einem Automobil (z.B. ein Personenkraftfahrwagen mit einem Gewicht von weniger als 3,5 t), einem Bus oder einem Lastkraftwagen (Bus und Lastkraftwagen z. B. mit einem Gewicht von über 3,5 t). Das Kraftfahrzeug ist insbesondere ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug. Das Kraftfahrzeug umfasst wenigstens zwei Achsen, wobei eine der Achsen eine mittels des Antriebsstrangs antreibbare Antriebsachse bildet. An dieser Antriebsachse ist der erfindungsgemäße Antriebsstrang wirksam angeordnet, wobei der Antriebsstrang eine Antriebsleistung auf wenigstens eines der Räder, vorzugsweise auf beide Räder, dieser Achse überträgt. Es ist auch denkbar, für jede Achse einen solchen Antriebsstrang vorzusehen, sodass jede Achse einen Achsantrieb gemäß den vorherigen Ausführungen umfasst.
Die obigen Definitionen sowie Ausführungen zu technischen Effekten, Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Getriebes gelten sinngemäß ebenfalls für das erfindungsgemäße integrale Differential sowie für den erfindungsgemäßen Antriebsstrang.
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt

1 eine vereinfachte schematische Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges mit einem erfindungsgemäßen Getriebe, und
2 eine vereinfachte schematische Teilschnittdarstellung des erfindungsgemä-ßen Getriebes.

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang 20 für ein - hier nicht gezeigtes - Kraftfahrzeug. Der Antriebsstrang 20 ist als elektrischer Achsantrieb ausgebildet, umfassend eine als eine elektrische Maschine ausgebildete Antriebseinheit 15, die eine Antriebsleistung erzeugt und über ein integrales Differential 10 auf zwei Abtriebswellen 16, 17 aufteilt. Die Antriebseinheit 15 weist einen an einem Statorträger 18 ortsfest angeordneten Stator 19 sowie einen drehbar dazu angeordneten Rotor 21,
Das integrale Differential 10 des Antriebsstrangs 20 umfasst ein Getriebe 1 mit einem ersten Planetenradsatz 6 und einem damit wirkverbundenen zweiten Planetenradsatz 14, wobei die beiden Planetenradsätze 6, 14 radial geschachtelt angeordnet sind. Eine radiale Schachtelung spart axialen Bauraum des Antriebsstranges 20 ein. Das Differential 10 vereint die Funktionen Übersetzung und Differentialfunktion, ohne dabei erst ein Achsmoment, das heißt das Summenmoment zweier Radmomente zu bilden.
Beide Planetenradsätze 6, 14 sind vorliegend als Minus-Planetenradsätze ausgebildet, jeweils umfassend die Radsatzelemente Sonnenrad, Hohlrad und Planetenträger. Der erste Planetenradsatz 6 ist vorliegend radial außerhalb des zweiten Planetenradsatzes 14 angeordnet, wobei die Radsatzelemente Sonnenrad 4, Hohlrad 5 und Planetenträger 2 hier sichtbar dargestellt sind. Der erste Planetenradsatz 6 weist mehrere Planetenräder 3 auf, die über Planetenlager 7 drehbar an Planetenbolzen 12 gelagert sind, wobei die Planetenbolzen 12 wiederum drehfest am Planetenträger 2 angeordnet sind. Der Planetenträger 2 des ersten Planetenradsatzes 6 ist gehäusefest angeordnet. Das Hohlrad 5 des ersten Planetenradsatzes 6 ist mit der ersten Abtriebswelle 16 drehfest verbunden. Das Sonnenrad 4 des ersten Planetenradsatzes 6 ist einteilig mit dem Hohlrad 29 des zweiten Planetenradsatzes 14 ausgeführt. Der Planetenträger 27 des zweiten Planetenradsatzes 14 ist mit der zweiten Abtriebswelle 17 drehfest verbunden. Die Antriebseinheit 15 treibt das Sonnenrad 28 des zweiten Planetenradsatzes 14 an. Das Sonnenrad 28 ist hierbei drehfest mit der Rotorwelle 36 der als elektrische Maschine ausgebildeten Antriebseinheit 15 ausgeführt. Die Planetenradsätze 6, 14 können alternativ axial benachbart zueinander angeordnet sein.
