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Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug aufweisend drei Planetenradsätze und fünf Wellen, wobei eine der fünf Wellen als Antriebswelle ausgebildet und dazu eingerichtet ist, mit einer Antriebsmaschine antriebswirksam verbunden zu werden, und wobei zwei der fünf Wellen als Abtriebswellen ausgebildet und dazu eingerichtet sind, mit einem jeweiligen Rad des Kraftfahrzeugs antriebswirksam verbunden zu werden. Ferner betrifft die Erfindung eine Antriebsvorrichtung mit einem solchen Getriebe sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Antriebsvorrichtung.
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Beispielsweise offenbart
DE 10 2013 215 877 A1 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. Das Umlaufrädergetriebe umfasst eine erste Getriebestufe, die ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetensatz, einen ersten Planetenträger und ein erstes Hohlrad aufweist, eine zweite Getriebestufe, die ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetensatz, einen zweiten Planetenträger und ein zweites Hohlrad aufweist, sowie eine dritte Planetenstufe, die ein drittes Sonnenrad, einen dritten Planetensatz und einen dritten Planetenträger umfasst. Das erste Sonnenrad ist als Leistungseingang eingerichtet, der erste Planetenträger ist mit dem zweiten Sonnenrad drehfest gekoppelt, der zweite Planetenträger ist stationär festgelegt, das erste Hohlrad ist mit dem dritten Sonnenrad gekoppelt, der erste Leistungsausgang erfolgt über die dritte Getriebestufe, und der zweite Leistungsausgang erfolgt über das zweite Hohlrad der zweiten Getriebestufe.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein alternatives Getriebe zu schaffen, das insbesondere eine verbesserte Leistungsdichte und einen verbesserten Wirkungsgrad aufweist. Das Getriebe soll aus einem Antriebsdrehmoment zwei etwa gleichgroße Abtriebsdrehmomente, welche größer als das Antriebsdrehmoment sind, erzeugen. Mithin soll das Getriebe sowohl eine Übersetzungsfunktion, also ein Drehmomentwandel, als auch eine Differentialfunktion, realisieren. Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Getriebe mit den Merkmalen von Patentanspruch 1.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Figuren.
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Ein erfindungsgemäßes Getriebe für ein Kraftfahrzeug umfasst einen ersten Planetenradsatz, einen zweiten Planetenradsatz und einen dritten Planetenradsatz, wobei jeder Planetenradsatz ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element aufweist, fünf Wellen, nämlich eine Antriebswelle zur Anbindung des Getriebes an eine Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs, eine erste Abtriebswelle und eine zweite Abtriebswelle jeweils zur Anbindung des Getriebes an ein Rad des Kraftfahrzeugs, eine erste Koppelwelle und eine zweite Koppelwelle jeweils zur drehfesten Verbindung von zwei Elementen zweier Planetenradsätze,
- • wobei eines der Elemente des ersten Planetenradsatzes mit der Antriebswelle drehfest verbunden ist, wobei ein anderes der Elemente des ersten Planetenradsatzes mit der ersten Koppelwelle drehfest verbunden ist, wobei ein anderes der Elemente des ersten Planetenradsatzes mit der zweiten Koppelwelle drehfest verbunden ist,
- • wobei eines der Elemente des zweiten Planetenradsatzes mit der ersten Koppelwelle drehfest verbunden ist, wobei ein anderes der Elemente des zweiten Planetenradsatzes mit einem stationären Bauteil drehfest verbunden ist, wobei ein anderes der Elemente des zweiten Planetenradsatzes mit der ersten Abtriebswelle drehfest verbunden ist,
- • wobei eines der Elemente des dritten Planetenradsatzes mit der zweiten Koppelwelle drehfest verbunden ist, wobei ein anderes der Elemente des dritten Planetenradsatzes mit der zweiten Abtriebswelle drehfest verbunden ist, wobei ein anderes der Elemente des dritten Planetenradsatzes mit einem stationären Bauteil drehfest verbunden ist.
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Unter einer „Anbindung“ einer Vorrichtung oder eines Elements am Getriebe ist zu verstehen, dass das Getriebe, insbesondere die entsprechende Welle des Getriebes entweder unmittelbar, beispielsweise drehfest mit der Vorrichtung oder mit dem Element verbunden ist, oder mittelbar, beispielsweise über mindestens ein weiteres Bauteil, insbesondere über mindestens eine weitere Welle oder ein weiteres Zahnrad, verbunden ist. Wenn zwei Wellen drehfest miteinander verbunden sind, rotieren sie gemeinsam in einer Drehrichtung mit einer Rotationsgeschwindigkeit. Insbesondere kann die Anbindung auch über ein Schaltelement erfolgen, wodurch eine antriebswirksame Kopplung und Entkopplung der Vorrichtung oder des Elements mit der entsprechenden Welle des Getriebes möglich ist.
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Unter einer „Welle“ ist nicht ausschließlich ein beispielsweise zylindrisches, drehbar gelagertes Getriebeelement 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. Zwei drehfest miteinander verbundene Wellen können einteilig ausgebildet sein.
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Unter einem „stationären Bauteil“ ist ein nicht rotierendes Bauteil des Getriebes zu verstehen. Beispielsweise ist das stationäre Bauteil als Gehäuse oder Gehäuseabschnitt des Getriebes ausgebildet. Alternativ kann das stationäre Bauteil als gehäusefeste Welle ausgebildet sein.
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Mithin ist der erste Planetenradsatz über die Antriebswelle mit der Antriebsmaschine zumindest mittelbar oder unmittelbar verbunden oder verbindbar, sowie über die erste Koppelwelle mit dem zweiten Planetenradsatz verbunden und über die zweite Koppelwelle mit dem dritten Planetenradsatz verbunden. Ferner ist der zweite Planetenradsatz mit dem Gehäuse und mit der ersten Abtriebswelle drehfest verbunden. Der zweite Planetenradsatz ist über die erste Abtriebswelle mit einem ersten Rad des Kraftfahrzeugs zumindest mittelbar oder unmittelbar verbunden oder verbindbar. Der dritte Planetenradsatz ist darüber hinaus mit der zweiten Abtriebswelle drehfest verbunden. Über die zweite Abtriebswelle ist der dritte Planetenradsatz mit einem zweiten Rad des Kraftfahrzeugs zumindest mittelbar oder unmittelbar verbunden oder verbindbar.
