DE102022210571A1

DE102022210571A1 - Getriebe für ein Fahrzeug sowie Antriebsstrang mit einem solchen Getriebe

Info

Publication number: DE102022210571A1
Application number: DE102022210571.0A
Authority: DE
Inventors: Stefan Beck; Matthias Reisch; Eckhardt Lübke; Domenico Bartilucci; Tamas Gyarmati
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-10-06
Filing date: 2022-10-06
Publication date: 2024-04-11
Also published as: WO2024074312A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe (3) für einen Antriebsstrang (2) eines Fahrzeugs (1), umfassend eine Eingangswelle (4), die eine erste Rotationsachse (15) aufweist, eine erste Ausgangswelle (5), eine zweite Ausgangswelle (6) sowie ein zwischen der Eingangswelle (4) und den beiden Ausgangswellen (5, 6) wirksam angeordnetes Differential (7), wobei das Differential (7) einen ersten Planetenradsatz (8) mit mehreren Radsatzelementen und mindestens einen damit wirkverbundenen zweiten Planetenradsatz (9) mit mehreren Radsatzelementen umfasst, wobei mittels des ersten Planetenradsatzes (8) zumindest mittelbar ein erstes Abtriebsmoment auf die erste Ausgangswelle (5) übertragbar ist, wobei ein Abstützmoment des ersten Planetenradsatzes (8) zumindest in dem zweiten Planetenradsatz (9) derart wandelbar ist, dass ein dem ersten Abtriebsmoment entsprechendes zweites Abtriebsmoment auf die zweite Ausgangswelle (5) übertragbar ist, wobei einer der Planetenradsätze (8, 9) wenigstens ein Planetenrad (28b, 28c) mit einer zweiten Rotationsachse (16) aufweist, wobei die zweite Rotationsachse (16) des jeweiligen Planetenrades (28b, 28c) schräg zur ersten Rotationsachse (15) der Eingangswelle (4) angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang (2) mit einem solchen Getriebe (3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs sowie einen Antriebsstrang mit einem solchen Getriebe.
Aus der DE 10 2013 215 877 B4 geht ein Umlaufrädergetriebe zur Verzweigung der an einem Leistungseingang anliegenden Antriebsleistung auf einen ersten und auf einen zweiten Leistungsausgang in Verbindung mit einer Reduktion der Ausgangsdrehzahl auf ein unter der Antriebsdrehzahl am Leistungseingang liegendes Drehzahlniveau hervor. Das Umlaufrädergetriebe weist eine erste Planetenstufe auf, die ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetensatz, einen ersten Planetenträger und ein erstes Hohlrad umfasst. Ferner weist das Umlaufrädergetriebe eine zweite Planetenstufe auf, die ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetensatz, einen zweiten Planetenträger und ein zweites Hohlrad umfasst. Außerdem weist das Umlaufrädergetriebe eine dritte Planetenstufe auf, die ein drittes Sonnenrad, einen dritten Planetensatz, einen dritten Planetenträger und ein drittes Hohlrad umfasst. Das erste Sonnenrad fungiert als Leistungseingang, wobei der erste Planetenträger mit dem zweiten Sonnenrad drehfest verbunden ist. Der zweite Planetenträger ist stationär festgelegt, das erste Hohlrad ist mit dem dritten Sonnenrad drehfest verbunden und das dritte Hohlrad ist mit dem zweiten Planetenträger drehfest verbunden. Ein erster Leistungsausgang ist über die dritte Planetenstufe bewerkstelligt, wobei ein zweiter Leistungsausgang über das zweite Hohlrad der zweiten Planetenstufe bewerkstelligt ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein platzsparendes und effizientes Getriebe für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs vorzuschlagen, das hohe Wirkungsgrade ermöglicht. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Getriebe mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie durch einen Antriebsstrang mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche, der folgenden Beschreibung sowie der Figuren.
Ein erfindungsgemäßes Getriebe für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs umfasst eine Eingangswelle, die eine erste Rotationsachse aufweist, eine erste Ausgangswelle, eine zweite Ausgangswelle, wobei zwischen der Eingangswelle und den beiden Ausgangswellen ein erster Planetenradsatz mit mehreren Radsatzelementen und zumindest einen damit wirkverbundener zweiter Planetenradsatz mit mehreren Radsatzelementen wirksam angeordnet sind, wobei einer der Planetenradsätze wenigstens ein Planetenrad mit einer zweiten Rotationsachse aufweist, wobei die zweite Rotationsachse des jeweiligen Planetenrades schräg zur ersten Rotationsachse der Eingangswelle angeordnet ist.
Die erste Rotationsachse ist als Antriebsachse des Getriebes zu verstehen. Das jeweilige Planetenrad mit der zweiten Rotationsachse ist mit einem Winkel zur ersten Rotationsachse angeordnet. Als „schräg angeordnet“ ist eine nicht parallele Anordnung der ersten zur zweiten Rotationsachse zu verstehen. Jede Anordnung der zweiten Rotationsachse, die weder parallel noch exakt senkrecht zur ersten Rotationsachse liegt, ist mithin als schräge Anordnung der Rotationsachsen zu verstehen. Wenn eine Rotationsachse schräg zur anderen angeordnet ist, so umfasst dies im Wesentlichen zwei Alternativen. Zum einen liegt eine schräge Anordnung der Rotationsachsen vor, wenn der Winkel zwischen den Rotationsachsen beliebig, jedoch nicht 0°, d. h. die Achsen sind nicht parallel zueinander, und auch nicht 90°, d. h. die Achsen sind nicht senkrecht zueinander, ist. Dabei treffen sich die Rotationsachsen in einem gemeinsamen Schnittpunkt. Zum anderen ist im Rahmen dieser Erfindung unter einer schrägen Anordnung der Rotationsachsen ebenso zu verstehen, dass die Rotationsachsen windschief zueinander sind, d. h. die Achsen liegen nicht in einer gemeinsamen Ebene und haben somit keinen gemeinsamen Schnittpunkt.
Die Eingangswelle rotiert um die erste Rotationsachse. Beide Planetenradsätze weisen jeweils mindestens ein Planetenrad mit einer dazugehörigen Rotationsachse auf. Dabei kann in einer ersten Alternative die Rotationsachse des jeweiligen Planetenrades des ersten Planetenradsatz die zweite Rotationsachse im Sinne der Erfindung sein, während die Rotationsachse des jeweiligen Planetenrades des zweiten Planetenradsatzes achsparallel zur ersten Rotationsachse der Eingangswelle angeordnet ist. In einer zweiten Alternative kann die Rotationsachse des jeweiligen Planetenrades des zweiten Planetenradsatz die zweite Rotationsachse im Sinne der Erfindung sein, während die Rotationsachse des jeweiligen Planetenrades des ersten Planetenradsatzes achsparallel zur ersten Rotationsachse der Eingangswelle angeordnet ist. Unabhängig welche Alternative gewählt wird, ist die zweite Rotationsachse schräg zur ersten Rotationsachse angeordnet.
Durch die Schrägstellung der Planetenachse bzw. der jeweiligen zweiten Rotationsachse zur ersten Rotationsachse ist es möglich, den entsprechenden Planetenradsatz mit einer betragsmäßig kleinen Standübersetzung auszuführen, ohne dass dadurch zwingend der Planetenraddurchmesser klein werden muss. Somit ist im Inneren des jeweiligen Planetenrades, das auf der zweiten Rotationsachse liegt, ausreichend Platz darstellbar, um eine ausreichend dimensionierte Lagerung für das jeweilige Planetenrad unterzubringen.
Durch ein derartiges Getriebe können hohe Übersetzungen bei gleichzeitig hoher Leistungsdichte und Wirkungsgrad realisiert werden. Zudem kann der Bauraumaufwand des Getriebes reduziert werden. Ein an der Eingangswelle anliegendes Antriebsdrehmoment wird durch das Differential in zwei etwa gleich große Abtriebsdrehmomente umgewandelt, die größer sind als das Antriebsdrehmoment.
Die Eingangswelle ist bevorzugt dazu eingerichtet, zumindest mittelbar drehfest mit einer Antriebswelle einer Antriebseinheit verbunden zu sein. Die Antriebseinheit erzeugt eine Antriebsleistung, die über die Antriebswelle auf die Eingangswelle übertragen wird. Die Antriebswelle der Antriebseinheit kann drehfest mit der Eingangswelle verbunden sein. Alternativ sind die Antriebswelle und die Eingangswelle ein zusammenhängendes bzw. einstückiges Bauteil. Je nach Ausbildung des Antriebsstranges können auch zwei oder mehrere Eingangswellen vorgesehen sein, insbesondere wenn der Antriebsstrang ein hybridisierter Antriebsstrang ist und daher zwei oder mehrere Antriebseinheiten vorgesehen sind.
Die Eingangswelle ist bevorzugt als Hohlwelle ausgebildet. Dadurch kann eine der Ausgangswellen, vorzugsweise die erste Ausgangswelle, durch die Eingangswelle axial hindurchgeführt sein. Bevorzugt ist eine der Ausgangswellen, insbesondere die erste Ausgangswelle, durch das Getriebe und gegebenenfalls durch die Antriebseinheit des Antriebsstranges hindurchgeführt. Damit ist die jeweilige Ausgangswelle sozusagen „inline“ durch das Getriebe hindurchgeführt, um eine Antriebsleistung auf das damit wirkverbundene Rad zu übertragen. Die Ausgangswellen sind in diesem Fall vorteilhafterweise koaxial zueinander angeordnet. Durch die koaxiale Anordnung der Ausgangswellen kann eine radial schmale Bauweise des Getriebes realisiert werden. Eine parallel versetzte Anordnung der Ausgangswellen ist ebenfalls denkbar.
