Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Stufenplanetensatz und ein über einen gemeinsamen Planetenträger verbundenes Stirnraddifferential, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.

Die DE 102015214031 A1 zeigt eine Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug, die eine Getriebeeingangsstufe und ein über einen gemeinsamen Planetenträger damit verbun denes Differential umfasst. Das als Stirnraddifferential aufgebaute Differential weist zwei Planetensätze auf, wobei deren Planetenräder mit getrennten Sonnenrädern verzahnt sind. Ferner sind die beiden Planetensätze des Differentials paarweise miteinander ver zahnt. Die Getriebeeingangsstufe weist eine Antriebssonne auf, die mit einem ersten Planetensatz kämmt, der mit dem zweiten Planetensatz drehfest verbunden ist.

Aus EP 2 821 672 A1 ist eine einer elektrischen Antriebseinheit zugeordnete Getriebe anordnung bekannt, umfassend eine Rotorwelle als Eingangswelle sowie ein Differenti algetriebe und einen als Planetengetriebe ausgeführten, auch Getriebeeingangsstufe genannten Stufenplanetensatz, dessen Sonnenrad der Eingangswelle zugeordnet ist. Das als Stirnraddifferential ausgeführte Differentialgetriebe schließt Planetenräder als Ausgleichsräder sowie Sonnenräder als Abtriebsräder ein, wobei jedem Sonnenrad eine Ausgangswelle zugeordnet ist. Ein über die Eingangswelle eingebrachtes Drehmoment wird über den Stufenplanetensatz in das Stirnraddifferential eingeleitet und von dort auf die Ausgangswellen und anschließend auf die angetriebenen Fahrzeugräder übertragen. Die Eingangswelle bildet eine Hohlwelle, durch die eine der Ausgangswellen geführt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zumindest in axialer Richtung kompakte Getriebeanordnung für eine Antriebseinrichtung zu schaffen, die einfach montierbar und kostengünstig realisierbar ist. Diese Aufgabe wird durch eine Getriebeanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte und/oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Fi guren.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass Planetenradbolzen des Stufenplanetensatzes durch eine Verzahnungsebene des Stirnraddifferentials in einem radialen Abstand zu dessen Sonnenräder angeordnet sind und die Ausgleichsradbolzen weiterhin an dem von den Stufenplaneten abgewandten Ende einen Differentialdeckel radial und axial fi xieren. Zur Lagerung des Planetenträgers ist vorgesehen, dass dieser antriebsseitig der Getriebeanordnung über die Laufverzahnung der großen Planetenräder als Loslager sowie gegenseitig mittels des Differentialdeckels über ein Festlager in dem Gehäuse der Getriebeanordnung gelagert ist.

Aufgrund des erfindungsgemäßen, eine radiale Ausdehnung von dem Stirnraddifferential einschließenden Konzeptes ist vorteilhaft ein axial kompaktes Stirnraddifferential reali sierbar, das gleichzeitig den erforderlichen Bauraum der gesamten Getriebeanordnung positiv beeinflusst. Aufgrund des in radialer Richtung ausgedehnten Stirnraddifferentials stellt sich zumindest zwischen den Stufenplanetensätzen und einer Verzahnungsebene des Stirnraddifferentials eine radiale Überlappung ein. Zur Realisierung dieser Lösung ist der Planetenradbolzen von dem Stufenplanetensatz axial soweit verlängert, dass dieser eine Führung und Fixierung des Differentialdeckels ermöglicht. Vorteilhaft führt das er findungsgemäße kompakte Konzept zu einer gewünschten geringeren Verformung des Planetenträgers, die sich positiv auf die Verwindungssteifigkeit der Getriebeanordnung auswirkt.

