DE102022214109A1 - Motor vehicle transmission for an at least partially electrically powered motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeuggetriebe (9), umfassend mindestens eine Antriebswelle (16, 17), einen Stufenplanetenradsatz (25), einen Planetenradsatz (24), eine Ausgangswelle (46) sowie je eine der mindestens einen Antriebswelle (16, 17) zugeordnete Stirnradstufe (21, 23), wobei zumindest funktional sind ein erstes Schaltelement (A), ein zweites Schaltelement (B), ein drittes Schaltelement (C) und ein viertes Schaltelement (D) vorgesehen sind, durch deren selektive Betätigung unterschiedliche Kraftflussführungen von der mindestens einen Antriebswelle (16, 17) zu der Ausgangswelle (46) dargestellt werden können.The invention relates to a motor vehicle transmission (9), comprising at least one drive shaft (16, 17), a stepped planetary gear set (25), a planetary gear set (24), an output shaft (46) and a spur gear stage (21, 23) assigned to each of the at least one drive shaft (16, 17), wherein at least functionally a first switching element (A), a second switching element (B), a third switching element (C) and a fourth switching element (D) are provided, by the selective actuation of which different power flow guides from the at least one drive shaft (16, 17) to the output shaft (46) can be represented.
Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeuggetriebe für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, insbesondere für eine elektrisch antreibbare Kraftfahrzeugantriebsachse, umfassend mindestens eine Antriebswelle, welche für eine Koppelung mit je einer Antriebsmaschine vorgesehen ist, einen Stufenplanetenradsatz sowie eine Ausgangswelle, wobei der Stufenplanetenradsatz ein Sonnenrad, ein erstes Hohlrad und einen Planetenträger aufweist, in welchem mindestens ein Stufenplanet drehbar gelagert ist, wobei der mindestens eine Stufenplanet axial nebeneinanderliegend je eine erste Laufverzahnung und je eine drehfest mit der ersten Laufverzahnung verbundene, zweite Laufverzahnung aufweist, von welchen an der je einen ersten Laufverzahnung ein Zahneingriff mit dem Sonnenrad des Stufenplanetenradsatzes und an der je einen zweiten Laufverzahnung ein Zahneingriff mit dem ersten Hohlrad des Stufenplanetenradsatzes hergestellt ist, wobei der Planetenträger des Stufenplanetenradsatzes drehfest mit der Ausgangswelle verbunden ist, und wobei zumindest funktional ein erstes Schaltelement und ein zweites Schaltelement vorgesehen sind, von welchen das zumindest funktional vorgesehene, erste Schaltelement bei Betätigung das erste Hohlrad des Stufenplanetenradsatzes festsetzt. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, eine elektrisch antreibbare Kraftfahrzeugantriebsachse für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuggetriebes.The invention relates to a motor vehicle transmission for an at least partially electrically driven motor vehicle, in particular for an electrically driven motor vehicle drive axle, comprising at least one drive shaft, which is provided for coupling to a drive machine, a stepped planetary gear set and an output shaft, wherein the stepped planetary gear set has a sun gear, a first ring gear and a planet carrier in which at least one stepped planet is rotatably mounted, wherein the at least one stepped planet has a first running gear and a second running gear axially adjacent to one another, each of which is connected in a rotationally fixed manner to the first running gear, of which a tooth engagement with the sun gear of the stepped planetary gear set is established on the first running gear and a tooth engagement with the first ring gear of the stepped planetary gear set is established on the second running gear, wherein the planet carrier of the stepped planetary gear set is connected in a rotationally fixed manner to the output shaft, and wherein at least functionally a first switching element and a second switching element are provided, of which the at least functionally provided first switching element, when actuated, the first ring gear of the stepped planetary gear set. Furthermore, the invention relates to a drive unit for an at least partially electrically driven motor vehicle, an electrically drivable motor vehicle drive axle for an at least partially electrically driven motor vehicle, a hybrid or electric vehicle and a method for operating a motor vehicle transmission.
Bei als Elektro- und Hybridfahrzeug ausgeführten Kraftfahrzeugen wird zum Teil in einem jeweiligen Antriebsstrang zwischen mindestens einer Elektromaschine und Antriebsrädern des jeweiligen Kraftfahrzeuges ein Kraftfahrzeuggetriebe vorgesehen, um eine Antriebsbewegung der mindestens einen Elektromaschine insbesondere ins Langsame zu den Antriebsrädern übersetzen zu können. Neben eingängig ausgebildeten Getrieben kommen hierbei auch teilweise Kraftfahrzeuggetriebe zur Anwendung, bei denen zwei oder mehr Gänge geschaltet werden können.In the case of motor vehicles designed as electric and hybrid vehicles, a motor vehicle transmission is sometimes provided in a respective drive train between at least one electric machine and the drive wheels of the respective motor vehicle in order to be able to translate a drive movement of the at least one electric machine, in particular at low speed, to the drive wheels. In addition to single-speed transmissions, motor vehicle transmissions are also sometimes used in which two or more gears can be engaged.
Aus der
Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Kraftfahrzeuggetriebe zu schaffen, welches einen insbesondere axial möglichst kompakten Aufbau aufweist und für die Anwendung bei einer elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugantriebsachse geeignet ist.Based on the prior art described above, it is now the object of the present invention to provide a motor vehicle transmission which has a structure which is as compact as possible, particularly axially, and is suitable for use with an electrically driven motor vehicle drive axle.
Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Eine Antriebseinheit, in welcher ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeuggetriebe vorgesehen ist, ist ferner Gegenstand der Ansprüche 13 bis 15. Ferner betrifft Anspruch 16 eine elektrisch antreibbare Kraftfahrzeugantriebsachse, während Anspruch 17 ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug zum Gegenstand hat. Schließlich betrifft noch Anspruch 18 ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes. This object is achieved on the basis of the preamble of
Gemäß der Erfindung umfasst ein Kraftfahrzeuggetriebe mindestens eine Antriebswelle, welche für eine Koppelung mit je einer Antriebsmaschine vorgesehen ist, einen Stufenplanetenradsatz sowie eine Ausgangswelle. Der Stufenplanetenradsatz weist ein Sonnenrad, ein erstes Hohlrad und einen Planetenträger auf, in welchem mindestens ein Stufenplanet drehbar gelagert ist, wobei der mindestens eine Stufenplanet axial nebeneinanderliegend je eine erste Laufverzahnung und je eine drehfest mit der ersten Laufverzahnung verbundene, zweite Laufverzahnung aufweist, von welchen an der je einen ersten Laufverzahnung je ein Zahneingriff mit dem Sonnenrad des Stufenplanetenradsatzes und an der je einen zweiten Laufverzahnung je ein Zahneingriff mit dem ersten Hohlrad des Stufenplanetenradsatzes hergestellt ist. Dabei ist der Planetenträger des Stufenplanetenradsatzes drehfest mit der Ausgangswelle verbunden. Zumindest funktional sind ein erstes Schaltelement und ein zweites Schaltelement vorgesehen, von welchen das zumindest funktional vorgesehene, erste Schaltelement bei Betätigung das erste Hohlrad des Stufenplanetenradsatzes festsetzt.According to the invention, a motor vehicle transmission comprises at least one drive shaft, which is provided for coupling to a drive machine, a stepped planetary gear set and an output shaft. The stepped planetary gear set has a sun gear, a first ring gear and a planet carrier, in which at least one stepped planet is rotatably mounted, wherein the at least one stepped planet has a first running gear and a second running gear axially adjacent to one another, each of which has a tooth engagement with the sun gear of the stepped planetary gear set on the first running gear and a tooth engagement with the second running gear on the second running gear. engagement with the first ring gear of the stepped planetary gear set. The planet carrier of the stepped planetary gear set is connected to the output shaft in a rotationally fixed manner. At least functionally, a first switching element and a second switching element are provided, of which the at least functionally provided first switching element fixes the first ring gear of the stepped planetary gear set when actuated.
Unter einer „Welle“, wie der mindestens einen Antriebswelle und der Ausgangswelle, ist im Sinne der Erfindung ein rotierbares Bauteil des Getriebes zu verstehen, über welches eine Kraftflussführung ggf. bei gleichzeitiger Betätigung eines zumindest funktional vorgesehenen Schaltelements vorgenommen werden kann. Insbesondere stellt die jeweilige Welle dazu eine drehfeste Verbindung zwischen Komponenten des Kraftfahrzeuggetriebes her. Die jeweilige Welle kann die einzelne Komponente des Kraftfahrzeuggetriebes dabei axial oder radial oder auch sowohl axial und radial anbinden. So kann die jeweilige Welle auch als radiales Zwischenstück vorliegen, über welches die einzelne Komponente zum Beispiel rein radial angebunden wird. Ferner kann die jeweilige Welle, je nach Verlauf und Anbindung an die jeweilige Komponente bzw. an die jeweiligen Komponenten bzw. einer Anbindbarkeit an diese, als Vollwelle, als Hohlwelle oder teilweise als Voll- und teilweise als Hohlwelle gestaltet sein. Alternativ oder ergänzend dazu kann die jeweilige Welle ein- oder mehrteilig ausgeführt sein.A "shaft", such as the at least one drive shaft and the output shaft, is to be understood in the sense of the invention as a rotatable component of the transmission, via which a power flow can be guided, if necessary, while simultaneously actuating an at least functionally provided switching element. In particular, the respective shaft establishes a rotationally fixed connection between components of the motor vehicle transmission. The respective shaft can connect the individual component of the motor vehicle transmission axially or radially, or both axially and radially. The respective shaft can also be present as a radial intermediate piece, via which the individual component is connected purely radially, for example. Furthermore, the respective shaft can be designed as a solid shaft, as a hollow shaft, or partly as a solid and partly as a hollow shaft, depending on the course and connection to the respective component or components or the ability to connect to them. Alternatively or additionally, the respective shaft can be designed in one or more parts.
