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Patent Searching and Data


Title:
GEARBOX ARRANGEMENT COMPRISING A STEPPED PLANETARY REDUCTION, A DIFFERENTIAL, AND AN ELECTRICALLY OPERABLE AXLE DRIVE TRAIN
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/227160
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a gearbox arrangement (1) comprising: a planetary gearbox (4) which can be coupled to a first input shaft (5); and a differential (6) which can be coupled to a first output shaft (7) and a second output shaft (8), the planetary gearbox (4) having a first sun gear (9) and a plurality of stepped planetary gears (11) which are engaged with the first sun gear (9), are rotatably mounted in a first planetary gear carrier (10) in each case on a planetary gear shaft (15), and each have a first set of teeth (12) and a second set of teeth (13) which move rotationally about the first sun gear (9), as well as a ring gear (14) which is arranged coaxially with respect to the first sun gear (9) and on which the planetary gears (11) roll, the planetary gear shafts (15) each being coupled to a differential balance shaft (16) of the differential (6), a first balancing wheel (17) being rotatably mounted on each of the differential balance shafts (16) and engaging in each case with a first sun gear (18) which can be coupled to the first output shaft (7), and the first balancing wheel (17) also meshing with a second balancing wheel (19) which in turn engages into a second sun gear (20) which can be coupled to the second output shaft (8), the planetary gear shafts (15) being arranged in phase with the corresponding differential balance shafts (16).

Inventors:
BIERMANN THORSTEN (DE)
DASSLER CHRISTIAN (DE)
MARTINI HARALD (DE)
FERNANDEZ INAKI (DE)
Application Number:
PCT/DE2023/100335
Publication Date:
November 30, 2023
Filing Date:
May 10, 2023
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
B60K17/16; B60K1/00; F16H48/11; F16H57/08; F16H37/08; F16H48/10
Foreign References:
DE102018128837A12020-05-20
DE102015214035A12017-01-26
DE102018128835A12020-05-20
DE102013205432A12014-10-02
DE102010048837A12012-04-19
DE102018128835A12020-05-20
DE102015214035A12017-01-26
US9829084B22017-11-28
Other References:
ERIK SCHNEIDERFRANK FICKLBERND CEBULSKIJENS LIEBOLD: "Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge, der wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet", ZEITSCHRIFT ATZ 113, May 2011 (2011-05-01), pages 360 - 365
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Claims:
Ansprüche Getriebeanordnung (1 ) eines elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrangs (2) eines Kraftfahrzeugs (3), umfassend ein Planetengetriebe (4), das mit einer ersten Antriebswelle (5) und ein Differentialgetriebe (6), das mit einer ersten Abtriebswelle (7) und einer zweiten Abtriebswelle (8) koppelbar ist, wobei das Planetengetriebe (4) ein erstes Sonnenrad (9) und mehrere mit dem ersten Sonnenrad (9) in Eingriff stehende und in einem ersten Planetenradträger (10) jeweils auf einer Planetenradwelle (15) drehbar gelagerte, gestufte Planetenräder (11 ) mit jeweils einer ersten Verzahnung (12) und einer zweiten Verzahnung (13) aufweist, die sich rotatorisch um das erste Sonnenrad (9) bewegen, sowie ein koaxial zum ersten Sonnenrad (9) angeordnetes Hohlrad (14), an welchem die Planetenräder (11 ) abwälzen, wobei die erste Verzahnung (12) in das erste Sonnenrad (9) eingreift, während die zweite Verzahnung (13) mit einem Teilkreisdurchmesser, der kleiner ist als der der ersten Verzahnung (12), mit dem Hohlrad (14) kämmt, die Planetenradwellen (15) jeweils mit einer Differentialausgleichswelle (16) des Differentialgetriebes (6) gekoppelt sind, wobei jeweils ein erstes Ausgleichsrad (17) drehbar auf den Differentialausgleichswellen (16) angeordnet ist, das jeweils mit einem ersten Sonnenrad (18) in Eingriff steht, welches mit der ersten Abtriebswelle (7) koppelbar ist, und das erste Ausgleichsrad (17) ferner mit einem zweiten Ausgleichsrad (19) kämmt, das seinerseits in ein zweites Sonnenrad (20) eingreift, das mit der zweiten Abtriebswelle (8) koppelbar ist, wobei das erste Sonnenrad (18) einen Kopfkreisdurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Fußkreisdurchmesser des zweiten Sonnenrads (20) und beide Sonnenräder die gleiche Zähnezahl aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradwellen (15) in Phase zu den korrespondierenden Differentialausgleichswellen (16) angeordnet sind und die Planetenradwellen (15) und die Differentialausgleichswellen (16) sich in axialer Richtung überschneiden, wobei entweder die Planetenradwellen (15) und/oder die Differentialausgleichswellen (16) jeweils eine stirnseitige, sich in axialer Richtung erstreckende Aussparung (21 ) aufweisen oder der Planetenradträger (10) erste Aufnahmen (22) zur Lagerung jeweils einer der Planetenradwellen (15) und zweite Aufnahmen (23) zu Lagerung jeweils einer der Differentialausgleichswellen (16) aufweist, wobei die Differentialausgleichswellen (16) mit ihrer jeweiligen korrespondierenden Planetenradwelle (15) jeweils eine Anlagefläche (24) aufweisen. Getriebeanordnung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradwellen (15) zu den korrespondierenden Differentialausgleichswellen (16) radial versetzt angeordnet sind. Getriebeanordnung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsräder (17, 19) so angeordnet und dimensioniert sind, dass sie von dem Hohlrad (14) kontaktlos umgriffen werden. Getriebeanordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradwellen (15) und jeweils eine entsprechend korrespondierende Differentialausgleichswelle (16) mittels eines Widerstandsschweißprozesses form- und zusätzlich stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Getriebeanordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sonnenrad (9) eine Zähnezahl Zs aufweist, die durch Drei teilbar ist und die erste Verzahnung (12) des gestuften Planetenrads (11 ) eine Zähnezahl ZPI und die zweite Verzahnung (13) des gestuften Planetenrads (11) eine Zähnezahl Zp2 besitzt, wobei das Verhältnis ZPI =3*ZP2 beträgt. Getriebeanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 3-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung des Sonnenrades (20) teilweise axial mit der Verzahnung des Hohlrades (14) überlappt. Elektrisch betreibbarer Achsantriebsstrang (2) eines Kraftfahrzeugs (3), umfassend eine elektrische Maschine (25) und eine durch die elektrische Maschine (25) antreibbare Getriebeanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche.
Description:
Getriebeanordnunq mit Stufenplanetenuntersetzunq, Differential und elektrisch betreibbarer Achsantriebsstranq