Außerdem ermöglicht diese erfindungsgemäße kompakte Bauweise alternative, kosten günstige Fertigungsmethoden wie kaltumformende Verfahren, beispielsweise Tiefziehen, Stanzen oder Fließpressen für einzelne Bauteile der Getriebeanordnung, die selbst bei reduzierten Wandstärken insgesamt eine verbesserte Steifigkeit gewährleisten. Die erfindungsgemäß aufgebaute Lagerung des Planetenträgers umfasst antriebsseitig ein Loslager welches sich aus dem Verzahnungseingriff der großen Doppelplaneten mit der Eingangssonne ergibt. Abtriebsseitig ist der drehfest mit dem Planetenträger ver bundene Differentialdeckel vorzugsweise über ein als Rillenkugellager ausgeführtes Festlager in dem Getriebegehäuse der Getriebeanordnung gelagert.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung, welche die axial kompakte Bauform der Ge triebeanordnung unterstreicht, ist erfindungsgemäß ein Sonnenrad des Stirnraddifferen tials nah an dem Planetenträger platziert. Um einen möglichst geringen axialen Abstand zu realisieren, ist in der Leitstützstruktur des Planetenträgers nahe der Ausgleichsrad bolzen jeweils lokal eine Aussparung eingebracht, die eine ungehinderte Rotation des Sonnenrades ermöglicht.

Eine bevorzugte konstruktive Auslegung des Stirnraddifferentials sieht vor, den äußeren Hüllkreis des Stirnraddifferentials kleiner auszulegen als den Kopfkreis einer Innenver zahnung des zugehörigen Hohlrades. Mit dieser Maßnahme stellt sich eine vereinfachte Montagefolge ein, da ein Fügen des Hohlrades vor der Montage des Stirnraddifferentials über die Planetenräder entfällt.

Erfindungsgemäß ist der Ausgleichsradbolzen des Stirnraddifferentials im Einbauzu stand formschlüssig über die Bauteilgeometrien des Differentialdeckels und des Plane tenträgers axial fixiert. Vorzugsweise ist dabei der Ausgleichsradbolzen mit einer Endsei te in eine Sacklochbohrung des Planetenträgers eingesetzt und mit der weiteren Endsei te in einer Bohrung des Differentialdeckels eingepasst und an einem radial nach innen gerichteten Bord des Differentialdeckels abgestützt. Auf eine ergänzende form schlüssige und/oder stoffschlüssige Verdrehsicherung kann aus Kostengründen verzichtet werden.

Eine dauerfeste Lagesicherung der Planetenradbolzen der Stufenplanetensätze erfolgt jeweils mittels einer Verstemmung an beiden weichen Enden des Planetenradbolzens. Die Verstemmung des Planetenradbolzens erzeugt spielfreie Befestigung an dem Diffe rentialdeckel und dem Planetenträger, die keine ergänzende Presspassung des Bolzens in dem Planetenträger erfordert. Die Verstemmungen bewirken eine dauerfeste, auch hohe mechanische Anforderungen standhaltende Verbindung wie beispielsweise im Betriebszustand der Getriebeanord nung auftretende Schwingungen.

Bevorzugt wird zum Verstemmen des Planetenradbolzens ein Verstemm Werkzeug mit einer speziellen Kontur eingesetzt, die zunächst einen spitzen Winkel aufweist, der an schließend zunehmend flacher gestaltet ist, wodurch mit zunehmender axialer Ver- stemmweg sich gleichzeitig die Verformung steigert. Mit dieser Maßnahme kann bei gleichbleibender Verstemmkraft die Belastbarkeit der Verstemmung gesteigert werden. Die auch als Verstemm marken zu bezeichnenden Verstemmungen des Planetenradbol zens führen weiterhin zu einer verbesserten Verwindungssteifigkeit des Planetenträgers, die beispielsweise die Lagerung der Planetenräder positiv beeinflusst, die Verzahnungs kräfte der Zahnräder reduziert und folglich die Lebensdauer der gesamten Getriebean ordnung optimiert.

Die Stufenplanetensätze sind freifliegend, wobei die auch Stirnräder genannten Plane tenräder über als Nadelkranz ausgeführte Wälzlager gelagert sind. Dabei sind alle Pla netenräder über den Planetenradbolzen sowie den Nadelkranz zentriert. Die für einen Lastausgleich notwendige Freistellung der Planetenradsätze erfolgt über das zugehörige Hohlrad. Für die jeweils einem Planetenradbolzen zugeordneten Stirnräder des Stufen planetensatzes, die auch Übersetzungsverzahnungen genannt werden, ist zur kosten günstigen Herstellung ein axialer Abstand von zumindest 6 mm vorgesehen.

