WO2020160809A1 - Getriebeeinrichtung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a transmission device for a motor vehicle, which has an input shaft operatively connectable to a drive device of the motor vehicle and a first output shaft and a second output shaft and has a planetary differential gear via which the input shaft is coupled to at least one of the output shafts, wherein the planetary gear has a ring gear, a sun gear and a planet carrier which are coaxially arranged with a common axis of rotation, at least one planet gear is rotatably mounted on the planet carrier that meshes with both the ring gear and the sun gear.
  • the document DE 103 19 108 B4 is known from the prior art.
  • This describes an all-wheel drive vehicle, comprising an internal combustion engine, a first drive train to a first driven axle, a second drive train to a second driven axle, an electric machine in the second drive train, and a first clutch before and a second clutch after electrical machine.
  • the electric machine consists of a housing forming the stator and a rotor which is connected to a first member of a three-part planetary gear, the second member of which is connected to the first clutch and the third member of which is connected to the second clutch.
  • the transmission device serves to transmit a torque or drive torque between the drive device of the motor vehicle on the one hand and at least one wheel axle of the motor vehicle on the other hand.
  • the at least one wheel axle is operatively connected or at least operatively connected to the drive device via the transmission device.
  • the at least one wheel axle is accordingly present as a driven wheel axle. In particular, it can be designed as a front wheel axle or a rear wheel axle of the motor vehicle.
  • the gearbox device is used in particular to distribute the drive torque provided by the drive device to different partial axles of this wheel axis, with at least one wheel of the motor vehicle being coupled or at least connectable to the gearbox device and corresponding to the drive device via each of the partial axles.
  • the gear unit serves as an axle differential gear.
  • the gear mechanism serves as a center differential gear to distribute the drive torque to the different wheel axles.
  • the wheel axles are, for example, front and rear axles.
  • the transmission device has the input shaft and the first output shaft and the second output shaft.
  • the input shaft of the Gerete direction is drive technology connected to the drive device of the motor vehicle, preferably via a gear change gear and / or a clutch, in particular a starting clutch.
  • a gear selected from several gear ratios can be set between the drive device and the input shaft of the Gereterich device.
  • the clutch is preferably designed as a shift clutch and particularly preferably as a starting clutch. With the aid of the clutch, the operative connection between the drive device and the input shaft of the transmission device can optionally be established or interrupted.
  • the first output shaft is operatively connectable or operatively connected to a first partial shaft of the wheel axle, in particular via a first gear
  • the second output shaft is operatively connected to a second partial shaft of the wheel axle, in particular via a second gear.
  • the first output shaft is particularly preferably permanently and / or rigidly coupled to the first partial shaft and the second output shaft is permanently and / or rigidly coupled to the second partial shaft.
  • the first output shaft is operatively connectable or operatively connected to a first wheel axle, in particular via the first gear
  • the second output shaft is operatively connected to a second wheel axle, in particular via the second gear.
  • first output shaft is preferably permanently and / or rigidly coupled to the first wheel axle and the second output shaft is permanently and / or rigidly coupled to the second wheel axle.
  • the first gear and the second gear can each be designed as a bevel gear, so that the axes of rotation of the two partial shafts or of the two wheel axles are angled with respect to the axes of rotation of the output shafts, i.e. they enclose an angle that is greater than 0 ° and less than 180 ° is.
  • the drive device has at least one drive unit, which is designed, for example, as an internal combustion engine or as an electrical machine.
  • the drive direction can also be in the form of a hybrid drive device and to this extent have several drive units, which are preferably of different types.
  • one of the drive units is, for example, an internal combustion engine and another of the drive units is an electrical machine.
  • the drive device has several drive units, it is preferably designed in such a way that the drive units jointly provide the drive torque aimed at driving the motor vehicle at least at times.
  • the input shaft of the transmission device is coupled, in particular permanently, to the at least one of the output shafts via the planetary gear differential, which is in the form of a planetary gear.
  • the input shaft is preferably coupled to the second output shaft via the planetary gear differential.
  • a torque-dividing coupling of the shafts is preferably implemented via the planetary gear differential, so that the drive torque provided on the input shaft can be or is divided between the first output shaft and the second output shaft using the planetary gear differential.
  • the planetary gear differential is a transmission which has several miteinan the meshing spur gears. In general, the planetary gear differential works as a differential gear.
  • the planetary gear differential has the planet carrier, on wel chem the at least one planet gear is rotatably mounted.
  • the planet wheel meshes with both the ring gear and the sun gear of the planetary gear differential.
  • the transmission device preferably has a plurality of planet gears. If the planet wheel is mentioned in the context of this description, the explanations are always based on the at least one planet wheel, unless otherwise indicated.
  • the ring gear of the planetary differential gear is coupled to both the input shaft and the first output shaft in a rotationally fixed manner. For example, for this purpose the input shaft and the first output shaft are connected to the ring gear via a common shaft.
  • the planet carrier is non-rotatably coupled to the second output shaft.
  • the sun gear is rotationally fixedly coupled to the electrical machine in terms of drive technology or at least can be coupled to it, for example by means of a clutch arrangement which is arranged in terms of drive technology between the sun wheel and the electrical machine.
  • the electric machine can be used to split the drive torque applied to the input shaft between the first output shaft and the second output shaft.
  • the electrical machine enables what is known as “torque vectoring”.
  • the transmission device is designed to be very compact.
  • the second output shaft is arranged coaxially or parallel to the common axis of rotation of the ring gear, the sun gear and the planetary carrier.
  • a further development of the invention provides that the ring gear is non-rotatably connected to an intermediate shaft arranged coaxially to the ring gear, on which a first gear wheel of a first gear stage and a second gear wheel of a second gear stage are arranged non-rotatably, the input shaft via the first Gear stage and the first output shaft are non-rotatably connected to the intermediate shaft via the second gear stage.
  • the input shaft and the first output shaft each engage the intermediate shaft via a gear stage, namely the input shaft via the first gear stage and the first output shaft via the second gear stage.