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung eines elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Planetengetriebe, das mit einer ersten Antriebswelle und ein Differentialgetriebe, dass mit einer ersten Abtriebswelle und einer zweiten Abtriebswelle koppelbar ist, wobei das Planetengetriebe ein erstes Sonnenrad und mehrere mit dem ersten Sonnenrad in Eingriff stehende und in einem ersten Planetenradträger jeweils auf einer Planetenradwelle drehbar gelagerte, gestufte Planetenräder mit jeweils einer ersten Verzahnung und einer zweiten Verzahnung aufweist, die sich rotatorisch um das erste Sonnenrad bewegen, sowie ein koaxial zum ersten Sonnenrad angeordnetes Hohlrad, an welchem die Planetenräder abwälzen, wobei die erste Verzahnung in das erste Sonnenrad eingreift, während die zweite Verzahnung mit einem Teilkreisdurchmesser, der kleiner ist als der der ersten Verzahnung, mit dem Hohlrad kämmt, die Planetenradwellen jeweils mit einer Differentialausgleichswelle des Differentialgetriebes gekoppelt sind, wobei jeweils ein erstes Ausgleichsrad drehbar auf den Differentialausgleichswellen angeordnet ist, das jeweils mit einem ersten Sonnenrad in Eingriff steht, welches mit der ersten Abtriebswelle koppelbar ist, und das erste Ausgleichsrad ferner mit einem zweiten Ausgleichsrad kämmt, dass seinerseits in ein zweites Sonnenrad eingreift, dass mit der zweiten Abtriebswelle koppelbar ist, wobei das erste Sonnenrad einen Kopfkreisdurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Fußkreisdurchmesser des zweiten Sonnenrads, und beide Sonnenräder eine gleiche Zähnezahl aufweisen. Die Erfindung betrifft ferner einen elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang.

Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden. Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011 , Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge, der wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch und koaxial zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist, wobei in dem Leistungsstrang zwischen Elektromotor und Kegelraddifferenzial ein schaltbarer 2-Gang-Planeten- radsatz angeordnet ist, der ebenfalls koaxial zu dem E-Motor bzw. dem Kegelraddifferenzial oder Stirnraddifferential positioniert ist. Die Antriebseinheit ist sehr kompakt aufgebaut und erlaubt aufgrund des schaltbaren 2-Gang-Planetenradsatzes einen guten Kompromiss zwischen Steigfähigkeit, Beschleunigung und Energieverbrauch. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibbarer Antriebsstrang bezeichnet.

Aus der DE 10 2010 048 837 A1 ist eine derartige Antriebsvorrichtung mit wenigstens einem Elektromotor und mindestens einem mit einem Rotor des Elektromotors antreibbaren Planetendifferenzial bekannt, wobei das Planetendifferenzial wenigstens einen Planententräger, der mit einem Rotor des Elektromotors wirkverbunden ist, erste Planetenräder und zweite Planetenräder, die drehbar an dem Planetenträger gelagert sind, sowie ein erstes Sonnenrad und ein zweites Sonnenrad, von denen jedes jeweils mit einer Abtriebswelle des Planetendifferenzials wirkverbunden ist, aufweist. Dabei stehen die ersten Planetenräder mit dem ersten Sonnenrad im Zahneingriff und steht jedes der zweiten Planetenräder mit dem zweiten Sonnenrad sowie mit einem der ersten Planetenräder im Zahneingriff. Ferner sind die Sonnenräder koaxial einer Rotationsachse des Rotors angeordnet.

Die DE 10 2018 128 835 A1 zeigt eine Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie eine Antriebsvorrichtung mit einer solchen Getriebevorrichtung.

Die DE 10 2015 214 035 A1 zeigt eine elektronische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Elektromotor und eine damit verbundene Getriebeanordnung, wobei die Getriebeanordnung eine Getriebeeingangsstufe und ein über einen gemeinsamen Planetenträger damit verbundenes Differential aufweist, wobei das Differential einen ersten und einen zweiten Planetensatz aufweist, wobei der erste Planetensatz mit einer ersten Sonne und der zweite Planetensatz mit einer zweiten Sonne kämmt, und wobei die beiden Planetensätze des Differentials paarweise miteinander kämmen.

Die US 9 829 084 B2 zeigt eine integrierte Zahnradbaugruppe umfassend, eine vereinigte Trägerbaugruppe, die einen Reduktions-Zahnradsatz mit einem Differenzial- Zahnradsatz koppelt.

Es besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, derartige E-Achsen besonders kompakt bauend bei gleichzeitig hoher Leitungsdichte auszubilden. Ferner besteht ebenfalls ein anhaltendes Bedürfnis daran, dass derartige E-Achsen besonders montagefreundlich sind.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Getriebeanordnung für einen elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 . Weiterbildungen der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass die Ausgleichsräder des Differenzialgetriebes in Phase, aber nicht koaxial, zu den gestuften Planetenrädern des Planetengetriebes angeordnet sind. Hierdurch kann ein besonders kompakter Aufbau der Getriebeanordnung erreicht werden. Ferner lässt sich hierdurch auch die Montagefreundlichkeit der Getriebeanordnung verbessern, da sich insbesondere das Hohlrad hierdurch auf einfache Weise auch über das Differentialgetriebe schieben und sich so separat montieren lässt, worauf nachfolgend auch noch näher eingegangen wird.

Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben. Die Getriebeanordnung ist insbesondere vorgesehen zur Verwendung innerhalb eines elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs. Ein elektrisch betreibbarer Antriebsstrang umfasst eine elektrische Maschine und bevorzugt eine mit der elektrischen Maschine gekoppelte erfindungsgemäße Getriebeanordnung. Die Getriebeanordnung und die elektrische Maschine bilden eine bauliche Einheit. Diese kann beispielsweise mittels eines Antriebsstranggehäuses gebildet sein, in welchem die Getriebeanordnung und die elektrische Maschine gemeinsam aufgenommen sind.