Wie in 2 detaillierter dargestellt ist, ist um eine Rotationsachse bzw. Längsachse des ersten Planetenradsatzes 6 herum ein ringförmiger Schmiermittelraum 8 zur Versorgung der Planetenlager 7 mit Schmiermittel angeordnet, der räumlich zwischen dem Planetenträger 2 und einem ortsfesten Gehäuseteil 9 ausgebildet ist. Anders gesagt ist der Schmiermittelraum 8 durch den Planetenträger 2 sowie ein ortsfestes Gehäuseteil 9 räumlich begrenzt, wobei der Planetenträger 2 den Schmiermittelraum 8 abdichtend am ortsfesten Gehäuseteil 9 zur Anlage kommt.
Vorliegend bilden der Planetenträger 2 und das Getriebegehäuse 11 des Getriebes 1 gemeinsam den umlaufenden Schmiermittelraum 8. Das Schmiermittel ist ebenso wie der Zulauf und Ablauf zum bzw. vom Schmiermittelraum 8 hier nicht gezeigt. Sowohl der Planetenträger 2 als auch das ortsfeste Gehäuseteil 9, also vorliegend das Getriebegehäuse 11 sind gusstechnisch, beispielsweise mittels Druckgießen, hergestellt. Am Getriebegehäuse 11 sind Vertiefungen 31 ausgeformt, durch die Schmiermittel aus dem Schmiermittelraum 8, der als wenigstens teilringförmiger Kanal zu verstehen ist, zu den Planetenbolzen 12 geführt wird.
Die axiale Anlage des Planetenträgers 2 am Getriebegehäuse 11 bzw. am ortsfesten Gehäuseteil 9 dient gleichzeitig zur axialen Sicherung der Planetenbolzen 12 in eine erste axiale Richtung. Ein Wandern des jeweiligen Planetenbolzens 12 in die entgegengesetzte Richtung wird durch einen Stift 30 als Mittel zur axialen Sicherung des jeweiligen Planetenbolzens 12 verhindert. Der Stift 30 ist ausgehend von der Längsachse des Planetenbolzens 12 sich im Wesentlichen radial erstreckend in den Planetenbolzen 12 eingesetzt, insbesondere eingepresst, und ragt über den Außendurchmesser des Planetenbolzens 12 hinaus, wobei der radial hervorragende Abschnitt des Stifts 30 das Wandern des Planetenbolzens 12, in der vorliegenden Darstellung nach links, verhindert. Am Planetenträger 2 sind für die Stifte 30 ebenfalls Vertiefungen 32 vorgesehen, die wiederum verhindern, dass die Stifte 30 nach der Montage aus den Planetenbolzen 12 radial herauswandern können. Des Weiteren verhindern die Vertiefungen 32 in Verbindung mit den Stiften 30 dass sich die Planetenbolzen 12 im Planetenträger 2 ungewünscht verdrehen.
Jeder Planetenbolzen 12 weist einen axialen Kanal 25 und zwei damit fluidisch verbundene, sich radial erstreckende Kanäle 26 auf, wobei der axiale Kanal 25 mit der jeweiligen Vertiefung 31 und die radialen Kanäle 26 mit dem Außenumfang des Planetenbolzens 12 bzw. dem Planetenlager 7 fluidisch verbunden sind. Die radialen Kanäle 26 schließen unmittelbar an den axialen Kanal 25 an. Die sich radial erstreckenden Kanäle 26 weisen jeweils einen kleineren Querschnitt auf als der sich axial erstreckende Kanal 25 und dienen dadurch jeweils als Blendenbohrung, mit denen ein Schmierdruck am Planetenlager 7 eingestellt wird. Mithin ist am sich radial erstreckenden Kanal 26 eine Blendenbohrung angeordnet.
Das Getriebegehäuse 11 weist einen Abschnitt mit einer Innenumfangsfläche 33 auf, in die der Planetenträger 2 bei der Montage axial eingeführt wird, wodurch eine Zentrierung des Planetenträgers 2 gegenüber dem ortsfesten Gehäuseteil 9 erreicht wird. Der Planetenträger 2 ist somit mittels einer an einem Innendurchmesser des Getriebegehäuses 11 angebrachten Zentrierung im Getriebegehäuse 11 radial positioniert. Die Toleranz kann so gewählt sein, dass die Zentrierung auch als Dichtsitz funktioniert, wobei der Planetenträger 2 in das Getriebegehäuse 11 eingepresst wird. Alternativ ist denkbar, die Zentrierung des Planetenträgers 2 an dessen Außenumfang vorzusehen. Ferner alternativ kann eine Dichtung im Bereich der Innenumfangsfläche 33 zwischen dem Planetenträger 2 und dem Getriebegehäuse 11 angeordnet sein.