Die Getriebeanordnung schließt eine Schmiervorrichtung ein, wobei zur gezielten Schmierung der drehbar gelagerten Ausgleichsräder bzw. Stirnräder des Stirnraddiffe rentials und des Stufenplanetensatzes die zugehörigen Ausgleichsradbolzen bzw. eine Sacklochbohrung oder eine einbaubedingt einseitig geschlossene Längsbohrung auf weisen. Bevorzugt ist in dem Ausgleichsradbolzen des Stirnraddifferentials endseitig ei ne Ölfangschale eingesetzt. Über die auch als Leitblech zu bezeichnende, bevorzugt umlaufend alle Planetenradbolzen verbindende Ölfangschale wird im Betriebszustand fliehkraftbedingt Öl bzw. Ölnebel innerhalb der Getriebeanordnung aufgenommen, an- schließend in die Längsbohrung geleitet und von dort über radiale Bohrungen des Plane tenradbolzens der Lagerung zugeführt.

Der dem Stufenplanetensatz zugeordnete Planetenradbolzen bildet bevorzugt mittig in der Längsbohrung eine Trennwand, zur Bildung einer Sacklochbohrung, so dass eintre tendes Schmieröl anschließend über Radialbohrungen den axial versetzten Lagern der Stirnräder Zuströmen kann.

Zur Herstellung der Verzahnungen des Stufenplanetensatzes und/oder des Stirnraddiffe rentials eignet sich vorzugsweise ein Wälzschälen. Wälzschälen ist ein kontinuierliches spanabhebendes Verfahren zur Herstellung von Verzahnungen. Dieser Fertigungspro zess vereint Wälzfräsen und Stoßen durch kontinuierliches Abwälzen mit axialem Vor schub und ermöglicht die Fertigung von Innen- und Außenverzahnungen. Das vorgese hene Wälzschälen ermöglich bei einem größeren Abstand einen höheren Achskreuz- winkel, wodurch der Werkzugverschleiß und somit die Kosten reduziert werden können. Zur Realisierung einer insgesamt kostengünstigen Herstellung sind die Verzahnungen des Stufenplanetensatzes bevorzugt axial in einem Abstand von zumindest 6 mm zuei nander angeordnet.

Die erfindungsgemäß kompakt aufgebaute, ein Stirnraddifferential sowie einen Stufen planetensatz einschließende Getriebeanordnung eignet sich bevorzugt für den Antriebs strang einer elektrischen Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs. Beispielsweise bietet es sich an, die Getriebeanordnung mit einem Elektromotor zu koppeln zur Bildung einer so genannten E-Achse. Die E-Achse ist eine Lösung für den elektrischen Antrieb von reinen Elektrofahrzeugen oder für Hybridanwendungen. Bei der E-Achse sind Bauteile wie Mo tor, Achse und Getriebe, die in herkömmlicher Bauweise getrennt zum Einsatz kommen, zu einer Baueinheit kombiniert.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einem in drei Figuren gezeigten Ausfüh rungsbeispiel näher beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf das gezeigte Ausfüh rungsbeispiel beschränkt. Es zeigt: Fig. 1 : in einem Längsschnitt eine erfindungsgemäß aufgebaute, ein Stirnraddifferen tial sowie einen Stufenplanetensatz einschließende Getriebeanordnung;

Fig. 2: in einer dreidimensionalen Ansicht einen Ausschnitt von einem Stirnraddiffe rential und einem Stufenplanetensatz der Getriebeanordnung gemäß Fig. 1 ;

Fig. 3: in einer Vorderansicht die Planetensätze von dem Stirnraddifferential sowie die Zahnräder von dem Stufenplanetensatz;

Fig. 4: einen Detailschnitt durch das Stirnraddifferential der Getriebeanordnung.

Die nachfolgende Beschreibung der Figuren eines Ausführungsbeispiels soll dem besse ren Verständnis der Erfindung dienen. Dabei sind gleiche Bauteile mit übereinstimmen den Bezugszeichen versehen.