Unter einer „Welle“ ist ein rotierbares Bauteil des Getriebes zu verstehen, über welches je zugehörige Komponenten des Getriebes drehfest miteinander verbunden sind. 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.
Dass zwei Bauelemente des Getriebes drehfest „verbunden“ bzw. „gekoppelt“ sind bzw. „miteinander in Verbindung stehen“, meint im Sinne der Erfindung eine permanente Koppelung dieser Bauelemente, sodass diese nicht unabhängig voneinander rotieren können. Darunter ist also eine dauerhafte Drehverbindung zu verstehen. Insbesondere ist zwischen diesen Bauelementen, bei welchen es sich um Elemente des Differentials und/oder auch Wellen und/oder ein drehfestes Bauelement des Getriebes handeln kann, kein Schaltelement vorgesehen, sondern die entsprechenden Bauelemente sind fest miteinander gekoppelt. Auch eine drehelastische Verbindung zwischen zwei Bauteilen wird als fest oder drehfest verstanden.
Vorzugsweise sind der erste Planetenradsatz und der zumindest zweite Planetenradsatz einem Differential zugeordnet, wobei mittels des ersten Planetenradsatzes zumindest mittelbar ein erstes Abtriebsmoment auf die erste Ausgangswelle übertragbar ist, wobei ein Abstützmoment des ersten Planetenradsatzes zumindest in dem zweiten Planetenradsatz derart wandelbar ist, dass ein dem ersten Abtriebsmoment entsprechendes zweites Abtriebsmoment auf die zweite Ausgangswelle übertragbar ist, wobei ein erstes Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes mit der Eingangswelle wirkverbunden ist, wobei ein zweites Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes zumindest mittelbar drehfest mit der ersten Ausgangswelle verbunden ist, wobei ein drittes Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes zumindest mittelbar drehfest mit einem ersten Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist, wobei ein zweites Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes drehfest mit einem ortsfesten Bauelement verbunden ist, wobei ein drittes Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes drehfest mit der zweiten Ausgangswelle verbunden ist.
Bei einem derartigen Getriebe werden die Summen beider Radmomente nicht zu einem gemeinsamen Achsmoment in einem rotierenden Bauteil vereint bzw. zusammengefasst. Vielmehr wird die in die Eingangswelle eingeleitete Antriebsleistung im Differential aufgeteilt und entsprechend der Ausbildung und Anbindung der Planetenradsätze in die damit wirkverbundenen Ausgangswellen weitergeleitet. Damit können die Bauteile des Differentials aufgrund des jeweiligen, vergleichsweise kleinen Drehmoments schlanker ausgebildet werden. Des Weiteren erfolgen eine Bauteilreduzierung sowie eine Gewichtseinsparung. Mithin wird ein Getriebe bereitgestellt, dass mittels des integralen Differentials die beiden Funktionen Drehmomentwandlung und Drehmomentverteilung, welche bisher durch zwei separate Baugruppen gelöst wurde, durch eine einzige integrale Baugruppe darstellen kann. 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, wobei zudem eine Leistungsverzweigung realisiert wird. Mit einem derartigen Getriebe lassen sich hohe Übersetzungen realisieren, insbesondere von i > 10.
Das Differential ist als integrales Differential zu verstehen, wobei das Getriebe folglich ein Differentialgetriebe ist. Unter einem integralen Differential ist im Rahmen dieser Erfindung ein Differential mit einem ersten Planetenradsatz und mindestens einem mit dem ersten Planetenradsatz wirkverbundenen weiteren Planetenradsatz zu verstehen.
Für ein Differential mit genau zwei Planetenradsätzen gilt, dass der erste Planetenradsatz mit der Eingangswelle, mit dem zweiten Planetenradsatz sowie zumindest mittelbar mit der ersten Ausgangswelle antriebswirksam verbunden ist. Der zweite Planetenradsatz ist mit der zweiten Ausgangswelle antriebswirksam verbunden. Mittels eines solchen integralen Differentials ist das Eingangsmoment an der Eingangswelle wandelbar und in einem definierten Verhältnis auf die beiden Ausgangswellen aufteilbar bzw. übertragbar. Vorzugsweise wird das Eingangsmoment zu je 50%, das heißt hälftig auf die Ausgangswellen übertragen. Somit weist das Differential kein rotierendes Bauteil auf, an dem die Summe der beiden Abtriebsmomente anliegt. Anders gesagt wird die Entstehung eines Summendrehmoments verhindert. Darüber hinaus weist das Differential bei identischen Abtriebsdrehzahlen der Ausgangswellen keine im Block umlaufenden bzw. ohne Wälzbewegung umlaufenden Verzahnungen auf. Mithin erfolgt unabhängig der Abtriebsdrehzahlen der Ausgangswellen stets eine Relativbewegung der miteinander in Zahneingriff stehenden Bauteile des Differentials.
Für ein Differential mit genau drei Planetenradsätzen gilt, dass einer der Planetenradsätze antriebsseitig angeordnet sowie mit den beiden anderen Planetenradsätzen antriebswirksam verbunden ist, über die der Abtrieb auf die erste und/oder zweite Ausgangswelle erfolgt. Nach einem Ausführungsbeispiel ist der erste Planetenradsatz mit der Eingangswelle sowie mit dem zweiten und dritten Planetenradsatz antriebswirksam verbunden, wobei der zweite Planetenradsatz zusätzlich mit der zweiten Ausgangswelle antriebswirksam verbunden und über eines seiner Radsatzelemente am Gehäuse abgestützt ist, und wobei der dritte Planetenradsatz zusätzlich mit der ersten Ausgangswelle und der zweiten Ausgangswelle antriebswirksam verbunden ist. Nach einer alternativen Ausgestaltung ist der erste Planetenradsatz mit der ersten Ausgangswelle sowie mit dem zweiten und dritten Planetenradsatz antriebswirksam verbunden, wobei der zweite Planetenradsatz zusätzlich mit der zweiten Ausgangswelle antriebswirksam verbunden und über eines seiner Radsatzelemente am Gehäuse abgestützt ist, und wobei der dritte Planetenradsatz zusätzlich mit der Eingangswelle antriebswirksam verbunden ist. Nach einer weiteren alternativen Ausgestaltung ist der erste Planetenradsatz über eines seiner Radsatzelemente am Gehäuse abgestützt sowie mit dem zweiten und dritten Planetenradsatz antriebswirksam verbunden, wobei der zweite Planetenradsatz zusätzlich mit der Eingangswelle sowie der zweiten Ausgangswelle antriebswirksam verbunden ist, und wobei der dritte Planetenradsatz zusätzlich mit der ersten Ausgangswelle antriebswirksam verbunden ist. Nach einer weiteren alternativen Ausgestaltung ist der erste Planetenradsatz mit der Eingangswelle sowie mit dem zweiten und dritten Planetenradsatz antriebswirksam verbunden, wobei der zweite Planetenradsatz zusätzlich mit der ersten Ausgangswelle antriebswirksam verbunden und über eines seiner Radsatzelemente am Gehäuse abgestützt ist, und wobei der dritte Planetenradsatz zusätzlich mit der zweiten Ausgangswelle antriebswirksam verbunden und über eines seiner Radsatzelemente ebenfalls am Gehäuse abgestützt ist. Unabhängig von der Anbindung der Planetenradsatzelemente untereinander sowie von der Zuordnung der Planetenradsätze zu der Eingangswelle, den Ausgangswellen und der Gehäuseanbindung gilt für alle Beispiele, dass das Planetenrad oder die Planetenräder eines der drei Planetenradsätze auf einer zweiten Rotationsachse liegt bzw. liegen, die schräg zur ersten Rotationsachse, auf der die Eingangswelle liegt, angeordnet ist bzw. sind.
Mittels eines solchen integralen Differentials mit drei Planetenradsätzen ist das Eingangsmoment an der Eingangswelle ebenfalls wandelbar und in einem definierten Verhältnis auf die beiden Ausgangswellen aufteilbar bzw. übertragbar. Vorzugsweise wird das Eingangsmoment zu je 50%, das heißt hälftig auf die Ausgangswellen übertragen. Das Differential weist kein rotierendes Bauteil auf, an dem die Summe der beiden Abtriebsmomente anliegt, sodass die Entstehung eines Summendrehmoments verhindert wird. Ein solches Differential weist bei identischen Abtriebsdrehzahlen der Ausgangswellen im Block umlaufende bzw. ohne Wälzbewegung umlaufende Verzahnungen auf, nämlich an den Radsatzelementen des zweiten bzw. dritten Planetenradsatzes, die unmittelbar mit den Ausgangswellen verbunden sind. Ein derartiges Differential ist als unsymmetrisches Differential zu verstehen.
Die Ausgangswellen des Getriebes sind insbesondere dazu eingerichtet, mit einem Rad des Fahrzeugs wirkverbunden zu sein. Die jeweilige Ausgangswelle kann direkt bzw. unmittelbar oder indirekt bzw. mittelbar, das heißt über z. B. ein Gelenk und/oder eine Radnabe, mit dem dazugehörigen Rad verbunden sein.