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Die Drehzahlen von der ersten Koppelwelle und der zweiten Koppelwelle weisen bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs unterschiedliche Drehrichtungen auf. Außerdem hat das Drehmoment an den beiden Koppelwellen unterschiedliche Vorzeichen. Insbesondere weist das Drehmoment an den beiden Koppelwellen unterschiedliche Beträge auf, sodass eine unsymmetrische Drehmomentverteilung vorliegt. Vorteilhaft daran ist, dass der erste Planetenradsatz genutzt wird, um eine Übersetzung zu generieren. Die Antriebswelle und die beiden Abtriebswellen weisen bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs die gleiche Drehrichtung auf. Wie bei jedem Differential kann in Abhängigkeit des Fahrzeugbetriebs eine der beiden Abtriebswellen entgegen der Antriebsdrehrichtung drehen. Vorteilhaft ist, dass sich durch die identischen Drehrichtungen von der Antriebswelle und den beiden Abtriebswellen das Getriebestützmoment verringert, wodurch die Bauteilbelastung geringerer ist. Dies kann insbesondere zu Kosten- und Gewichtvorteilen führen. Des Weiteren führt der Verzicht auf eine Drehrichtungsumkehr zu weniger Relativbewegung im Getriebe und dadurch zu einem potenziell besseren Wirkungsgrad.
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Beispielsweise ist die Antriebsmaschine als elektrische Maschine ausgebildet, die zum Antrieb des Fahrzeugs als Antriebsmotor und zur Rekuperation von elektrischer Energie als Generator betreibbar ist. Dazu ist die elektrische Maschine mit einem elektrischen Energiespeicher elektrisch verbunden. Die elektrische Maschine umfasst einen Rotor und einen Stator, wobei der Rotor drehfest mit einer Rotorwelle verbunden ist. Die Rotorwelle der elektrischen Maschine ist zumindest mittelbar oder unmittelbar mit der Antriebswelle verbunden. Beispielsweise ist die Rotorwelle der elektrischen Maschine über mindestens eine weitere Welle, über mehrere Zahnräder und/oder über ein Zugmittel mit der Antriebswelle verbunden. Die elektrische Maschine kann auf einer gemeinsamen Rotationsachse mit dem Getriebe angeordnet sein und somit koaxial zu der Antriebswelle ausgebildet sein, wobei dann die Rotorwelle mit der Antriebswelle vorzugsweise drehfest verbunden ist. Alternativ kann die elektrische Maschine achsparallel zu der Antriebswelle ausgebildet sein, wobei dann die Rotorwelle mit der Antriebswelle mittelbar verbunden ist. Alternativ kann die Antriebsmaschine als Verbrennungsmotor mit einer Kurbelwelle ausgebildet sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Element des ersten Planetenradsatzes mit der Antriebswelle drehfest verbunden, wobei das zweite Element des ersten Planetenradsatzes mit der zweiten Koppelwelle drehfest verbunden ist, wobei das dritte Element des ersten Planetenradsatzes mit der ersten Koppelwelle drehfest verbunden ist, wobei das erste Element des zweiten Planetenradsatzes mit der ersten Koppelwelle drehfest verbunden ist, wobei das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes mit einem stationären Bauteil drehfest verbunden ist, wobei das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes mit der ersten Abtriebswelle drehfest verbunden ist, wobei das erste Element des dritten Planetenradsatzes mit einem stationären Bauteil drehfest verbunden ist, wobei das zweite Element des dritten Planetenradsatzes mit der zweiten Abtriebswelle drehfest verbunden ist, wobei das dritte Element des dritten Planetenradsatzes mit der zweiten Koppelwelle drehfest verbunden ist. Hierzu wird auf die Ausführungsformen gemäß der 3 bis 6 verwiesen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Element des ersten Planetenradsatzes mit der Antriebswelle drehfest verbunden, wobei das zweite Element des ersten Planetenradsatzes mit der zweiten Koppelwelle drehfest verbunden ist, wobei das dritte Element des ersten Planetenradsatzes mit der ersten Koppelwelle drehfest verbunden ist, wobei das erste Element des zweiten Planetenradsatzes mit der ersten Koppelwelle drehfest verbunden ist, wobei das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes mit einem stationären Bauteil drehfest verbunden ist, wobei das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes mit der ersten Abtriebswelle drehfest verbunden ist, wobei das erste Element des dritten Planetenradsatzes mit der zweiten Koppelwelle drehfest verbunden ist, wobei das zweite Element des dritten Planetenradsatzes mit der zweiten Abtriebswelle drehfest verbunden ist, wobei das dritte Element des dritten Planetenradsatzes mit einem stationären Bauteil drehfest verbunden ist. Hierzu wird auf die Ausführungsform gemäß 7 verwiesen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Planetenradsatz axial zwischen dem ersten Planetenradsatz und dem dritten Planetenradsatz angeordnet. Alternativ ist der dritte Planetenradsatz axial zwischen dem ersten Planetenradsatz und dem zweiten Planetenradsatz angeordnet. Insbesondere ist der erste Planetenradsatz in beiden Fällen dazu eingerichtet, axial angrenzend an der Antriebsmaschine angeordnet zu sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei der drei Planetenradsätze radial geschachtelt angeordnet. Mit anderen Worten sind die Elemente der beiden Planetenradsätze derart axial überlappend angeordnet, dass einer der beiden Planetenradsätze außen und der andere der beiden Planetenradsätze innen angeordnet ist. Dadurch wird das Getriebe insbesondere in axialer Richtung kompakter ausgebildet. Bevorzugt sind der erste und zweite Planetenradsatz radial geschachtelt angeordnet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine der beiden Koppelwellen oder eine der beiden Abtriebswellen einteilig mit den damit verbundenen Elementen des jeweiligen Planetenradsatzes ausgebildet. Beispielsweise kann eine Koppelwelle oder eine Abtriebswelle einteilig als Zwischenrad mit zwei Verzahnungen ausgebildet sein, wobei eine Innenverzahnung des Zwischenrads ein Hohlrad für einen radial inneren Planetenradsatz bildet, wobei eine Außenverzahnung des Zwischenrads ein Sonnenrad für einen radial äußeren Planetenradsatz bildet. Ein solches Zwischenrad wird auch Sonnen-Hohlrad genannt. Alternativ kann eine Koppelwelle oder eine Abtriebswelle eine Verzahnung aufweisen, die ein gemeinsames Hohlrad für zwei Planetenradsätze bildet. Alternativ kann eine Koppelwelle oder eine Abtriebswelle eine Verzahnung aufweisen, die ein gemeinsames Sonnenrad für zwei Planetenradsätze bildet. Alternativ kann eine Koppelwelle oder eine Abtriebswelle einen gemeinsamen Planetenträger ausbilden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest einer der Planetenradsätze als Minus-Planetenradsatz ausgebildet, wobei das erste Element des jeweiligen Planetenradsatzes als Sonnenrad ausgebildet ist, wobei das zweite Element des jeweiligen Planetenradsatzes als Planetenträger ausgebildet ist, wobei das dritte Element des jeweiligen Planetenradsatzes als Hohlrad ausgebildet ist. An dem Planetenträger sind mehrere Planetenräder drehbar gelagert angeordnet, die mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad im Zahneingriff stehen.