Die elektrische Maschine besitzt bevorzugt ein Motorgehäuse und/oder das Getriebe ein Getriebegehäuse, wobei die bauliche Einheit dann über eine Fixierung des Getriebes gegenüber der elektrischen Maschine bewirkbar ist. Das Getriebegehäuse ist ein Gehäuse zur Aufnahme eines Getriebes. Es hat die Aufgabe, vorhandene Wellen jeweils über die Lager zu führen und den Rädern (eventuell Kurvenscheiben) bei allen Belastungen diejenigen Freiheitsgrade zu gewähren, derer sie bedürfen, ohne sie in der Dreh- und eventuell Bahnbewegung zu behindern, sowie Lagerkräfte und Abstützmomente aufzunehmen. Ein Getriebegehäuse kann ein- o- der mehrschalig, das heißt, ungeteilt oder geteilt ausgebildet sein. Das Getriebegehäuse sollte insbesondere auch sowohl Geräusche und Vibrationen dämpfen als auch Hydraulikfluid sicher aufnehmen können. Das Getriebegehäuse ist bevorzugt aus einem metallischen Material, insbesondere bevorzugt aus Aluminium, Grauguss oder Stahlguss, insbesondere mittels einem Urformverfahren wie Gießen oder Druckguss geformt.

Das Motorgehäuse umhaust die elektrische Maschine. Ein Motorgehäuse kann darüber hinaus auch die Steuer- und Leistungselektronik aufnehmen. Das Motorgehäuse kann darüber hinaus auch Bestandteil eines Kühlsystems für die elektrische Maschine und derart ausgebildet sein, dass Hydraulikfluid über das Motorgehäuse der elektrischen Maschine zugeführt werden und/oder die Wärme über die Gehäuseflächen nach außen abgeführt werden kann. Darüber hinaus schützt das Motorgehäuse die elektrische Maschine sowie die ggf. vorhandene Elektronik vor äußeren Einflüssen. Ein Motorgehäuse kann insbesondere aus einem metallischen Material gebildet sein. Vorteilhafter Weise kann das Motorgehäuse aus einem metallischen Gussmaterial, wie zum Beispiel Aluminiumdruckguss, Magnesiumdruckguss, Grauguss oder Stahlguss geformt sein.

Die elektrische Maschine dient zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und/oder umgekehrt, und sie umfasst in der Regel einen als Stator, Ständer oder Anker bezeichneten ortsfesten Teil sowie einen als Rotor oder Läufer bezeichneten und gegenüber dem ortsfesten Teil beweglich, insbesondere drehbar, angeordneten Teil. Die elektrische Maschine kann als Radialflussmaschine oder Axialflussmaschine konfiguriert sein.

Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt.

Als Kraftfahrzeuge im Sinne dieser Anmeldung gelten Landfahrzeuge, die durch Maschinenkraft bewegt werden, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), Kleinkrafträder, Leichtkraftfahrzeuge, Krafträder, Kraftomnibusse (KOM) oder Zugmaschinen.

Die Getriebeanordnung ist insbesondere mit der elektrischen Maschine koppelbar, welche zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für das Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Bei dem Antriebsdrehmoment handelt es sich besonders bevorzugt um ein Hauptantriebsdrehmoment, sodass das Kraftfahrzeug ausschließlich durch das Antriebsdrehmoment angetrieben wird. Bevorzugt ist die Antriebswelle des Planetengetriebes mit dem Rotor der elektrischen Maschine wirkverbunden, so dass eine Rotation des Rotors eine Rotation der Antriebswelle des Planetengetriebes bewirkt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Planetenradwellen zu den korrespondierenden Differentialausgleichswellen radial versetzt angeordnet sind. Besonders bevorzugt sind die Differentialausgleichswellen radial nach innen hin versetzt, wodurch sich zum einen ein besonders kompakter Aufbau der Getriebeanordnung sowie besonders günstige Übersetzungsverhältnisse realisieren lassen.

Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Ausgleichsräder, so angeordnet und dimensioniert sind, dass sie von dem Hohlrad kontaktlos umgriffen werden. Es kann hierdurch erreicht werden, dass das Hohlrad axial über das Differentialgetriebe geschoben werden kann, was die Montage der Getriebeanordnung wesentlich erleichtert. Dabei ist in vorteilhafter Weise der Kopfkreisdurchmesser des innenverzahnten Hohlrads größer als der Teilkreisdurchmesser der Ausgleichsräder des Differentialgetriebes zuzüglich des Kopfkreisdurchmessers der Ausgleichsräder. In diesem Zusammenhang ist es ferner bevorzugt, dass die Verzahnung des Sonnenrades teilweise axial mit der Verzahnung des Hohlrades überlappt.

Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Planetenradwellen und die Differentialausgleichswellen sich in axialer Richtung überschneiden. Durch die axiale Verschachtlung kann ebenfalls eine axial besonders kompakt bauende Getriebeanordnung bereitgestellt werden.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Planetenradwellen und/oder die Differentialausgleichswellen jeweils eine stirnseitige, sich in axialer Richtung erstreckende Aussparung aufweisen. Hierdurch lässt sich insbesondere der Wirkung erzielen, dass die beiden Wellen mechanisch miteinander koppelbar sind.

Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die Aussparung kreisförmig oder abgeflacht ausgeformt ist. Die kreisförmige Aussparung kann den Vorteil haben, dass die Planetenradwelle gegenüber der Differentialausgleichswelle nicht um ihre jeweiligen Rotationsachsen mitdrehen. Dadurch kann beispielsweise über die Lebensdauer des Antriebs gewährleistet werden, dass sich die Positionen der Ölbohrungen durch ein ungewolltes Mitdrehen der Planetenradwelle verändern und somit die Schmierung und Kühlung des Planetenradgetriebes beeinträchtigt wird.

In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der Planetenradträger erste Aufnahmen zur Lagerung jeweils einer der Planetenradwellen und zweite Aufnahmen zu Lagerung jeweils einer der Differentialausgleichswellen aufweist, wobei die Differentialausgleichswellen mit ihrer jeweiligen korrespondierenden Planetenradwelle jeweils eine Anlagefläche aufweisen, wodurch ebenfalls eine mechanische Kopplung zwischen den Wellen hergestellt werden kann.

Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Planetenradwellen und jeweils eine entsprechend korrespondierende Differentialausgleichswelle mittels eines Widerstandsschweißprozesses form - und zusätzlich stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

Hierbei können sich die Planetenradwelle und die Differenzialausgleichswelle axial überschneiden. Dazu ist dann entweder an der Differenzialausgleichswelle oder an der Planetenradwelle des gestuften Planetenradsatzes eine kreisförmige Aussparung eingebracht. Je nach Variante entsteht dadurch zunächst entweder eine Verdrehsicherung der Planetenradwelle oder der Differenzialausgleichswelle. Um beide Wellen gegeneinander gegen eine Verdrehung und auch axial zu sichern, können insbesondere auch nach der Montage außen an die Wellen Elektroden angesetzt und über die Einbringung von Gleich- oder Wechselstrom beide Wellen miteinander verschweißt werden. Durch die Aufbringung einer Axialkraft über die Elektroden können die Wellen dabei in besonders vorteilhafter Weise partiell stirnseitig aneinander gedrückt werden, um eine definierte Position der stoffschlüssigen Verbindung zu gewährleisten.

Ferner ist es denkbar, dass die Planetenradwellen und die Differenzialausgleichs- wellen sich nicht axial überschneiden, sondern stirnseitig teilweise flächig aneinanderstoßen. Sowohl die Planetenradwellen als auch der Differenzialausgleichswellen können dabei bevorzugt in einem Sackloch in einem gemeinsamen Träger gelagert sein. Die Sacklöcher sind bevorzugt so gestaltet, dass sie sich axial leicht überschneiden, um einen stirnseitigen Kontakt der Wellen zu ermöglichen. Um beide Wellen gegeneinander gegen eine Verdrehung und auch axial zu sichern, werden nach der Montage außen an den Wellen Elektroden angesetzt und über die Einbringung von Gleich- oder Wechselstrom beide Wellen miteinander verschweißt. Durch die Aufbringung einer Axialkraft über die Elektroden werden die Wellen dabei partiell stirnseitig aneinandergedrückt.