In der Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Getriebeanordnung 1 nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hinsichtlich seines Aufbaus und der Anordnung einzelner Bauteile abgebildet, wobei in der Fig. 1 nicht alle Bauteile der Getriebeanordnung 1 dargestellt sind. Die beispielsweise einem Antriebsstrang (nicht gezeigt) von einem elektrischen An trieb eines Kraftfahrzeugs zugeordnete Getriebeanordnung 1 ist unterteilt in einen Stu fenplanetensatz 2 sowie in ein Stirnraddifferential 3. In dem auch Übersetzungsabschnitt oder Reduzierstufe genannten Stufenplanetensatz 2 wird beispielsweise ein von einem E-Motor (nicht gezeigt) eingeleitetes Antriebsdrehmoment von einer hohen Eingangs drehzahl auf eine niedrige Ausgangsdrehzahl übersetzt bzw. reduziert. Das umgesetzte Ausgangsdrehmoment wird anschließend über das Stirnraddifferential 3 auf deren mit den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs verbundenen Ausgangswellen verteilt. Für den Stufenplanetensatz 2 sowie das Stirnraddifferential 3 ist ein Planetenträger 4 vorgese hen, der in einem Gehäuse 5 der Getriebeanordnung 1 eingesetzt ist.

Der Planetenträger 4 ist antriebsseitig über den beispielsweise als Loslager 34 ausge führten Verzahnungseingriff zwischen der Eingangssonne 39, welche die Ausgangswelle 15 umschließt, und den großen Planetenrädern 17 drehbar gelagert. Die abtriebsseitige Lagerung des Planetenträgers 4 erfolgt über ein Festlager 36. Dazu ist ein Rillenkugella ger vorgesehen, welches zwischen einer Aufnahme 37 des Getriebegehäuses 5 der Ge triebeanordnung 1 und einem zylindrischen, axial vorstehenden Ansatz 38 des Differen tialdeckels 12 eingesetzt ist, der drehstarr mit dem Planetenträger 4 verbunden ist.

Das Stirnraddifferential 3 umfasst wie in Fig. 2 gezeigt, zwei Planetensätze 6, 7 mit von einander abweichend dimensionierten Ausgleichsrädern, einem breiten Ausgleichsrad 8 und einem schmalen Ausgleichsrad 9, die jeweils auf einem zugehörigen Ausgleichs radbolzen 10, 11 drehbar gelagert sind, welche drehfest in zugehörige Bohrungen des Planetenradträgers 4 sowie eines Differenzialdeckels 12 eingesetzt sind. Radial innen seitig sind die Ausgleichsräder 8, 9 jeweils mit einem Sonnenrad 13, 14 verzahnt, wobei jedes Sonnenrad 13, 14 rotationsfest mit einer Ausgangswelle 15, 16 verbunden ist.

Der Stufenplanetensatz 2 schließt Übersetzungsverzahnungen ein, wobei jeweils zwei axial versetzte, schrägverzahnte und miteinander verbundene, auch Planetenräder ge nannte Stirnräder 17, 18 über Wälzlager 19, 20 drehbar auf einem Planetenradbolzen 21 gelagert sind, die mit weiteren Zahnrädern (nicht gezeigt) in Eingriff stehen. Als Wälzla ger 19, 20 eignen sich bevorzugt Nadelkränze (KZK). Zur Erzielung einer kostengünsti gen Fertigung sind die zwei zueinander versetzten, unterschiedlich dimensionierten Stirnräder 17, 18 in einem axialen Abstand > 6 mm angeordnet. Weiterhin überlappt der Stufenplanetensatz 2 bzw. dessen Planetenradbolzen 21 im Einbauzustand die Sonnen räder 13, 14 und folglich eine Verzahnungsebene des Stirnraddifferentials 3. Die axial kompakte Bauform der Getriebeanordnung 1 unterstreichend ist die Verzahnungsebene von dem Sonnenrad 13 des Stirnraddifferentials 3 axial nahe an dem Planetenträger 4 platziert. Um einen möglichst geringen axialen Abstand zu realisieren, ist in der Leit stützstruktur des Planetenträgers 4 lokal eine Ausnehmung 33 für das Sonnenrad 13 eingebracht.