Das Differential ist folglich als Planetengetriebe mit zumindest zwei Planetenradsätzen und den Radsatzelementen Sonnenrad, Hohlrad und mehreren von einem Planetenträger auf einer Kreisbahn um das Sonnenrad geführten Planetenrädern ausgebildet. Unter einem „Planetenradsatz“ ist eine Einheit mit mehreren Radsatzelementen in Form eines Sonnenrades, eines Hohlrades und eines Planetenträgers zu verstehen, wobei am Planetenträger mindestens ein vom Planetenträger auf einer Kreisbahn um das Sonnenrad geführtes Planetenrad, vorzugsweise mehrere Planetenräder, drehbar angeordnet sind, wobei das Planetenrad oder die Planetenräder je nach Ausgestaltung des jeweiligen Planetenradsatzes mit dem Hohlrad und/oder dem Sonnenrad in Zahneingriff stehen. Denkbar ist, dass das Differential drei oder mehr miteinander wirkverbundene Planetenradsätze aufweist.
Auch bei Planetenradsätzen mit in Bezug auf die Eingangswelle bzw. die erste Rotationsachse schräg stehenden Planetenrädern bzw. Planetenachsen bzw. zweiten Rotationsachsen werden die Bezeichnungen Sonnenrad, Hohlrad und Planetenräder verwendet, wobei es sich hierbei sinngemäß um Kegelräder handelt. Analog zum Planetenradsatz mit paralleler Planetenachse, insbesondere gemäß den Ausführungen im vorherigen Absatz, werden das größere der Kegelräder jeweils als Hohlrad und das kleinere der Kegelräder als Sonnenrad bezeichnet.
Als ortsfestes Bauelement ist ein dreh- und axialfestes Bauteil des Getriebes zu verstehen, beispielsweise das Getriebegehäuse. Mithin kann das ortsfeste Bauelement gehäusefest angeordnet sein. Unter dem Begriff „gehäusefest“ ist zu verstehen, dass zwischen dem jeweiligen gehäusefesten Radsatzelement und dem ortsfesten Bauelement des Getriebes keine Relativbewegung stattfindet bzw. stattfinden kann.
Das Getriebe weist in diesem Fall fünf Wellen auf, und zwar die Eingangswelle, die erste Ausgangswelle, die zweite Ausgangswelle, eine das dritte Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes zumindest mittelbar drehfest mit dem ersten Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes verbindende Koppelwelle sowie eine Welle zur Anbindung des zweiten Radsatzelementes des zweiten Planetenradsatzes an das ortsfeste Bauelement.
Vorzugsweise ist das dritte Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes über eine Koppelwelle drehfest mit dem ersten Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist. Anders gesagt sind die Planetenradsätze über die Koppelwelle miteinander wirkverbunden.
Bevorzugt weist die zweite Rotationsachse einen gemeinsamen Schnittpunkt mit der ersten Rotationsachse auf. Die zweite Rotationsachse ist lediglich mit einem Winkel zur ersten Rotationsachse angeordnet. Die erste und jeweilige zweite Rotationsachse liegende damit in einer gemeinsamen Ebene.
Der Planetenradsatz, der das jeweilige Planetenrad, das auf der zweiten Rotationsachse liegt, aufweist, kann in diesem Fall als Winkelgetriebe in Planetenbauweise, insbesondere als Kegelradgetriebe ausgebildet sein. Die Verzahnungen der Radsatzelemente dieses Planetenradsatzes sind vorzugsweise als Geradverzahnung, Schrägverzahnung, Bogenverzahnung oder Spiralverzahnung ausgebildet. Es hat sich herausgestellt, dass eine Bogen- oder Spiralverzahnung zur Übertragung des Antriebsdrehmoments vorteilhaft ist.
Alternativ ist die zweite Rotationsachse windschief zur ersten Rotationsachse angeordnet. In diesem Fall weisen die erste und jeweilige zweite Rotationsachse keinen gemeinsamen Schnittpunkt auf und sind nicht parallel oder exakt senkrecht zueinander angeordnet.
Der Planetenradsatz, der das jeweilige Planetenrad, das auf der zweiten Rotationsachse liegt, aufweist, kann in diesem Fall als Hypoidgetriebe in Planetenbauweise, insbesondere als Kegelradschraubgetriebe ausgebildet sein. Die Verzahnungen der Radsatzelemente dieses Planetenradsatzes sind vorzugsweise als Geradverzahnung, Schrägverzahnung, Bogenverzahnung oder Spiralverzahnung ausgebildet. Es hat sich herausgestellt, dass eine Bogen- oder Spiralverzahnung zur Übertragung des Antriebsdrehmoments vorteilhaft ist.
Vorzugsweise ist der erste Planetenradsatz zumindest bereichsweise radial innerhalb des zweiten Planetenradsatzes angeordnet. Indem der erste Planetenradsatz gemäß dem ersten Erfindungsaspekt zumindest bereichsweise radial innerhalb des zweiten Planetenradsatzes angeordnet ist, wird eine radial geschachtelte Bauweise des integralen Differentials realisiert. Mit anderen Worten sind die Radsatzelemente des ersten und zweiten Planetenradsatzes axial in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Mithin sind der erste und zweite Planetenradsatz im Wesentlichen in einer gemeinsamen Radebene angeordnet, wodurch das Getriebe axial kurzbauend und dadurch besonders kompakt gestaltbar ist. Der erste und zweite Planetenradsatz sind radial betrachtet übereinander angeordnet. Denkbar ist auch, dass der erste und zweite Planetenradsatz nicht in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, sondern dass der erste Planetenradsatz in axialer Richtung versetzt zum zweiten Planetenradsatz angeordnet ist.
Bevorzugt weisen die Eingangswelle und die Ausgangswellen die gleiche Drehrichtung auf. Der Vorteil besteht darin, dass ein geringeres Getriebestützmoment am zweiten Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes bzw. an dem Bauteil, über welches das zweite Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes am ortsfesten Bauelement abgestützt ist, anliegt.
Alternativ rotiert die Eingangswelle in eine erste Drehrichtung, die entgegengesetzt zu einer zweiten Drehrichtung der Ausgangswellen gerichtet ist. Wenn von der Drehrichtung der Ausgangswellen gesprochen wird, so ist darunter zu verstehen, dass diese in dieselbe Richtung drehen. Selbstverständlich sind, wie bei anderen bekannten Differentialgetrieben auch, Betriebszustände vor- und darstellbar, bei denen eine Ausgangswelle in eine erste Drehrichtung, also beispielsweise vorwärts, und die andere Ausgangswelle in eine dazu entgegengesetzte zweite Drehrichtung, also entsprechend rückwärts, dreht.
Das erste Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes ist nach einem Ausführungsbeispiel drehfest mit der Eingangswelle verbunden. Alternativ ist zwischen der Eingangswelle und dem ersten Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes eine Übersetzungsstufe angeordnet. In diesem Sinn ist zwischen der ersten Eingangswelle und dem ersten Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes eine Übersetzungsstufe angeordnet. Die Übersetzungsstufe ist dem ersten Planetenradsatz des Differentials vorgeschaltet. Die Übersetzungsstufe ist als Vorschaltgruppe zu verstehen, die dazu vorgesehen ist, eine Übersetzung des Getriebes zu erhöhen.
Die Übersetzungsstufe kann als Umlaufrädergetriebe in Form eines Planetengetriebes mit wenigstens einem dritten Planetenradsatz ausgebildet sein und ist dem integralen Differential vorgeschaltet. Der Planetenradsatz der Übersetzungsstufe weist mehrere Radsatzelemente in Form eines Sonnenrades, eines Hohlrades und eines Planetenträgers auf, wobei am Planetenträger mindestens ein vom Planetenträger auf einer Kreisbahn um das Sonnenrad geführtes Planetenrad, vorzugsweise mehrere Planetenräder, drehbar angeordnet sind, wobei das Planetenrad oder die Planetenräder je nach Ausgestaltung des jeweiligen Planetenradsatzes mit dem Hohlrad und/oder dem Sonnenrad in Zahneingriff stehen.
Ein erstes Radsatzelement des Planetenradsatzes der Übersetzungsstufe ist mit dem ortsfesten Bauelement, welches das Getriebegehäuse sein kann, fest verbunden, ein zweites Radsatzelement des Planetenradsatzes der Übersetzungsstufe ist mit der Antriebsseite des Getriebes, insbesondere der Eingangswelle drehfest verbunden, wobei ein drittes Radsatzelement des Planetenradsatzes der Übersetzungsstufe mit der Eingangsseite des Differentials, insbesondere mit dem ersten Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes, drehfest verbunden. Denkbar ist, dass die als Umlaufrädergetriebe ausgebildete Übersetzungsstufe einen vierten oder weitere Planetenradsätze umfasst.
Alternativ ist die Übersetzungsstufe als Stirnradstufe ausgebildet. Die Stirnradstufe kann ein- oder mehrstufig, also mit Zahnrädern auf Zwischenwellen, ausgebildet sein. Im Falle einer Stirnradstufe ist der Antrieb bzw. eine Antriebswelle, sei es eine Rotorwelle einer elektrischen Maschine oder eine Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, achsparallel zur Eingangswelle des Getriebes angeordnet.