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Alternativ kann zumindest einer der Planetenradsätze als Minus-Stufenplanetenradsatz ausgebildet sein, wobei dann der Planetenträger mehrere Stufenplanetenräder drehbar gelagert führt. Jedes Stufenplanetenrad weist zwei miteinander drehfest verbundene Zahnräder auf. Mit anderen Worten weist jedes Stufenplanetenrad zwei drehfest miteinander verbundene Verzahnungsabschnitte auf, die unterschiedliche Durchmesser haben. Eines der beiden Verzahnungsabschnitte kämmt mit dem Sonnenrad und das andere der beiden Verzahnungsabschnitte kämmt mit dem Hohlrad. Wenn das erste Element des Minus-Stufenplanetenradsatzes ein Sonnenrad ist, dann ist das dritte Element des Minus-Stufenplanetenradsatzes als Hohlrad ausgebildet. Wenn das erste Element des Minus-Stufenplanetenradsatzes ein Hohlrad ist, dann ist das dritte Element des Minus-Stufenplanetenradsatzes als Sonnenrad ausgebildet. Das zweite Element des Minus-Stufenplanetenradsatzes ist in beiden Fällen als Planetenträger ausgebildet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest einer der Planetenradsätze als Plus-Planetenradsatz ausgebildet, wobei das erste Element des jeweiligen Planetenradsatzes als Sonnenrad ausgebildet ist, wobei das zweite Element des jeweiligen Planetenradsatzes als Hohlrad ausgebildet ist, wobei das dritte Element des jeweiligen Planetenradsatzes als Planetenträger ausgebildet ist. Bei einem Plus-Planetensatz führt der Planetenträger mindestens ein Planetenradpaar, bei welchem das eine Planetenrad mit dem innenliegenden Sonnenrad und das andere Planetenrad mit dem umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht, sowie die Planetenräder untereinander kämmen.
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Alternativ kann zumindest einer der Planetenradsätze als Plus-Stufenplanetenradsatz mit zwei Sonnenrädern oder als Plus-Stufenplanetenradsatz mit zwei Hohlrädern ausgebildet sein. Bei einem Plus-Stufenplanetenradsatz mit zwei Sonnenrädern sind das erste und das zweite Element des Plus-Stufenplanetenradsatzes jeweils als Sonnenrad ausgebildet, wobei das dritte Element des Plus-Stufenplanetenradsatzes als Planetenträger ausgebildet ist. Bei einem Plus-Stufenplanetenradsatz mit zwei Hohlrädern sind das erste und das zweite Element des Plus-Stufenplanetenradsatzes jeweils als Hohlrad ausgebildet, wobei das dritte Element des Plus-Stufenplanetenradsatzes als Planetenträger ausgebildet ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist im Leistungsfluss vor der Antriebswelle eine konstante Übersetzungsstufe angeordnet. Mithin ist die Übersetzungsstufe als Vorübersetzung ausgebildet. Beispielsweise ist die Übersetzungsstufe als Planetenradsatz mit Sonnenrad, Hohlrad und Planetenträger oder als Stirnradstufe mit mindestens zwei im Zahneingriff miteinander stehenden Zahnräder ausgebildet. Wenn die Übersetzungsstufe als Planetenradsatz ausgebildet ist, ist eines der Elemente des Planetenradsatzes gehäusefest ausgebildet, ein anderes der Elemente ist mit einer Welle der Antriebsmaschine zumindest mittelbar oder unmittelbar verbunden oder verbindbar und ein anderes der Elemente ist mit der Antriebswelle drehfest verbunden. Wenn die Übersetzungsstufe als Stirnradstufe ausgebildet ist, ist die Antriebsmaschine achsparallel zum Getriebe und somit auch zu der Antriebswelle und den beiden Abtriebswellen angeordnet. Mittels einer Übersetzungsstufe können höhere Übersetzungen im Getriebe erzielt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind im Leistungsfluss vor der Antriebswelle ein erstes Schaltelement zum Schalten eines ersten Ganges und ein zweites Schaltelement zum Schalten eines zweiten Ganges angeordnet. Unter einem „Schaltelement“ ist eine schaltbare Vorrichtung zu verstehen, die zumindest einen geöffneten und einen geschlossenen Zustand aufweist, wobei im geöffneten Zustand zwei damit verbundene Wellen frei rotieren können, und wobei im geschlossenen Zustand die beiden Wellen drehfest miteinander verbunden sind. Beispielsweise bilden das erste und das zweite Schaltelement zusammen mit einem Planetenradsatz eine 2-Gang-Baugruppe, die den drei Planetenradsätzen des Getriebes vorgeschaltet ist. Der vorgeschaltete Planetenradsatz weist beispielsweise die Elemente Sonnenrad, Hohlrad und Planetenträger auf. Über das erste Schaltelement wird der vorgeschaltete Planetenradsatz verblockt. Mit anderen Worten werden zwei Elemente des vorgeschaltete Planetenradsatzes, beispielsweise das Sonnenrad und das Hohlrad, drehfest verbunden, sodass der vorgeschaltete Planetenradsatz im Block umläuft und die Übersetzung 1 aufweist. Über das zweite Schaltelement wird eines der Elemente des vorgeschaltete Planetenradsatzes, beispielsweise das Sonnenrad drehfest mit dem Gehäuse verbunden, sodass eine andere Übersetzung eingestellt wird. Mithin ist das zweite Schaltelement als Bremse ausgebildet. Unter einer „Bremse“ ist in diesem Zusammenhang eine schaltbare Vorrichtung zu verstehen, die in einem geschlossenen Zustand eine Welle des vorgeschalteten Planetenradsatzes mit einem Gehäuse drehfest verbindet, sodass dann diese Welle stationär festgelegt und somit an einer Rotation gehindert ist. In einem geöffneten Zustand des Schaltelements ist die Welle von dem Gehäuse entkoppelt, wodurch diese Welle frei rotieren kann. Jedes Schaltelement ist von einem jeweiligen Aktuator schaltbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Schaltelement zur Erzeugung einer Sperrwirkung zwischen den beiden Abtriebswellen angeordnet. Dieses Schaltelement kann als reibschlüssiges oder formschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein. Beispielsweise ist ein formschlüssiges Schaltelement als Klauenkupplung ausgebildet. Durch ein formschlüssiges Schaltelement kann die Effizienz des Getriebes aufgrund verminderter Schleppverluste erhöht werden. Insbesondere sind formschlüssige Schaltelemente kompakter sowie wirkungsgradoptimiert ausgebildet und haben einen Kostenvorteil gegenüber reibschlüssigen Schaltelementen. Jedoch ist ein Schlupfbetrieb, d.h. eine begrenzte Sperrwirkung unter Differenzdrehzahl mit formschlüssigen Schaltelementen nicht möglich. Beispielsweise umfasst ein reibschlüssiges Schaltelement mehrere Lamellen oder zumindest eine konusförmige Reibfläche. Im Falle eines reibschlüssigen Schaltelementes kann dieses über einen Aktuator oder mechanisch, insbesondere durch Nutzung von Axialkräften aus Schrägverzahnungen betätigt werden. Ein Aktuator kann gehäusefest oder mitrotierend angeordnet sein.