Eine dauerfeste Lagesicherung der Planetenradbolzen 21 von dem Stufenplanetensatz 2 erfolgt mittels Verstemmungen 22, 23 an beiden weichen Enden des Planetenradbol zens 21. Vorteilhaft sind die Verstemmungen 22, 23 über den Umfang des Planetenrad- bolzens 21 verteilt angeordnet, wodurch der Planetenradbolzen 21 kraft- und/oder form schlüssig mit dem Differentialdeckel 12 bzw. dem Planetenträger 4 verbunden und dreh- und lagefixiert gesichert ist. Zur Schmierung der Wälzlager 19, 20 der Stirnräder 17, 18 von dem Stufenplanetensatz 2 ist in dem Planetenradbolzen 21 eine Sacklochbohrung 24 eingebracht, in die im Betriebszustand 1 von der zur Ausgangswelle 16 gerichteten Seite Schmieröl einströmt und über radiale Bohrungen 25 des Planetenradbolzens 21 in einen axial von den Wälzlagern 19, 20 begrenzten Ringraum 26 eintritt.

Die Fig. 2 und die Fig. 3 verdeutlichen in unterschiedlichen Ansichten die Anordnung bzw. Einbaulagen von den Planetensätzen 6, 7 des Stirnraddifferentials 3 sowie die Übersetzungsverzahnungen bildenden, auch Doppelplaneten genannten Stirnräder 17, 18 des Stufenplanetensatzes 2, zur Schaffung einer in axialer Richtung kompakten Ge triebeanordnung 1. In der Fig. 2 ist ein durch die Verzahnungsebene des Stirnraddiffe rentials 3 geführter Planetenradbolzen 21 von dem Stufenplanetensatz 2, der dabei in einem radialen Abstand zu den Sonnenrädern 13, 14 des Stirnraddifferentials 3 verläuft.

In dem Detailschnitt der Getriebeanordnung 1 gemäß Fig. 4 ist insbesondere die Einbau lage des Ausgleichsradbolzens 10 sowie die Schmierung der Ausgleichsräder 8, 9 von dem Stirnraddifferential 3 gezeigt. Im eingebauten Zustand ist der Ausgleichsradbolzen 10 in eine Sacklochbohrung 27 des Planetenradträgers 4 eingepasst und gegenseitig axial an einem radial nach innen gerichteten Bord 28 des Differenzialdeckels 12 fixiert. Zur gezielten Schmierölbeaufschlagung der als Gleitlager ausgeführten Lagerung 29 des Ausgleichsrades 8 ist endseitig in der Längsbohrung 30 des Ausgleichsradbolzens 10 eine Ölfangschale 31 eingesetzt. Von der Ölfangschale 31 aufgenommenes Schmieröl wird in die Längsbohrung 30 geleitet, welches anschließend über Radialbohrungen 32 des Planetenradbolzens 10 der Lagerung 29 zugeführt wird. Bezugszeichenliste

1 Getriebeanordnung

2 Stufenplanetensatz 3 Stirnraddifferential

4 Planetenträger

5 Gehäuse

6 Planetensatz

7 Planetensatz 8 Ausgleichsrad (breit)

9 Ausgleichsrad (schmal)

10 Ausgleichsradbolzen

11 Ausgleichsradbolzen

12 Differentialdeckel 13 Sonnenrad

14 Sonnenrad

15 Ausgangswelle

16 Ausgangswelle

17 Stirnrad 18 Stirnrad

19 Wälzlager

20 Wälzlager

21 Planetenradbolzen

22 Verstemmung 23 Verstemmung

24 Sacklochbohrung 25 Radialbohrung

26 Ringraum

27 Sacklochbohrung

28 Bord 29 Lagerung

30 Längsbohrung

31 Ölfangschale

32 Radialbohrung

33 Ausnehmung 34 Loslager

35 Laufverzahnung

36 Festlager

37 Aufnahme

38 Ansatz 39 Eingangssonnenrad s Abstand der Stirnräder