  • Each of the gear stages has at least two gears, one of the gears being rotatably coupled to the intermediate shaft, in particular right rotatably sits on the intermediate shaft.
  • the first gear stage and the second gear stage have different ratios from one another.
  • the second output shaft Due to the described connection of the ring gear to the input shaft and the first output shaft via the common intermediate shaft, the second output shaft is designed as a so-called hang-on output shaft in a structurally particularly simple manner.
  • the wheel axle coupled to the second output shaft can accordingly be referred to as a hang-on wheel axle. This is to be understood as meaning that the second output shaft or the wheel axle coupled to it are only driven or subjected to a torque when required, namely by appropriate control of the electrical machine.
  • the transmission device is preferably designed in such a way that the second output shaft stands still or rotates freely if the electrical machine is inoperative and / or decoupled from the planetary gear differential, i.e. does not provide any torque or is controlled to provide a torque from zero.
  • a preferred further embodiment of the invention provides that the planet carrier engages over the ring gear in the axial direction.
  • the ring gear In the longitudinal section or in the axial direction with respect to the axis of rotation, the ring gear is completely received in the planet carrier.
  • the planet carrier overlaps the ring gear on the outside in the radial direction, so that the ring gear is arranged in a receiving space delimited by the planet carrier in the radial direction. This results in an encapsulation of the ring gear so that the ring gear is protected against external influences is.
  • the sun gear is connected in terms of drive technology to the electrical machine via a clutch arrangement.
  • the electric machine can be optionally coupled to the sun gear.
  • the electric machine In a first Druckein position of the clutch assembly is so far the electrical machine coupled to the sun gear, preferably rigid or rotational test.
  • the electrical machine In a second shift setting of the clutch arrangement, however, the electrical machine is decoupled from the sun gear. If the electric machine is drive-connected to the sun gear, the electric machine can be used to split the drive torque applied to the input shaft between the first output shaft and the second output shaft.
  • the sun gear is connected in terms of drive technology to the electrical machine via a reinforcing planetary gear.
  • the reinforcing planetary gear is used to save space and implement a translation between the electrical machine and the sun gear or the clutch assembly.
  • the reinforcing planetary gear is particularly preferably arranged between the electrical machine and the clutch arrangement. It can also be provided to connect a spur gear stage in series with the reinforcing planetary gear.
  • the electrical machine can be connected in terms of drive technology via the reinforcing planetary gear and the spur gear stage to the sun gear or the clutch assembly. In this way, a high gear ratio is achieved with little space requirement.
  • a further preferred embodiment of the invention provides that the electrical machine is connected in a rotationally fixed manner to a connecting shaft which is arranged coaxially to the intermediate shaft.
  • the connecting shaft is, for example, a drive shaft of the clutch assembly.
  • the connecting shaft is rigidly coupled to the electrical machine. Preferably, it is coupled or can be coupled to the intermediate shaft and / or the sun gear of the planetary differential gear, in particular using the clutch assembly
  • the connecting shaft in the first shift setting of the clutch assembly, is coupled to the sun gear, in particular rigidly.
  • the connecting shaft is decoupled from the sun gear so that the electrical machine is not connected to the sun gear in terms of drive technology.
  • the electrical machine can be connected to either the intermediate shaft or the sun gear.
  • the “torque vectoring” functionality can thus be implemented with the help of the electric machine, whereas in the third shift setting the electric machine is coupled directly, preferably rigidly, to the input shaft and the first output shaft.
  • the described configuration of the transmission device enables particularly flexible operation.
  • a further embodiment of the invention provides that the connecting shaft is rigidly connected to the sun gear when the clutch arrangement is shifted and is rigidly connected to the intermediate shaft when the clutch assembly is shifted further.
  • the switching setting corresponds to the first switching setting described above and the further switching setting corresponds to the third switching setting.
  • the aforementioned flexible operation of the transmission device is thus possible.
  • the reinforcing planetary gear has a stationary booster ring gear, a non-rotatably coupled to the electrical machine booster sun gear and a non-rotatably coupled to the connecting shaft reinforcing gear planet carrier.
  • On the reinforcement gear planet carrier at least one reinforcement planetary gear is rotatably supported, which meshes with both the reinforcement ring gear and the reinforcement gear sun gear.
  • the reinforcement ring gear is arranged stationary or stationary, that is to say fixed, for example, with respect to a gear housing of the gear device.
  • the Reinforcement gear sun gear is rotatably coupled to the electric machine and the reinforcement gear planet carrier with the connecting shaft. The latter is preferably done via the spur gear stage already mentioned. A particularly compact design of the transmission device is implemented as a result.
  • the electrical machine is arranged offset parallel to the second output shaft.
  • the electric machine is preferably arranged in longitudinal section or in the axial direction on the side of the planetary differential gear facing away from the input shaft or the intermediate shaft.
  • both the electric machine and the reinforcement planetary gear are arranged on this side of the planetary gear differential.
  • the electrical machine and / or the reinforcing planetary gear are at least partially in overlap with the planetary gear differential.
  • the electrical machine and / or the reinforcement planetary gear are arranged on the side of the planetary differential gear facing away from the input shaft, viewed in the axial direction with respect to the axis of rotation. This has already been pointed out. This enables the particularly compact design of the transmission device, in particular together with the coaxial arrangement of the second output shaft with respect to the common axis of rotation.
  • Figure is a schematic representation of a transmission device for a
  • the figure shows a schematic longitudinal sectional representation of a gear device 1 for a motor vehicle.
  • the transmission device 1 has an input shaft 2, a first output shaft 3 and a second output shaft 4.
  • the input shaft 2 is drive-connected to a drive device of the motor vehicle, preferably via a gear change transmission 5, of which a transmission housing 6 is only hinted at here is shown.
  • the transmission device 1 also has a planetary gear differential 7, via which the input shaft 2 is coupled to at least one of the output shafts 3 and 4.
  • the input shaft 2 is permanently coupled to the second output shaft 4 via the planetary differential gear 7.