Durch die Widerstanderwärmung werden die Wellen bis zur Erreichung der erforderlichen Schweißtemperatur erhitzt. Bei einsatzgehärteten fließgepressten Wellen bietet sich eine Nacharbeit an der Schweißstelle an, bei der die kohlenstoffhaltige Härteschicht der Bolzen stirnseitig abgetragen wird. Dies ist aber nicht unbedingt notwendig, führt aber zu einer Verbesserung der Qualität der Schweißverbindung aufgrund des geringeren Kohlenstoffgehalts in der Schweißnaht.

Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass das erste Sonnenrad eine Zähnezahl Zs aufweist, die durch Drei teilbar ist und die erste Verzahnung des gestuften Planetenrads eine Zähnezahl Zpi und die zweite Verzahnung des gestuften Planetenrads eine Zähnezahl Zp2 besitzt, wobei das Verhältnis ZPI =3* ZP2 beträgt. Höchst bevorzugt beträgt die Zähnezahl des großen Planeten (Zpi)/erste Verzahnung 66, und die Zähnezahl des kleinen Planeten (ZP2)/ zweite Verzahnung 22.

Die Zähnezahl des ersten Sonnenrads Zs kann höchst bevorzugt 42 betragen. Die Zähnezahl des Hohlrads (ZH) beträgt höchst bevorzugt 97. Höchst bevorzugt beträgt die Übersetzung der Planetengetriebe-Stufe zwischen 6,5-8, bevorzugt zwischen 7-8,5 und höchst bevorzugt 7,93, wobei die Übersetzung ermittelt wird aus i = ZH / Zs x Zpi / ZP2 +1

Es kann ebenfalls bevorzugt sein, dass das Differentialgetriebe als ein asymmetrisches Stirnraddifferenzial konfiguriert ist, bei dem der Kopfkreisdurchmesser des kleinen Sonnenrads kleiner ist als der Fußkreisdurchmesser des großen Sonnenrads. Der Profilverschiebungsfaktor des kleinen Sonnenrads ist bevorzugt < -0,8, der Profi Iverschiebungsfaktor des großen Sonnenrads ist bevorzugt > 0,8. Beide Sonnenräder weisen bevorzugt die gleiche Zähnezahl auf.

Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch einen elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine elektrische Maschine und eine durch die elektrische Maschine antreibbare Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 -10.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.

Es zeigt:

Figur 1 eine Getriebeanordnung in einer Querschnittsansicht.

Figur 2 eine erste Ausführungsform einer Getriebeanordnung in einer Axialschnittdarstellung,

Figur 3 eine erste Variante der ersten Ausführungsform aus der Figur 2 mit einer kreisförmigen Aussparung an der Differentialausgleichswelle in drei verschiedenen Ansichten, Figur 4 eine zweite Variante der ersten Ausführungsform aus der Figur 2 mit einer abgeflachten Aussparung an der Differentialausgleichswelle in drei verschiedenen Ansichten,

Figur 5 eine zweite Ausführungsform einer Getriebeanordnung in einer Axialschnittdarstellung,

Figur 6 eine Detailansicht der Planetenradwelle und der Differentialausgleichswelle in einer perspektivischen Darstellung,

Figur 7 eine dritte Ausführungsform einer Getriebeanordnung in einer schematischen Axialschnittdarstellung,

Figur 8 ein Kraftfahrzeug mit einem elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang in einer schematischen Blockschaltansicht,

Figur 9 eine Getriebeanordnung in einer schematischen Blockschaltdarstellung.

Die Figur 1 zeigt eine Getriebeanordnung 1 eines elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrangs 2 eines Kraftfahrzeugs 3, wie es auch exemplarisch in der Figur 8 skizziert ist.