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Eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung weist eine Antriebsmaschine und ein erfindungsgemäßes Getriebe auf. Vorzugsweise ist die Antriebsmaschine als elektrische Maschine ausgebildet. Alternativ ist die Antriebsmaschine als Verbrennungsmotor ausgebildet. Die Antriebsmaschine kann koaxial oder achsparallel zur Antriebswelle des Getriebes angeordnet sein. Über die Antriebswelle wird die Antriebsleistung der Antriebsmaschine in das Getriebe eingespeist und auf die beiden Abtriebswellen verteilt, wobei die jeweilige Abtriebswelle mit einem jeweiligen Antriebsrad einer Antriebsachse des Fahrzeugs antriebswirksam verbunden ist.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung. Insbesondere ist das Fahrzeug als Elektrofahrzeug ausgebildet und weist eine elektrische Antriebsachse mit der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung auf. Die obigen Definitionen sowie Ausführungen zu technischen Effekten, Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Getriebes gelten sinngemäß ebenfalls für die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung und für das erfindungsgemäße Fahrzeug.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt, wobei gleiche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen:
- 1 eine stark abstrahierte schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung;
- 2 eine stark abstrahierte schematische Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung;
- 3 eine stark abstrahierte schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 4 eine stark abstrahierte schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- 5 eine stark abstrahierte schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform;
- 6 eine stark abstrahierte schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform;
- 7 eine stark abstrahierte schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform;
- 8 eine stark abstrahierte schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform;
- 9 eine stark abstrahierte schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform;
- 10 eine stark abstrahierte schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform;
- 11 eine stark abstrahierte schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform;
- 12 eine stark abstrahierte schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform;
- 13 eine stark abstrahierte schematische Ansicht eines Plus-Planetenradsatzes;
- 14 eine stark abstrahierte schematische Ansicht eines Minus-Stufenplanetenradsatzes;
- 15 eine stark abstrahierte schematische Ansicht eines Plus-Stufenplanetenradsatzes mit zwei Sonnenrädern; und
- 16 eine stark abstrahierte schematische Ansicht eines Plus-Stufenplanetenradsatzes mit zwei Hohlrädern.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 100 mit einer ersten Radachse 101 mit zwei Rädern R1, R2 und einer zweiten Radachse 102 mit zwei Rädern R3, R4. Vorliegend ist die erste Radachse 101 als hintere Antriebsachse des Kraftfahrzeugs 100 ausgebildet und mit einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung ausgestattet, die eine einzige als elektrische Maschine ausgebildete Antriebsmaschine 2 und ein als Umlaufrädergetriebe ausgebildetes Getriebe 1 aufweist. Mithin ist das Kraftfahrzeug 100 als elektrisches Fahrzeug ausgebildet. Die Antriebsvorrichtung ist quer zur Fahrzeuglängsrichtung angeordnet und mit den Rädern R1, R2 der ersten Radachse 101 antriebswirksam verbunden. Vorliegend ist an der zweiten Radachse 102, also an der Frontachse des Fahrzeugs 100, keine weitere Antriebsvorrichtung angeordnet, wodurch Kosten, Gewicht und Bauraum eingespart werden. Alternativ kann die Antriebsvorrichtung anstatt an der Heckachse auch an der Frontachse des Kraftfahrzeugs 100 angeordnet sein. Zur Realisierung eines Allradantriebsystems kann an der zweiten Radachse 102 eine weitere Antriebsvorrichtung angeordnet und mit den Rädern R3, R4 dieser Radachse 102 antriebswirksam verbunden sein.
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2 zeigt schematisch eine Prinzipskizze der Antriebsvorrichtung gemäß 1. Das Getriebe 1 der Antriebsvorrichtung umfasst einen ersten Planetenradsatz P1, einen zweiten Planetenradsatz P2 und einen dritten Planetenradsatz P3, die jeweils durch einen Kreis grafisch dargestellt sind. Jeder Planetenradsatz P1, P2, P3 weist ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element auf, die jeweils durch drei Anbindungsmöglichkeiten am jeweiligen Planetenradsatz P1, P2, P3 angedeutet sind. Ferner umfasst das Getriebe 1 fünf Wellen, nämlich eine Antriebswelle WAn zur Anbindung des Getriebes 1 an die Antriebsmaschine 2, eine erste Abtriebswelle WAb1 und eine zweite Abtriebswelle WAb2 jeweils zur Anbindung des Getriebes 1 an ein Rad des Kraftfahrzeugs sowie eine erste Koppelwelle W1 und eine zweite Koppelwelle W2.
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Eines der Elemente des ersten Planetenradsatzes P1 ist mit der Antriebswelle WAn drehfest verbunden. Der erste Planetenradsatz P1 ist über die Antriebswelle WAn mit der Antriebsmaschine 2 antriebswirksam verbunden. Mit anderen Worten kann im Leistungsfluss zwischen der Antriebsmaschine 2 und der Antriebswelle WAn mindestens eine weitere Welle, ein Zahnrad, ein Schaltelement oder dergleichen angeordnet sein. Ein anderes der Elemente des ersten Planetenradsatzes P1 ist mit der ersten Koppelwelle W1 drehfest verbunden. Ein anderes der Elemente des ersten Planetenradsatzes P1 ist mit der zweiten Koppelwelle W2 drehfest verbunden.
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Eines der Elemente des zweiten Planetenradsatzes P2 ist mit der ersten Koppelwelle W1 drehfest verbunden. Mithin ist der erste Planetenradsatz P1 über die erste Koppelwelle W1 mit dem zweiten Planetenradsatz P2 verbunden. Ein anderes der Elemente des zweiten Planetenradsatzes P2 ist mit einem als Gehäuse G ausgebildeten stationären Bauteil des Getriebes 1 drehfest verbunden. Ein anderes der Elemente des zweiten Planetenradsatzes P2 ist mit der ersten Abtriebswelle WAb1 drehfest verbunden.
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Eines der Elemente des dritten Planetenradsatzes P3 ist mit der zweiten Koppelwelle W2 drehfest verbunden. Mithin ist der erste Planetenradsatz P1 über die zweite Koppelwelle W2 mit dem dritten Planetenradsatz P3 verbunden. Ein anderes der Elemente des dritten Planetenradsatzes P3 ist mit der zweiten Abtriebswelle WAb2 drehfest verbunden. Ein anderes der Elemente des dritten Planetenradsatzes P3 ist mit einem als Gehäuse G ausgebildeten stationären Bauteil des Getriebes 1 drehfest verbunden. Insbesondere sind der zweite und dritte Planetenradsatz P2, P3 mit demselben Gehäuseabschnitt drehfest verbunden.