  • the planetary differential gear 7 has a ring gear 8, a sun gear 9 and a planet carrier 10. At least one planet gear 11 is rotatably mounted on the planet carrier 10 and meshes with both the ring gear 8 and the sun gear 9.
  • the ring gear 8 is rotatably coupled to the input shaft 2 and the first output shaft 3, preferably permanently.
  • the Planetenträ ger 10 is rotatably coupled to the second output shaft 4, preferably also permanently.
  • the sun gear 9 is coupled in a rotationally fixed manner to an electrical machine 12 or can be coupled in a rotationally fixed manner.
  • the sun gear 9 is connected to the electrical machine 12 in terms of drive technology via a clutch arrangement 13.
  • the clutch assembly 13 has a connec tion shaft 14 which is rotatably coupled to the electrical machine 12.
  • the connecting shaft 14 can be coupled to the sun gear 9 by means of a clutch 15 of the clutch assembly 13.
  • the connecting shaft 14 can also be coupled to an intermediate shaft 16 using the switching clutch 15, via which the input shaft 2 and the first output shaft 3 are coupled together with the ring gear 8 of the planetary differential gear 7.
  • the connec tion shaft 14 is so far in a first shift setting of the clutch arrangement 13 coupled to the sun gear 3 and decoupled from the intermediate shaft 16, decoupled from the sun gear 3 and the intermediate shaft 16 in a second shift setting and coupled to the intermediate shaft 16 in a third shift setting and decoupled from the sun gear 9.
  • the clutch 15 is preferably designed as a form-fitting Wegkupp ment.
  • the electrical machine 12 is drive-connected to the connecting shaft 14 via a reinforcing planetary gear 17 and a spur gear stage 18.
  • This enables a particularly space-saving arrangement of the electrical machine 12, namely, viewed in longitudinal section or in the axial direction, on the side of the planetary differential gear 7 facing away from the input shaft 2, in axial overlap with the second output shaft 4.
  • the reinforcement planetary gear 17 has a stationary Ver reinforcement ring gear 19, a non-rotatably coupled to the electrical machine 12 reinforcement gear sun gear 20 and a non-rotatably coupled to the connecting shaft 14 reinforcement planetary carrier 21.
  • the reinforcement gear planetary gear 22 meshes with both the reinforcement gear ring gear 19 and the reinforcement gear sun gear 20.
  • the spur gear stage 18 has gears 23, 24 and 25, the gear 23 meshing with the gear 24 and the gear 24 with the gear 25.
  • the gear 23 is arranged coaxially to the planetary reinforcement gear carrier 21, in particular coaxially to the electrical machine 12.
  • the gear 25, on the other hand, is non-rotatably coupled to the connecting shaft 14, in particular is arranged on the connecting shaft 14.
  • the ring gear 8 of the planetary differential gear unit 7 is rotatably connected to the intermediate shaft 16, which is coaxial with the common axis of rotation of the ring gear 8, the sun gear 9 and the Planet carrier 10 is arranged.
  • a first gearwheel 26 of a first gear stage 27 and a second gearwheel 28 of a second gear stage 29 are arranged on the intermediate shaft 16 in a rotationally fixed manner.
  • the input shaft 2 is coupled to the intermediate shaft 16 via the first gear stage 27 and the first output shaft 3 via the second gear stage 29.
  • the gear steps 27 and 29 are preferably designed as beveloid gear stages or as spur gear stages. It can be seen that the intermediate shaft 16 projects into the gear housing 6 of the gear change gear 5 in some areas.
  • the gear stages 27 and 29 or at least the gears 26 and 28 are also arranged in the gear housing 6.
  • the input shaft 2 and the first output shaft 3 preferably run through the gear housing 6 at least in some areas. This results in a particularly compact and space-saving design of the gear device 1.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, die eine mit einer Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs wirkverbindbare Eingangswelle (2) sowie eine erste Ausgangswelle (3) und eine zweite Ausgangswelle (4) aufweist und über ein Planetenraddifferentialgetriebe (7) verfügt, über das die Eingangswelle (2) mit zumindest einer der Ausgangswellen (3,4) gekoppelt ist, wobei das Planetengetriebe ein Hohlrad (8), ein Sonnenrad (9) und einen Planetenträger (10) aufweist, die koaxial zueinander mit einer gemeinsamen Drehachse angeordnet sind, wobei an dem Planetenträger (10) wenigstens ein Planetenrad (11) drehbar gelagert ist, das sowohl mit dem Hohlrad (8) als auch dem Sonnenrad (9) kämmt. Dabei ist vorgesehen, dass das Hohlrad (8) mit der Eingangswelle (2) und der ersten Ausgangswelle (3) und der Planetenträger (10) mit der zweiten Ausgangswelle (4) drehfest gekoppelt ist, wobei die zweite Ausgangswelle (4) koaxial zu der Drehachse angeordnet und das Sonnenrad (9) mit einer versetzt zu der zweiten Ausgangswelle (4) angeordneten elektrischen Maschine (12) drehfest gekoppelt oder drehfest koppelbar ist.

Description

Getriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug
BESCHREIBUNG: Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die eine mit einer Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs wirkverbindbare Eingangs welle sowie eine erste Ausgangswelle und eine zweite Ausgangswelle auf weist und über ein Planetenraddifferentialgetriebe verfügt, über das die Ein gangswelle mit wenigstens einer der Ausgangswellen gekoppelt ist, wobei das Planetengetriebe ein Hohlrad, ein Sonnenrad und einen Planetenträger aufweist, die koaxial zueinander mit einer gemeinsamen Drehachse ange ordnet sind, wobei an dem Planetenträger wenigstens ein Planetenrad dreh bar gelagert ist, dass sowohl mit dem Hohlrad als auch dem Sonnenrad kämmt.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 103 19 108 B4 bekannt. Diese beschreibt ein Allradfahrzeug mit Antrieb, umfassend eine Verbrennungskraftmaschine, einen ersten Antriebsstrang zu einer ers ten angetriebenen Achse, einen zweiten Antriebsstrang zu einer zweiten an- getriebenen Achse, eine elektrische Maschine im zweiten Antriebsstrang, und eine erste Kupplung vor sowie eine zweite Kupplung nach der elektri schen Maschine. Dabei ist vorgesehen, dass die elektrische Maschine aus einem den Stator bildenden Gehäuse und aus einem Rotor besteht, der mit einem ersten Glied eines dreigliedrigen Planetengetriebes verbunden ist, dessen zweites Glied mit der ersten Kupplung und dessen drittes Glied mit der zweiten Kupplung verbunden ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Getriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Getriebeeinrichtungen Vorteile aufweist, insbesondere trotz äußerst kompakter Bauform eine„Torque Vec- toring“-Funktiona!ität zwischen den beiden Ausgangswellen realisiert.