Die Getriebeanordnung 1 umfasst ein Planetengetriebe 4, dass mit einer ersten Antriebswelle 5 und ein Differentialgetriebe 6, das mit einer ersten Abtriebswelle 7 und einer zweiten Abtriebswelle 8 koppelbar ist, was sich auch gut anhand der Figur 9 nachvollziehen lässt. Die Antriebswelle 5 des Planetengetriebes 4 ist dabei drehmomentübertragend mit der elektrischen Maschine 25 gekoppelt.

Das Planetengetriebe 4 besitzt ein erstes Sonnenrad 9 und mehrere mit dem ersten Sonnenrad 9 in Eingriff stehende und in einem ersten Planetenradträger 10 jeweils auf einer Planetenradwelle 15 drehbar gelagerte, gestufte Planetenräder 11 mit jeweils einer ersten Verzahnung 12 und einer zweiten Verzahnung 13, die sich rotatorisch um das erste Sonnenrad 9 bewegen, sowie ein koaxial zum ersten Sonnenrad 9 angeordnetes Hohlrad 14, an welchem die Planetenräder 11 abwälzen, wobei die erste Verzahnung 12 in das erste Sonnenrad 9 eingreift, während die zweite Verzahnung 13 mit einem Teilkreisdurchmesser, der kleiner ist als der der ersten Verzahnung 12, mit dem Hohlrad 14 kämmt. Insofern ist das Planetengetriebe 4 zunächst einmal für sich betrachtet konventionell aufgebaut.

Die Planetenradwellen 15 sind jeweils mit einer Differentialausgleichswelle 16 des Differentialgetriebes 6 gekoppelt, wobei jeweils ein erstes Ausgleichsrad 17 drehbar auf den Differentialausgleichswellen 16 angeordnet ist, das jeweils mit einem ersten Sonnenrad 18 in Eingriff steht, welches mit der ersten Abtriebswelle 7 koppelbar ist, und das erste Ausgleichsrad 17 ferner mit einem zweiten Ausgleichsrad 19 kämmt, dass seinerseits in ein zweites Sonnenrad 20 eingreift, dass mit der zweiten Abtriebswelle 8 koppelbar ist. Das erste Sonnenrad 18 besitzt einen Kopfkreisdurchmesser, der kleiner ist als der Fußkreisdurchmesser des zweiten Sonnenrads 20, wobei beide Sonnenräder gleiche Zähnezahl aufweisen.

Zur Schmierung der Gleitlagerung zwischen den Differentialausgleichswellen 16 und den Ausgleichsrädern 17, 19 weisen die Differentialausgleichswellen 16 axial und radial verlaufende Beölungskanäle 40 auf.

Wie insbesondere gut aus der Figur 1 zu erkennen ist, sind bei der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 1 die Planetenradwellen 15 in Phase zu den korrespondierenden Differentialausgleichswellen 16 angeordnet, d.h. sie sind in Umfangsrichtung nicht zueinander versetzt, sondern ihre jeweiligen Rotationsachsen liegen jeweils in einer gemeinsamen radialen Ebene.

Aus der Zusammenschau der Figuren 1 -2 wird beispielsweise ferner ersichtlich, dass die Planetenradwellen 15 zu den korrespondierenden Differentialausgleichswellen 16 radial nach innen versetzt angeordnet sind. Auch ist der Figur 2 gut entnehmbar, dass die Ausgleichsräder 17, 19 so angeordnet und dimensioniert sind, dass sie von dem Hohlrad 14 kontaktlos umgriffen werden, so dass das Hohlrad 14 aus axialer Richtung über die Ausgleichsräder 17, 19 auf die Planetenräder 11 , im gezeigten Beispiel der Figur 2 also von rechts nach links, geschoben werden kann. Die Verzahnung des Sonnenrades 20 überlappt teilweise axial mit der Verzahnung des Hohlrades 14.

Wie in den Ausführungsformen der Figuren 2-5 dargestellt, können sich die Planetenradwellen 15 und die Differentialausgleichswellen 16 in axialer Richtung überschneiden. Hierzu weisen die Planetenradwellen 15 und/oder die Differentialausgleichswellen 16 jeweils eine stirnseitige, sich in axialer Richtung erstreckende Aussparung 21 auf. In der Figur 3 ist eine Ausführungsvariante gezeigt, bei der die Aussparung 21 kreisförmig ausgebildet ist, während die Figur 4 eine Ausführung zeigt, bei der die Aussparung 21 abgeflacht ausgeformt ist. In beiden Fällen müssen die jeweiligen Wellen 15, 16 gerichtet montiert werden, damit sie entsprechend formschlüssig ineinandergreifen können.