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Die Drehzahlen von der ersten Koppelwelle W1 und der zweiten Koppelwelle W2 weisen bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs unterschiedliche Drehrichtungen auf. Außerdem hat das Drehmoment an den beiden Koppelwellen W1, W2 unterschiedliche Vorzeichen. Insbesondere weist das Drehmoment an den beiden Koppelwellen W1, W2 unterschiedliche Beträge auf, sodass eine unsymmetrische Drehmomentverteilung vorliegt. Vorteilhaft daran ist, dass der erste Planetenradsatz P1 genutzt wird, um eine Übersetzung zu generieren. Die Antriebswelle WAn und die beiden Abtriebswellen WAb1, WAb2 weisen bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs die gleiche Drehrichtung auf. Wie bei jedem Differential kann auch hier in Abhängigkeit des Fahrzeugbetriebs eine der beiden Abtriebswellen WAb1, WAb2 entgegen der Antriebsdrehrichtung drehen. Vorteilhaft ist, dass sich durch die identischen Drehrichtungen von der Antriebswelle WAn und den beiden Abtriebswellen WAb1, WAb2 das Getriebestützmoment verringert, wodurch die Bauteilbelastung geringerer ist. Dies kann insbesondere zu Kosten- und Gewichtvorteilen führen. Des Weiteren führt der Verzicht auf eine Drehrichtungsumkehr zu weniger Relativbewegung im Getriebe 1 und dadurch zu einem potenziell besseren Wirkungsgrad.
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3 zeigt schematisch die Antriebsvorrichtung mit dem Getriebe 1 gemäß einer ersten Ausführungsform. Vorteilhaft an dieser ersten Ausführungsform ist ein guter Wirkungsgrad, geringe Radsatzmomente und ein breiter Übersetzungsbereich des Getriebes 1. Das Getriebe 1 umfasst den ersten Planetenradsatz P1, den zweiten Planetenradsatz P2 und den dritten Planetenradsatz P3, wobei jeder der drei Planetenradsätze P1, P2, P3 ein erstes Element E11, E21, E31, ein zweites Element E12, E22, E32 und ein drittes Element E13, E23, E33 aufweist. Vorliegend ist das erste Element E11, E21, E31 des jeweiligen Planetenradsatzes P1, P2, P3 als Sonnenrad ausgebildet, wobei das zweite Element E12, E22, E32 des jeweiligen Planetenradsatzes P1, P2, P3 als Planetenträger ausgebildet ist, wobei das dritte Element E13, E23, E33 des jeweiligen Planetenradsatzes P1, P2, P3 als Hohlrad ausgebildet ist. Jeder Planetenträger trägt mindestens ein Planetenrad, das mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes P1, P2, P3 im Zahneingriff steht. Mithin ist jeder der drei Planetenradsätze P1, P2, P3 als konventioneller Minus-Planetenradsatz ausgebildet. Alternativ kann mindestens einer der drei Planetenradsätze als konventioneller Plus-Planetenradsatz, Minus-Stufenplanetenradsatz, Plus-Stufenplanetenradsatz mit zwei Sonnenrädern oder Plus-Stufenplanetenradsatz mit zwei Hohlrädern ausgebildet sein.
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Das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 ist mit der Antriebswelle WAn drehfest verbunden, wobei das zweite Element E12 des ersten Planetenradsatzes P1 mit der zweiten Koppelwelle W2 drehfest verbunden ist, und wobei das dritte Element E13 des ersten Planetenradsatzes P1 mit der ersten Koppelwelle W1 drehfest verbunden ist. Die Antriebswelle WAn ist vorliegend mit der Antriebsmaschine 2 verbunden. Alternativ können im Leistungsfluss zwischen der Antriebsmaschine 2 und der Antriebswelle WAn weitere Elemente, insbesondere Wellen, Zahnräder, Schaltelemente oder sonstige Vorrichtungen angeordnet sein. Beispielsweise kann durch ein solches Schaltelement der Leistungsfluss zwischen der Antriebsmaschine 2 und der Antriebswelle WAn unterbrochen werden.
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Das erste Element E21 des zweiten Planetenradsatzes P2 ist mit der ersten Koppelwelle W1 drehfest verbunden, wobei das zweite Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 mit einem als Gehäuse G ausgebildeten stationären Bauteil drehfest verbunden ist, und wobei das dritte Element E23 des zweiten Planetenradsatzes P2 mit der ersten Abtriebswelle WAb1 drehfest verbunden ist.
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Das erste Element E31 des dritten Planetenradsatzes P3 ist mit einem als Gehäuse G ausgebildeten stationären Bauteil drehfest verbunden, wobei das zweite Element E32 des dritten Planetenradsatzes P3 mit der zweiten Abtriebswelle WAb2 drehfest verbunden ist, und wobei das dritte Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3 mit der zweiten Koppelwelle W2 drehfest verbunden ist.
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Mithin sind das zweite Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 und das erste Element E31 des dritten Planetenradsatzes P3 mit dem Gehäuse G drehfest verbunden. Ferner verbindet die erste Koppelwelle W1 das dritte Element E13 des ersten Planetenradsatzes P1 drehfest mit dem ersten Element E21 des zweiten Planetenradsatzes P2, wobei die zweite Koppelwelle W2 das zweite Element E12 des ersten Planetenradsatzes P1 drehfest mit dem dritten Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3 verbindet. Die Anbindung des zweiten Elementes E12 des ersten Planetenradsatzes P1 ist auf der der Antriebsmaschine 2 abgewandten Seite des ersten Planetenradsatzes P1 angeordnet. Vorteilhaft daran ist, dass der erste Planetenradsatz P1 nicht durch einen großen Topf umbaut werden muss.
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Der zweite Planetenradsatz P2 ist axial zwischen dem ersten Planetenradsatz P1 und dem dritten Planetenradsatz P3 angeordnet, wobei der erste Planetenradsatz P1 axial an der Antriebsmaschine 2 angrenzt. Dadurch wird die Antriebsvorrichtung kompakt ausgebildet. Alle Planetenradsätze P1, P2, P3 sind auf einer Seite neben der Antriebsmaschine 2 angeordnet, wodurch der Ölraum des Getriebes 1 schmaler gestalten werden kann, sodass eine Ölansaugung in Kurvenfahrten weniger kritisch ist. Ferner sind alle drei Planetenradsätze P1, P2, P3 sind auf einer gemeinsamen Rotationsachse R angeordnet. Die Antriebsmaschine 2 ist koaxial zur Rotationsachse R angeordnet. Die Antriebswelle WAn ist als Hohlwelle ausgebildet, wobei sich die zweite Abtriebswelle WAb2 axial durch die Antriebswelle WAn und die Antriebsmaschine 2 erstreckt. Die jeweilige Abtriebswelle WAb1, WAb2 ist drehfest mit einem jeweiligen Rad des Kraftfahrzeugs verbunden.