Dies wird erfindungsgemäß mit einer Getriebeeinrichtung für ein Kraftfahr- zeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass das Hohlrad mit der Eingangswelle und der ersten Ausgangswelle und der Planetenträger mit der zweiten Ausgangswelle drehfest gekoppelt ist, wobei die zweite Ausgangswelle koaxial oder parallel zu der Drehachse an geordnet und das Sonnenrad mit einer versetzt zu der zweiten Ausgangswel- le angeordneten elektrischen Maschine drehfest gekoppelt oder drehfest koppelbar ist.
Die Getriebeeinrichtung dient dem Übertragen eines Drehmoments bezie hungsweise Antriebsdrehmoments zwischen der Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs einerseits sowie wenigstens einer Radachse des Kraftfahr zeugs andererseits. Über die Getriebeeinrichtung ist insoweit die wenigstens eine Radachse mit der Antriebseinrichtung wirkverbunden beziehungsweise zumindest wirkverbindbar. Die wenigstens eine Radachse liegt entsprechend als angetriebene Radachse vor. Sie kann insbesondere als Vorderradachse oder als Hinterradachse des Kraftfahrzeugs ausgestaltet sein.
Beispielsweise ist über die Getriebeeinrichtung lediglich eine einzige Rad achse des Kraftfahrzeugs antreibbar. In diesem Fall dient die Getriebeein richtung insbesondere dem Aufteilen des von der Antriebsrichtung bereitge- stellten Antriebsdrehmoments auf unterschiedliche Teilachsen dieser Rad achse, wobei über jede der Teilachsen wenigstens ein Rad des Kraftfahr zeugs antriebstechnisch mit der Getriebeeinrichtung und entsprechend der Antriebseinrichtung gekoppelt oder zumindest koppelbar ist. Die Getriebeein richtung dient insoweit als Achsdifferentialgetriebe. Alternativ kann es vorge- sehen sein, dass über die Getriebeeinrichtung mehrere Radachsen antriebs technisch an die Antriebseinrichtung angeschlossen sind. In diesem Fall dient die Getriebeeinrichtung als Mittendifferentialgetriebe der Aufteilung des Antriebsdrehmoments auf die unterschiedlichen Radachsen Die Radachsen liegen beispielsweise als Vorderradachse sowie als Hinterradachse vor. Die Getriebeeinrichtung weist die Eingangsweile sowie die erste Ausgangs welle und die zweite Ausgangswelle auf. Die Eingangswelle der Getriebeein richtung ist an die Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs antriebstechnisch angeschlossen, vorzugsweise über ein Gangwechselgetriebe und/oder eine Kupplung, insbesondere eine Anfahrkupplung Mittels des Gangwechselge triebes kann eine aus mehreren Übersetzungen ausgewählte Übersetzung zwischen der Antriebseinrichtung und der Eingangswelle der Getriebeeinrich tung eingestellt werden. Die Kupplung ist bevorzugt als Schaltkupplung und besonders bevorzugt als Anfahrkupplung ausgestaltet Mithilfe der Kupplung kann insoweit die Wirkverbindung zwischen der Antriebseinrichtung und der Eingangswelle der Getriebeeinrichtung wahlweise hergestellt oder unterbro chen werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die erste Ausgangswelle mit einer ersten Teilwelle der Radachse, insbesondere über ein erstes Getriebe, und die zweite Ausgangswelle mit einer zweiten Teilwelle der Radachse, insbeson dere über ein zweites Getriebe, wirkverbindbar oder wirkverbunden ist. Be sonders bevorzugt ist die erste Ausgangswelle permanent und/oder starr mit der ersten Teilwelle und die zweite Ausgangswelle permanent und/oder starr mit der zweiten Teilwelle gekoppelt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die erste Ausgangswelle mit einer ersten Radachse, insbesondere über das erste Getriebe, und die zweite Ausgangswelle mit einer zweiten Radachse, insbesondere über das zweite Getriebe, wirkverbindbar oder wirkverbunden ist. Wiederum ist bevorzugt die erste Ausgangswelle permanent und/oder starr mit der ersten Radachse und die zweite Ausgangswelle permanent und/oder starr mit der zweiten Radachse gekoppelt. Das erste Getriebe und das zweite Getriebe können jeweils als Kegelradgetriebe ausgestaltet sein, sodass die Drehachsen der beiden Teilwellen beziehungsweise der beiden Radachsen jeweils gegenüber den Drehachsen der Ausgangswellen ange winkelt sind, also einen Winkel mit ihnen einschließen, der größer als 0° und kleiner als 180° ist. Die Antriebseinrichtung verfügt über zumindest ein Antriebsaggregat, wel ches beispielsweise als Brennkraftmaschine oder als elektrische Maschine ausgestaltet ist. Selbstverständlich kann die Antriebsrichtung auch als Hyb ridantriebseinrichtung vorliegen und insoweit mehrere Antriebsaggregate aufweisen, welche bevorzugt unterschiedlichen Typs sind. In diesem Fall liegt eines der Antriebsaggregate beispielsweise als Brennkraftmaschine und ein anderes der Antriebsaggregate als elektrische Maschine vor. Verfügt die Antriebseinrichtung über mehrere Antriebsaggregate, so ist sie bevorzugt derart ausgestaltet, dass die Antriebsaggregate zumindest zeitweise das auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichtete Antriebsdrehmoment gemein sam bereitstellen.
