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Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung mit einem Differentialgetriebe, die insbesondere für ein Fahrzeug mit einer hohen Gesamtübersetzung vorgesehen ist.
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Beispielsweise geht aus der
DE 10 2009 032 286 A1 ein Differentialgetriebe der gattungsbildenden Art hervor. Das sogenannte Stirnraddifferenzial weist eine erste Sonne und eine zweite Sonne auf. Dabei ist der ersten Sonne ein erster Satz Planetenräder und der zweiten Sonne ein zweiter Satz Planetenräder zugeordnet. Der erste Satz Planetenräder kämmt mit dem zweiten Satz Planetenräder. Ferner kämmt der erste Satz Planetenräder mit der ersten Sonne und der zweite Satz Planetenräder mit der zweiten Sonne.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Differentialgetriebe für ein Fahrzeug weiterzuentwickeln.
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Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Antriebsmaschine und ein Differentialgetriebe mit einem Aktuator, wobei das Differentialgetriebe ferner einen ersten und einen zweiten an einem gemeinsamen Steg drehbar gelagerten Planetensatz aufweist, wobei der erste Planetensatz zumindest mit einer ersten Sonne kämmt, der zweite Planetensatz zumindest mit einer zweiten Sonne kämmt und die beiden Planetensätze paarweise miteinander kämmen, und wobei zumindest eine der beiden Sonnen oder eines der beiden Planetensätze mit dem Aktuator verbunden ist, um ein Drehmoment zwischen zwei mit dem Differentialgetriebe wirkverbundenen Abtriebswellen umzuverteilen.
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Die Antriebsanordnung ist insbesondere in Fahrzeugen mit einer hohen Gesamtübersetzung verwendbar. Solche Fahrzeuge sind Arbeitsmaschinen, insbesondere land- oder forstwirtschaftliche Maschinen oder auch Baumaschinen und Schwerlastfahrzeuge. Exemplarisch sind hier Ackerschlepper oder auch Traktoren zu nennen. Ferner ist die Antriebsanordnung aber auch in Personenkraftwagen und Nutzfahrzeuge verwendbar.
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Unter einem Aktuator ist ein Antriebselement zu verstehen, das vorzugsweise elektrische Signale in mechanische Arbeit, insbesondere Rotation umsetzt. Mithin greift der Aktuator aktiv in den Betrieb des Differentialgetriebes, insbesondere in die Drehmomentverteilung des Differentialgetriebes ein.
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Zwei miteinander kämmende Zahnräder sind zur Übertragung eines Drehmoments und einer Drehzahl von dem einen Zahnrad auf das andere Zahnrad vorgesehen. Unter einem Zahnrad ist beispielsweise eine Zwischenrad, eine Sonne, ein Hohlrad sowie ein Planet oder ein Festrad zu verstehen.
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Das Differentialgetriebe kann als Achs- oder Mittendifferential ausgebildet sein und realisiert insbesondere eine hohe Übersetzung. Beispielsweise ist bei einem Achsdifferential die jeweilige Abtriebswelle mit einem jeweiligen Rad einer Antriebsachse des Fahrzeugs verbunden. Mittels des Aktuators erfolgt eine Umverteilung des Drehmoments im Differentialgetriebe, und somit eine Umverteilung des Drehmoments zwischen der ersten und zweiten Sonne. Dadurch entsteht ein Giermoment um die Hochachse des Fahrzeugs, wodurch gezielt die Fahrdynamik beeinflusst werden kann. Über die Regelung des Drehmoments im Differentialgetriebe wird somit das Giermoment des Fahrzeugs beeinflusst.
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Vorzugsweise ist die Antriebsmaschine mit einer Antriebswelle, umfassend ein erstes und ein zweites daran angeordnetes Festrad zur Aufteilung einer Antriebsleistung auf einen ersten und einen zweiten Leistungspfad wirkverbunden. Mithin erfolgt eine Leistungsverzweigung auf die beiden Leistungspfade. Insbesondere sind die beiden Leistungspfade, abgesehen vom Aktuator, der zumindest in einem der beiden Leistungspfade angeordnet ist, identisch ausgebildet.