Mit „axial“ ist im Sinne der Erfindung eine Orientierung in Richtung einer Längsmittelachse des Kraftfahrzeuggetriebes gemeint, parallel zu welcher auch Rotationsachsen rotierbarer Bauteile des Kraftfahrzeuggetriebes, insbesondere der mindestens einen Antriebswelle und der Ausgangswelle, orientiert sind. Unter „radial“ ist eine Orientierung in Durchmesserrichtung einer jeweiligen rotierbaren Komponente des Getriebes zu verstehen.In the sense of the invention, "axial" means an orientation in the direction of a longitudinal center axis of the motor vehicle transmission, parallel to which the rotation axes of rotatable components of the motor vehicle transmission, in particular the at least one drive shaft and the output shaft, are also oriented. "Radial" means an orientation in the diameter direction of a respective rotatable component of the transmission.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeuggetriebe verfügt über mindestens eine Antriebswelle, welche bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe dafür vorgesehen ist, eine antriebsseitige Koppelung zu je einer Antriebsmaschine herzustellen. Hierbei dient die mindestens eine Antriebswelle jeweils bevorzugt der jeweiligen Koppelung mit genau einer Antriebsmaschine. Dazu ist die mindestens eine Antriebswelle insbesondere mit je einer Anschlussstelle ausgestattet, an welcher jeweils eine Koppelung der mindestens einen Antriebswelle mit der je einen Antriebsmaschine ausgebildet werden kann. Die Anbindung der je einen Antriebsmaschine an die jeweilige Anschlussstelle der mindestens einen Antriebswelle ist im verbauten Zustand des Kraftfahrzeuggetriebes insbesondere permanent vorgenommen, bevorzugt dann, wenn die je eine Antriebsmaschine als Elektromaschine ausgeführt ist. Alternativ dazu kann aber auch jeweils ein zwischenliegendes Anfahrelement, wie beispielsweise ein hydrodynamischer Drehmomentwandler, eine Anfahrkupplung, etc., vorgesehen sein, über welches die mindestens eine Antriebswelle an ihrer jeweiligen Anschlussstelle mit der je einen vorgeschalteten Antriebsmaschine gekoppelt werden kann bzw. ist. Dies wird hierbei insbesondere dann realisiert, wenn die jeweilige Antriebsmaschine als Brennkraftmaschine konzipiert ist.The motor vehicle transmission according to the invention has at least one drive shaft, which in the motor vehicle transmission according to the invention is provided for establishing a drive-side coupling to a respective drive machine. In this case, the at least one drive shaft preferably serves for the respective coupling to exactly one drive machine. For this purpose, the at least one drive shaft is in particular equipped with a connection point at which a coupling of the at least one drive shaft to the respective drive machine can be formed. The connection of the respective drive machine to the respective connection point of the at least one drive shaft is in particular permanent in the installed state of the motor vehicle transmission, preferably when the respective drive machine is designed as an electric machine. Alternatively, an intermediate starting element, such as a hydrodynamic torque converter, a starting clutch, etc., can also be provided, via which the at least one drive shaft can be or is coupled at its respective connection point to the respective upstream drive machine. This is achieved in particular when the respective drive machine is designed as an internal combustion engine.
Die Koppelung zwischen der je einen Antriebsmaschine und der mindestens einen Antriebswelle liegt bevorzugt in der Form vor, dass im verbauten Zustand des Kraftfahrzeuggetriebes zwischen einer jeweiligen Drehzahl der mindestens einen Antriebswelle des Kraftfahrzeuggetriebes und einer jeweiligen Drehzahl der je einen Antriebsmaschine jeweils stets ein festes Drehzahlverhältnis vorherrscht. So kann im Rahmen der Erfindung zwischen der mindestens einen Antriebswelle und der je einen Antriebsmaschine ggf. noch jeweils mindestens eine Übersetzungsstufe, wie beispielsweise eine Stirnradstufe und/oder eine Planetenstufe, vorgesehen sein, über welche eine Vorübersetzung einer Drehbewegung der je einen Antriebsmaschine auf die mindestens eine Antriebswelle darstellbar ist. Besonders bevorzugt erfolgt aber an der mindestens einen Antriebswelle des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes jeweils eine drehfeste Anbindung der je einen Antriebsmaschine, so dass die Antriebsmaschine und die mindestens eine Antriebswelle im Betrieb jeweils unter derselben Drehzahl laufen.The coupling between the respective drive motor and the at least one drive shaft is preferably in the form that, in the installed state of the motor vehicle transmission, a fixed speed ratio always prevails between a respective speed of the at least one drive shaft of the motor vehicle transmission and a respective speed of the respective drive motor. Thus, within the scope of the invention, at least one gear stage, such as a spur gear stage and/or a planetary gear stage, can be provided between the at least one drive shaft and the respective drive motor, via which a pre-translation of a rotary movement of the respective drive motor to the at least one drive shaft can be represented. However, it is particularly preferred for the respective drive motor to be connected in a rotationally fixed manner to the at least one drive shaft of the motor vehicle transmission according to the invention, so that the drive motor and the at least one drive shaft each run at the same speed during operation.
Bei dem Kraftfahrzeuggetriebe handelt es sich insbesondere um ein Hybrid- oder Elektrofahrzeuggetriebe, welches dafür vorgesehen ist, an der mindestens einen Antriebswelle mit je einer Antriebsmaschine in Form je einer Elektromaschine verbunden zu werden. Besonders bevorzugt ist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeuggetriebe hierbei für eine Anwendung bei einer elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugantriebsachse vorgesehen. Ein jeweiliger Rotor der je einen Elektromaschine kann dabei, wie vorstehend beschrieben, über mindestens eine zwischenliegende Übersetzungsstufe mit der mindestens einen Antriebswelle des Getriebes gekoppelt sein. Besonders bevorzugt ist ein jeweiliger Rotor der je einen Elektromaschine im verbauten Zustand des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes aber drehfest mit der mindestens einen Antriebswelle verbunden, so dass die mindestens eine Antriebswelle in diesem Fall als eine jeweilige Rotorwelle fungiert.The motor vehicle transmission is in particular a hybrid or electric vehicle transmission which is intended to be connected to the at least one drive shaft with a drive machine in the form of an electric machine. The motor vehicle transmission according to the invention is particularly preferably intended for use with an electrically driven motor vehicle drive axle. A respective rotor of the respective electric machine can, as described above, be coupled to the at least one drive shaft of the transmission via at least one intermediate gear stage. However, a respective rotor of the respective electric machine is particularly preferably connected in a rotationally fixed manner to the at least one drive shaft in the installed state of the motor vehicle transmission according to the invention, so that the at least one drive shaft functions as a respective rotor shaft in this case.
Die Ausgangswelle ist bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe insbesondere dafür vorgesehen, eine abtriebsseitige Koppelung des Kraftfahrzeuggetriebes zu Komponenten herzustellen, welche im verbauten Zustand des Kraftfahrzeuggetriebes in Kraftflussrichtung zu Antriebsrädern des jeweiligen Kraftfahrzeuges auf das Kraftfahrzeuggetriebe folgen.The output shaft in the motor vehicle transmission according to the invention is particularly intended to establish an output-side coupling of the motor vehicle transmission to components len which, when the motor vehicle transmission is installed, follow the motor vehicle transmission in the direction of power flow to the drive wheels of the respective motor vehicle.
Der Stufenplanetenradsatz des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes umfasst ein Sonnenrad, ein erstes Hohlrad und einen Planetenträger, in welchem mindestens ein Stufenplanet drehbar gelagert geführt ist. Der mindestens eine Stufenplanet ist dabei jeweils mit je zwei Laufverzahnungen ausgestattet, die hierbei axial nebeneinanderliegend ausgestaltet und drehfest miteinander verbunden sind. Insbesondere stehen die beiden jeweiligen Laufverzahnungen des mindestens einen Stufenplaneten hierbei über je ein axial zwischenliegendes Wellenstück drehfest miteinander in Verbindung, so dass die beiden jeweiligen Laufverzahnungen in diesem Fall also axial nicht unmittelbar aneinander angrenzen. Alternativ dazu könnten die jeweiligen Laufverzahnungen des mindestens einen Stufenplaneten aber auch axial unmittelbar nebeneinanderliegen, wodurch axial auf die erste Laufverzahnung des mindestens einen Stufenplaneten direkt die zweite Laufverzahnung folgt. Besonders bevorzugt ist der mindestens eine Stufenplanet einteilig ausgestaltet, so dass die beiden jeweiligen Laufverzahnungen sowie ggf. das jeweilige, zwischenliegende Wellenstück durch ein und dasselbe Bauteil ausgebildet sind. Alternativ dazu kommt aber prinzipiell auch eine mehrteilige Ausführung des mindestens einen Stufenplaneten im Rahmen der Erfindung in Betracht.The stepped planetary gear set of the motor vehicle transmission according to the invention comprises a sun gear, a first ring gear and a planet carrier in which at least one stepped planet is rotatably mounted. The at least one stepped planet is equipped with two running gears each, which are designed to be axially adjacent to one another and are connected to one another in a rotationally fixed manner. In particular, the two respective running gears of the at least one stepped planet are connected to one another in a rotationally fixed manner via an axially intermediate shaft piece, so that in this case the two respective running gears are not axially directly adjacent to one another. Alternatively, the respective running gears of the at least one stepped planet could also be axially directly adjacent to one another, whereby the first running gear of the at least one stepped planet is axially directly followed by the second running gear. The at least one stepped planet is particularly preferably designed in one piece, so that the two respective running gears and possibly the respective intermediate shaft piece are formed by one and the same component. Alternatively, however, a multi-part design of the at least one stepped planet is also possible within the scope of the invention.
An dem mindestens einen Stufenplaneten liegen die beiden jeweiligen Laufverzahnungen bevorzugt auf unterschiedlichen Außendurchmessern des mindestens einen Stufenplaneten, wobei die jeweiligen Laufverzahnungen zudem voneinander abweichende Zähnezahlen aufweisen. Insbesondere ist die erste Laufverzahnung des mindestens einen Stufenplaneten im Vergleich zu der zweiten Laufverzahnung auf einem größeren Außendurchmesser und mit einer höheren Zähnezahl ausgestaltet. Bevorzugt sind die Laufverzahnungen des mindestens einen Stufenplaneten jeweils als Schrägverzahnungen gestaltet, wobei Schrägungswinkel der Laufverzahnungen hierbei so aufeinander abgestimmt sind, dass sich Axialkräfte an dem mindestens einen Stufenplaneten zumindest weitestgehend gegenseitig kompensieren.On the at least one stepped planet, the two respective running gears preferably lie on different outer diameters of the at least one stepped planet, wherein the respective running gears also have different numbers of teeth. In particular, the first running gear of the at least one stepped planet is designed with a larger outer diameter and a higher number of teeth than the second running gear. The running gears of the at least one stepped planet are preferably each designed as helical gears, wherein the helix angles of the running gears are coordinated with one another in such a way that axial forces on the at least one stepped planet at least largely compensate one another.