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Der jeweilige Anschluss am zweiten und dritten Element E32, E33 des dritten Planetenradsatzes P3 ist axial in Richtung des zweiten Planetenradsatzes P2 angeordnet. Der Anschluss am ersten Element E31 des dritten Planetenradsatzes P3 ist axial in dazu entgegengesetzter Richtung, also weg vom zweiten Planetenradsatzes P2 angeordnet, verläuft dann aber um den dritten Planetenradsatz P3 herum in Richtung des zweiten Planetenradsatzes P2.
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4 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung. Die Antriebsvorrichtung gemäß 4 entspricht im Wesentlichen der Antriebsvorrichtung gemäß 3, wobei ein Unterschied zwischen diesen beiden Ausführungsformen in der Anordnung des ersten und zweiten Planetenradsatzes P1, P2 besteht. Vorteilhaft an dieser zweiten Ausführungsform gegenüber der ersten Ausführungsform ist eine kurze axiale Baulänge des Getriebes 1. Vorliegend sind der erste und der zweite Planetenradsatz P1, P2 radial geschachtelt angeordnet, wobei der erste Planetenradsatz P1 radial innen angeordnet ist, und wobei der zweite Planetenradsatz P2 radial außen angeordnet ist. Mithin ist der erste Planetenradsatz P1 näher an der Rotationsachse R angeordnet als der zweite Planetenradsatz P2. Die Elemente E11, E12, E13 des ersten Planetenradsatzes P1 und die Elemente E21, E22, E23 des zweiten Planetenradsatzes P2 überlappen sich in axialer Richtung. Die erste Koppelwelle W1 ist als Zwischenrad mit einer Innenverzahnung und einer Au-ßenverzahnung ausgebildet und verbindet den ersten Planetenradsatz P1 und den zweiten Planetenradsatz P2. Mit anderen Worten sind das dritte Element E13 des ersten Planetenradsatzes P1, das erste Element E21 des zweiten Planetenradsatzes P2 und die erste Koppelwelle W1 einteilig als gemeinsames Bauteil ausgebildet. Die Innenverzahnung des Zwischenrads bildet ein Hohlrad für den radial inneren ersten Planetenradsatz P1. Die Außenverzahnung des Zwischenrads bildet ein Sonnenrad für den radial äußeren zweiten Planetenradsatz P2. Das Zwischenrad macht das Getriebe 1 kompakter und leichter. Ansonsten entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß 4 dem Ausführungsbeispiel gemäß 3, auf das Bezug genommen wird.
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5 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung. Die Antriebsvorrichtung gemäß 5 entspricht im Wesentlichen der Antriebsvorrichtung gemäß 3, wobei ein Unterschied zwischen diesen beiden Ausführungsformen in der Anordnung der Anschlüsse am dritten Planetenradsatzes P3 besteht. Vorliegend ist der Anschluss am ersten Element E31 des dritten Planetenradsatzes P3 axial in Richtung des zweiten Planetenradsatzes P2 angeordnet. Der Anschluss am dritten Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3 ist axial in dazu entgegengesetzter Richtung, also weg vom zweiten Planetenradsatzes P2 angeordnet. Ferner ist der Anschluss am zweiten Element E32 des dritten Planetenradsatzes P3 axial in Richtung des zweiten Planetenradsatzes P2 angeordnet, verläuft dann aber in entgegengesetzter Richtung um den dritten Planetenradsatz P3 herum. Ansonsten entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß 5 dem Ausführungsbeispiel gemäß 3, auf das Bezug genommen wird.
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6 zeigt eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung. Die Antriebsvorrichtung gemäß 6 entspricht im Wesentlichen der Antriebsvorrichtung gemäß 3, wobei ein Unterschied zwischen diesen beiden Ausführungsformen in der Anordnung des zweiten und dritten Planetenradsatzes P2, P3 besteht. Vorliegend ist der dritte Planetenradsatz P3 axial zwischen dem ersten Planetenradsatz P1 und dem zweiten Planetenradsatz P2 angeordnet. Dadurch können sich Vorteile bei der Anordnung des Getriebes 1 im Gehäuse ergeben. Ansonsten entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß 6 dem Ausführungsbeispiel gemäß 3, auf das Bezug genommen wird.
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7 zeigt eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung. Die Antriebsvorrichtung gemäß 7 entspricht im Wesentlichen der Antriebsvorrichtung gemäß 3, wobei ein Unterschied zwischen diesen beiden Ausführungsformen in der Anbindung des dritten Planetenradsatzes P3 besteht. Vorteilhaft an dieser fünften Ausführungsform ist ein guter Wirkungsgrad, geringe Radsatzmomente und eine geringe Bauteilbelastung des Getriebes 1. Vorliegend ist das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 mit der Antriebswelle WAn drehfest verbunden, wobei das zweite Element E12 des ersten Planetenradsatzes P1 mit der zweiten Koppelwelle W2 drehfest verbunden ist, wobei das dritte Element E13 des ersten Planetenradsatzes P1 mit der ersten Koppelwelle W1 drehfest verbunden ist. Das erste Element E21 des zweiten Planetenradsatzes P2 ist mit der ersten Koppelwelle W1 drehfest verbunden, wobei das zweite Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 mit einem als Gehäuse G ausgebildeten stationären Bauteil drehfest verbunden ist, wobei das dritte Element E23 des zweiten Planetenradsatzes P2 mit der ersten Abtriebswelle WAb1 drehfest verbunden ist. Ferner ist das erste Element E31 des dritten Planetenradsatzes P3 mit der zweiten Koppelwelle W2 drehfest verbunden, wobei das zweite Element E32 des dritten Planetenradsatzes P3 mit der zweiten Abtriebswelle WAb2 drehfest verbunden ist, wobei das dritte Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3 mit einem als Gehäuse G ausgebildeten stationären Bauteil drehfest verbunden ist. Ansonsten entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß 7 dem Ausführungsbeispiel gemäß 3, auf das Bezug genommen wird.
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8 zeigt eine sechste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung. Die Antriebsvorrichtung gemäß 8 entspricht im Wesentlichen der Antriebsvorrichtung gemäß 3, wobei ein Unterschied zwischen diesen beiden Ausführungsformen in der Anordnung einer konstanten Übersetzungsstufe im Leistungsfluss zwischen der Antriebsmaschine 2 und der Antriebswelle WAn besteht. Vorliegend ist diese Vorübersetzung als vierter Planetenradsatz P4 ausgebildet und umfasst ein als Sonnenrad ausgebildetes erstes Element E41, ein als Planetenträger ausgebildetes zweites Element E42 und ein als Hohlrad ausgebildetes drittes Element E43. Das erste Element E41 des vierten Planetenradsatzes P4 ist drehfest mit dem als Gehäuse G ausgebildeten stationären Bauteil verbunden. Das zweite Element E42 des vierten Planetenradsatzes P4 ist drehfest mit der Antriebswelle WAn verbunden. Das dritte Element E43 des vierten Planetenradsatzes P4 ist antriebswirksam mit der Antriebsmaschine 2 verbunden. Alternativ kann die Anbindung des vierten Planetenradsatzes P4 auch anders vorliegen, wobei eines der Elemente E41, E42, E43 des vierten Planetenradsatzes P4 mit dem Gehäuse G drehfest verbunden ist, ein anderes der Elemente E41, E42, E43 des vierten Planetenradsatzes P4 mit der Antriebsmaschine 2 antriebswirksam, also mittelbar oder unmittelbar verbunden oder verbindbar ist, und wobei ein anderes der Elemente E41, E42, E43 des vierten Planetenradsatzes P4 mit der Antriebswelle WAn drehfest verbunden ist. Vorteilhaft an dieser als Planetenradsatz ausgebildeten Vorübersetzung ist, dass höhere Übersetzungen mit dem Getriebe 1 erzielt werden können. Ansonsten entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß 8 dem Ausführungsbeispiel gemäß 3, auf das Bezug genommen wird.