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Bevorzugt weist der erste Leistungspfad einen dritten Planetensatz auf, wobei der dritte Planetensatz auf einem ersten Planetenträger, der mit der ersten Abtriebswelle drehfest verbunden ist, drehbar gelagert ist, wobei ferner der zweite Leistungspfad einen vierten Planetensatz aufweist, wobei der vierte Planetensatz auf einem zweiten Planetenträger, der mit der zweiten Abtriebswelle drehfest verbunden ist, drehbar gelagert ist. Mithin umfasst das Differentialgetriebe ein erstes und ein zweites Planetengetriebe, wobei die beiden Planetengetriebe über den ersten und zweiten Planetensatz miteinander wirkverbunden sind. Somit wird ein von einer Antriebsmaschine erzeugtes Drehmoment, das zum Antrieb des Fahrzeugs vorgesehen ist, in das Differentialgetriebe eingeleitet und im Wesentlichen hälftig auf die beiden Planetengetriebe aufgeteilt.
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Des Weiteren bevorzugt weist der erste Leistungspfad zumindest eine erste Zwischenwelle und/oder ein erstes Zwischenrad auf, das zumindest mit dem dritten Planetensatz kämmt, wobei der zweite Leistungspfad zumindest eine zweite Zwischenwelle und/oder ein zweites Zwischenrad aufweist, das zumindest mit dem vierten Planetensatz kämmt. An dieser Stelle wird insbesondere auf die Ausführungsformen gemäß den fünf Figuren verwiesen.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der gemeinsame Steg stationär festgelegt ist. Insbesondere ist der gemeinsame Steg drehfest mit einem stationär festgelegten Gehäuse verbunden.
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Vorzugsweise sind die beiden Abtriebswellen auf einer gemeinsamen Achse angeordnet. Bevorzugt sind die beiden Abtriebswellen parallel zur Antriebswelle angeordnet. Ferner ist es aber auch denkbar, dass die beiden Abtriebswellen und die Antriebswelle auf der gemeinsamen Achse angeordnet sind.
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Des Weiteren bevorzugt ist das Differentialgetriebe als Stirnraddifferential ausgebildet. Mithin bilden der erste und zweite Planetensatz ein Stirnraddifferential. Das Stirnraddifferential ist axial mittig zwischen dem dritten und vierten Planetensatz angeordnet. Das Stirnraddifferential führt kleinere Drehmomente als die jeweilige Abtriebswelle.
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Vorteilhafterweise ist die Antriebsmaschine als elektrische Maschine ausgebildet. Ferner ist es aber auch denkbar, dass die Antriebsmaschine als Verbrennungsmotor oder einer Kombination aus Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine ausgebildet ist.
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Vorzugsweise umfasst der Aktuator einen Stator und einen Rotor. Insbesondere ist der Aktuator als elektrische Maschine ausgebildet. Der Rotor ist dabei vorzugsweise direkt an zumindest eine der beiden Sonnen oder eines der beiden Planetensätze, insbesondere an einer Planetenradwelle ausgebildet.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung fünf bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Hierbei zeigt
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1 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
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2 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
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3 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
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4 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, und
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5 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.
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Gemäß den 1, 2 und 3 umfasst eine jeweilige erfindungsgemäße Antriebsanordnung für ein – hier nicht dargestelltes – Kraftfahrzeug eine Antriebswelle 8 mit einem ersten und einem zweiten daran angeordneten Festrad 9a, 9b zur Aufteilung einer von einer Antriebsmaschine 1 bereitgestellten Antriebsleistung auf einen ersten und zweiten Leistungspfad 10a, 10b. Die beiden Leistungspfade 10a, 10b werden über ein Differentialgetriebe 2 miteinander wirkverbunden. Das Differentialgetriebe 2 umfasst einen Aktuator 6 sowie einen ersten und einen zweiten an einem gemeinsamen Steg 4 drehbar gelagerten Planetensatz 3a, 3b. Der erste Planetensatz 3a kämmt zumindest mit einer ersten Sonne 5a, der zweite Planetensatz 3b kämmt zumindest mit einer zweiten Sonne 5b und die beiden Planetensätze 3a, 3b kämmen ferner paarweise miteinander. Mit anderen Worten kämmt ein jeweiliger Planet des ersten Planetensatzes 5a mit einem jeweiligen Planeten des zweiten Planetensatzes 5b. Somit bilden der erste und zweite Planetensatz 5a, 5b ein Stirnraddifferential 19 aus.