Erfindungsgemäß ist an der ersten Laufverzahnung des mindestens einen Stufenplaneten ein Zahneingriff mit dem Sonnenrad des Stufenplanetenradsatzes hergestellt, während der mindestens eine Stufenplanet an seiner zweiten Laufverzahnung mit dem ersten Hohlrad des Stufenplanetenradsatzes kämmt. Dementsprechend erfolgen die Zahneingriffe des mindestens einen Stufenplaneten mit dem Sonnenrad und dem ersten Hohlrad ebenfalls axial nebeneinanderliegen. Im Sinne der Erfindung ist unter einer jeweiligen „Laufverzahnung“ eine jeweilige Verzahnung zu verstehen, die jeweils an dem mindestens einen Stufenplaneten sowie ggf. weiteren Komponenten des Kraftfahrzeuggetriebes ausgestaltet und dafür geeignet ist, einen laufenden, d.h. wandernden Zahneingriff mit einer Verzahnung einer anderen Komponente herzustellen. Die jeweilige Laufverzahnung ist an der jeweiligen Komponente dazu umlaufend gestaltet. Allerdings muss ein Zahneingriff an der jeweiligen Laufverzahnung im Betrieb des Kraftfahrzeuggetriebes nicht permanent wandernd stattfinden.According to the invention, a tooth engagement with the sun gear of the stepped planetary gear set is established on the first running toothing of the at least one stepped planet, while the at least one stepped planet meshes with the first ring gear of the stepped planetary gear set on its second running toothing. Accordingly, the tooth engagements of the at least one stepped planet with the sun gear and the first ring gear also occur axially next to one another. In the sense of the invention, a respective "running toothing" is to be understood as a respective toothing that is designed on the at least one stepped planet and possibly other components of the motor vehicle transmission and is suitable for establishing a running, i.e. moving tooth engagement with a toothing of another component. The respective running toothing is designed to run all the way around the respective component for this purpose. However, a tooth engagement on the respective running toothing does not have to be permanently moving during operation of the motor vehicle transmission.
Besonders bevorzugt sind in dem Planetenträger des Stufenplanetenradsatzes mehrere Stufenplaneten drehbar gelagert, die hierbei einander entsprechen und dementsprechend alle jeweils je eine erste Laufverzahnung und je eine zweite Laufverzahnung aufweisen. An den ersten Laufverzahnungen der Stufenplaneten sind dann im Einzelnen Zahneingriffe mit dem Sonnenrad des Stufenplanetenradsatzes hergestellt, während die Stufenplaneten an ihren zweiten Laufverzahnungen jeweils mit dem ersten Hohlrad des Stufenplanetenradsatzes kämmen.Particularly preferably, several stepped planets are rotatably mounted in the planet carrier of the stepped planetary gear set, which correspond to one another and accordingly each have a first running gear and a second running gear. The first running gears of the stepped planets then individually mesh with the sun gear of the stepped planetary gear set, while the stepped planets each mesh with the first ring gear of the stepped planetary gear set on their second running gears.
Der den mindestens einen Stufenplaneten drehbar lagernde Planetenträger ist drehfest mit der Ausgangswelle verbunden, so dass der Planetenträger des Stufenplanetenradsatzes und die Ausgangswelle des Kraftfahrzeuggetriebes stets gemeinsam rotieren. Hierbei könnte der Planetenträger des Stufenplanetenradsatzes ggf. ganz oder teilweise einstückig mit der Ausgangswelle ausgestaltet sein. Dazu ist der Stufenplanetenradsatz insbesondere koaxial zu der Ausgangswelle platziert.The planet carrier, which rotatably supports at least one stepped planet, is connected to the output shaft in a rotationally fixed manner, so that the planet carrier of the stepped planetary gear set and the output shaft of the motor vehicle transmission always rotate together. The planet carrier of the stepped planetary gear set could possibly be designed entirely or partially as one piece with the output shaft. For this purpose, the stepped planetary gear set is placed in particular coaxially to the output shaft.
Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe sind zumindest funktional ein erstes Schaltelement und ein zweites Schaltelement vorgesehen, wobei in einem betätigten Zustand des zumindest funktional vorgesehenen, ersten Schaltelements das erste Hohlrad des Stufenplanetenradsatzes festgesetzt ist. Insofern ist das erste Hohlrad des Stufenplanetenradsatzes bei Darstellung eines betätigten Zustands des zumindest funktional vorgesehenen, ersten Schaltelements dann an einer Drehbewegung gehindert.In the motor vehicle transmission according to the invention, a first shifting element and a second shifting element are provided at least functionally, wherein the first ring gear of the stepped planetary gear set is fixed in an actuated state of the at least functionally provided first shifting element. In this respect, the first ring gear of the stepped planetary gear set is prevented from rotating when the at least functionally provided first shifting element is in an actuated state.
Dass ein jeweiliges Schaltelement „zumindest funktional“ vorgesehen ist, bedeutet im Sinne der Erfindung, dass bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe zumindest die jeweilige Funktion des jeweiligen Schaltelements abgebildet ist. Dabei können die Schaltelemente im Einzelnen tatsächlich physisch als Einzelschaltelement vorliegen oder ihre Funktion wird durch eine andere Komponente abgebildet, wie beispielsweise eine Schalteinrichtung. Eine die Funktion abbildende Komponente kann hierbei dann die Funktion von zwei oder mehr Schaltelementen in einer Einrichtung vereinigen.The fact that a respective switching element is provided “at least functionally” means in the sense of the invention that at least the respective function of the respective switching element is represented in the motor vehicle transmission according to the invention. The switching elements can actually be physically present as a single switching element or their function is represented by another component, such as a switching device. A component that represents the function can then combine the function of two or more switching elements in one device.
Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass der Stufenplanetenradsatz zudem ein zweites Hohlrad aufweist, mit welchem der mindestens eine Stufenplanet des Stufenplanetenradsatzes an der je einen ersten Laufverzahnung jeweils im Zahneingriff steht. Des Weiteren setzt das zumindest funktional vorgesehene, zweite Schaltelement bei Betätigung das zweite Hohlrad des Stufenplanetenradsatzes fest. Zudem ist ein Planetenradsatz mit einem ersten Element, einem zweiten Element und einem dritten Element in Form eines Sonnenrades, eines Planetenträgers und eines Hohlrades vorgesehen, wobei das zweite Element des Planetenradsatzes drehfest mit dem Sonnenrad des Stufenplanetenradsatzes in Verbindung steht. Ferner sind zumindest funktional ein drittes Schaltelement und ein viertes Schaltelement vorgesehen, von denen das zumindest funktional vorgesehene, dritte Schaltelement bei Betätigung das erste Element des Planetenradsatzes festsetzt, wohingegen das zumindest funktional vorgesehene, vierte Schaltelement bei Betätigung zwei der Elemente des Planetenradsatzes drehfest miteinander verbindet. Außerdem ist der mindestens einen Antriebswelle noch je eine Stirnradstufe zugeordnet, über welche die mindestens eine Antriebswelle jeweils mit dem dritten Element des Planetenradsatzes gekoppelt istThe invention now includes the technical teaching that the stepped planetary gear set also has a second ring gear, with which the at least one stepped planet of the stepped planetary gear set is in meshing engagement on the respective first running gear. Furthermore, the at least functionally provided second switching element fixes the second ring gear of the stepped planetary gear set when actuated. In addition, a planetary gear set is provided with a first element, a second element and a third element in the form of a sun gear, a planet carrier and a ring gear, wherein the second element of the planetary gear set is connected in a rotationally fixed manner to the sun gear of the stepped planetary gear set. Furthermore, at least functionally, a third switching element and a fourth switching element are provided, of which the at least functionally provided third switching element fixes the first element of the planetary gear set when actuated, whereas the at least functionally provided fourth switching element connects two of the elements of the planetary gear set to one another in a rotationally fixed manner when actuated. In addition, the at least one drive shaft is assigned a spur gear stage, via which the at least one drive shaft is coupled to the third element of the planetary gear set
Mit anderen Worten weist also der Stufenplanetenradsatz neben dem Planetenträger, dem Sonnenrad und dem ersten Hohlrad noch ein weiteres, zweites Hohlrad auf, welches dabei mit der je einen ersten Laufverzahnung des mindestens einen Stufenplaneten kämmt. Dementsprechend ist an der je einen ersten Laufverzahnung des mindestens einen Stufenplaneten gleichzeitig ein Zahneingriff mit dem Sonnenrad des Stufenplanetenradsatzes und dem zweiten Hohlrad hergestellt. Letzteres kann zudem durch Betätigung des zumindest funktional vorgesehenen, zweiten Schaltelements festgesetzt und in der Folge an einer Drehbewegung gehindert werden.In other words, in addition to the planet carrier, the sun gear and the first ring gear, the stepped planetary gear set also has a further, second ring gear, which meshes with the first running gear of the at least one stepped planet. Accordingly, the first running gear of the at least one stepped planet simultaneously meshes with the sun gear of the stepped planetary gear set and the second ring gear. The latter can also be fixed by actuating the at least functionally provided second switching element and subsequently prevented from rotating.
Neben dem Stufenplanetenradsatz verfügt das Kraftfahrzeuggetriebe außerdem noch über einen Planetenradsatz, welcher sich aus einem ersten Element, einem zweiten Element und einem dritten Element zusammensetzt. Von diesen Elementen handelt es sich dabei bei einem Element um ein Sonnenrad, bei einem Element um einen Planetenträger und bei einem Element um ein Hohlrad des Planetenradsatzes. Das zweite Element des Planetenradsatzes und das Sonnenrad des Stufenplanetenradsatzes sind drehfest miteinander verbunden, wodurch das zweite Element des Planetenradsatzes und das Sonnenrad des Stufenplanetenradsatzes permanent gemeinsam rotieren. Pro Antriebswelle ist außerdem je eine Stirnradstufe vorgesehen, über welche die jeweilige Antriebswelle permanent mit dem dritten Element des Planetenradsatzes gekoppelt ist, so dass zwischen einer Rotation der jeweiligen Antriebswelle und einer Rotation des dritten Elements des Planetenradsatzes stets ein festes Drehzahlverhältnis vorherrscht.In addition to the stepped planetary gear set, the motor vehicle transmission also has a planetary gear set, which is made up of a first element, a second element and a third element. Of these elements, one element is a sun gear, one element is a planet carrier and one element is a ring gear of the planetary gear set. The second element of the planetary gear set and the sun gear of the stepped planetary gear set are connected to one another in a rotationally fixed manner, as a result of which the second element of the planetary gear set and the sun gear of the stepped planetary gear set permanently rotate together. In addition, one spur gear stage is provided for each drive shaft, via which the respective drive shaft is permanently coupled to the third element of the planetary gear set, so that there is always a fixed speed ratio between a rotation of the respective drive shaft and a rotation of the third element of the planetary gear set.