In einer weiteren alternativen Ausgestaltung des Getriebes ist zwischen der ersten Eingangswelle und dem ersten Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes ein Mehrganggetriebe angeordnet. Das Mehrganggetriebe kann analog zur Übersetzungsstufe ein Umlaufrädergetriebe in Form eines Planetengetriebes mit wenigstens einem dritten Planetenradsatz sein und ist dem integralen Differential vorgeschaltet. Eines der Radsatzelemente des dritten Planetenradsatzes kann beispielsweise über ein erstes Schaltelement mit einem weiteren der Radsatzelemente desselben Planetenradsatzes drehfest verbunden werden, um ein Verblocken des dritten Planetenradsatzes zu realisieren. Ein weiteres Schaltelement kann dazu vorgesehen sein, um eines der Radsatzelement drehfest mit dem ortsfesten Bauelement, insbesondere mit dem Getriebegehäuse, zu verbinden. Der Vorteil eines vorgeschalteten Mehrganggetriebe ist unter anderem, dass einerseits hohe Abtriebsdrehmomente und andererseits eine hohe Endgeschwindigkeit möglich sind. Nach einem Ausführungsbeispiel ist das Mehrganggetriebe ein 2-Gang-Getriebe.
Vorzugsweise ist zwischen der ersten Ausgangswelle und der zweiten Ausgangswelle ein Schaltelement zur Drehmomentübertragung zwischen den Ausgangswellen angeordnet. Das Schaltelement dient demnach als Differentialsperre. Das Schaltelement kann als formschlüssiges oder reibschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein. Ein formschlüssiges Schaltelement realisiert ein drehfestes Koppeln der beiden Ausgangswellen, wobei durch ein reibschlüssiges Schaltelement eine Regelung der Drehmomentübertragung möglich ist. Durch das Schaltelement kann Einfluss auf die Fahrdynamik des Fahrzeugs genommen werden.
Prinzipiell können die Planetenradsätze des Getriebes beliebig zueinander angeordnet und miteinander wirkverbunden sein, um ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis mit dem Getriebe zu realisieren.
Nach einem Ausführungsbeispiel sind das erste Radsatzelement ein Sonnenrad des jeweiligen Planetenradsatzes des Differentials, das zweite Radsatzelement ein Planetenträger des jeweiligen Planetenradsatzes des Differentials und das dritte Radsatzelement ein Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes des Differentials. Die Eingangswelle ist somit drehfest mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes verbunden, wobei der Planetenträger des ersten Planetenradsatzes zumindest mittelbar drehfest mit der ersten Ausgangswelle verbunden ist, und wobei das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes zumindest mittelbar drehfest mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist. Insbesondere ist das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes über eine Koppelwelle drehfest mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden. Die Eingangswelle und das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes können einteilig ausgebildet sein, sofern zwischen der Eingangswelle keine weiteren Getriebebauteile oder -bauteilgruppen wirksam angeordnet sind. Ferner ist in diesem Sinn der Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes ortsfest festgesetzt, beispielsweise an einem Gehäuse des Getriebes, wobei das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes zumindest mittelbar drehfest mit der zweiten Ausgangswelle verbunden ist.
Nach einem alternativen Ausführungsbeispiel ist das erste Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes ein Sonnenrad, wobei das zweite Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes ein Hohlrad ist, und wobei das dritte Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes ein Planetenträger ist, wobei das erste Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes ein Hohlrad ist, wobei das zweite Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes ein Planetenträger ist, und wobei das dritte Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes ein Sonnenrad ist. Die Eingangswelle ist somit drehfest mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes verbunden, wobei das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes zumindest mittelbar drehfest mit der ersten Ausgangswelle verbunden ist, und wobei der Planetenträger des ersten Planetenradsatzes zumindest mittelbar drehfest mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist. Insbesondere ist der Planetenträger des ersten Planetenradsatzes über eine Koppelwelle drehfest mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden. Die Eingangswelle und das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes können einteilig ausgebildet sein, sofern zwischen der Eingangswelle keine weiteren Getriebebauteile oder -bauteilgruppen wirksam angeordnet sind. Ferner ist in diesem Sinn der Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes ortsfest festgesetzt, beispielsweise am Getriebegehäuse, wobei das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes zumindest mittelbar drehfest mit der zweiten Ausgangswelle verbunden ist.
Die Anbindung der Radsatzelemente zwischen den Planetenradsätzen kann je nach Anforderung an die Übersetzungen beliebig getauscht werden. Mit anderen Worten kann die Anbindung der Radsatzelemente beliebig variiert werden. Zwischen den genannten Bauteilen, also den Radsatzelementen der Planetenradsätze des Differentials, können außerdem weitere Bauteile, beispielsweise Zwischen- bzw. Koppelwellen angeordnet sein.
Eine oder mehrere der Planetenradsätze sind jeweils bevorzugt als Minus-Planetenradsatz oder als Plus-Planetenradsatz ausgebildet. Ein Minus-Planetenradsatz entspricht einem Planetenradsatz mit einem Planetenträger, an dem erste Planetenräder drehbar gelagert sind, einem Sonnenrad und einem Hohlrad, wobei die Verzahnung zumindest eines der Planetenräder sowohl mit der Verzahnung des Sonnenrades als auch mit der Verzahnung des Hohlrades kämmt, wodurch das Hohlrad und das Sonnenrad in entgegengesetzter Richtung rotieren, wenn das Sonnenrad bei feststehendem Steg rotiert. Ein Plus-Planetensatz unterscheidet sich von dem Minus-Planetensatz dahingehend, dass der Plus-Planetensatz erste und zweite bzw. innere und äußere Planetenräder aufweist, welche drehbar an dem Planetenträger gelagert sind. Die Verzahnung der ersten bzw. inneren Planetenräder kämmt dabei einerseits mit der Verzahnung des Sonnenrads und andererseits mit der Verzahnung der zweiten bzw. äußeren Planetenräder. Die Verzahnung der äußeren Planetenräder kämmt darüber hinaus mit der Verzahnung des Hohlrads. Dies hat zur Folge, dass bei feststehendem Planetenträger das Hohlrad und das Sonnenrad in die gleiche Richtung rotieren.
Bei der Ausbildung eines oder mehrerer der Planetenradsätze als Plus-Planetenradsatz ist die Anbindung von Planetenträger und Hohlrad getauscht und der Betrag der Standübersetzung um 1 erhöht. Sinngemäß ist dies auch umgekehrt möglich, wenn an Stelle eines Plus-Planetenradsatzes ein Minus-Planetenradsatz vorgesehen werden soll.
Alternativ ist auch denkbar, einen oder mehrere Planetenradsätze als Stufenplanetenradsätze auszubilden. Jedes Stufenplanentenrad des jeweiligen Stufenplanetenradsatzes umfasst bevorzugt ein erstes Zahnrad mit einem drehfest damit verbundenen zweiten Zahnrad, wobei das erste Zahnrad beispielsweise mit dem Sonnenrad und das zweite Zahnrad entsprechend mit dem Hohlrad in Zahneingriff steht, oder umgekehrt. Diese beiden Zahnräder können beispielsweise über eine Zwischenwelle oder eine Hohlwelle drehfest miteinander verbunden sein. Im Fall einer Hohlwelle kann diese auf einem Bolzen des Planetenträgers drehbar gelagert sein. Vorzugsweise haben die beiden Zahnräder des jeweiligen Stufenplanetenrades unterschiedliche Durchmesser und Zähnezahlen, um ein Übersetzungsverhältnis einzustellen. Außerdem sind auch zusammengesetzte Planetenradsätze denkbar.
Vorzugsweise ist die erste Ausgangswelle abschnittsweise radial innerhalb der zweiten Ausgangswelle angeordnet und drehbar dazu gelagert. Die zweite Ausgangswelle ist wenigstens abschnittsweise als Hohlwelle ausgebildet, wobei die zweite Ausgangswelle in dem als Hohlwelle ausgebildeten Bereich die erste Ausgangswelle räumlich aufnimmt und lagert. Je nach Größe der Ausgangswellen kann die Lagerung ein Wälzlager, ein Nadellager oder ein Gleitlager sein. Auch weitere Lagerarten sind denkbar.
Nach einem Ausführungsbeispiel umfasst das Differential ferner einen dritten Planetenradsatz mit mehreren Radsatzelementen. Mit anderen Worten weist das Differential drei miteinander wirkverbundene Planetenradsätze. Der erste Planetenradsatz ist in diesem Fall mit einem ersten Radsatzelement mit der Eingangswelle, mit einem zweiten Radsatzelement mit dem zweiten Planetenradsatz und mit einem dritte Radsatzelement mit dem dritten Planetenradsatz wirkverbunden. Die Gehäuseabstützung erfolgt beispielsweise über ein Radsatzelement des zweiten Planetenradsatz, der zudem mit einem weiteren Radsatzelement sowohl mit der zweiten Ausgangswelle als auch mit einem Radsatzelement des dritten Planetenradsatzes wirkverbunden, insbesondere drehfest verbunden, ist. Der dritte Planetenradsatz weist zudem ein Radsatzelement auf, welches mit der ersten Ausgangswelle wirkverbunden, insbesondere drehfest verbunden, ist. Der zweite und dritte Planetenradsatz können auch vertauscht werden. Jedenfalls liegt das Planetenrad oder, wenn mehr als eines vorgesehen ist, mehrere Planetenräder eines der Planetenradsätze auf einer zweiten Rotationsachse, die schräg zur ersten Rotationsachse der Eingangswelle angeordnet ist.
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, also als drehfeste Verbindung, 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.