Die Eingangswelle der Getriebeeinrichtung ist über das Planetenraddifferen tialgetriebe, welches als Planetengetriebe vorliegt, mit der wenigstens einen der Ausgangswellen gekoppelt, insbesondere permanent. Vorzugsweise ist die Eingangswelle über das Planetenraddifferentialgetriebe mit der zweiten Ausgangswelle gekoppelt. Über das Planetenraddifferentialgetriebe ist be vorzugt eine drehmomentaufteilende Kopplung der Wellen realisiert, sodass das an der Eingangswelle bereitgestellte Antriebsdrehmoment mithilfe des Planetenraddifferentialgetriebes auf die erste Ausgangswelle und die zweite Ausgangswelle aufgeteilt werden kann beziehungsweise aufgeteilt wird. Das Planetenraddifferentialgetriebe ist ein Getriebe, welches mehrere miteinan der kämmende Stirnräder aufweist. Ganz allgemein arbeitet das Planeten raddifferentialgetriebe als Ausgleichsgetriebe.
Das Planetenraddifferentialgetriebe weist den Planetenträger auf, an wel chem das wenigstens eine Planetenrad drehbar gelagert ist. Das Planeten rad kämmt sowohl mit dem Hohlrad als auch dem Sonnenrad des Planeten raddifferentialgetriebes. Die Getriebeeinrichtung weist vorzugsweise mehrere Planetenräder auf. Falls im Rahmen dieser Beschreibung von dem Planeten rad die Rede ist, so sind die Ausführungen stets auf das mindestens eine Planetenrad bezogen, sofern nicht auf das Gegenteil hingewiesen wird. Es ist nun vorgesehen, dass das Hohlrad des Planetenraddifferentialgetrie bes sowohl mit der Eingangswelle als auch der ersten Ausgangswelle dreh fest gekoppelt ist. Beispielsweise sind hierzu die Eingangswelle und die erste Ausgangswelle über eine gemeinsame Welle mit dem Hohlrad verbunden. Der Planetenträger ist hingegen mit der zweiten Ausgangswelle drehfest ge koppelt. Das Sonnenrad schließlich ist antriebstechnisch mit der elektrischen Maschine drehfest gekoppelt oder mit ihr zumindest koppelbar, beispielswei se mittels einer Schaltkupplungsanordnung, die antriebstechnisch zwischen dem Sonnenrad und der elektrischen Maschine angeordnet ist.
Ist die elektrische Maschine mit dem Sonnenrad antriebstechnisch gekop pelt, so kann mithilfe der elektrischen Maschine eine Drehmomentaufteilung des an der Eingangswelle anliegenden Antriebsdrehmoments auf die erste Ausgangswelle und die zweite Ausgangswelle vorgenommen werden. Die elektrische Maschine ermöglicht insoweit ein sogenanntes“Torque Vecto- ring“. Gleichzeitig ist die Getriebeeinrichtung sehr kompakt ausgestaltet. Hierzu ist die zweite Ausgangswelle koaxial oder parallel zu der gemeinsa men Drehachse des Hohlrads, des Sonnenrads und des Planetenträgers angeordnet.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Hohlrad mit einer koa xial zu dem Hohlrad angeordneten Zwischenwelle drehfest verbunden ist, auf der ein erstes Zahnrad einer ersten Getriebestufe und ein zweites Zahnrad einer zweiten Getriebestufe drehfest angeordnet sind, wobei die Eingangs- welle über die erste Getriebestufe und die erste Ausgangswelle über die zweite Getriebestufe mit der Zwischenwelle drehfest verbunden sind. Dies bedeutet, dass die Eingangswelle und die erste Ausgangswelle lediglich mit telbar, nämlich über die Zwischenwelle, mit dem Hohlrad gekoppelt sind. Die Eingangswelle und die erste Ausgangswelle greifen jeweils über eine Getrie- bestufe an der Zwischenwelle an, nämlich die Eingangswelle über die erste Getriebestufe und die erste Ausgangswelle über die zweite Getriebestufe.
Jede der Getriebestufen verfügt über wenigstens zwei Zahnräder, wobei ei nes der Zahnräder drehfest mit der Zwischenwelle gekoppelt ist, insbesonde- re drehfest auf der Zwischenwelle sitzt. Beispielsweise weisen die erste Ge triebestufe und die zweite Getriebestufe voneinander verschiedene Überset zungen auf. Durch die beschriebene Anbindung des Hohlrads an die Ein gangswelle und die erste Ausgangswelle über die gemeinsame Zwischen- welle ist die zweite Ausgangswelle auf konstruktiv besonders einfache Art und Weise als sogenannter Hang On-Ausgangswelle ausgebildet. Die mit der zweiten Ausgangswelle gekoppelt Radachse kann entsprechend als Hang On-Radachse bezeichnet werden. Hierunter ist zu verstehen, dass die zweite Ausgangswelle beziehungsweise die mit ihr gekoppelte Radachse nur bei Bedarf angetrieben beziehungsweise mit einem Drehmoment beauf schlagt werden, nämlich durch entsprechende Ansteuerung der elektrischen Maschine. Bevorzugt ist die Getriebeeinrichtung derart ausgestaltet, dass die zweite Ausgangswelle stillsteht oder frei mit dreht, falls die elektrische Ma schine funktionslos und/oder von dem Planetenraddifferentialgetriebe ent- koppelt ist, also kein Drehmoment bereitstellt beziehungsweise zur Bereit stellung eines Drehmoments von null angesteuert wird.
Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Planetenträger das Hohlrad in axialer Richtung übergreift. Im Längsschnitt beziehungsweise in axialer Richtung bezüglich der Drehachse gesehen ist das Hohlrad insoweit vollständig in dem Planetenträger aufgenommen. Das bedeutet, dass der Planetenträger das Hohlrad in radialer Richtung außen seitig übergreift, sodass das Hohlrad in einem von dem Planetenträger in radialer Richtung nach außen begrenzt Aufnahmeraum angeordnet ist Hier- durch wird eine Kapselung des Hohlrad erzielt, sodass das Hohlrad gegen über äußeren Einflüssen geschützt ist.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Sonnenrad über eine Schaltkupplungsanordnung an die elekt- rische Maschine antriebstechnisch angeschlossen ist. Hierdurch wird eine besonders günstige Integration der elektrischen Maschine in die Getriebeein richtung erzielt Mittels der Schaltkupplungsanordnung ist die elektrische Ma schine wahlweise mit dem Sonnenrad koppelbar. Bei einer ersten Schaltein stellung der Schaltkupplungsanordnung ist insoweit die elektrische Maschine mit dem Sonnenrad gekoppelt, vorzugsweise starr beziehungsweise dreh test Bei einer zweiten Schalteinstellung der Schaltkupplungsanordnung ist hingegen die elektrische Maschine von dem Sonnenrad entkoppelt. Ist die elektrische Maschine mit dem Sonnenrad antriebstechnisch gekoppelt, so kann mithilfe der elektrischen Maschine eine Drehmomentaufteilung des an der Eingangswelle anliegenden Äntriebsdrehmoments auf die erste Aus gangswelle und die zweite Ausgangswelle vorgenommen werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Sonnenrad über ein Verstärkungsplanetengetriebe an die elektrische Maschine antriebstechnisch angeschlossen ist. Das Verstärkungsplanetengetriebe dient der platzsparen den Realisierung einer Übersetzung zwischen der elektrischen Maschine und dem Sonnenrad beziehungsweise der Schaltkupplungsanordnung. Beson ders bevorzugt ist das Verstärkungsplanetengetriebe antriebstechnisch zwi- sehen der elektrischen Maschine und der Schaltkupplungsanordnung ange ordnet Es kann zudem vorgesehen sein, eine Stirnradgetriebestufe mit dem Verstärkungsplanetengetriebe in Reihe zu schalten. Hierbei kann beispiels weise die elektrische Maschine über das Verstärkungsplanetengetriebe und die Stirnradgetriebestufe an das Sonnenrad beziehungsweise die Schalt- kupplungsanordnung antriebstechnisch angeschlossen sein. Hierdurch wird bei geringem Bauraumbedarf eine hohe Übersetzung erzielt.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die elektrische Maschine mit einer Verbindungswelle drehfest verbunden ist, die koaxial zu der Zwischenwelle angeordnet ist. Die Verbindungswelle stellt beispielsweise eine Antriebswelle der Schaltkupplungsanordnung dar. Die Verbindungswelle ist starr mit der elektrischen Maschine gekoppelt Vorzug weise ist sie mit der Zwischenwelle und/oder dem Sonnenrad des Planeten raddifferentialgetriebes gekoppelt oder koppelbar, insbesondere mithilfe der Schaltkupplungsanordnung
Beispielsweise ist es vorgesehen, dass bei der ersten Schalteinstellung der Schaltkupplungsanordnung die Verbindungswelle mit dem Sonnenrad ge koppelt ist, insbesondere starr. Bei der zweiten Schalteinstellung der Schalt- kupplungsanordnung, welche optional ist, ist hingegen die Verbindungswelle von dem Sonnenrad entkoppelt, sodass die elektrische Maschine nicht mit dem Sonnenrad antriebstechnisch verbunden ist. Zusätzlich kann es in einer (optionalen) dritten Schalteinstellung der Schaltkupplungsanordnung vorge- sehen sein, dass die Verbindungswelle drehtest mit der Zwischenwelle ge koppelt ist.
Mithilfe der Schaltkupplungsanordnung kann insoweit die elektrische Ma schine wahlweise mit der Zwischenwelle oder dem Sonnenrad verbunden werden. In der ersten Schalteinstellung kann also mithilfe der elektrischen Maschine die„Torque Vectoring“-Funktionalität realisiert sein, wohingegen in der dritten Schalteinstellung die elektrische Maschine unmittelbar mit der Eingangswelle und der ersten Ausgangswelle gekoppelt ist, vorzugsweise starr. Die beschriebene Ausgestaltung der Getriebeeinrichtung ermöglicht einen besonders flexiblen Betrieb.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Verbin dungswelle bei einer Schalteinstellung der Schaltkupplungsanordnung starr mit dem Sonnenrad und bei einer weiteren Schalteinstellung der Schaltkupp- lungsanordnung starr mit der Zwischenwelle verbunden ist. Die Schalteinstel lung entspricht insoweit der vorstehend beschriebenen ersten Schalteinstel lung und die weitere Schalteinstellung der dritten Schalteinstellung. Somit ist der bereits erwähnte flexible Betrieb der Getriebeeinrichtung möglich. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Verstär kungsplanetengetriebe ein stillstehendes Verstärkungsgetriebehohlrad, ein drehfest mit der elektrischen Maschine gekoppeltes Verstärkungsgetriebe sonnenrad und einen drehfest mit der Verbindungswelle gekoppelten Ver stärkungsgetriebeplanetenträger aufweist. An dem Verstärkungsgetriebepla- netenträger ist wenigstens ein Verstärkungsgetriebeplanetenrad drehbar ge lagert, welches sowohl mit dem Verstärkungsgetriebehohlrad als auch dem Verstärkungsgetriebesonnenrad kämmt. Das Verstärkungsgetriebehohlrad ist stillstehend beziehungsweise ortsfest angeordnet, also beispielsweise bezüglich eines Getriebegehäuses der Getriebeeinrichtung festgesetzt. Das Verstärkungsgetriebesonnenrad ist hingegen mit der elektrischen Maschine drehfest gekoppelt und der Verstärkungsgetriebeplanetenträger mit der Ver bindungswelle. Letzteres erfolgt vorzugsweise über die bereits erwähnte Stirnradgetriebestufe. Hierdurch wird ein besonders kompakter Aufbau der Getriebeeinrichtung umgesetzt.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die elektrische Maschine parallel versetzt zu der zweiten Ausgangswelle angeordnet ist. Bevorzugt ist die elektrische Maschine im Längsschnitt beziehungsweise in axialer Richtung gesehen auf der der Eingangswelle beziehungsweise der Zwischenwelle abgewandten Seite des Planetenraddifferentialgetriebes an geordnet. Besonders bevorzugt sind auf dieser Seite des Planetenraddiffe rentialgetriebes sowohl die elektrische Maschine als auch das Verstärkungs planetengetriebe angeordnet. In radialer Richtung gesehen liegen die elektri- sehe Maschine und/oder das Verstärkungsplanetengetriebe zumindest be reichsweise in Überdeckung mit dem Planetenraddifferentialgetriebe vor. Hierdurch wird eine besonders kompakte Ausgestaltung der Getriebeeinrich tung erzielt. Schließlich kann im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine und/oder das Verstärkungs planetengetriebe in axialer Richtung bezüglich der Drehachse gesehen auf der der Eingangswelle abgewandten Seite des Planetenraddifferentialgetrie bes angeordnet sind. Hierauf wurde bereits hingewiesen. Dies ermöglicht die besonders kompakte Ausgestaltung der Getriebeeinrichtung, insbesondere zusammen mit der koaxialen Anordnung der zweiten Ausgangswelle bezüg lich der gemeinsamen Drehachse.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Er findung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
Figur eine schematische Darstellung einer Getriebeeinrichtung für ein
Kraftfahrzeug. Die Figur zeigt eine schematische Längsschnittdarsteilung einer Getriebeein richtung 1 für ein Kraftfahrzeug. Die Getriebeeinrichtung 1 verfügt über eine Eingangswelle 2, eine erste Ausgangswelle 3 sowie über eine zweite Aus gangswelle 4. Die Eingangswelle 2 ist an eine Antriebseinrichtung des Kraft fahrzeugs antriebstechnisch angeschlossen, vorzugsweise über ein Gang wechselgetriebe 5, von welchem hier lediglich andeutungsweise ein Getrie begehäuse 6 gezeigt ist.
Die Getriebeeinrichtung 1 verfügt weiterhin über ein Planetenraddifferential getriebe 7, über das die Eingangswelle 2 mit zumindest einer der Ausgangs wellen 3 und 4 gekoppelt ist. In dem hier dargestellten Ausgangsbeispiel ist die Eingangswelle 2 über das Planetenraddifferentialgetriebe 7 mit der zwei ten Ausgangswelle 4 permanent gekoppelt. Das Planetenraddifferentialge triebe 7 weist ein Hohlrad 8, ein Sonnenrad 9 sowie einen Planetenträger 10 auf. An dem Planetenträger 10 ist wenigstens ein Planetenrad 11 drehbar gelagert, das sowohl mit dem Hohlrad 8 als auch mit dem Sonnenrad 9 kämmt. Das Hohlrad 8 ist mit der Eingangswelle 2 und der ersten Aus gangswelle 3 drehfest gekoppelt, vorzugsweise permanent. Der Planetenträ ger 10 ist hingegen mit der zweiten Ausgangswelle 4 drehfest gekoppelt, vorzugsweise ebenfalls permanent. Das Sonnenrad 9 ist schließlich mit einer elektrischen Maschine 12 drehfest gekoppelt oder drehfest koppelbar.
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Sonnenrad 9 über eine Schaltkupplungsanordnung 13 antriebstechnisch an die elektrische Maschine 12 angeschlossen. Die Schaltkupplungsanordnung 13 weist eine Verbin dungswelle 14 auf, die drehfest mit der elektrischen Maschine 12 gekoppelt ist. Die Verbindungswelle 14 ist mittels einer Schaltkupplung 15 der Schalt kupplungsanordnung 13 mit dem Sonnenrad 9 koppelbar. In dem hier darge stellten Ausführungsbeispiel ist die Verbindungswelle 14 mithilfe der Schalt kupplung 15 zusätzlich mit einer Zwischenwelle 16 koppelbar, über welche die Eingangswelle 2 und die erste Ausgangswelle 3 gemeinsam mit dem Hohlrad 8 des Planetenraddifferentialgetriebes 7 gekoppelt sind. Die Verbin dungswelle 14 ist insoweit in einer ersten Schalteinstellung der Schaltkupp- lungsanordnung 13 mit dem Sonnenrad 3 gekoppelt und von der Zwischen welle 16 entkoppelt, in einer zweiten Schalteinstellung von dem Sonnenrad 3 und der Zwischenwelle 16 entkoppelt und in einer dritten Schalteinstellung mit der Zwischenwelle 16 gekoppelt und von dem Sonnenrad 9 entkoppelt. Die Schaltkupplung 15 ist hierbei bevorzugt als formschlüssige Schaltkupp lung ausgestaltet.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die elektrische Maschine 12 antriebstechnisch über ein Verstärkungsplanetengetriebe 17 sowie eine Stirnradgetriebestufe 18 antriebstechnisch an die Verbindungswelle 14 an geschlossen. Hierdurch wird eine besonders platzsparende Anordnung der elektrischen Maschine 12 möglich, nämlich im Längsschnitt beziehungsweise in axialer Richtung gesehen auf der der Eingangswelle 2 abgewandten Seite des Planetenraddifferentialgetriebes 7, in axialer Überdeckung mit der zwei- ten Ausgangswelle 4.