Neben den zumindest funktional vorgesehenen ersten und zweiten Schaltelementen sind zudem noch zumindest funktional ein drittes Schaltelement und ein viertes Schaltelement Teil des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes, wobei bei Darstellung eines betätigten Zustands des zumindest funktional vorgesehenen, dritten Schaltelements das erste Element des Planetenradsatzes festgesetzt ist. Wird hingegen ein betätigter Zustand des zumindest funktional vorgesehenen, vierten Schaltelements dargestellt, so werden zwei der Elemente des Planetenradsatzes drehfest miteinander verbunden, was einen Blockumlauf des Planetenradsatzes zur Folge hat. Hierdurch wird dann eine drehfeste Verbindung des mit der mindestens einen Antriebswelle gekoppelten, dritten Elements des Planetenradsatzes mit dem Sonnenrad des Stufenplanetenradsatzes herbeigeführt.In addition to the at least functionally provided first and second shifting elements, a third shifting element and a fourth shifting element are also at least functionally part of the motor vehicle transmission according to the invention, wherein when an actuated state of the at least functionally provided third shifting element is shown, the first element of the planetary gear set is fixed. If, however, an actuated state of the at least functionally provided fourth shifting element is shown, two of the elements of the planetary gear set are connected to one another in a rotationally fixed manner, which results in a block revolution of the planetary gear set. This then brings about a rotationally fixed connection of the third element of the planetary gear set, which is coupled to the at least one drive shaft, to the sun gear of the stepped planetary gear set.
Eine derartige Ausgestaltung eines Kraftfahrzeuggetriebes hat dabei den Vorteil, dass durch Kombination des Stufenplanetenradsatzes mit dem vorgeschalteten Planetenradsatz und der jeweiligen, der mindestens einen Antriebswelle zugeordneten Stirnradstufe ein besonders kompakter Aufbau möglich ist. Dabei können zudem durch selektive Betätigung der zumindest funktional vorgesehenen Schaltelemente unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse als Gänge geschaltet werden, die für eine Einbindung einer insbesondere als Elektromaschine ausgestalteten Antriebsmaschine geeignet sind. Dadurch, dass sowohl das erste Schaltelement, als auch das zweite Schaltelement bei Betätigung jeweils eines der Hohlräder des Stufenplanetenradsatzes festsetzt, sind diese zumindest funktional vorgesehenen Schaltelemente an einem Außendurchmesser des Stufenplanetenradsatzes und dementsprechend auf einem großen Durchmesser anzuordnen. Dadurch kann jeweils mit verhältnismäßig kleinem Kraftaufwand jeweils ein großes Bremsmoment erzeugt werden, so dass auch eine zugehörige Aktuatorik des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements entsprechend kleiner dimensioniert werden kann. Insgesamt lässt sich ein Getriebe realisieren, welches aufgrund seines kompakten Aufbaus und der geeigneten Anordnung von zumindest zwei der funktional vorgesehenen Schaltelemente besonders für die Anwendung bei einer elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugantriebsachse geeignet ist.Such a design of a motor vehicle transmission has the advantage that a particularly compact structure is possible by combining the stepped planetary gear set with the upstream planetary gear set and the respective spur gear stage assigned to the at least one drive shaft. In addition, by selectively actuating the at least functionally provided switching elements, different transmission ratios can be switched as gears, which are suitable for integrating a drive machine designed in particular as an electric machine. Because both the first switching element and the second switching element fix one of the ring gears of the stepped planetary gear set when actuated, these at least functionally provided switching elements are to be arranged on an outer diameter of the stepped planetary gear set and accordingly on a large diameter. As a result, a large braking torque can be generated with relatively little effort, so that an associated actuator system of the first switching element and the second switching element can also be dimensioned accordingly smaller. Overall, a transmission can be realized which, due to its compact design and the suitable arrangement of at least two of the functionally provided switching elements, is particularly suitable for use with an electrically driven motor vehicle drive axle.
Besonders bevorzugt weist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeuggetriebe zumindest von der Funktion her genau vier Schaltelemente in Form des ersten Schaltelements, des zweiten Schaltelements, des dritten Schaltelements und des vierten Schaltelements auf. Insbesondere sind zwischen der mindestens einen Antriebswelle und der Ausgangswelle als Übersetzungsstufen lediglich die jeweils zugehörige Stirnradstufe, der Planetenradsatz und der Stufenplanetenradsatz vorgesehen.Particularly preferably, the motor vehicle transmission according to the invention has at least Functionally, it has exactly four switching elements in the form of the first switching element, the second switching element, the third switching element and the fourth switching element. In particular, only the respective associated spur gear stage, the planetary gear set and the stepped planetary gear set are provided as transmission stages between the at least one drive shaft and the output shaft.
Die jeweils drehfeste Verbindung zwischen der Ausgangswelle und dem Planetenträger des Stufenplanetenradsatzes sowie zwischen dem zweiten Element des Planetenradsatzes und dem Sonnenrad des Stufenplanetenradsatzes kann im Rahmen der Erfindung in Form einer drehfesten Verbindung von Einzelbauteilen verwirklicht sein, d.h. die jeweiligen Komponenten liegen als separate Bauteile vor, die drehfest miteinander in Verbindung stehen. Alternativ dazu kommt aber auch eine einstückige Ausführung der jeweiligen Komponenten infrage. Bei der drehfesten Verbindung des zweiten Elements des Planetenradsatzes mit dem Sonnenrad des Stufenplanetenradsatzes kann diese Verbindung über eine zwischenliegende Welle verwirklicht sein, die hierbei mit dem zweiten Element des Planetenradsatzes und/oder mit dem Sonnenrad des Stufenplanetenradsatzes einstückig ausgeführt sein kann. Bei räumlich dichter Anordnung des zweiten Elements des Planetenradsatzes und des Sonnenrades des Stufenplanetenradsatzes kommt aber im Rahmen der Erfindung auch eine einstückige Ausführung des zweiten Elements des Planetenradsatzes und des Sonnenrades des Stufenplanetenradsatzes in Betracht.The respective rotationally fixed connection between the output shaft and the planet carrier of the stepped planetary gear set and between the second element of the planetary gear set and the sun gear of the stepped planetary gear set can be implemented within the scope of the invention in the form of a rotationally fixed connection of individual components, i.e. the respective components are present as separate components that are rotationally fixedly connected to one another. Alternatively, however, a one-piece design of the respective components is also possible. In the rotationally fixed connection of the second element of the planetary gear set to the sun gear of the stepped planetary gear set, this connection can be implemented via an intermediate shaft, which can be designed as a single piece with the second element of the planetary gear set and/or with the sun gear of the stepped planetary gear set. If the second element of the planetary gear set and the sun gear of the stepped planetary gear set are arranged spatially close together, however, a one-piece design of the second element of the planetary gear set and the sun gear of the stepped planetary gear set is also possible within the scope of the invention.
Der Planetenradsatz liegt besonders bevorzugt als Minus-Planetensatz vor, bei welchem der Planetenträger mindestens ein Planetenrad drehbar gelagert führt, wobei das mindestens eine Planetenrad dabei sowohl mit dem Sonnenrad, als auch dem Hohlrad des Planetenradsatzes jeweils im Zahneingriff steht. Bei einer Ausführung des Planetenradsatzes als Minus-Planetensatz handelt es sich dann insbesondere bei dem ersten Element des Planetenradsatzes um das Sonnenrad, bei dem zweiten Element des Planetenradsatzes um den Planetenträger und bei dem dritten Element des Planetenradsatzes um das Hohlrad. In diesem Fall ist dann auch das zumindest funktional vorgesehene, dritte Schaltelement radial außen liegend zu dem Planetenradsatz angeordnet und liegt damit auf einem Durchmesser, auf welchem ein Bremsmoment mit verhältnismäßig kleinem Kraftaufwand hervorgerufen werden kann.The planetary gear set is particularly preferably a minus planetary gear set, in which the planet carrier guides at least one planetary gear in a rotatable manner, with the at least one planetary gear meshing with both the sun gear and the ring gear of the planetary gear set. If the planetary gear set is designed as a minus planetary gear set, the first element of the planetary gear set is then the sun gear, the second element of the planetary gear set is the planet carrier, and the third element of the planetary gear set is the ring gear. In this case, the third switching element, which is at least functionally provided, is arranged radially on the outside of the planetary gear set and is therefore located on a diameter on which a braking torque can be generated with a relatively small amount of force.
Alternativ dazu könnte der Planetenradsatz aber auch als ein Plus-Planetensatz ausgebildet sein. In diesem Fall ist in dem Planetenträger dann mindestens ein Planetenradpaar drehbar gelagert, von dessen Planetenrädern ein Planetenrad mit dem Sonnenrad und ein Planetenrad mit dem Hohlrad im Zahneingriff steht. Zudem kämmen die Planetenräder des mindestens einen Planetenradpaares untereinander. Im Unterschied zu einer Ausführung als Minus-Planetensatz handelt es sich dann bevorzugt bei dem ersten Element des Planetenradsatzes um das Sonnenrad, bei dem zweiten Element des Planetenradsatzes um das Hohlrad und bei dem dritten Element des Planetenradsatzes um den Planetenträger. Im Vergleich zu einer Ausführung als Minus-Planetensatz ist zudem eine Standübersetzung des Planetenradsatzes um Eins zu erhöhen. Wie bereits vorstehend beschrieben, handelt es sich bei dem Planetenradsatz aber bevorzugt um einen Minus-Planetenradsatz.Alternatively, the planetary gear set could also be designed as a plus planetary gear set. In this case, at least one planetary gear pair is rotatably mounted in the planet carrier, of which one planetary gear meshes with the sun gear and one planetary gear meshes with the ring gear. In addition, the planetary gears of the at least one planetary gear pair mesh with one another. In contrast to a design as a minus planetary gear set, the first element of the planetary gear set is then preferably the sun gear, the second element of the planetary gear set is the ring gear, and the third element of the planetary gear set is the planet carrier. In comparison to a design as a minus planetary gear set, the stationary gear ratio of the planetary gear set must also be increased by one. As already described above, the planetary gear set is preferably a minus planetary gear set.
Das Festsetzen des ersten Hohlrades des Stufenplanetenradsatzes, des zweiten Hohlrades des Stufenplanetenradsatzes und des ersten Elements des Planetenradsatzes über das jeweilige zumindest funktional vorgesehene Schaltelement erfolgt jeweils insbesondere dadurch, dass die jeweilige Komponente drehfest mit einem permanent festgesetzten, drehfesten Bauelement verbunden wird. Dabei handelt es sich bei dem permanent festgesetzten Bauelement bevorzugt um ein Gehäuse des Kraftfahrzeuggetriebes, einen Teil des Gehäuses oder ein hiermit drehfest verbundenes Bauteil.The first ring gear of the stepped planetary gear set, the second ring gear of the stepped planetary gear set and the first element of the planetary gear set are fixed via the respective at least functionally provided switching element in particular by the respective component being connected in a rotationally fixed manner to a permanently fixed, rotationally fixed component. The permanently fixed component is preferably a housing of the motor vehicle transmission, a part of the housing or a component connected to it in a rotationally fixed manner.