Ein erfindungsgemäßer Antriebsstrang für ein Fahrzeug umfasst ein Getriebe gemäß den vorherigen Ausführungen. Das Getriebe ist mit einer Antriebseinheit wirkverbunden. Die Antriebseinheit ist bevorzugt eine elektrische Maschine, wobei die Eingangswelle des Getriebes ein Rotor der elektrischen Maschine ist oder mit dem Rotor oder einer Rotorwelle drehfest verbunden bzw. gekoppelt ist. Der Rotor ist gegenüber einem gehäusefesten 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 der Kurbelwelle drehfest verbunden bzw. gekoppelt ist.
Bevorzugt ist die Antriebseinheit koaxial zum integralen Differential angeordnet. Damit ist eine zusätzliche Übersetzung von der Eingangswelle auf die Rotorwelle bzw. den Rotor bzw. die Kurbelwelle der Antriebseinheit nicht erforderlich. Eine der Ausgangswellen, vorzugsweise die erste Ausgangswelle, ist in diesem Fall durch die Antriebseinheit axial hindurchgeführt.
Es können zwischen der Eingangswelle des Getriebes und der Antriebseinheit weitere zwischengeschaltete Komponenten angeordnet sein, beispielsweise ausgebildet als Planetengetriebe, Stirnradgetriebe, Kettentrieb, Riementrieb, Winkeltrieb, Gelenkwelle, Torsionsdämpfer, Mehrganggetriebe oder dergleichen. Ebenso können zwischen der jeweiligen Ausgangswelle und dem damit wirkverbundenen Rad weitere zwischengeschaltete Komponenten angeordnet sein, wie beispielsweise Gelenkwellen, Übersetzungsgetriebe, Feder- und Dämpfelemente oder dergleichen.
Der Antriebsstrang gemäß der vorher beschriebenen Art ist in einem Fahrzeug einsetzbar. Bei dem Fahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Automobil (z.B. ein Personenkraftfahrwagen mit einem Gewicht von weniger als 3,5 t), Bus oder Lastkraftwagen (Bus und Lastkraftwagen z. B. mit einem Gewicht von über 3,5 t). Insbesondere ist das Fahrzeug ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug. Das Fahrzeug umfasst wenigstens zwei Achsen, wobei eine der Achsen eine mittels des Antriebsstrangs antreibbare Achse bildet. An dieser antreibbaren Achse ist der erfindungsgemäße Antriebsstrang wirksam angeordnet, wobei der Antriebsstrang eine Antriebsleistung der Antriebseinheit über das erfindungsgemäße Getriebe auf die Räder dieser Achse überträgt. Es ist auch denkbar für jede Achse einen solchen Antriebsstrang vorzusehen.
Der Antriebsstrang ist bevorzugt in Front-Quer-Bauweise verbaut, sodass die Eingangswelle sowie die Ausgangswellen im Wesentlichen quer zur Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet sind. Alternativ kann der Antriebsstrang schräg zur Längs- und Querachse des Fahrzeugs angeordnet sein, wobei die Ausgangswellen über entsprechende Gelenke mit den Rädern der jeweiligen Achse, die quer zur Fahrzeuglängsachse angeordnet sind, verbunden sind.
Die obigen Definitionen sowie Ausführungen zu technischen Effekten, Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Getriebes gelten sinngemäß ebenfalls für den erfindungsgemäßen Antriebsstrang, und umgekehrt.
Im Folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt

1 eine stark schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Antriebsstrang und einem erfindungsgemäßen Getriebe nach einer bevorzugten Ausführungsform, und
2 ein stark schematischer Längsschnitt des erfindungsgemäßen Getriebes gemäß 1,
3 ein stark schematischer Längsschnitt des erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einer zweiten Ausführungsform,
4 ein stark schematischer Längsschnitt des erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einer dritten Ausführungsform,
5 ein stark schematischer Längsschnitt des erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einer vierten Ausführungsform,
6 ein stark schematischer Längsschnitt des erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einer fünften Ausführungsform,
7 ein stark schematischer Längsschnitt des erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einer sechsten Ausführungsform,
8 ein stark schematischer Längsschnitt des erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einer siebten Ausführungsform,
9 ein stark schematischer Längsschnitt des erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einer achten Ausführungsform,
10 ein stark schematischer Längsschnitt des erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einer neunten Ausführungsform,
11 ein stark schematischer Längsschnitt des erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einer zehnten Ausführungsform,
12 ein stark schematischer Längsschnitt des erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einer elften Ausführungsform,
13 ein stark schematischer Längsschnitt des erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einer zwölften Ausführungsform,
14 ein stark schematischer Längsschnitt des erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einer dreizehnten Ausführungsform,
15 ein stark schematischer Längsschnitt des erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einer vierzehnten Ausführungsform, und
16 ein stark schematischer Längsschnitt des erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einer fünfzehnten Ausführungsform.

Gemäß 1 ist ein Fahrzeug 1 mit zwei Achsen 11 a, 11b dargestellt, wobei an der ersten Achse 11 a ein erfindungsgemäßer Antriebsstrang 2 antriebswirksam angeordnet ist. Das Fahrzeug 1 ist hier ein Elektrofahrzeug, wobei der Antrieb des Fahrzeugs 1 rein elektrisch erfolgt. Die erste Achse 11 a kann sowohl Frontachse als auch Heckachse des Fahrzeugs 1 sein und bildet eine angetriebene Achse des Fahrzeugs 1. Hier ist die erste Achse 11 a die Heckachse bzw. die nicht lenkbare Achse des Fahrzeugs 1. Der Antriebsstrang 2 umfasst eine als elektrische Maschine ausgeführte Antriebseinheit 22 sowie ein damit antriebswirksam verbundenes Getriebe 3, wobei der Aufbau und die Anordnung des Getriebes 3 in den nachfolgenden Figuren näher erläutert wird. Der Aufbau der Antriebseinheit 22 ist hier nicht gezeigt. Die Antriebseinheit 22 bzw. elektrische Maschine weist jedenfalls einen Akkumulator auf, der sie mit elektrischer Energie versorgt, und eine Leistungselektronik zur Steuerung und Regelung der Antriebseinheit 22 auf. Durch Bestromung eines - hier nicht gezeigten - Stators wird ein - hier ebenfalls nicht gezeigter - drehbar zum Stator angeordneter Rotor, welcher als Antriebswelle wiederum drehfest mit in den nachfolgenden Figuren gezeigten Eingangswelle 4 des Getriebes 3 verbunden ist, in eine Drehbewegung relativ zum Stator versetzt. Die Antriebsleistung der Antriebseinheit 22 wird über die Eingangswelle 4 in das Getriebe 3 geleitet und dort von einem Differential 7 gewandelt und zumindest mittelbar auf eine erste Ausgangswelle 5 und eine zweite Ausgangswelle 6 aufgeteilt. Die Antriebseinheit 22 ist koaxial zum integralen Differential 7 angeordnet.
An den Enden der vorliegend koaxial zueinander angeordneten Ausgangswellen 5, 6 ist jeweils ein Rad 18 zumindest mittelbar angeschlossen, um das Fahrzeug 1 anzutreiben. Zwischen dem jeweiligen Rad 18 und den Ausgangswellen 5, 6 können Gelenke und Radnaben angeordnet, um eventuelle Schiefstellungen der Ausgangswellen 5, 6 auszugleichen. Diese sind hier nicht näher gezeigt oder beschrieben.
Das in 2 bis 17 jeweils gezeigte Getriebe 3 ist ein Differentialgetriebe. Die Ausgangswellen 5, 6 sind koaxial zueinander angeordnet und erstrecken sich in entgegengesetzte Richtungen hin zu den Rädern 18 gemäß 1, wobei die erste Ausgangswelle 5 axial durch das Getriebe 3, insbesondere durch das integrale Differential 7 sowie die Antriebseinheit 22, hindurchgeführt ist.
Dem integralen Differential 7 sind nach 2 bis 16 ein erster Planetenradsatz 8 mit mehreren Radsatzelementen sowie ein damit wirkverbundener zweiter Planetenradsatz 9 mit ebenfalls mehreren Radsatzelementen zugeordnet. Mittels des ersten Planetenradsatzes 8 ist ein erstes Abtriebsmoment auf die erste Ausgangswelle 5 übertragbar, wobei ein Abstützmoment des ersten Planetenradsatzes 8 in dem zweiten Planetenradsatz 9 derart wandelbar ist, dass ein dem ersten Abtriebsmoment entsprechendes zweites Abtriebsmoment auf die zweite Ausgangswelle 6 übertragbar ist.
Für alle Ausführungsformen gilt, dass die Eingangswelle 4 und die Ausgangswellen 5, 6 die gleiche Drehrichtung aufweisen können. Alternativ kann die Eingangswelle 4 in eine erste Drehrichtung rotieren, die entgegengesetzt zu einer zweiten Drehrichtung der Ausgangswellen 5, 6 gerichtet ist.
Nach 2 bis 8 sowie 11 bis 15 sind am ersten Planetenradsatz 8 das erste Radsatzelement ein erstes Sonnenrad 25a, das zweite Radsatzelement ein erster Planetenträger 26a und das dritte Radsatzelement ein erstes Hohlrad 27a, wobei am ersten Planetenträger 26a mehrere erste Planetenräder 28a drehbar angeordnet sind, die mit dem ersten Sonnenrad 25a und dem ersten Hohlrad 27a in Zahneingriff stehen. Die erste Ausgangswelle 5 ist durch das erste Sonnenrad 25a des ersten Planetenradsatzes 8 axial hindurchgeführt. Mithin ist das erste Sonnenrad 25a als Hohlrad und die damit verbundene Eingangswelle 4 als Hohlwelle ausgebildet. Das erste Sonnenrad 25a sitzt fest auf der Eingangswelle 4 bzw. ist drehfest damit verbunden. Das erste Sonnenrad 25a und die Eingangswelle 4 sind hier einteilig miteinander verbunden. Ferner sind am zweiten Planetenradsatz 9 das erste Radsatzelement ein zweites Sonnenrad 25b, das zweite Radsatzelement ein zweiter Planetenträger 26b und das dritte Radsatzelement ein zweites Hohlrad 27b, wobei am zweiten Planetenträger 26b mehrere zweite Planetenräder 28b drehbar angeordnet sind, die mit dem zweiten Sonnenrad 25b und dem zweiten Hohlrad 27b in Zahneingriff stehen.