Am seinem äußeren Durchmesser ist der Planetenträger 2 über eine Mitnahmeverzahnung 13 drehfest gegenüber dem ortsfesten Gehäuseteil 9 bzw. dem Getriebegehäuse 11 gesichert. Die Mitnahmeverzahnung 13 ist an einer Seitenwange 2a des Planetenträgers 2 in deren radial äußerem Bereich angeordnet und zur drehfesten Aufnahme des Planetenträgers 2 am ortsfesten Gehäuseteil 9 vorgesehen. Zudem steht die Mitnahmeverzahnung 13 an einer axialen Stirnseite des Planetenträgers 2 hervor. Die Mitnahmeverzahnung 13 ist - in hier nicht näher gezeigter Weise - als Außenverzahnung am Planetenträger 2 und als Innenverzahnung am ortsfesten Gehäuseteil 9 ausgebildet. Vorliegend ist die Mitnahmeverzahnung 13 im Hauptgehäuse, also am Getriebegehäuse 11 des Getriebes 1, angeordnet, wobei das Getriebegehäuse 11 wiederum mit einem - hier nicht dargestellten - Fahrwerk des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Hierdurch ist es nicht erforderlich das an der Mitnahmeverzahnung 13 eingeleitete Getriebestützmoment über weitere Gehäuseschnittstellen, wie beispielsweise einem Deckelelement 34, hinweg zu führen. Die Gehäuseschnittstelle zwischen dem Getriebegehäuse 11 und dem Deckelelement 34, insbesondere die vorgesehenen Verbindungsmittel, kann hierdurch schlanker gestaltet werden.
Die Mitnahmeverzahnung 13 ist innerhalb des Schmiermittelraumes 8 angeordnet, wobei im Bereich der Mitnahmeverzahnung 13 bzw. neben der Mitnahmeverzahnung 13 ein als O-Ring ausgebildetes Dichtelement 24 räumlich zwischen dem Planetenträger 2 und dem ortsfesten Gehäuseteil 9 angeordnet ist, welches den Schmiermittelraum 8 abdichtet. Das Dichtelement 24 ist so positioniert, dass sich die Mitnahmeverzahnung 13 im Schmiermittelraum 8 befindet. Hierdurch werden Drehschwingungen aus dem ersten Planetenradsatz 6 und Lastwechselstöße zwischen dem Planetenträger 2 und dem Getriebegehäuse 11 gedämpft, denn für jede Mikrobewegung muss zuerst Schmiermittel verdrängt werden. Hier nicht dargestellt ist ferner, dass die Zähne der Mitnahmeverzahnung 13 unregelmäßige Verzahnungsgeometrien aufweist, die dazu vorgesehen sind, eine Fehlmontage des Planetenträgers 2 am Gehäusebauteil 9 bzw. am Getriebegehäuse 11 zu vermeiden. So kann der Planetenträger 2 immer in der gleichen gewünschten Winkellage eingesetzt werden, wobei folglich auch die Planetenräder 3 des ersten Planetenradsatzes 6 immer in der gleichen Position angeordnet sind. Ziel dabei ist stets, eine optimale Schmierung aller Planetenräder 3 zu gewährleisten.
Das ortsfeste Gehäuseteil 9, also hier das Getriebegehäuse 11, weist an einer dem Schmiermittelraum 8 abgewandten Seite Mittel zur Führung eines Kühlmediums auf. Das Kühlmedium führt Wärme aus dem durchströmten Schmiermittelraum 8 ab und kühlt gleichzeitig die Antriebseinheit 15. Die Mittel zur Führung des Kühlmediums umfassen eine erste Oberflächenstruktur 22, die dazu ausgebildet ist, eine mit einem Kühlmedium in Kontakt stehende Oberfläche zu vergrößern sowie Verwirbelungen im Kühlmedium hervorzurufen, die einen Wärmeübergang vom ortsfesten Gehäuseteil 9 auf das Kühlmedium verbessern. Die Mittel zur Führung des Kühlmediums umfassen ferner Kühlmedium führende Kanäle 37. Das ortsfeste Gehäuseteil 9 weist an der dem Schmiermittelraum 8 zugewandten Seite zudem eine zweite Oberflächenstruktur 23 auf, die dazu ausgebildet ist, eine mit dem Schmiermittel in Kontakt stehende Oberfläche zu vergrößern sowie Verwirbelungen im Schmiermittel hervorzurufen, die einen Wärmeübergang vom Schmiermittel auf das ortsfeste Gehäuseteil 9 zu verbessern. Mithin wird durch die Oberflächenstrukturen 22, 23 am ortsfesten Gehäuseteil 9 ein Wärmeübergang aus dem ringförmigen Schmiermittelraum 8 hin zum kühlmittelfördernden Kühlkreislauf verbessert. Die Oberflächenstrukturen 22, 23 können als Wabenstruktur, Rippenstruktur und/oder als Pinfin-Struktur ausgebildet sein. In 2 sind diese als Rippen ausgeführt.