In vorteilhafter Weise lassen sich durch selektive Betätigung der zumindest funktional vorgesehenen, vier Schaltelemente zumindest drei unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse als Gänge zwischen der mindestens einen Antriebswelle und der Ausgangswelle realisieren. So wird ein erster Gang zwischen der mindestens einen Antriebswelle und der Ausgangswelle geschaltet, indem betätigte Zustände des ersten Schaltelements und des dritten Schaltelements dargestellt werden. Ferner wird ein zweiter Gang zwischen der mindestens einen Antriebswelle und der Ausgangswelle dadurch dargestellt, dass bei dem zweiten Schaltelement und dem dritten Schaltelement jeweils ein betätigter Zustand dargestellt wird. Ein dritter Gang wird zwischen der mindestens einen Antriebswelle und der Abtriebswelle durch Darstellung von betätigten Zuständen des zweiten Schaltelements und des vierten Schaltelements geschaltet. Hierdurch lassen sich unterschiedliche Gänge realisieren, die insbesondere für die Einbindung einer Antriebsmaschine in Form einer Elektromaschine geeignet sind. Zudem ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, ggf. noch einen weiteren, vierten Gang zwischen der mindestens einen Antriebswelle und der Ausgangswelle zu schalten, wozu betätigte Zustände des ersten Schaltelements und des vierten Schaltelements darzustellen sind.Advantageously, by selectively operating the four switching elements provided at least for functional purposes, at least three different gear ratios can be implemented as gears between the at least one drive shaft and the output shaft. A first gear is thus switched between the at least one drive shaft and the output shaft by displaying the actuated states of the first switching element and the third switching element. Furthermore, a second gear between the at least one drive shaft and the output shaft is represented by displaying an actuated state for the second switching element and the third switching element. A third gear is switched between the at least one drive shaft and the output shaft by displaying the actuated states of the second switching element and the fourth switching element. This allows different gears to be implemented, which are particularly suitable for integrating a drive machine in the form of an electric machine. In addition, within the scope of the invention, it is conceivable to switch a further, fourth gear between the at least one drive shaft and the output shaft, for which purpose the actuated states of the first switching element and the fourth switching element must be displayed.
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung verbindet das vierte Schaltelement bei Betätigung das zweite Element und das dritte Element des Planetenradsatzes. Alternativ dazu wird im betätigten Zustand des vierten Schaltelements eine drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element des Planetenradsatzes herbeigeführt. Weiter alternativ verbindet das vierte Schaltelement bei Betätigung das erste Element und das dritte Element des Planetenradsatzes drehfest miteinander. In allen drei vorgenannten Fällen wird jeweils ein Blockumlauf des Planetenradsatzes und dementsprechend eine drehfeste Verbindung der Antriebswelle mit dem Sonnenrad des Stufenplanetenradsatzes herbeigeführt.According to an embodiment of the invention, the fourth switching element connects Actuation of the second element and the third element of the planetary gear set. Alternatively, when the fourth switching element is actuated, a rotationally fixed connection is created between the first element and the second element of the planetary gear set. Alternatively, when actuated, the fourth switching element connects the first element and the third element of the planetary gear set to one another in a rotationally fixed manner. In all three of the aforementioned cases, a block revolution of the planetary gear set and, accordingly, a rotationally fixed connection of the drive shaft to the sun gear of the stepped planetary gear set is created.
Gemäß einer Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist das erste Schaltelement und/oder das zweite Schaltelement und/oder das dritte Schaltelement und/oder das vierte Schaltelement jeweils als Einzelschaltelement ausgebildet. Besonders bevorzugt liegen hierbei alle vier Schaltelemente jeweils als Einzelschaltelemente vor, die jeweils über je einen zugehörigen Stellaktuator in einen jeweils betätigten Zustand überführt werden können. Alternativ dazu kommt aber bei den Schaltelementen, die für die Darstellung der Gänge nicht gleichzeitig zu betätigen sind, auch eine gemeinsame Bildung durch eine Schalteinrichtung infrage, welche dann die Funktion dieser Schaltelemente abbildet. So könnten vorliegend das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement zu einer Schalteinrichtung zusammengefasst und/oder das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement durch eine Schalteinrichtung abgebildet sein.According to one possible embodiment of the invention, the first switching element and/or the second switching element and/or the third switching element and/or the fourth switching element are each designed as individual switching elements. Particularly preferably, all four switching elements are each provided as individual switching elements, each of which can be transferred to an actuated state via an associated actuating actuator. Alternatively, however, for the switching elements that do not have to be actuated simultaneously to represent the gears, a joint formation by a switching device is also possible, which then maps the function of these switching elements. In this case, the first switching element and the second switching element could be combined to form a switching device and/or the third switching element and the fourth switching element could be mapped by a switching device.
In Weiterbildung der Erfindung ist das erste Schaltelement und/oder das zweite Schaltelement und/oder das dritte Schaltelement und/oder das vierte Schaltelement jeweils als kraftschlüssiges Schaltelement ausgestaltet. In diesem Fall ist also das jeweilige Schaltelement zumindest von der Funktion her als kraftschlüssiges Schaltelement ausgestaltet, was den Vorteil hat, dass eine Betätigung des jeweiligen Schaltelements unter Last und bei ggf. an dem jeweiligen Schaltelement vorherrschenden Drehzahldifferenzen vorgenommen werden kann. Insbesondere kommt dabei eine Ausgestaltung des jeweiligen Schaltelements als Lamellenschaltelement in Frage.In a further development of the invention, the first switching element and/or the second switching element and/or the third switching element and/or the fourth switching element are each designed as a force-locking switching element. In this case, the respective switching element is designed as a force-locking switching element, at least in terms of its function, which has the advantage that the respective switching element can be actuated under load and in the event of speed differences that may prevail at the respective switching element. In particular, the respective switching element can be designed as a multi-disk switching element.
Alternativ dazu ist es aber auch denkbar, das erste Schaltelement und/oder das zweite Schaltelement und/oder das dritte Schaltelement und/oder das vierte Schaltelement jeweils als formschlüssiges Schaltelement auszugestalten. Hierbei hat eine Ausführung als formschlüssiges Schaltelement den Vorteil, dass in einem geöffneten Zustand des jeweiligen Schaltelements keine oder nur geringe Schleppverluste an diesem Schaltelement entstehen, wodurch sich der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Getriebes verbessern lässt. Dabei könnte das einzelne Schaltelement als Klauenschaltelement oder als Sperrsynchronisation gestaltet sein.Alternatively, it is also conceivable to design the first switching element and/or the second switching element and/or the third switching element and/or the fourth switching element as a positive-locking switching element. In this case, a design as a positive-locking switching element has the advantage that when the respective switching element is open, no or only minimal drag losses occur on this switching element, which can improve the efficiency of the transmission according to the invention. The individual switching element could be designed as a claw switching element or as a locking synchronization.
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist die mindestens eine Antriebswelle jeweils drehfest mit je einem Stirnrad verbunden, welches mit einer Laufverzahnung im Zahneingriff steht, wobei das je eine Stirnrad und die Laufverzahnung die je eine Stirnradstufe bilden und die Laufverzahnung drehfest mit dem dritten Element des Planetenradsatzes verbunden ist. In vorteilhafter Weise kann die zugehörige Stirnradstufe für die jeweilige Koppelung der mindestens einen Antriebswelle mit dem dritten Element des Planetenradsatzes hierdurch auf einfache Art und Weise gestaltet sein. Besonders bevorzugt sind die Laufverzahnung und das dritte Element des Planetenradsatzes hierbei einstückig ausgestaltet.According to one embodiment of the invention, the at least one drive shaft is connected in a rotationally fixed manner to a spur gear, which is in mesh with a running gear, wherein the spur gear and the running gear each form a spur gear stage and the running gear is connected in a rotationally fixed manner to the third element of the planetary gear set. In an advantageous manner, the associated spur gear stage for the respective coupling of the at least one drive shaft with the third element of the planetary gear set can thereby be designed in a simple manner. The running gear and the third element of the planetary gear set are particularly preferably designed as one piece.
Sind bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe mehrere Antriebswellen zur Einbindung mehrerer Antriebsmaschinen vorgesehen, so ist pro Antriebswelle je ein Stirnrad vorgesehen, wobei die den Antriebswellen zugeordneten Stirnräder jeweils mit der gemeinsamen Laufverzahnung im Zahneingriff stehen, die drehfest mit dem dritten Element des Planetenradsatzes in Verbindung steht. Somit sind sämtliche Stirnräder und damit auch sämtliche Antriebswellen mit der gemeinsamen Laufverzahnung und über diese auch mit dem dritten Element des Planetenradsatzes gekoppelt.If the motor vehicle transmission according to the invention is provided with several drive shafts for integrating several drive machines, one spur gear is provided for each drive shaft, whereby the spur gears assigned to the drive shafts are each in mesh with the common running gear, which is connected in a rotationally fixed manner to the third element of the planetary gear set. Thus, all spur gears and thus also all drive shafts are coupled to the common running gear and via this also to the third element of the planetary gear set.
In Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform ist das je eine Stirnrad axial auf Höhe des Planetenradsatzes sowie radial umliegend zu dem Planetenradsatz platziert. In der Folge können die je eine Stirnradstufe und der Planetenradsatz axial auf kompakte Art und Weise angeordnet werden, indem das je eine Stirnrad der jeweiligen Stirnradstufe axial auf Höhe des Planetenradsatzes sowie radial außenliegend zu diesem angeordnet ist. Dies ist hierbei bevorzugt dann realisiert, wenn es sich bei dem dritten Element des Planetenradsatzes um das Hohlrad des Planetenradsatzes handelt.In a further development of the aforementioned embodiment, the one spur gear is placed axially at the level of the planetary gear set and radially surrounding the planetary gear set. As a result, the one spur gear stage and the planetary gear set can be arranged axially in a compact manner by arranging the one spur gear of the respective spur gear stage axially at the level of the planetary gear set and radially on the outside of it. This is preferably achieved when the third element of the planetary gear set is the ring gear of the planetary gear set.