Das erste Hohlrad 27a des ersten Planetenradsatzes 8 ist nach 2 bis 8 sowie 11 bis 15 über eine Koppelwelle 14 drehfest mit dem zweiten Sonnenrad 25b des zweiten Planetenradsatzes 9 verbunden. Der zweite Planetenträger 26b des zweiten Planetenradsatzes 9 ist am ortsfesten Bauelement 13, welches vorliegend das Getriebegehäuse ist, gehäusefest abgestützt. Der zweite Planetenträger 26b ist über eine Welle 20 mit dem ortsfesten Bauelement 13 drehfest verbunden. Das zweite Hohlrad 27b des zweiten Planetenradsatzes 9 kann über ein Koppelelement oder dergleichen, das als Hohlradträger ausgebildet sein kann, drehfest mit der zweiten Ausgangswelle 6 verbunden sein.
Der erste und zweite Planetenradsatz 8, 9 sind hier jeweils als Minus-Planetenradsatz ausgebildet und radial geschachtelt und somit in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, welche senkrecht zur Achse 11a verläuft. Dadurch wird axialer Bauraum eingespart. Der erste Planetenradsatz 8 ist vorliegend radial innerhalb des zweiten Planetenradsatzes 9 angeordnet.
Nach 2 bis 8 sowie 11 bis 15 liegt die Eingangswelle 4 auf einer ersten Rotationsachse 15. Die erste Rotationsachse 15 bildet die Antriebsachse des Getriebes 3. Die erste Rotationsachse 15 kann koaxial oder achsparallel versetzt zur ersten Achse 11 a angeordnet sein. Die Rotationsachsen der Ausgangswellen 5, 6 liegen ebenfalls auf der ersten Rotationsachse 15. Damit sind die Ausgangswellen 5, 6 koaxial zur Eingangswelle 4 angeordnet. In diesem Fall ist die Antriebsachse koaxial zur Abtriebsachse angeordnet.
Der erste und zweite Planetenradsatz 8, 9 sind koaxial zur Eingangswelle 4 bzw. zur ersten Rotationsachse 15 angeordnet. Jedes der kegelförmig ausgebildeten zweiten Planetenräder 28b des zweiten Planetenradsatzes 9 liegt jedoch auf einer zugehörigen zweiten Rotationsachse 16, wobei die jeweilige zweite Rotationsachse 16 schräg, also mit einem Winkel, zur ersten Rotationsachse 15 der Eingangswelle 4 angeordnet ist. Jedes zweite Planetenrad 18b rotiert also um eine eigene zweite Rotationsachse 16, wobei alle Rotationsachsen 16 gleichermaßen schräg zur ersten Rotationsachse 15 der Eingangswelle 4 angeordnet sind. Das zweite Planetenrad 28b ist als Tellerrad ausgeformt. Durch die Schrägstellung der jeweiligen zweiten Rotationsachse 16, die als Planetenachse zu verstehen ist, zur ersten Rotationsachse 15 ist es möglich, den zweiten Planetenradsatz 9 mit einer betragsmäßig kleinen Standübersetzung auszuführen, ohne dass dadurch zwingend der Planetendurchmesser der zweiten Planetenräder 28b klein werden muss. Somit ist im Inneren des jeweiligen zweiten Planetenrades 28b ausreichend Platz darstellbar, um eine ausreichend dimensionierte Lagerung für das jeweilige Planetenrad 28b unterzubringen.
Je nach vorhandenem Bauraum können die erste Rotationsachse 15 der Eingangswelle 4 und zweite Rotationsachse 16 des jeweiligen zweiten Planetenrades 28b einen gemeinsamen Schnittpunkt X aufweisen. Alternativ können die erste Rotationsachse 15 der Eingangswelle 4 und zweite Rotationsachse 16 des jeweiligen zweiten Planetenrades 28b windschief zueinander angeordnet sein. In diesem Fall sind die Rotationsachsen 15, 16 ebenfalls schräg zueinander angeordnet, weisen jedoch keinen gemeinsamen Schnittpunkt auf. Der Winkel zwischen der ersten und zweiten Rotationsachse 15, 16 liegt entweder zwischen 0° und 90° oder zwischen 90° und 180°. Jedenfalls sind die Rotationsachsen 15, 16 weder exakt parallel noch exakt senkrecht zueinander angeordnet.
Nach 2 sind die ersten Planetenräder 28a achsparallel zur ersten Rotationsachse 15 der Eingangswelle 4 angeordnet. Der Winkel zwischen der ersten und zweiten Rotationsachse 15, 16 ist hier kleiner als 90°.
Das Getriebe 3 nach 3 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach 2 dadurch, dass die zweite Rotationsachse 16 in die entgegengesetzte Richtung gekippt bzw. schräggestellt ist. Der Winkel zwischen der ersten und zweiten Rotationsachse 15, 16 ist hier größer als 90°. In diesem Fall sind die Radsatzelemente des ersten und zweiten Planetenradsatzes 8, 9 im Wesentlichen innerhalb des zweiten Hohlrades 27b des zweiten Planetenradsatzes 9 angeordnet. Hinsichtlich der Effekte und Vorteile wird auf das zu 2 Gesagte verwiesen. Ein Getriebe 3 nach 2 bzw. 3 weist einen hohen Wirkungsgrad auf und hat einen geringen Bauraumbedarf. Zudem kann flexibel auf bestimmte Bauraumanforderungen eingegangen werden.
Nach 4 bis 8 sind die ersten Planetenräder 28a jeweils als Stufenplanetenräder ausgebildet, aufweisend ein erstes Zahnrad Z1 und ein drehfest damit verbundenes zweites Zahnrad Z2. Das erste Zahnrad Z1 weist einen größeren Außendurchmesser auf als das zweite Zahnrad Z2. Das erste Zahnrad Z1 kämmt mit dem ersten Sonnenrad 25a, wobei das zweite Zahnrad Z2 mit dem ersten Hohlrad 27a kämmt. Durch die als Stufenplaneten ausgebildeten ersten Planetenräder 28a ist die gewünschte betragsmäßig große Standübersetzung am ersten Planetenradsatz 8 darstellbar, ohne dass dabei der Hohlraddurchmesser des ersten Hohlrades 27a des ersten Planetenradsatzes 8 zu groß wird. Der Unterschied zwischen den Ausführungsbeispielen nach 4 und 5 besteht lediglich in der axialen Reihenfolge der Zahnräder Z1, Z2 der ersten Planetenräder 28a des ersten Planetenradsatzes. Nach 4 ist von links nach rechts betrachtet das zweite Zahnrad Z2 vor dem ersten Zahnrad Z1 auf dem ersten Planetenträger 27a angeordnet. In 5 ist dies umgekehrt. Im Übrigen sind die Ausführungsbeispiele nach 4 und 5 identisch zu 2 ausgebildet.
Je nach Ausgestaltung und Bauraumsituation, kann ein Kegelwinkel der Verzahnung des äußeren, zweiten Planetenrades 28b kleiner als 90° ausgeführt werden, vgl. 6. Dies hängt zum einen von dem Winkel der Planetenachse zur Antriebsachse bzw. der zweiten Rotationsachse 16 zur ersten Rotationsachse 15, als auch vom Durchmesser der Planetenräder 28a, 28b ab.
Analog zu 3 ist auch für die Ausführungsbeispiele nach 7 und 8 denkbar, den Winkel der zweiten Rotationsachse 16 relativ zur ersten Rotationsachse 15 größer als 90° zu wählen. Die axiale Anordnung der Zahnräder Z1, Z2 der ersten Planetenräder 28a kann zudem analog zu 4 und 5 beliebig gestaltet werden. Dies erfolgt stets unter Berücksichtigung des vorhandenen Bauraumes im Fahrzeug 1.
Ein Getriebe 3 nach 4 bzw. 8 weist jeweils ebenfalls einen hohen Wirkungsgrad auf und hat einen geringen Bauraumbedarf. Zudem kann flexibel auf bestimmte Bauraumanforderungen eingegangen werden.
Nach 9 und 10 ist die Anbindung der Radsatzelemente im Vergleich zu den anderen Ausführungsbeispielen anders gewählt. Damit soll verdeutlich werden, dass die jeweilige Anbindung der Radsatzelemente Sonnenrad, Planetenträger und Hohlrad je nach Anforderung an die Übersetzungen inklusive Vorzeichen erfolgen und angepasst werden kann.