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Der erste Leistungspfad 10a weist einen dritten Planetensatz 3c auf, wobei der dritte Planetensatz 3c auf einem ersten Planetenträger 11a drehbar gelagert ist. Ferner weist der zweite Leistungspfad 10b einen vierten Planetensatz 3d auf, wobei der vierte Planetensatz 3d auf einem zweiten Planetenträger 11b drehbar gelagert ist. Dabei ist der erste Planetenträger 11a mit der ersten Abtriebswelle 7a drehfest verbunden und der zweite Planetenträger 11b ist mit der zweiten Abtriebswelle 7b drehfest verbunden.
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Nach 1 weist der erste Leistungspfad 10a eine erste und eine dritte Zwischenwelle 12a, 12c auf, wobei die erste Zwischenwelle 12a zwischen dem ersten Festrad 9a und dem dritten Planetensatz 3c kämmt. Mithin weist die erste Zwischenwelle 12a zwei Verzahnungsabschnitte 17a, 17b auf, wobei der eine Verzahnungsabschnitt 17a mit dem ersten Festrad 9a kämmt, und wobei der andere Verzahnungsabschnitt 17b als Sonne ausgebildet ist und mit dem dritten Planetensatz 3c kämmt. Ferner kämmt die dritte Zwischenwelle 12c zwischen dem ersten Planetensatz 3a und dem dritten Planetensatz 3c. Mithin weist die dritte Zwischenwelle 12c zwei Verzahnungsabschnitte 17c, 17d auf, wobei der eine Verzahnungsabschnitt 17c als Hohlrad ausgebildet ist und mit dem dritten Planetensatz 3c kämmt, und wobei der andere Verzahnungsabschnitt 17d als Sonne 5a ausgebildet ist und mit dem ersten Planetensatz 3a kämmt.
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Demgegenüber weist der zweite Leistungspfad 10b eine zweite und eine vierte Zwischenwelle 12b, 12d auf, wobei die zweite Zwischenwelle 12b zwischen dem zweiten Festrad 9b und dem vierten Planetensatz 3d kämmt. Mithin weist die zweite Zwischenwelle 12b zwei Verzahnungsabschnitte 17e, 17f auf, wobei der eine Verzahnungsabschnitt 17e mit dem zweiten Festrad 9b kämmt, und wobei der andere Verzahnungsabschnitt 17f als Sonne ausgebildet ist und mit dem vierten Planetensatz 3d kämmt. Ferner kämmt die vierte Zwischenwelle 12d zwischen dem zweiten Planetensatz 3b und dem vierten Planetensatz 3d. Mithin weist die vierte Zwischenwelle 12d zwei Verzahnungsabschnitte 17g, 17h auf, wobei der eine Verzahnungsabschnitt 17g als Hohlrad ausgebildet ist und mit dem vierten Planetensatz 3d kämmt, und wobei der andere Verzahnungsabschnitt 17h als Sonne 5b ausgebildet ist und mit dem zweiten Planetensatz 3b kämmt. Die beiden Leistungspfade 10a, 10b sind, abgesehen von dem Aktuator 6, der im zweiten Leistungspfad 10b an der zweiten Sonne 5b angeordnet ist, identisch ausgebildet.