Das überströmende Schmiermittel, welches nicht zu den Planetenlagern 7 abgezweigt wurde, verlässt den Schmiermittelraum 8 über den Schmiermittelkanal 35, wobei der Schmiermittelkanal 35 dazu vorgesehen ist, weitere Komponenten des Antriebsstranges 20, insbesondere weitere Bauteile des Getriebes 1 und der Antriebseinheit 15, zu kühlen und zu schmieren. Der Schmiermittelkanal 35 kann sich aus mehreren miteinander fluidisch verbundenen Kanalabschnitten zusammensetzen, die im Deckelelement 34 bereits während des Gießens vorgesehen sind und im Getriebegehäuse 11 mechanisch eingebracht der ebenfalls gegossen werden können.
Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Andere Ausführungsformen oder Variationen ergeben sich für den Fachmann bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung sowie bei einer genauen Analyse der Zeichnungen, der Beschreibung und der Patentansprüche. Insbesondere erkennt der Fachmann, dass der Antriebsstrang 20 je nach vorhandenem Bauraum auch derart ausgebildet sein kann, dass das Deckelelement 34 des Getriebes 1 oder der Statorträger 18 der Antriebseinheit 15 als ortsfestes Gehäuseteil 9 vorgesehen sein kann, um zusammen mit dem Planetenträger 2 den Schmiermittelraum 8 zu bilden.
Bezugszeichenliste

1: Getriebe
2: Planetenträger des ersten Planetenradsatzes
2a: Seitenwange des Planetenträgers
3: Planetenrad des ersten Planetenradsatzes
4: Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes
5: Hohlrad des ersten Planetenradsatzes
6: Erster Planetenradsatz
7: Planetenlager
8: Schmiermittelraum
9: Ortsfestes Gehäuseteil
10: Integrales Differential
11: Getriebegehäuse
12: Planetenbolzen
13: Mitnahmeverzahnung
14: Zweiter Planetenradsatz
15: Antriebseinheit
16: Erste Abtriebswelle
17: Zweite Abtriebswelle
18: Statorträger
19: Stator
20: Antriebsstrang
21: Rotor
22: Erste Oberflächenstruktur
23: Zweite Oberflächenstruktur
24: Dichtelement
25: Axialer Kanal
26: Radialer Kanal
27: Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes
28: Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes
29: Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes
30: Stift
31: Vertiefung am ortsfesten Gehäuseteil
32: Vertiefung am Planetenträger
33: Innenumfangsfläche des Getriebegehäuses
34: Deckelelement
35: Schmiermittelkanal
36: Rotorwelle
37: Kanal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011108170 A1 [0002]

Claims

Getriebe (1) für ein integrales Differential (10), umfassend wenigstens einen ersten Planetenradsatz (6) mit einen gehäusefesten Planetenträger (2), an dem mehrere über jeweilige Planetenlager (7) drehbar gelagerte Planetenräder (3) angeordnet sind, sowie ein Sonnenrad (4) und ein Hohlrad (5), die jeweils mit den Planetenrädern (3) in Zahneingriff stehen, wobei wenigstens teilweise um eine Rotationsachse des wenigstens ersten Planetenradsatzes (6) herum ein Schmiermittelraum (8) zur Versorgung der Planetenlager (7) mit Schmiermittel angeordnet ist, wobei der Schmiermittelraum (8) durch den Planetenträger (2) sowie ein ortsfestes Gehäuseteil (9) räumlich begrenzt ist, wobei der Planetenträger (2) den Schmiermittelraum (8) abdichtend am ortsfesten Gehäuseteil (9) zur Anlage kommt.