Vorliegend sind das erste Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes 8 das Sonnenrad 25a, das zweite Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes 8 das Hohlrad 27a und das dritte Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes 8 der Planetenträger 26a. Das erste Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes 9 ist das Hohlrad 27b, das zweite Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes 9 ist der Planetenträger 26b und das dritte Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes 9 ist das Sonnenrad 25b. Die Eingangswelle 4 ist also drehfest mit dem ersten Sonnenrad 25a verbunden, wobei das erste Hohlrad 27a drehfest mit der ersten Ausgangswelle 5 verbunden ist, und wobei der erste Planetenträger 26a über eine Koppelwelle 14 mit dem zweiten Hohlrad 27b verbunden ist. Der zweite Planetenträger 26b ist zudem über die Welle 20 ortsfest am ortsfesten Bauelement 13 festgesetzt, wobei das zweite Sonnenrad 25b drehfest mit der zweiten Ausgangswelle 6 verbunden ist.
Mit Ausnahme der Anbindung ist das Getriebe 3 nach 9, insbesondere die Rotationsachsen 15, 16, analog zu 1 ausgeführt. Hinsichtlich der Ausführungsform nach 9 wird im Übrigen auf die Ausführungsgen zum Ausführungsbeispiel nach 2 verwiesen.
Nach 10 sind die ersten Planetenräder 28a jeweils als Stufenplanetenräder analog zu 4 bis 8 ausgebildet. Das erste Zahnrad Z1 kämmt mit dem ersten Sonnenrad 25a, wobei das zweite Zahnrad Z2 mit dem ersten Hohlrad 27a kämmt. Ebenso wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen kann je nach Platzbedarf oder vorhandenem Bauraum die axiale Reihenfolge der Zahnräder Z1, Z2 der ersten Planetenräder 28a des ersten Planetenradsatzes 8 angepasst werden. Nach 10 ist von links nach rechts betrachtet das erste Zahnrad Z1 vor dem zweiten Zahnrad Z2 auf dem ersten Planetenträger 27a angeordnet. Hinsichtlich der Ausführungsform nach 10 wird im Übrigen auf die Ausführungsgen zum Ausführungsbeispiel nach 4 bis 8 verwiesen.
Gemäß 11 und 12 ist zwischen der ersten Eingangswelle 4 und dem ersten Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes 8, hier dem ersten Sonnenrad 25a, eine Übersetzungsstufe 12 angeordnet. Die Übersetzungsstufe 12 ist als Vorübersetzung des Getriebes 3 zu verstehen.
Nach 11 ist die Übersetzungsstufe 12 ein Planetengetriebe mit einem dritten Planetenradsatz 10, umfassend die Radsatzelemente drittes Sonnenrad 25c, dritter Planetenträger 26c und drittes Hohlrad 27c. Der dritte Planetenradsatz 10 ist ein Minus-Planetenradsatz, sodass auf dem dritten Planetenträger 26c drehbar gelagerte dritte Planetenräder 28c des dritten Planetenradsatzes 10 mit dem dritten Sonnenrad 25c und dem dritten Hohlrad 27c in Zahneingriff stehen. Das dritte Hohlrad 27c ist drehfest mit der Eingangswelle 4 verbunden, wobei das dritte Sonnenrad 25c am ortsfesten Bauelement 13 festgesetzt ist. Der Abtrieb der Übersetzungsstufe 12 erfolgt über den dritten Planetenträger 26c, der über eine Zwischenwelle 21 drehfest mit dem ersten Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes 8 des Differentials 7 verbunden ist, vorliegend mit dem ersten Sonnenrad 25a. Die Übersetzungsstufe 12 ist axial zwischen der Antriebseinheit 22 nach 1 und dem Differential 7 angeordnet. Durch die Übersetzungsstufe wird eine Gesamtübersetzung des Getriebes 3 erhöht. Im Übrigen ist das jeweilige Getriebe 3 nach 11 analog zum Ausführungsbeispiel nach 5 ausgebildet, sodass auf die entsprechenden Beschreibungsabschnitte verwiesen wird. Es sei erwähnt, dass in Abhängigkeit der geforderten Übersetzung die Anbindung der Radsatzelemente des dritten Planetenradsatzes 10 beliebig getauscht werden kann.
Die Übersetzungsstufe 12 nach 12 ist eine Stirnradstufe 24, umfassend ein drittes Zahnrad Z3 und ein damit kämmendes viertes Zahnrad Z4. Das dritte Zahnrad Z3 ist drehfest mit der Eingangswelle 4 des Getriebes 3 verbunden. Die auf der ersten Rotationsachse 15 angeordnete Eingangswelle 4 ist im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsbeispielen achsparallel zu den Ausgangswellen 5, 6, wobei durch die Übersetzungsstufe 12 neben der genannten Erhöhung der Gesamtübersetzung außerdem ein Achsversatz ausgleichbar ist. Damit liegt die Antriebsachse parallel versetzt zur Abtriebsachse, auf der die Ausgangswellen 5, 6 angeordnet sind. Eine solche Anordnung kann von Vorteil sein, wenn die Antriebseinheit 22 ein Verbrennungsmotor ist. das vierte Zahnrad Z4 ist über eine Zwischenwelle 21 drehfest mit dem ersten Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes 8 des Differentials 7 verbunden, hier mit dem ersten Sonnenrad 25a. Im Übrigen ist das jeweilige Getriebe 3 nach 12 analog zum Ausführungsbeispiel nach 5 ausgebildet, sodass auf die entsprechenden Beschreibungsabschnitte verwiesen wird.
An Stelle einer reinen Übersetzungsstufe kann zwischen der ersten Eingangswelle 4 und dem ersten Radsatzelement bzw. dem ersten Sonnenrad 25a des ersten Planetenradsatzes 8 ein Mehrganggetriebe 17 angeordnet sein. Dies zeigt ein weiteres Beispiel nach 13. Dem Differentialgetriebe ist vorliegend eine 2-Gang Gruppe vorgeschaltet. Diese ist beispielhaft ein Planetengetriebe mit einem dritten Planetensatz 10, umfassend die Radsatzelemente drittes Sonnenrad 25c, dritter Planetenträger 26c und drittes Hohlrad 27c. Der dritte Planetenradsatz 10 nach 13 ist ein Minus-Planetenradsatz, sodass auf dem dritten Planetenträger 26c drehbar gelagerte dritte Planetenräder 28c des dritten Planetenradsatzes 10 mit dem dritten Sonnenrad 25c und dem dritten Hohlrad 27c in Zahneingriff stehen. Das dritte Hohlrad 27c ist drehfest mit der Eingangswelle 4 verbunden. Das dritte Sonnenrad 25c ist über ein erstes reibschlüssiges Schaltelement B am ortsfesten Bauelement 13 festsetzbar. Der Abtrieb der Übersetzungsstufe 12 erfolgt über den dritten Planetenträger 26c, der über eine Zwischenwelle 21 drehfest mit dem ersten Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes 8 des Differentials 7 verbunden ist, vorliegend mit dem ersten Sonnenrad 25a. Die beiden Gänge werden zum einen durch Festsetzen des dritten Sonnenrades 25a und zum anderen dadurch realisiert, dass mittels eines zweiten reibschlüssigen Schaltelements K das dritte Hohlrad 27c mit dem dritten Sonnenrad 25c drehfest koppelbar ist, so dass der dritte Planetenradsatz verblockt wird. Das Mehrganggetriebe 17 ist axial zwischen der Antriebseinheit 22 nach 1 und dem Differential 7 angeordnet. Der Vorteil besteht darin, dass einerseits hohe Abtriebsdrehmomente und andererseits hohe Endgeschwindigkeiten realisierbar sind. Die Schaltelemente B, K können auch formschlüssige Schaltelemente sein.
Die Ausführungsbeispiele nach 14 und 15 sind im Wesentlichen analog zum Beispiel nach 5 ausgebildet. Der Unterschied besteht hier darin, dass zwischen der ersten Ausgangswelle 5 und der zweiten Ausgangswelle 6 ein drittes Schaltelement S zur Drehmomentübertragung zwischen den Ausgangswellen 5, 6 angeordnet ist. Anders gesagt kann durch das dritte Schaltelement S eine drehmomentübertragende Verbindung zwischen den Ausgangswellen 5, 6 geschaffen werden. Diese Verbindung kann beispielsweise formschlüssig über Klauen gestaltet werden (vgl. 15). Alternativ kann die Verbindung reibschlüssig über ein oder mehrere parallel wirkende Reibflächen realisiert werden, beispielsweise in Form einer Lamellenkupplung (vgl. 14. Ferner alternativ kann die drehmomentübertragende Verbindung zwischen den Ausgangswellen 5, 6 reibschlüssig über eine oder mehrere konusförmig gestaltete Reibfläche oder Reibflächen realisiert werden. Letzterer Fall ist hier nicht gezeigt. Mithin ist durch das dritte Schaltelement S eine Sperrfunktion des Differentials 7 realisierbar.
Wie bereits erwähnt, kann die Anbindung der Radsatzelemente beliebig gewählt werden. Zudem ist denkbar, dass das Differential mehr als zwei Planetenradsätze 8, 9 aufweist. Nach 16 ist ein solches Differentialgetriebe gezeigt, und zwar weist das Differential 7 neben dem ersten und zweiten Planetenradsatz 8, 9 ferner einen vierten Planetenradsatz 19 mit mehreren Radsatzelementen in Form eines vierten Sonnenrades 25d, eines vierten Planetenträgers 26d und eines vierten Hohlrades 27d auf. Der vierte Planetenradsatz 19 ist ein Minus-Planetenradsatz, sodass auf dem vierten Planetenträger 26d drehbar gelagerte vierte Planetenräder 28d des vierten Planetenradsatzes 19 mit dem vierten Sonnenrad 25d und dem vierten Hohlrad 27d in Zahneingriff stehen.