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Gemäß den 2 und 3 weist der erste Leistungspfad 10a eine erste Zwischenwelle 12a und ein erstes Zwischenrad 13a auf, wobei das erste Zwischenrad 13a zwischen dem ersten Festrad 9a und dem dritten Planetensatz 3c kämmt. Mithin weist das erste Zwischenrad 13a zwei Verzahnungsabschnitte 17a, 17b auf, wobei der eine Verzahnungsabschnitt 17a mit dem ersten Festrad 9a kämmt, und wobei der andere Verzahnungsabschnitt 17b mit dem dritten Planetensatz 3c kämmt. Ferner kämmt die erste Zwischenwelle 12a zwischen dem ersten Planetensatz 3a und dem dritten Planetensatz 3c. Mithin weist die erste Zwischenwelle 12a zwei Verzahnungsabschnitte 17c, 17d auf, wobei der eine Verzahnungsabschnitt 17c als Sonne ausgebildet ist und mit dem dritten Planetensatz 3c kämmt, und wobei der andere Verzahnungsabschnitt 17d auch als Sonne 5a ausgebildet ist und mit dem ersten Planetensatz 3a kämmt.
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Demgegenüber weist der zweite Leistungspfad 10b eine zweite Zwischenwelle 12b und ein zweites Zwischenrad 13b auf, wobei das zweite Zwischenrad 13b zwischen dem zweiten Festrad 9b und dem vierten Planetensatz 3d kämmt. Mithin weist das zweite Zwischenrad 13b zwei Verzahnungsabschnitte 17e, 17f auf, wobei der eine Verzahnungsabschnitt 17e mit dem zweiten Festrad 9b kämmt, und wobei der andere Verzahnungsabschnitt 17f mit dem vierten Planetensatz 3d kämmt. Ferner kämmt die zweite Zwischenwelle 12b zwischen dem zweiten Planetensatz 3b und dem vierten Planetensatz 3d. Mithin weist die zweite Zwischenwelle 12b zwei Verzahnungsabschnitte 17g, 17h auf, wobei der eine Verzahnungsabschnitt 17g als Sonne ausgebildet ist und mit dem vierten Planetensatz 3d kämmt, und wobei der andere Verzahnungsabschnitt 17h auch als Sonne 5b ausgebildet ist und mit dem zweiten Planetensatz 3b kämmt. Die beiden Leistungspfade 10a, 10b sind, abgesehen von dem Aktuator 6, der im zweiten Leistungspfad 10b angeordnet ist, identisch ausgebildet.
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In 2 ist der Aktuator 6 an der zweiten Sonne 5b angeordnet und in 3 ist der Aktuator 6 an einer Planetenradwelle 18 des zweiten Planetensatzes 3b angeordnet.
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Gemäß den 4 und 5 umfasst eine jeweilige erfindungsgemäße Antriebsanordnung für ein – hier nicht dargestelltes – Kraftfahrzeug eine Antriebswelle 8, wobei die Antriebswelle 8 unmittelbar mit einer als elektrische Maschine ausgebildeten Antriebsmaschine 1 verbunden ist. Die Antriebswelle 8 weist an ihren distalen Enden ein jeweiliges Festrad 9a, 9b zur Aufteilung einer von der Antriebsmaschine 1 bereitgestellten Antriebsleistung auf einen ersten und zweiten Leistungspfad 10a, 10b eines Differentialgetriebes 2 auf. Die beiden Leistungspfade 10a, 10b werden über ein parallel zur Antriebsmaschine 1 angeordnetes Stirnraddifferential 19 miteinander wirkverbunden. Das Stirnraddifferential 19 umfasst einen Aktuator 6 sowie einen ersten und einen zweiten an einem gemeinsamen Steg 4 drehbar gelagerten Planetensatz 3a, 3b. Der erste Planetensatz 3a kämmt zumindest mit einer ersten Sonne 5a, der zweite Planetensatz 3b kämmt zumindest mit einer zweiten Sonne 5b und die beiden Planetensätze 3a, 3b kämmen ferner paarweise miteinander. Mit anderen Worten kämmt ein jeweiliger Planet des ersten Planetensatzes 5a mit einem jeweiligen Planeten des zweiten Planetensatzes 5b.