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9 zeigt eine siebte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung. Die Antriebsvorrichtung gemäß 9 entspricht im Wesentlichen der Antriebsvorrichtung gemäß 3, wobei ein Unterschied zwischen diesen beiden Ausführungsformen in der Anordnung einer konstanten Übersetzungsstufe im Leistungsfluss zwischen der Antriebsmaschine 2 und der Antriebswelle WAn besteht. Vorliegend ist diese Vorübersetzung als Stirnradstufe ST ausgebildet und umfasst ein erstes Zahnrad Z1, das antriebswirksam mit der Antriebsmaschine 2 verbunden ist, und ein zweites Zahnrad Z2, das mit der Antriebswelle WAn drehfest verbunden ist. Über die Durchmesser der beiden Zahnräder Z1, Z2 der Stirnradstufe ST kann ein Achsabstand der Antriebsmaschine 2 zur Rotationsachse R eingestellt werden. Mithin ist die Antriebsmaschine 2 achsparallel zur Antriebswelle WAn und zu den beiden Abtriebswellen WAb1, WAb2 angeordnet. Vorteilhaft an dieser als Stirnradstufe ST ausgebildeten Vorübersetzung ist, dass höhere Übersetzungen mit dem Getriebe 1 erzielt werden können. Ansonsten entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß 9 dem Ausführungsbeispiel gemäß 3, auf das Bezug genommen wird.
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10 zeigt eine achte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung. Die Antriebsvorrichtung gemäß 10 entspricht im Wesentlichen der Antriebsvorrichtung gemäß 3, wobei ein Unterschied zwischen diesen beiden Ausführungsformen in der Anordnung eines Schaltelements S zur Erzeugung einer Sperrwirkung zwischen den beiden Abtriebswellen WAb1, WAb2 besteht. Vorliegend ist das Schaltelement S als reibschlüssiges Schaltelement ausgebildet und erzeugt in einem teilweise geschlossenen Zustand ein Drehmoment zwischen den beiden Abtriebswellen WAb1, WAb2. In einem vollständig geschlossenen Zustand des Schaltelements S werden die beiden Abtriebswellen WAb1, WAb2 über das Schaltelement S drehfest miteinander verbunden. In einem vollständig geöffneten Zustand des Schaltelements S wird kein Drehmoment über das Schaltelement S zwischen den beiden Abtriebswellen WAb1, WAb2 übertragen. Beispielsweise kann das Schaltelement S eine oder mehrere parallel wirkende Reibflächen aufweisen. Alternativ kann das Schaltelement S eine oder mehrere konusförmig ausgebildete Reibflächen aufweisen. Ein Getriebe 1 mit einem solchen Sperrdifferential ermöglich insbesondere sportliches Fahren. Ansonsten entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß 10 dem Ausführungsbeispiel gemäß 3, auf das Bezug genommen wird.
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11 zeigt eine neunte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung. Die Antriebsvorrichtung gemäß 11 entspricht im Wesentlichen der Antriebsvorrichtung gemäß 3, wobei ein Unterschied zwischen diesen beiden Ausführungsformen in der Anordnung eines Schaltelements S zur Erzeugung einer Sperrwirkung zwischen den beiden Abtriebswellen WAb1, WAb2 besteht. Vorliegend ist das Schaltelements S als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet und erzeugt in einem geschlossenen Zustand ein Sperrmoment zwischen den beiden Abtriebswellen WAb1, WAb2, indem die beiden Abtriebswellen WAb1, WAb2 drehfest miteinander verbunden werden. In einem geöffneten Zustand des Schaltelements S wird kein Sperrmoment zwischen den beiden Abtriebswellen WAb1, WAb2 erzeugt. Beispielsweise kann das Schaltelement S mehrere formschlüssige Klauen aufweisen. Ein Getriebe 1 mit einem solchen Sperrdifferential unterstützt insbesondere die Traktion beim Fahren im Gelände. Ansonsten entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß 11 dem Ausführungsbeispiel gemäß 3, auf das Bezug genommen wird.
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12 zeigt eine zehnte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung. Die Antriebsvorrichtung gemäß 12 entspricht im Wesentlichen der Antriebsvorrichtung gemäß 8, wobei ein Unterschied zwischen diesen beiden Ausführungsformen in der Anordnung eines ersten Schaltelements A zum Schalten eines ersten Ganges und eines zweiten Schaltelements B zum Schalten eines zweiten Ganges im Leistungsfluss zwischen der Antriebsmaschine 2 und der Antriebswelle WAn besteht. Vorliegend sind beide Schaltelemente A, B als reibschlüssige Schaltelemente ausgebildet, beispielsweise als Lamellenkupplungen, und ermöglichen eine Lastschaltbarkeit. In einem geschlossenen Zustand des ersten Schaltelements A und einem geöffneten Zustand des zweiten Schaltelements B wird das erste Element E41 des vierten Planetenradsatzes P4 drehfest mit dem Gehäuse G verbunden und eine erste Übersetzung eingestellt. In einem geöffneten Zustand des ersten Schaltelements A und einem geschlossenen Zustand des zweiten Schaltelements B wird der vierte Planetenradsatz P4 verblockt, indem das erste Element E41 des vierten Planetenradsatzes P4 und das dritte Element E43 des vierten Planetenradsatzes P4 drehfest verbunden werden, und dadurch eine zweite Übersetzung eingestellt. Vorteilhaft an einer solchen vorgeschalteten 2-Gang-Schaltvorrichtung ist, dass dadurch hohe Übersetzungen bei hoher Endgeschwindigkeit ermöglicht werden. Ansonsten entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß 12 dem Ausführungsbeispiel gemäß 8, auf das Bezug genommen wird.