In der Abbildung a der Figur 3 ist eine Ausführung gezeigt, bei der die Planetenradwelle 15 eine kreisförmige Aussparung 21 zeigt, während die Abbildung c der Figur 3 die kreisförmige Aussparung 21 an einer Differentialausgleichswelle 16 offenbart. Anhand der Abbildung b der Figur 3 lässt sich auch noch einmal gut der radiale Versatz der Wellen 15, 16 zueinander sowie deren Anordnung in Phase erkennen.

Figur 4 zeigt eine Ausführung der Wellen 15, 16 mit jeweils einer abgeflachten Aussparung 21 . Auch hier ist wieder gut der radiale Versatz der Wellen 15, 16 zueinander sowie deren Anordnung in Phase erkennen in der Abbildung b der Figur 4 zu erkennen.

Durch die Aussparung 21 wird also jeweils ein Formschluss zwischen einer Planetenradwelle 15 und einer zugeordneten Differentialausgleichswelle 16 realisiert, so dass die Wellen 15, 16 sich nicht relativ zueinander um ihre jeweiligen Rotationsachsen verdrehen können. Zusätzlich zu dem Formschluss wäre es grundsätzlich auch möglich, eine Planetenradwelle 15 und eine zugeordnete Differentialausgleichswelle 16 miteinander mittels Widerstandsschweißens stoffschlüssig zu verbinden. Die Figur 5 zeigt die aus den Figuren 2-4 bekannten Ausführungsformen mit einer axialen Überlappung der Wellen 15, 16, jedoch mit der Darstellung des Planetenradträgers 10.

Was der Figur 7 entnommen werden kann ist eine weitere Ausführungsform der Getriebeanordnung 1 bei der der Planetenradträger 10 erste Aufnahmen 22 zur Lagerung jeweils einer der Planetenradwellen 15 und zweite Aufnahmen 23 zu Lagerung jeweils einer der Differentialausgleichswellen 16 aufweist, wobei die Differentialausgleichswellen 16 mit ihrer jeweiligen korrespondierenden Planetenradwelle 15 jeweils eine Anlagefläche 24 aufweisen. Die Planetenradwellen 15 und jeweils eine entsprechend korrespondierende Differentialausgleichswelle 16 können hierbei mittels eines Widerstandsschweißprozesses stoffschlüssig miteinander verbunden werden.

Die Figur 6 zeigt die Anordnung der Wellen 15, 16 ohne die Darstellung des Planetenradträgers 10.

In der gezeigten Ausführungsform der Figur 7 weist der Planetenradträger 10 zwei in Phase angeordnete Sacklöcher auf, die sich teilweise radial überschneiden Die Planetenradwelle 15 und des Differentialausgleichswelle 16 stoßen so stirnseitig aneinander an, was sich gut in der Figur 7 erkennen lässt. Die Wellen 15, 16 müssen in dieser Ausführungsform nicht zueinander ausgerichtet montiert werden, eine mechanische Verdrehsicherung zwischen den Wellen 15, 16, wie in den Ausführungsbeispielen der Figuren 2-5, ist hier nicht gegeben.

Bezuqszeichenliste

1 Getriebeanordnung

2 Achsantriebsstrang

3 Kraftfahrzeug

4 Planetengetriebe

5 Antriebswelle

6 Differentialgetriebe

7 Abtriebswelle

8 Abtriebswelle

9 Sonnenrad

10 Planetenradträger

11 Planetenräder

12 Verzahnung

13 Verzahnung

14 Hohlrad

15 Planetenradwelle

16 Differentialausgleichswelle

17 Ausgleichsrad

18 Sonnenrad

19 Ausgleichsrad

20 Sonnenrad

21 Aussparung

22 Aufnahmen

23 Aufnahmen

24 Anlagefläche

25 elektrische Maschine

40 Beölungskanäle




 
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