Gemäß einer Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist die Ausgangswelle drehfest mit einem Eingangselement eines Differentialradsatzes verbunden, über welchen die Ausgangswelle mit zwei Abtriebswellen gekoppelt ist. Über diesen Differentialradsatz kann auf dem Fachmann prinzipiell bekannte Art und Weise eine Aufteilung eines an der Ausgangswelle dargestellten Antriebsmoments auf die beiden Abtriebswellen verwirklicht werden, wobei dabei über den Differentialradsatz zudem Drehzahldifferenzen zwischen den Abtriebswellen ausgeglichen werden können. Bevorzugt wird über den Differentialradsatz eine gleichmäßige Aufteilung vorgenommen, um bei Verwendung des Kraftfahrzeuggetriebes bei einer elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugantriebsachse als Querdifferential eine gleichmäßige Verteilung auf Antriebsräder der Kraftfahrzeugantriebsachse zu realisieren. Alternativ dazu kann der Differentialradsatz aber auch als Längsdifferential fungieren, wobei hierbei dann ebenfalls eine gleichmäßige oder aber auch eine ungleichmäßige Aufteilung auf dann insbesondere mehrere Kraftfahrzeugantriebsachsen möglich ist.According to one possible embodiment of the invention, the output shaft is connected in a rotationally fixed manner to an input element of a differential gear set, via which the output shaft is coupled to two output shafts. This differential gear set can be used to distribute a drive torque represented on the output shaft between the two output shafts in a manner known in principle to those skilled in the art, whereby speed differences between the output shafts can also be compensated via the differential gear set. Preferably, an even distribution is carried out via the differential gear set in order to ensure that the drive torque is distributed evenly when the motor vehicle transmission is used with an electrically driven vehicle. Motor vehicle drive axle as a transverse differential to achieve an even distribution across the drive wheels of the motor vehicle drive axle. Alternatively, the differential gear set can also function as a longitudinal differential, whereby an even or even uneven distribution across, in particular, several motor vehicle drive axles is then also possible.
Die beiden Abtriebswellen sind bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe insbesondere dafür vorgesehen, jeweils eine abtriebsseitige Koppelung des Kraftfahrzeuggetriebes zu Komponenten herzustellen, welche im verbauten Zustand des Kraftfahrzeuggetriebes in Kraftflussrichtung zu Antriebsrädern des jeweiligen Kraftfahrzeuges auf das Kraftfahrzeuggetriebe folgen. Dabei ist die einzelne Abtriebswelle im verbauten Zustand des Kraftfahrzeuggetriebes bevorzugt jeweils für die Koppelung mit je einem Antriebsrad einer elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugantriebsachse vorgesehen, wobei der Differentialradsatz in diesem Fall dann eben als Querdifferential ausgestaltet ist. Alternativ dazu kann die einzelne Abtriebswelle aber auch für die Koppelung mit je einer Kraftfahrzeugantriebsachse ausgestaltet sein, wenn der Differentialradsatz als Längsdifferential fungiert.The two output shafts in the motor vehicle transmission according to the invention are in particular intended to produce an output-side coupling of the motor vehicle transmission to components which, when the motor vehicle transmission is installed, follow the motor vehicle transmission in the direction of power flow to the drive wheels of the respective motor vehicle. In the installed state of the motor vehicle transmission, the individual output shaft is preferably intended for coupling to one drive wheel of an electrically driven motor vehicle drive axle, with the differential gear set in this case then being designed as a transverse differential. Alternatively, the individual output shaft can also be designed for coupling to one motor vehicle drive axle if the differential gear set functions as a longitudinal differential.
Der Differentialradsatz liegt bevorzugt radial innen zu dem mindestens einen Stufenplaneten des Stufenplanetenradsatzes, wobei der Differentialradsatz hierbei mit der je einen zweiten Laufverzahnung des mindestens einen Stufenplaneten axial zumindest überschneidet. Dies hat den Vorteil, dass sich durch den somit geschachtelten Aufbau die axiale Baulänge des Kraftfahrzeuggetriebes weiter reduzieren lässt. Insbesondere überdeckt die je eine zweite Laufverzahnung hierbei zumindest überwiegend axial mit dem Differentialradsatz. Besonders bevorzugt findet diese Überdeckung dabei nahezu vollständig statt.The differential gear set is preferably located radially inward of the at least one stepped planet of the stepped planetary gear set, with the differential gear set axially at least overlapping the second running gear of the at least one stepped planet. This has the advantage that the axial length of the motor vehicle transmission can be further reduced by the nested structure. In particular, the second running gear at least predominantly axially overlaps the differential gear set. This overlap is particularly preferably almost complete.
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung sind die Ausgangswelle, der Stufenplanetenradsatz und der Planetenradsatz koaxial zueinander angeordnet. In vorteilhafter Weise lässt sich hierdurch auch ein radial kompakter Aufbau verwirklichen. Ist die Ausgangswelle zudem drehfest mit dem Eingangselement eines Differentialradsatzes verbunden, so sitzt folglich auch der Differentialradsatz und damit auch die beiden Abtriebswellen koaxial zu der Ausgangswelle, dem Stufenplanetenradsatz und dem Planetenradsatz. Die mindestens eine Antriebswelle ist über die zugehörige Stirnradstufe bevorzugt jeweils achsversetzt zu der Ausgangswelle, dem Stufenplanetenradsatz und dem Planetenradsatz platziert.According to one embodiment of the invention, the output shaft, the stepped planetary gear set and the planetary gear set are arranged coaxially to one another. This also advantageously makes it possible to achieve a radially compact structure. If the output shaft is also connected in a rotationally fixed manner to the input element of a differential gear set, the differential gear set and thus also the two output shafts are also coaxial to the output shaft, the stepped planetary gear set and the planetary gear set. The at least one drive shaft is preferably positioned axially offset from the output shaft, the stepped planetary gear set and the planetary gear set via the associated spur gear stage.
Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe sind bevorzugt mehrere Antriebswellen vorgesehen, die jeweils über je eine zugeordnete Stirnradstufe mit dem dritten Element des Planetenradsatzes gekoppelt sind. Dementsprechend ist das Kraftfahrzeuggetriebe in diesem Fall für die Einbindung mehrerer Antriebsmaschinen und hierbei insbesondere mehrere Elektromaschinen vorgesehen. Insbesondere sind die Antriebswellen jeweils paarweise diametral um die Ausgangswelle platziert. Hierdurch kann hinsichtlich der Anordnung der mehreren Antriebswellen und auch der zugehörigen Antriebsmaschinen eine optimale Masseverteilung verwirklicht werden.In the motor vehicle transmission according to the invention, several drive shafts are preferably provided, each of which is coupled to the third element of the planetary gear set via an associated spur gear stage. Accordingly, the motor vehicle transmission in this case is intended for the integration of several drive machines and in particular several electric machines. In particular, the drive shafts are placed in pairs diametrically around the output shaft. This makes it possible to achieve an optimal mass distribution with regard to the arrangement of the several drive shafts and also the associated drive machines.
Prinzipiell könnten bei einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe aber auch genau eine Antriebswelle vorgesehen sein, die der Koppelung mit einer zugehörigen Antriebsmaschine dient, wobei die Antriebswelle dann über die zugeordnete Stirnradstufe permanent mit dem dritten Element des Planetenradsatzes gekoppelt ist.In principle, however, a motor vehicle transmission according to the invention could also be provided with exactly one drive shaft, which serves to couple to an associated drive machine, wherein the drive shaft is then permanently coupled to the third element of the planetary gear set via the associated spur gear stage.
Gegenstand der Erfindung ist zudem eine Antriebseinheit, die neben mindestens einer Elektromaschine ein Kraftfahrzeuggetriebe gemäß einer oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Varianten aufweist. Dabei ist je ein Rotor der mindestens einen Elektromaschine jeweils mit je einer Antriebswelle des Kraftfahrzeuggetriebes gekoppelt. Die mindestens eine Elektromaschine kann dabei im Rahmen der Erfindung insbesondere jeweils zum einen als Generator sowie zum anderen als Elektromotor betrieben werden. Hierdurch kann eine Antriebseinheit geschaffen werden, welche für die Anwendung bei einem Kraftfahrzeug in Form eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges geeignet ist.The invention also relates to a drive unit which, in addition to at least one electric machine, has a motor vehicle transmission according to one or more of the variants described above. In this case, a rotor of the at least one electric machine is coupled to a drive shaft of the motor vehicle transmission. Within the scope of the invention, the at least one electric machine can be operated in particular as a generator on the one hand and as an electric motor on the other. This makes it possible to create a drive unit which is suitable for use in a motor vehicle in the form of an electric or hybrid vehicle.
Besonders bevorzugt ist die mindestens eine Elektromaschine koaxial zu der je einen Antriebswelle angeordnet und der je eine Rotor der mindestens einen Elektromaschine drehfest mit der je einen Antriebswelle verbunden. Hierdurch laufen die jeweilige Antriebswelle und der je eine Rotor der mindestens einen Elektromaschine im Betrieb unter derselben Drehzahl. Alternativ dazu ist es aber auch denkbar, dass der je eine Rotor der mindestens einen Elektromaschine mit der je einen Antriebswelle über mindestens eine Übersetzungsstufe gekoppelt ist.Particularly preferably, the at least one electric machine is arranged coaxially to the respective drive shaft and the respective rotor of the at least one electric machine is connected in a rotationally fixed manner to the respective drive shaft. As a result, the respective drive shaft and the respective rotor of the at least one electric machine run at the same speed during operation. Alternatively, it is also conceivable that the respective rotor of the at least one electric machine is coupled to the respective drive shaft via at least one gear ratio.
In Weiterbildung der Erfindung sind bei der erfindungsgemäßen Antriebseinheit mehrere Elektromaschinen vorgesehen. In vorteilhafter Weise kann hierdurch bei der Antriebseinheit neben einem einzelnen Antrieb über die einzelne Elektromaschine auch ein gemeinsamer, gleichzeitiger Antrieb über die mehreren Elektromaschinen verwirklicht werden. Insbesondere sind die mehreren Elektromaschinen hierbei paarweise diametral um die Ausgangswelle des Kraftfahrzeuggetriebes platziert.In a further development of the invention, several electric machines are provided in the drive unit according to the invention. In this way, in addition to a single drive via the individual electric machine, a common, simultaneous drive via the several electric machines can also be implemented in the drive unit. In particular, the several electric machines are placed in pairs diametrically around the output shaft of the motor vehicle transmission.
Eine entsprechend einer der vorgenannten Varianten ausgeführte Antriebseinheit ist insbesondere Teil einer elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugantriebsachse, welche dabei insbesondere für die Anwendung bei einem Elektro- oder Hybridfahrzeug vorgesehen ist. Hierbei sind Abtriebswellen des Kraftfahrzeuggetriebes dann insbesondere jeweils mit je einem Antriebsrad gekoppelt. In vorteilhafter Weise kann hierdurch ein kompakter Aufbau einer Antriebsachse mit der Antriebseinheit erreicht werden, wobei die Koppelung zwischen der Ausgangswelle des Kraftfahrzeuggetriebes und den Abtriebswellen der Antriebsachse insbesondere über einen Differentialradsatz vollzogen ist.A drive unit designed according to one of the aforementioned variants is in particular part of an electrically driven motor vehicle drive axle, which is intended in particular for use in an electric or hybrid vehicle. In this case, output shafts of the motor vehicle transmission are then each coupled in particular to a drive wheel. In this way, a compact structure of a drive axle with the drive unit can be achieved in an advantageous manner, with the coupling between the output shaft of the motor vehicle transmission and the output shafts of the drive axle being implemented in particular via a differential gear set.