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Die 13 bis 16 zeigen unterschiedliche Ausgestaltungen von Planetenradsätzen. Zumindest einer der Planetenradsätze des erfindungsgemäßen Getriebes kann anstatt als konventioneller Minus-Planetenradsatz als konventioneller Plus-Planetenradsatz, Minus-Stufenplanetenradsatz, Plus-Stufenplanetenradsatz mit zwei Sonnenrädern oder Plus-Stufenplanetenradsatz mit zwei Hohlrädern ausgebildet sein.
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13 zeigt einen Plus-Planetenradsatz. Das erste Element E1 des Plus-Planetenradsatzes ist als Sonnenrad ausgebildet, wobei das zweite Element E2 des Plus-Planetenradsatzes als Hohlrad ausgebildet ist, und wobei das dritte Element E3, des Plus-Planetenradsatzes als Planetenträger ausgebildet ist. Der Planetenträger des Plus-Planetenradsatzes führt mindestens ein Planetenradpaar, bestehend aus einem ersten Planetenrad PR1 und einem zweiten Planetenrad PR2. Das erste Planetenrad PR1 steht mit dem innenliegenden Sonnenrad im Zahneingriff und das zweite Planetenrad PR2 steht mit dem umliegenden Hohlrad im Zahneingriff. Ferner stehen die beiden Planetenräder PR1, PR2 eines Planetenradpaares auch miteinander im Zahneingriff.
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14 zeigt einen Minus-Stufenplanetensatz. Das erste Element E1 des Minus-Stufenplanetensatzes ist vorliegend als Sonnenrad ausgebildet und kann alternativ als Hohlrad ausgebildet sein. Das zweite Element E2 des Minus-Stufenplanetensatzes ist als Planetenträger ausgebildet. Das dritte Element E3 des Minus-Stufenplanetensatzes ist vorliegend als Hohlrad ausgebildet und kann, falls das erste Element E1 des Minus-Stufenplanetensatz ein Hohlrad ist, als Sonnenrad ausgebildet sein. Der Planetenträger des Minus-Stufenplanetensatzes führt mindestens ein Stufenplanetenrad, bestehend aus einem ersten Zahnrad ZR1 und einem zweiten Zahnrad ZR2, wobei die beiden Zahnräder ZR1, ZR2 drehfest sowie einteilig miteinander verbunden sind. Vorliegend weist das erste Zahnrad ZR1 des Stufenplanetenrades einen kleineren Durchmesser als das zweite Zahnrad ZR2 des Stufenplanetenrades auf. Das erste Zahnrad ZR1 des Stufenplanetenrades steht mit dem innenliegenden Sonnenrad im Zahneingriff und das zweite Zahnrad ZR2 des Stufenplanetenrades steht mit dem umliegenden Hohlrad im Zahneingriff.
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15 zeigt einen Plus-Stufenplanetensatz mit zwei Sonnenrädern. Das erste Element E1 des Plus-Stufenplanetensatzes ist als erstes Sonnenrad ausgebildet. Das zweite Element E2 des Plus-Stufenplanetensatzes ist als zweites Sonnenrad ausgebildet. Das dritte Element E3 des Plus-Stufenplanetensatzes ist als Planetenträger ausgebildet. Der Planetenträger des Plus-Stufenplanetensatzes führt mindestens ein Stufenplanetenrad, bestehend aus einem ersten Zahnrad ZR1 und einem zweiten Zahnrad ZR2, wobei die beiden Zahnräder ZR1, ZR2 drehfest sowie einteilig miteinander verbunden sind. Vorliegend weist das erste Zahnrad ZR1 des Stufenplanetenrades einen größeren Durchmesser als das zweite Zahnrad ZR2 des Stufenplanetenrades auf. Das erste Zahnrad ZR1 des Stufenplanetenrades steht mit dem ersten Sonnenrad im Zahneingriff und das zweite Zahnrad ZR2 des Stufenplanetenrades steht mit dem zweiten Sonnenrad im Zahneingriff.
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16 zeigt einen Plus-Stufenplanetensatz mit zwei Hohlrädern. Das erste Element E1 des Plus-Stufenplanetensatzes ist als erstes Hohlrad ausgebildet. Das zweite Element E2 des Plus-Stufenplanetensatzes ist als zweites Hohlrad ausgebildet. Das dritte Element E3 des Plus-Stufenplanetensatzes ist als Planetenträger ausgebildet. Der Planetenträger des Plus-Stufenplanetensatzes führt mindestens ein Stufenplanetenrad, bestehend aus einem ersten Zahnrad ZR1 und einem zweiten Zahnrad ZR2, wobei die beiden Zahnräder ZR1, ZR2 drehfest sowie einteilig miteinander verbunden sind. Vorliegend weist das erste Zahnrad ZR1 des Stufenplanetenrades einen größeren Durchmesser als das zweite Zahnrad ZR2 des Stufenplanetenrades auf. Das erste Zahnrad ZR1 des Stufenplanetenrades steht mit dem ersten Hohlrad im Zahneingriff und das zweite Zahnrad ZR2 des Stufenplanetenrades steht mit dem zweiten Hohlrad im Zahneingriff.
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Bezugszeichen
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- 1
- Getriebe
- 2
- Antriebsmaschine
- W1
- erste Koppelwelle
- W2
- zweite Koppelwelle
- WAn
- Antriebswelle
- WAb1
- erste Abtriebswelle
- WAb2
- zweite Abtriebswelle
- G
- Gehäuse
- A
- erstes Schaltelement
- B
- zweites Schaltelement
- S
- Schaltelement
- R
- Rotationsachse
- P1
- erster Planetenradsatz
- E11
- erstes Element des ersten Planetenradsatzes
- E12
- zweites Element des ersten Planetenradsatzes
- E13
- drittes Element des ersten Planetenradsatzes
- P2
- zweiter Planetenradsatz
- E21
- erstes Element des zweiten Planetenradsatzes
- E22
- zweites Element des zweiten Planetenradsatzes
- E23
- drittes Element des zweiten Planetenradsatzes
- P3
- dritter Planetenradsatz
- E31
- erstes Element des dritten Planetenradsatzes
- E32
- zweites Element des dritten Planetenradsatzes
- E33
- drittes Element des dritten Planetenradsatzes
- P4
- vierter Planetenradsatz
- E41
- erstes Element des vierten Planetenradsatzes
- E42
- zweites Element des vierten Planetenradsatzes
- E43
- drittes Element des vierten Planetenradsatzes
- E1
- erstes Element
- E2
- zweites Element
- E3
- drittes Element
- PR1
- erstes Planetenrad
- PR2
- zweites Planetenrad
- ZR1
- erstes Zahnrad des Stufenplanetenrades
- ZR2
- zweites Zahnrad des Stufenplanetenrades
- ST
- Stirnradstufe
- Z1
- erstes Zahnrad der Stirnradstufe
- Z2
- zweites Zahnrad der Stirnradstufe
- 100
- Kraftfahrzeug
- 101
- erste Radachse
- 102
- zweite Radachse
- R1
- Rad
- R2
- Rad
- R3
- Rad
- R4
- Rad
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013215877 A1 [0002]