Das erste Sonnenrad 25a des ersten Planetenradsatzes 8 ist drehfest mit der Eingangswelle 4 verbunden, wobei der erste Planetenträger 26a über eine Zwischenwelle 21 drehfest mit dem zweiten Sonnenrad 25b des zweiten Planetenradsatzes 9 verbunden ist. Das erste Hohlrad 27a ist über die Koppelwelle 14 drehfest mit dem vierten Sonnenrad 25d des vierten Planetenradsatzes 19 verbunden. Der vierte Planetenträger 26d ist drehfest mit der ersten Ausgangswelle 5 verbunden, wobei das vierte Hohlrad 27d drehfest mit der zweiten Ausgangswelle 6 und dem zweiten Hohlrad 27b verbunden ist. Der zweite Planetenträger 26b ist über die Welle 20 drehfest mit dem ortsfesten Bauelement 13 verbunden.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel wird mittels des ersten Planetenradsatzes 8 zumindest mittelbar ein erstes Abtriebsmoment auf die erste Ausgangswelle 5 übertragbar ist, wobei ein Abstützmoment des ersten Planetenradsatzes 8 in dem zweiten Planetenradsatz 9 und dem vierten Planetenradsatz 19 derart wandelbar ist, dass ein dem ersten Abtriebsmoment entsprechendes zweites Abtriebsmoment auf die zweite Ausgangswelle 6 übertragbar ist.
Nach Fig .16 ist das jeweilige vierte Planetenrad 28d des vierten Planetenradsatzes 19 auf der zweiten Rotationsachse 16 und damit schräg, also mit einem Winkel zwischen 0° und 90° bzw. zwischen 90° und 180° zur ersten Rotationsachse 15 der Eingangswelle 4, angeordnet. Vorliegend liegt der Winkel zwischen 0° und 90°.
Für alle Planetenradsätze 8, 9, 10, 19 gilt, dass der jeweilige Planetenradsatz 8, 9, 10, 19 an Stelle eines Minusplanetenradsatzes immer auch als Plusplanetenradsatz ausgebildet sein, indem die Anbindung von Planetenträger und Hohlrad getauscht wird und der Betrag der Standübersetzung um eins erhöht wird. Sinngemäß ist dies auch umgekehrt möglich.
Alle Ausführungsbeispiele nach 2 bis 10 sind mit einer Übersetzungsstufe 12, einem Mehrganggetriebe 17 und/oder einem Schaltelement S zur Realisierung einer Differentialsperre ergänzbar.
In allen hier gezeigten Ausführungsbeispielen nach 2 bis 16 weisen die Rotationsachsen 15, 16 einen gemeinsamen Schnittpunkt X auf. Die Rotationsachsen 15, 16 können jedoch auch windschief zueinander liegen, so dass sie keinen gemeinsamen Schnittpunkt haben.
Bezugszeichen

1: Fahrzeug
2: Antriebsstrang
3: Getriebe
4: Eingangswelle
5: Erste Ausgangswelle
6: Zweite Ausgangswelle
7: Differential
8: Erster Planetenradsatz
9: Zweiter Planetenradsatz
10: Dritter Planetenradsatz
11 a: Erste Achse
11b: Zweite Achse
12: Übersetzungsstufe
13: Ortsfestes Bauelement
14: Koppelwelle
15: Erste Rotationsachse der Eingangswelle
16: Zweite Rotationsachse des Planetenrades
17: Mehrganggetriebe
18: Rad
19: Vierter Planetenradsatz
20: Welle
21: Zwischenwelle
22: Antriebseinheit
24: Stirnradstufe
25a: Erstes Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes
25b: Zweites Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes
25c: Drittes Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes
25d: Viertes Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes
26a: Erster Planetenträger des ersten Planetenradsatzes
26b: Zweiter Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes
26c: Dritter Planetenträger des dritten Planetenradsatzes
26d: Vierter Planetenträger des vierten Planetenradsatzes
27a: Erstes Hohlrad des ersten Planetenradsatzes
27b: Zweites Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes
27c: Drittes Hohlrad des dritten Planetenradsatzes
27d: Viertes Hohlrad des vierten Planetenradsatzes
28a: Erstes Planetenrad des ersten Planetenradsatzes
28b: Zweites Planetenrad des zweiten Planetenradsatzes
28c: Drittes Planetenrad des dritten Planetenradsatzes
28d: Viertes Planetenrad des vierten Planetenradsatzes
B: Erstes Schaltelement
K: Zweites Schaltelement
S: Drittes Schaltelement
X: Schnittpunkt der Rotationsachsen
Z1: Erstes Zahnrad des Stufenplanetenrades
Z2: Zweites Zahnrad des Stufenplanetenrades
Z3: Drittes Zahnrad der Stirnradstufe
Z4: Viertes Zahnrad der Stirnradstufe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013215877 B4 [0002]

Claims

Getriebe (3) für einen Antriebsstrang (2) eines Fahrzeugs (1), umfassend eine Eingangswelle (4), die eine erste Rotationsachse (15) aufweist, eine erste Ausgangswelle (5), eine zweite Ausgangswelle (6), wobei zwischen der Eingangswelle (4) und den beiden Ausgangswellen (5, 6) ein erster Planetenradsatz (8) mit mehreren Radsatzelementen und zumindest einen damit wirkverbundener zweiter Planetenradsatz (9) mit mehreren Radsatzelementen wirksam angeordnet sind, wobei einer der Planetenradsätze (8, 9) wenigstens ein Planetenrad (28b, 28d) mit einer zweiten Rotationsachse (16) aufweist, wobei die zweite Rotationsachse (16) des jeweiligen Planetenrades (28b, 28d) schräg zur ersten Rotationsachse (15) der Eingangswelle (4) angeordnet ist.
Getriebe (3) nach Anspruch 1, wobei der erste Planetenradsatz (8) und der zumindest zweite Planetenradsatz (9) einem Differential (7) zugeordnet sind, wobei mittels des ersten Planetenradsatzes (8) zumindest mittelbar ein erstes Abtriebsmoment auf die erste Ausgangswelle (5) übertragbar ist, wobei ein Abstützmoment des ersten Planetenradsatzes (8) zumindest in dem zweiten Planetenradsatz (9) derart wandelbar ist, dass ein dem ersten Abtriebsmoment entsprechendes zweites Abtriebsmoment auf die zweite Ausgangswelle (6) übertragbar ist, wobei ein erstes Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes (8) mit der Eingangswelle (4) wirkverbunden ist, wobei ein zweites Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes (8) zumindest mittelbar drehfest mit der ersten Ausgangswelle (5) verbunden ist, wobei ein drittes Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes (8) zumindest mittelbar drehfest mit einem ersten Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes (9) verbunden ist, wobei ein zweites Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes (9) drehfest mit einem ortsfesten Bauelement (13) verbunden ist, wobei ein drittes Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes (9) drehfest mit der zweiten Ausgangswelle (6) verbunden ist.
Getriebe (3) nach Anspruch 2, wobei das dritte Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes (8) über eine Koppelwelle (14) drehfest mit dem ersten Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes (9) verbunden ist.
Getriebe (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Rotationsachse (16) einen gemeinsamen Schnittpunkt (X) mit der ersten Rotationsachse (15) aufweist.
Getriebe (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Rotationsachse (16) windschief zur ersten Rotationsachse (15) angeordnet ist.
Getriebe (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Planetenradsatz (8) zumindest bereichsweise radial innerhalb des zweiten Planetenradsatzes (9) angeordnet ist.
Getriebe (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Eingangswelle (4) und die Ausgangswellen (5, 6) die gleiche Drehrichtung aufweisen.
Getriebe (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Eingangswelle (4) in eine erste Drehrichtung rotiert, die entgegengesetzt zu einer zweiten Drehrichtung der Ausgangswellen (5, 6) gerichtet ist.
Getriebe (3) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei zwischen der ersten Eingangswelle (4) und dem ersten Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes (8) eine Übersetzungsstufe (12) angeordnet ist.
Getriebe (3) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei zwischen der ersten Eingangswelle (4) und dem ersten Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes (8) ein Mehrganggetriebe (17) angeordnet ist.
Getriebe (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der ersten Ausgangswelle (5) und der zweiten Ausgangswelle (6) ein Schaltelement (S) zur Drehmomentübertragung zwischen den Ausgangswellen (5, 6) angeordnet ist.
Getriebe (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Radsatzelement ein Sonnenrad (25a, 25b) des jeweiligen Planetenradsatzes (8, 9), das zweite Radsatzelement ein Planetenträger (26a, 26b) des jeweiligen Planetenradsatzes (8, 9) und das dritte Radsatzelement ein Hohlrad (27a, 27b) des jeweiligen Planetenradsatzes (8, 9) sind.
Getriebe (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das erste Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes (8) ein Sonnenrad (25a) ist, wobei das zweite Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes (8) ein Hohlrad (27a) ist, und wobei das dritte Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes (8) ein Planetenträger (26a) ist, wobei das erste Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes (9) ein Hohlrad (27b) ist, wobei das zweite Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes (9) ein Planetenträger (26b) ist, und wobei das dritte Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes (9) ein Sonnenrad (25b) ist.
Getriebe (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Differential (7) ferner einen weiteren Planetenradsatz (19) mit mehreren Radsatzelementen umfasst.
Antriebsstrang (2) für ein Fahrzeug (1), umfassend ein Getriebe (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche sowie eine mit dem Getriebe (3) wirkverbundene Antriebseinheit (22).