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Der erste Leistungspfad 10a weist einen dritten Planetensatz 3c auf, wobei der dritte Planetensatz 3c auf einem ersten Planetenträger 11a drehbar gelagert ist. Ferner weist der zweite Leistungspfad 10b einen vierten Planetensatz 3d auf, wobei der vierte Planetensatz 3d auf einem zweiten Planetenträger 11b drehbar gelagert ist. Dabei ist der erste Planetenträger 11a mit der ersten Abtriebswelle 7a drehfest verbunden und der zweite Planetenträger 11b ist mit der zweiten Abtriebswelle 7b drehfest verbunden.
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Der erste Leistungspfad 10a weist eine erste Zwischenwelle 12a und ein erstes Zwischenrad 13a auf, wobei das erste Zwischenrad 13a zwischen der ersten Zwischenwelle 12a und dem dritten Planetensatz 3c kämmt. Mithin weist das erste Zwischenrad 13a zwei Verzahnungsabschnitte 17a, 17b auf, wobei der eine Verzahnungsabschnitt 17a mit der ersten Zwischenwelle 12a kämmt, und wobei der andere Verzahnungsabschnitt 17b mit dem dritten Planetensatz 3c kämmt. Ferner kämmt die erste Zwischenwelle 12a zwischen dem ersten Planetensatz 3a und dem ersten Zwischenrad 13a. Dazu weist die erste Zwischenwelle 12a zwei Verzahnungsabschnitte 17c, 17d auf, wobei der eine Verzahnungsabschnitt 17c als Sonne ausgebildet ist und mit dem ersten Zwischenrad 13a kämmt, und wobei der andere Verzahnungsabschnitt 17d auch als Sonne 5a ausgebildet ist und mit dem ersten Planetensatz 3a kämmt.
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Demgegenüber weist der zweite Leistungspfad 10b eine zweite Zwischenwelle 12b und ein zweites Zwischenrad 13b auf, wobei das erste Zwischenrad 13b zwischen der ersten Zwischenwelle 12b und dem vierten Planetensatz 3d kämmt. Mithin weist das zweite Zwischenrad 13b zwei Verzahnungsabschnitte 17e, 17f auf, wobei der eine Verzahnungsabschnitt 17e mit der zweiten Zwischenwelle 12b kämmt, und wobei der andere Verzahnungsabschnitt 17f mit dem vierten Planetensatz 3d kämmt. Ferner kämmt die zweite Zwischenwelle 12b zwischen dem zweiten Planetensatz 3b und dem zweiten Zwischenrad 13b. Dazu weist die zweite Zwischenwelle 12b zwei Verzahnungsabschnitte 17g, 17h auf, wobei der eine Verzahnungsabschnitt 17g als Sonne ausgebildet ist und mit dem zweiten Zwischenrad 13b kämmt, und wobei der andere Verzahnungsabschnitt 17h auch als Sonne 5b ausgebildet ist und mit dem zweiten Planetensatz 3b kämmt.
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Die beiden Leistungspfade 10a, 10b sind, abgesehen von dem Aktuator 6, der im zweiten Leistungspfad 10b angeordnet ist, identisch ausgebildet. In 4 ist der Aktuator 6 an der zweiten Sonne 5b angeordnet und in 5 ist der Aktuator 6 an einer Planetenradwelle 18 des zweiten Planetensatzes 3b angeordnet.
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Gemäß den 1 bis 5 weist der Aktuator 6 jeweils einen Stator 15 und einen Rotor 16 auf. Ferner sind die beiden Abtriebswellen 7a, 7b jeweils auf einer gemeinsamen Achse 14 angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsmaschine
- 2
- Differentialgetriebe
- 3a–3d
- Planetensatz
- 4
- Steg
- 5a, 5b
- Sonne
- 6
- Aktuator
- 7a, 7b
- Abtriebswelle
- 8
- Antriebswelle
- 9a, 9b
- Festrad
- 10a, 10b
- Leistungspfad
- 11a, 11b
- Planetenträger
- 12a–12d
- Zwischenwelle
- 13a, 13b
- Zwischenrad
- 14
- Achse
- 15
- Stator
- 16
- Rotor
- 17a–17h
- Verzahnungsabschnitt
- 18
- Planetenradwelle
- 19
- Stirnraddifferential
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009032286 A1 [0002]