Getriebe (1) nach Anspruch 1, wobei das ortsfeste Gehäuseteil (9) ein Getriebegehäuse (11) des Getriebes (1) ist.
Getriebe (1) nach Anspruch 1, wobei das ortsfeste Gehäuseteil (9) ein Deckelelement des Getriebes (1) ist.
Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei am Planetenträger (2) Planetenbolzen (12) angeordnet sind, die jeweils ein Planetenlager (7) zur drehbaren Lagerung des dazugehörigen Planetenrades (3) aufnehmen, wobei im Schmiermittelraum (8) Mittel zur Sicherung des jeweiligen Planetenbolzens (12) angeordnet sind.
Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei am Planetenträger (2) Planetenbolzen (12) angeordnet sind, die jeweils ein Planetenlager (7) zur drehbaren Lagerung des dazugehörigen Planetenrades (3) aufnehmen, wobei der jeweilige Planetenbolzen (12) sich axial und/oder radial erstreckende Kanäle (25, 26) aufweist, um den Schmiermittelraum (8) zumindest mittelbar mit dem Planetenlager (7) fluidisch zu verbinden.
Getriebe (1) nach Anspruch 5, wobei am sich axial und/oder radial erstreckenden Kanal (25, 26) eine Blendenbohrung angeordnet ist.
Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Planetenträger (2) und/oder das ortsfeste Gehäuseteil (9) zumindest teilweise gusstechnisch hergestellt ist.
Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Planetenträger (2) über eine Mitnahmeverzahnung (13) drehfest gegenüber dem ortsfesten Gehäuseteil (9) gesichert ist.
Getriebe (1) nach Anspruch 8, wobei die Mitnahmeverzahnung (13) innerhalb des Schmiermittelraumes (8) angeordnet ist.
Getriebe (1) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Mitnahmeverzahnung (13) an einer Seitenwange (2a) des Planetenträgers (2) in deren radial äußerem oder radial inneren Bereich angeordnet ist.
Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Mitnahmeverzahnung (13) an einer axialen Stirnseite des Planetenträgers (2) angeordnet ist.
Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Mitnahmeverzahnung (13) derart ausgebildet ist, dass der Planetenträger (2) gegen eine Fehlmontage gesichert ist.
Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das ortsfeste Gehäuseteil (9) Mittel zur axialen Sicherung und/oder zur Zentrierung des Planetenträgers (2) aufweist.
Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das ortsfeste Gehäuseteil (9) an einer dem Schmiermittelraum (8) abgewandten Seite Mittel zur Führung eines Kühlmediums aufweist.
Getriebe (1) nach Anspruch 14, wobei das ortsfeste Gehäuseteil (9) an der dem Schmiermittelraum (8) abgewandten Seite eine Oberflächenstruktur (22) aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine mit dem Kühlmedium in Kontakt stehende Oberfläche zu vergrößern.
Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das ortsfeste Gehäuseteil (9) an der dem Schmiermittelraum (8) zugewandten Seite eine Oberflächenstruktur (23) aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine mit dem Schmiermittel in Kontakt stehende Oberfläche zu vergrößern.
Getriebe (1) nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Oberflächenstruktur (22, 23) eine Wabenstruktur, eine Rippenstruktur und/oder eine Pinfin-Struktur ist.
Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Planetenträger (2) und dem ortsfesten Gehäuseteil (9) wenigstens ein Dichtelement (24) den Schmiermittelraum (8) abdichtend angeordnet ist.
Integrales Differential (10) für einen Antriebsstrang (20) eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Getriebe (1) einen ersten Planetenradsatz (6) und einen damit wirkverbundenen zweiten Planetenradsatz (14) aufweist.
Antriebsstrang (20) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebseinheit (15), die eine Antriebsleistung erzeugt und zumindest mittelbar über ein integrales Differential (10) nach Anspruch 20 auf zwei Abtriebswellen (16, 17) aufteilt.
Antriebsstrang (20) nach Anspruch 20, wobei die Antriebseinheit (15) eine elektrische Maschine ist, umfassend einen an einem Statorträger (18) ortsfest angeordneten Stator (19) sowie einen drehbar dazu angeordneten Rotor (21), wobei der Statorträger (18) das ortsfeste Gehäuseteil (9) des Getriebes (1) ist.