Das Verstärkungsplanetengetriebe 17 verfügt über ein stillstehendes Ver stärkungsgetriebehohlrad 19, ein drehfest mit der elektrischen Maschine 12 gekoppeltes Verstärkungsgetriebesonnenrad 20 und einen drehfest mit der Verbindungswelle 14 gekoppelten Verstärkungsgetriebeplanetenträger 21. An dem Verstärkungsgetriebeplanetenträger 21 ist ein Verstärkungsgetrie beplanetenrad 22 drehbar gelagert. Das Verstärkungsgetriebeplanetenrad 22 kämmt sowohl mit dem Verstärkungsgetriebehohlrad 19 als auch dem Ver stärkungsgetriebesonnenrad 20. Die Stirnradgetriebestufe 18 weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel Zahnräder 23, 24 und 25 auf, wobei das Zahnrad 23 mit dem Zahnrad 24 und das Zahnrad 24 mit dem Zahnrad 25 kämmt. Das Zahnrad 23 ist koaxial zu dem Verstärkungsgetriebeplaneten träger 21 angeordnet, insbesondere koaxial zu der elektrischen Maschine 12. Das Zahnrad 25 hingegen ist drehfest mit der Verbindungswelle 14 gekop- pelt, insbesondere auf der Verbindungswelle 14 angeordnet.
Weiterhin ist erkennbar, dass das Hohlrad 8 des Planetenraddifferentialge triebes 7 mit der Zwischenwelle 16 drehfest verbunden ist, welche koaxial zu der gemeinsamen Drehachse des Hohlrads 8, des Sonnenrads 9 und des Planetenträgers 10 angeordnet ist. Auf der Zwischenwelle 16 sind ein erstes Zahnrad 26 einer ersten Getriebestufe 27 und ein zweites Zahnrad 28 einer zweiten Getriebestufe 29 drehfest angeordnet. Über die erste Getriebestufe 27 ist die Eingangswelle 2 und über die zweite Getriebestufe 29 die erste Ausgangswelle 3 mit der Zwischenwelle 16 drehfest gekoppelt. Die Getrie bestufen 27 und 29 sind vorzugsweise als Beveloidgetriebestufen oder als Stirnradgetriebestufen ausgeführt. Es ist erkennbar, dass die Zwischenwelle 16 bereichsweise in das Getriebegehäuse 6 des Gangwechselgetriebes 5 hineinragt. Vorzugsweise sind auch, wie hier dargestellt, die Getriebestufen 27 und 29 oder zumindest die Zahnräder 26 und 28 ebenfalls in dem Getrie begehäuse 6 angeordnet. Die Eingangswelle 2 und die erste Ausgangswelle 3 verlaufen insoweit bevorzugt zumindest bereichsweise durch das Getrie begehäuse 6. Hierdurch wird eine besonders kompakte und platzsparende Ausgestaltung der Getriebeeinrichtung 1 erzielt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
Getriebeeinrichtung (1 ) für ein Kraftfahrzeug, die eine mit einer An triebseinrichtung des Kraftfahrzeugs wirkverbindbare Eingangswelle (2) sowie eine erste Ausgangswelle (3) und eine zweite Ausgangswelle (4) aufweist und über ein Planetenraddifferentialgetriebe (7) verfügt, über das die Eingangswelle (2) mit zumindest einer der Ausgangswellen (3,4) gekoppelt ist, wobei das Planetengetriebe ein Hohlrad (8), ein Sonnenrad (9) und einen Planetenträger (10) aufweist, die koaxial zuei nander mit einer gemeinsamen Drehachse angeordnet sind, wobei an dem Planetenträger (10) wenigstens ein Planetenrad (11 ) drehbar ge lagert ist, das sowohl mit dem Hohlrad (8) als auch dem Sonnenrad (9) kämmt, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (8) mit der Ein gangswelle (2) und der ersten Ausgangswelle (3) und der Planetenträ ger (10) mit der zweiten Ausgangswelle (4) drehfest gekoppelt ist, wo bei die zweite Ausgangswelle (4) koaxial oder parallel zu der Drehach se angeordnet und das Sonnenrad (9) mit einer versetzt zu der zweiten Ausgangswelle (4) angeordneten elektrischen Maschine (12) drehfest gekoppelt oder drehfest koppelbar ist.
Getriebeeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (8) mit einer koaxial zu dem Hohlrad (8) angeordneten Zwischenwelle (16) drehfest verbunden ist, auf der ein erstes Zahnrad (26) einer ersten Getriebestufe (27) und ein zweites Zahnrad (28) einer zweiten Getriebestufe (29) drehfest angeordnet sind, wobei die Ein gangswelle (2) über die erste Getriebestufe (27) und die erste Aus gangswelle (3) über die zweite Getriebestufe (29) mit der Zwischenwel le (16) drehfest verbunden sind.
Getriebeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (10) das Hohlrad (8) in axialer Richtung übergreift. Getriebeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (9) über eine Schalt- kupplungsanordnung (13) an die elektrische Maschine (12) antriebs technisch angeschlossen ist Getriebeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (9) über ein Verstär kungsplanetengetriebe (17) an die elektrische Maschine (12) antriebs technisch angeschlossen ist Getriebeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (12) mit einer Verbindungswelle (14) drehfest verbunden ist, die koaxial zu der Zwi schenwelle (16) angeordnet ist Getriebeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungswelle (14) bei einer Schalteinstellung der Schaltkupplungsanordnung (13) starr mit dem Sonnenrad (9) und bei einer weiteren Schalteinstellung der Schaltkupp lungsanordnung (13) starr mit der Zwischenwelle (16) verbunden ist Getriebeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsplanetengetriebe (17) ein stillstehendes Verstärkungsgetriebehohlrad (19), ein drehfest mit der elektrischen Maschine (12) gekoppeltes Verstärkungsgetriebe sonnenrad (20) und einen drehfest mit der Verbindungswelle (14) ge koppelten Verstärkungsgetriebeplanetenträger (21 ) aufweist Getriebeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (12) parallel versetzt zu der zweiten Ausgangswelle (4) angeordnet ist 0 Getriebeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (12) und/oder das Verstärkungsplanetengetriebe (17) in axialer Richtung bezüglich der Drehachse gesehen auf der der Eingangswelle (2) abge wandten Seite des Planetenraddifferentialgetriebes (7) angeordnet ist.
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