Eine vorgenannte Kraftfahrzeugantriebsachse ist im Rahmen der Erfindung bei einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug vorgesehen, bei welchem es sich um einen PKW oder um ein Nutzfahrzeug handeln kann. Ein Nutzfahrzeug kann dabei als zumindest teilweise elektrisch angetriebener Transporter oder leichter bis mittelschwerer Bus oder Lkw vorliegen.Within the scope of the invention, an aforementioned motor vehicle drive axle is provided in a hybrid or electric vehicle, which can be a passenger car or a commercial vehicle. A commercial vehicle can be an at least partially electrically powered van or a light to medium-weight bus or truck.
Dass zwei Bauelemente des Kraftfahrzeuggetriebes „verbunden“ bzw. „gekoppelt“ sind bzw. „miteinander in Verbindung stehen“, meint im Sinne der Erfindung eine permanente Koppelung dieser Bauelemente, so dass diese nicht unabhängig voneinander rotieren können. Insofern ist zwischen diesen Bauelementen, bei welchen es sich um Wellen und/oder Komponenten des Stufenplanetenradsatzes bzw. des Planetenradsatzes und/oder ein drehfestes Bauelement des Getriebes handeln kann, kein Schaltelement vorgesehen, sondern die entsprechenden Bauelemente sind unter einem festen Drehzahlverhältnis miteinander gekoppelt.The fact that two components of the motor vehicle transmission are "connected" or "coupled" or "connected to one another" means, in the sense of the invention, a permanent coupling of these components so that they cannot rotate independently of one another. In this respect, no switching element is provided between these components, which can be shafts and/or components of the stepped planetary gear set or the planetary gear set and/or a rotationally fixed component of the transmission, but rather the corresponding components are coupled to one another at a fixed speed ratio.
Ist hingegen zumindest funktional ein Schaltelement zwischen zwei Bauelementen vorgesehen, so sind diese Bauelemente nicht permanent miteinander gekoppelt, sondern eine Koppelung wird erst durch Betätigen des zumindest funktional vorgesehenen, zwischenliegenden Schaltelements vorgenommen. Dabei bedeutet eine Betätigung des Schaltelements im Sinne der Erfindung, dass das betreffende Schaltelement in einen geschlossenen Zustand überführt wird und in der Folge die hieran unmittelbar angekoppelten Bauelemente in ihren Drehbewegungen angleicht. Im Falle einer Ausgestaltung des betreffenden Schaltelements als formschlüssiges Schaltelement werden die hierüber unmittelbar drehfest miteinander verbundenen Bauelemente unter gleicher Drehzahl laufen, während im Falle eines kraftschlüssigen Schaltelements auch nach einem Betätigen desselbigen Drehzahlunterschiede zwischen den Bauelementen bestehen können. Dieser gewollte oder auch ungewollte Zustand wird im Rahmen der Erfindung dennoch als drehfeste Verbindung der jeweiligen Bauelemente über das Schaltelement bezeichnet.If, however, a switching element is provided between two components, at least functionally, these components are not permanently coupled to one another, but rather a coupling is only made by actuating the at least functionally provided, intermediate switching element. Actuating the switching element within the meaning of the invention means that the switching element in question is transferred to a closed state and as a result the components directly coupled to it adjust their rotational movements. If the switching element in question is designed as a form-fitting switching element, the components directly connected to one another in a rotationally fixed manner will run at the same speed, whereas in the case of a force-fitting switching element, speed differences can exist between the components even after the switching element has been actuated. This intended or unintended state is nevertheless referred to in the context of the invention as a rotationally fixed connection of the respective components via the switching element.
Das Hohlrad kann als Stirn-Hohlrad ausgeführt sein und so können zwei Übersetzungsstufen in einer Ebene dargestellt werden. Dadurch lässt sich eine sehr hohe Übersetzung auf sehr kleinem axialen Bauraum darstellen.The ring gear can be designed as a spur ring gear, so that two gear ratios can be represented in one plane. This allows a very high gear ratio to be represented in a very small axial installation space.
Der Stufenplantenradsatz kann so angeordnet sein, dass die Planetenräder der zweiten Stufe über dem Ausgleichsdifferenzial liegen. Durch diese Anordnung wird in Verbindung mit der Stirn-Hohlrad-Stufe ein extrem kurzer axialer Bauraum erzielt, bei gleichzeitig sehr hoher Gesamtübersetzung.The stepped planetary gear set can be arranged so that the planetary gears of the second stage are above the differential. This arrangement, in conjunction with the spur ring gear stage, results in an extremely short axial installation space while at the same time providing a very high overall gear ratio.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung eines Elektrofahrzeugs entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; -
2 eine schematische Ansicht einer Kraftfahrzeugantriebsachse desElektrofahrzeugs aus 1 , entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung; -
3 ein beispielhaftes Schaltschema eines Kraftfahrzeuggetriebes der Kraftfahrzeugantriebsachse aus2 ; -
4 schematische Darstellungen von jeweiligen Kraftflüssen in Gängenbis 6des Kraftfahrzeuggetriebes aus 2 .
-
1 a schematic representation of an electric vehicle according to a preferred embodiment of the invention; -
2 a schematic view of a motor vehicle drive axle of the electric vehicle from1 , according to a preferred embodiment of the invention; -
3 an exemplary circuit diagram of a motor vehicle transmission of the motor vehicle drive axle from2 ; -
4 to 6 schematic representations of the respective power flows in gears of the motor vehicle transmission from2 .
In
Das Kraftfahrzeuggetriebe 9 umfasst zwei Antriebswelle 16 und 17, welche achsversetzt zu den Abtriebswellen 5 und 6 angeordnet sind, die im Weiteren innerhalb der Kraftfahrzeugantriebsachse 3 jeweils mit dem je zugehörigen Antriebsrad 7 bzw. 8 gekoppelt sind. Die Antriebswelle 16 ist der Elektromaschine 10 zugeordnet und an einer Anschlussstelle 18 drehfest mit dem Rotor 14 der Elektromaschine 10 verbunden, so dass die Antriebswelle 16 und der Rotor 14 stets unter derselben Drehzahl rotieren. Hingegen steht die Antriebswelle 17 an einer Anschlussstelle 19 drehfest mit dem Rotor 15 der Elektromaschine 11 in Verbindung, wodurch die Antriebswelle 17 und der Rotor 15 permanent gemeinsam rotieren und die Antriebswelle 17 somit der Elektromaschine 11 zugeordnet ist. Ferner ist auf der Antriebswelle 16 ein Stirnrad 20 einer Stirnradstufe 21 drehfest angeordnet, während die Antriebswelle 17 ein Stirnrad 22 drehfest trägt, welches Teil einer Stirnradstufe 23 ist.The
Wie zudem in
An der jeweiligen ersten Laufverzahnung 32 stehen die Stufenplaneten 31 jeweils sowohl mit einer Laufverzahnung des Sonnenrades 27, als auch mit einer Laufverzahnung des Hohlrades 30 jeweils im Zahneingriff, während die Stufenplaneten 31 an den zweiten Laufverzahnungen 33 jeweils mit einer Laufverzahnung des Hohlrades 29 kämmen. Vorliegend sind die Laufverzahnungen 32 und 33 sowie die Laufverzahnungen des Sonnenrades 27, des Hohlrades 29 und des Hohlrades 30 dabei jeweils bevorzugt als Schrägverzahnungen ausgeführt, wobei Schrägungswinkel der Laufverzahnungen 32 und 33 so gestaltet sind, dass sich Axialkräfte an dem einzelnen Stufenplaneten 31 zumindest weitestgehend gegenseitig kompensieren. Ferner ist die jeweilige erste Laufverzahnung 32 der Stufenplaneten 31 im Vergleich zu der jeweiligen zweiten Laufverzahnung 33 auf einem größeren Durchmesser und mit einer höheren Zähnezahl ausgestaltet.On the respective
Der Planetenradsatz 24 umfasst ein erstes Element 35, ein zweites Element 36 und ein drittes Element 37, von welchen das erste Element 35 als Sonnenrad 38, das zweite Element 36 als Planetenträger 39 und das dritte Element 37 als Hohlrad 40 ausgestaltet ist. In dem Planetenträger 39 sind dabei mehrere Planetenräder 41 jeweils drehbar gelagert, die im Einzelnen sowohl mit dem Sonnenrad 38, als auch dem Hohlrad 40 jeweils im Zahneingriff stehen. Insofern ist der Planetenradsatz 24 vorliegend als Minus-Planetensatz ausgeführt, wobei prinzipiell aber auch eine Ausführung als Plus-Planetensatz denkbar wäre.The planetary gear set 24 comprises a
Das Hohlrad 40 ist an einem Außenumfang zusätzlich mit einer Laufverzahnung 42 ausgestattet, an welcher das Hohlrad 40 sowohl mit dem Stirnrad 20, als auch mit dem Stirnrad 22 jeweils im Zahneingriff steht. Insofern ist das Hohlrad 40 über die Laufverzahnung 42 gleichzeitig jeweils auch Teil der Stirnradstufen 21 und 23 und hierüber permanent mit den Antriebswellen 16 und 17 und damit auch den Elektromaschinen 10 und 11 gekoppelt. Die Stirnräder 20 und 22 liegen axial im Wesentlichen in einer Ebene mit dem Hohlrad 40 und damit auch mit dem Planetenradsatz 24.The
Vorliegend steht der Planetenträger 39 des Planetenradsatzes 24 über eine Welle 43 permanent drehfest mit dem Sonnenrad 27 des Stufenplanetenradsatzes 25 in Verbindung, so dass der Planetenträger 39 und das Sonnenrad 27 stets gemeinsam rotieren. Ggf. könnte die Welle 43 mit dem Sonnenrad 27 und/oder mit zumindest Teilen des Planetenträgers 39 hierbei einstückig ausgeführt sein.In the present case, the
Der Differentialradsatz 26 ist vorliegend als Kegelraddifferential ausgeführt, wobei ein Eingangselement 44 des Differentialradsatzes 26 in Form eines Differentialkorbes 45 drehfest mit einer Ausgangswelle 46 verbunden ist, welche zudem drehfest mit dem Planetenträger 28 des Stufenplanetenradsatzes 25 in Verbindung steht. Somit sind auch der Differentialkorb 45 des Differentialradsatzes 26 und der Planetenträger 28 des Stufenplanetenradsatzes 25 drehfest miteinander verbunden. Die Ausgangswelle 46 könnte hierbei einteilig mit dem Differentialkorb 44 und/oder auch mit zumindest einem Teil des Planetenträgers 28 ausgestaltet sein.The differential gear set 26 is designed as a bevel gear differential, wherein an
Vorliegend ist der Differentialradsatz 26 radial innenliegend zu den Stufenplaneten 31 des Stufenplanetenradsatzes 25 angeordnet, wobei der Differentialradsatz 26 dabei axial teilweise mit den zweiten Laufverzahnungen 33 der Stufenplaneten 31 überdeckt. Hierdurch sind der Differentialradsatz 26 und der Stufenplanetenradsatz 25 geschachtelt auf axial kompaktem Raum angeordnet.In the present case, the differential gear set 26 is arranged radially inwardly of the stepped
Das Kraftfahrzeuggetriebe 9 verfügt über vier Schaltelemente A, B, C und D, die jeweils als Einzelschaltelemente ausgeführt sind und im Einzelnen entweder als kraftschlüssiges Schaltelement oder als formschlüssiges Schaltelement vorliegen können. Während das Schaltelement D hierbei als Kupplung konzipiert ist, liegen die Schaltelemente A, B und C jeweils als Bremse vor. Dabei könnten die Schaltelemente A, B und C im Einzelnen auch als Bandbremse gestaltet sein.The
Das Schaltelement A verbindet bei Betätigung das Hohlrad 29 des Stufenplanetenradsatzes 25 drehfest mit einem permanent feststehenden Bauelement 47, bei welchem es sich um ein Gehäuse des Kraftfahrzeuggetriebes 9 handelt. Dementsprechend wird das Hohlrad 29 bei Betätigung des Schaltelements A festgesetzt und in der Folge an einer Drehbewegung gehindert. In dem Gehäuse sind dabei neben dem Planetenradsatz 24, dem Stufenplanetenradsatz 25 und dem Differentialradsatz 26 auch die Elektromaschinen 10 und 11 aufgenommen. Zudem sind an dem feststehenden Bauelement 47 auch der Stator 12 der Elektromaschine 10 und der Stator 13 der Elektromaschine 11 festgesetzt.When actuated, the switching element A connects the
Wird das Schaltelement B betätigt, so verbindet das Schaltelement B das Hohlrad 30 des Stufenplanetenradsatzes 25 drehfest mit dem feststehenden Bauelement 47, wodurch das Hohlrad 30 in der Folge festgesetzt ist. An dem feststehenden Bauelement 47 kann ferner auch das Sonnenrad 38 des Planetenradsatzes 24 festgesetzt werden, indem das Schaltelement C betätigt wird. Hingegen sorgt das Schaltelement D bei Betätigung für eine drehfeste Verbindung des Planetenträgers 39 des Planetenradsatzes 24 mit dem Hohlrad 40 des Planetenradsatzes 24, was einen Blockumlauf des Planetenradsatzes 24 und damit auch eine drehfeste Verbindung des Hohlrades 40 mit dem Sonnenrad 27 des Stufenplanetenradsatzes 25 bedeutet.If the switching element B is actuated, the switching element B connects the
Wie in
Die Schaltelemente A und B sind radial umliegend zu den Stufenplaneten 31 vorgesehen, wobei das Schaltelement A axial auf Höhe der zweiten Laufverzahnungen 33 liegt, während das Schaltelement B axial auf Höhe der ersten Laufverzahnungen 32 der Stufenplaneten 31 angeordnet ist. Das Schaltelement C ist gemeinsam mit dem Schaltelement D axial zwischen dem Planetenradsatz 24 und den Elektromaschinen 10 und 11 angeordnet, wobei das Schaltelement D radial zwischen dem Planetenträger 39 und dem Hohlrad 40 des Planetenradsatzes 24 liegt, während das Schaltelement C radial innenliegend hierzu vorgesehen ist.The shifting elements A and B are provided radially surrounding the stepped
Während die Abtriebswellen 5 und 6 und auch die Antriebswellen 16 und 17 im Wesentlichen als Vollwellen ausgeführt sind, sind die Ausgangswelle 46 und die Welle 43 jeweils als Hohlwellen gestaltet.While the
Dabei ergibt sich der erste Gang G1 zwischen der Antriebswelle 13 und der Ausgangswelle 44 durch Schließen der Schaltelemente A und C, wodurch sowohl das Sonnenrad 38 des Planetenradsatzes 24, als auch das Hohlrad 29 des Stufenplanetenradsatzes 25 jeweils festgesetzt sind. Hierdurch sind die Antriebswellen 16 und 17 jeweils unter Übersetzung über die jeweilige Stirnradstufe 21 bzw. 23 und den Planetenradsatz 24 mit dem Sonnenrad 27 gekoppelt, von welchem ausgehend dann eine weitere Übersetzung über den Stufenplanetenradsatz 25 auf die Ausgangswelle 46 stattfindet. Der Kraftfluss im ersten Gang G1 ist hierbei in
Hingegen sind für die Schaltung des zweiten Ganges G2 das Schaltelement B und das Schaltelement C zu schließen, so dass bei dem Stufenplanetenradsatz 25 nun das Hohlrad 30 festgesetzt ist, während bei dem Planetenradsatz 24 nach wie vor das Sonnenrad 38 an einer Drehbewegung gehindert ist. Dementsprechend erfolgt nun ausgehend von dem Sonnenrad 27 des Stufenplanetenradsatzes 25, welches wie schon im ersten Gang G1 mit den Antriebswellen 16 und 17 unter Übersetzung über den Planetenradsatz 24 und die Stirnradstufen 21 und 23 gekoppelt ist, eine abweichende Übersetzung über den Stufenplanetenradsatz 25 auf die Ausgangswelle 46. Die Kraftflussführung im zweiten Gang G2 ist hierbei in
Schließlich wird der dritte Gang G3 dadurch geschaltet, dass sowohl das Schaltelement B, als auch das Schaltelement D betätigt werden. Dadurch befindet sich der Planetenradsatz 24 im Blockumlauf, wodurch das Hohlrad 40 des Planetenradsatzes 24 drehfest mit dem Sonnenrad 27 des Stufenplanetenradsatzes 25 verbunden ist. Finally, the third gear G3 is engaged by operating both the shifting element B and the shifting element D. As a result, the planetary gear set 24 is in block rotation, whereby the
Bei dem Stufenplanetenradsatz 25 ist das Hohlrad 30 festgesetzt, so dass die Ausgangswelle 46 unter entsprechender Übersetzung über den Stufenplanetenradsatz 25 sowie mittels der jeweiligen Stirnradstufe 21 bzw. 23 mit der jeweiligen Antriebswelle 16 bzw. 17 gekoppelt ist. Die Kraftflussführung im dritten Gang G3 ist dabei in
Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann ein Kraftfahrzeuggetriebe mit kompaktem Aufbau verwirklicht werden, welches für die Anwendung bei einer Kraftfahrzeugantriebsachse geeignet ist.By means of the design according to the invention, a motor vehicle transmission with a compact structure can be realized which is suitable for use in a motor vehicle drive axle.
BezugszeichenReference symbols
- 11
- ElektrofahrzeugElectric vehicle
- 22
- FahrzeugachseVehicle axle
- 33
- KraftfahrzeugantriebsachseMotor vehicle drive axle
- 44
- AntriebseinheitDrive unit
- 55
- AbtriebswelleOutput shaft
- 66
- AbtriebswelleOutput shaft
- 77
- Antriebsraddrive wheel
- 88th
- Antriebsraddrive wheel
- 99
- KraftfahrzeuggetriebeAutomotive transmission
- 1010
- ElektromaschineElectric machine
- 1111
- ElektromaschineElectric machine
- 1212
- Statorstator
- 1313
- Statorstator
- 1414
- Rotorrotor
- 1515
- Rotorrotor
- 1616
- Antriebswelledrive shaft
- 1717
- Antriebswelledrive shaft
- 1818
- AnschlussstelleJunction
- 1919
- AnschlussstelleJunction
- 2020
- StirnradSpur gear
- 2121
- StirnradstufeSpur gear stage
- 2222
- StirnradSpur gear
- 2323
- StirnradstufeSpur gear stage
- 2424
- PlanetenradsatzPlanetary gear set
- 2525
- StufenplanetenradsatzStepped planetary gear set
- 2626
- DifferentialradsatzDifferential gear set
- 2727
- SonnenradSun gear
- 2828
- PlanetenträgerPlanet carrier
- 2929
- HohlradRing gear
- 3030
- HohlradRing gear
- 3131
- StufenplanetenStage planets
- 3232
- erste Laufverzahnungfirst gear teeth
- 3333
- zweite Laufverzahnungsecond running gear
- 3434
- WellenstückShaft piece
- 3535
- erstes Elementfirst element
- 3636
- zweites Elementsecond element
- 3737
- drittes Elementthird element
- 3838
- SonnenradSun gear
- 3939
- PlanetenträgerPlanet carrier
- 4040
- HohlradRing gear
- 4141
- PlanetenräderPlanetary gears
- 4242
- LaufverzahnungRunning gear
- 4343
- WelleWave
- 4444
- EingangselementInput element
- 4545
- DifferentialkorbDifferential cage
- 4646
- AusgangswelleOutput shaft
- 4747
- feststehendes Bauelement fixed component
- AA
- SchaltelementSwitching element
- BB
- SchaltelementSwitching element
- CC
- SchaltelementSwitching element
- DD
- Schaltelement Switching element
- G1G1
- erster Gangfirst course
- G2G2
- zweiter Gangsecond gear
- G3G3
- dritter Gangthird gear
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2018045027 A1 [0003]WO 2018045027 A1 [0003]
Claims (18)
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|---|
| DE102015016010A1 (en) | 2015-12-10 | 2017-06-14 | Daimler Ag | Drive train device with an electric motor |
| WO2018045027A1 (en) | 2016-08-30 | 2018-03-08 | Dana Heavy Vehicle Systems Group, Llc | Electric drive axle powerpath & the drive axle made therewith |
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| US20220373067A1 (en) | 2021-05-21 | 2022-11-24 | Hyundai Motor Company | Powertrain apparatus for electric vehicle |
-
2022
- 2022-12-21 DE DE102022214109.1A patent/DE102022214109A1/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102015016010A1 (en) | 2015-12-10 | 2017-06-14 | Daimler Ag | Drive train device with an electric motor |
| WO2018045027A1 (en) | 2016-08-30 | 2018-03-08 | Dana Heavy Vehicle Systems Group, Llc | Electric drive axle powerpath & the drive axle made therewith |
| DE112020003429T5 (en) | 2019-07-18 | 2022-04-21 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Dual Gear Bridge Drive System and Vehicle |
| US20220373067A1 (en) | 2021-05-21 | 2022-11-24 | Hyundai Motor Company | Powertrain apparatus for electric vehicle |
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