DE102019201636A1

DE102019201636A1 - Getriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102019201636A1
Application number: DE102019201636.7A
Authority: DE
Inventors: Christian Meixner
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2019-02-08
Filing date: 2019-02-08
Publication date: 2020-08-13
Anticipated expiration: 2039-02-09
Also published as: WO2020160865A1; DE102019201636B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug (2), die eine mit einer Antriebseinrichtung (6) des Kraftfahrzeugs (2) wirkverbindbare Eingangswelle (3) sowie eine erste Ausgangswelle (4) und eine zweite Ausgangswelle (5) aufweist und über ein als Planetengetriebe ausgestaltetes Drehmomentverlagerungsgetriebe (13) verfügt, über das die Eingangswelle (3) mit der ersten Ausgangswelle (4) und der zweiten Ausgangswelle (5) gekoppelt ist. Dabei ist vorgesehen, dass das Planetengetriebe ein Stufenplanetengetriebe ist, das einen Planetenträger (14) aufweist, an dem mindestens ein erstes Planetenrad (15) sowie ein koaxial zu dem wenigstens einen ersten Planetenrad (15) angeordnetes und drehfest mit diesem verbundenes zweites Planetenrad (16) drehbar gelagert sind, wobei das erste Planetenrad (15) mit einem ersten Sonnenrad (17) und das zweite Planetenrad (16) mit einem zweiten Sonnenrad (18) kämmt, wobei der Planetenträger (14) mit der Eingangswelle (3) und der ersten Ausgangswelle (4) drehfest gekoppelt und das erste Sonnenrad (17) mit der zweiten Ausgangswelle (5) drehfest und/oder über ein Verstärkungsplanetengetriebe (27) gekoppelt ist, wobei das zweite Sonnenrad (18) über eine Schaltkupplungsanordnung (19) antriebstechnisch an eine elektrische Maschine (20) angeschlossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die eine mit einer Antriebsrichtung des Kraftahrzeugs wirkverbindbare Eingangswelle sowie eine erste Ausgangswelle und eine zweite Ausgangswelle aufweist und über ein als Planetengetriebe ausgestaltetes Drehmomentverlagerungsgetriebe verfügt, über das die Eingangswelle mit der ersten Ausgangswelle und der zweiten Ausgangswelle gekoppelt ist.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift EP 1 494 886 B1 bekannt. Diese betrifft ein Getriebesystem für ein Fahrzeug, wobei das Getriebesystem umfasst: eine Antriebswelle, die mit einem Differenzialmechanismus verbunden ist, der zwei Abtriebswellen aufweist, wobei die beiden Abtriebswellen jeweils erste und zweite koaxial angebrachte Sonnenräder eines Planetengetriebes tragen, die jeweils in erste und zweite Planetenradsätze eingreifen, wobei das Übersetzungsverhältnis des ersten Sonnenrads mit dem ersten Planetenradsatz sich von dem des zweiten Sonnenrads mit dem zweiten Planetenradsatz unterscheidet, wobei jedes erste Planetenrad mit einem zugehörigen zweiten Planetenrad verbunden ist, sodass es sich damit um eine zugehörige gemeinsame Planetenwelle dreht, wobei die Planetenwelle mit einem gemeinsamen Träger verbunden ist, der koaxial zum ersten und zweiten Sonnenrad drehbar angebracht ist, ein einzelnes selektiv betätigtes Drehzahlwechselmittel, das mit dem Träger verbunden ist und dazu ausgebildet ist, die Rotationsgeschwindigkeit des Trägers um seine Achse zu erhöhen oder zu verringern, wobei das Getriebesystem weiter mindestens einen Sensor umfasst, der dazu ausgebildet ist, ein Signal zu erzeugen, das einen Betriebsparameter des Fahrzeugs oder seines Motors angibt, und eine Steuereinheit, die mit dem Sensor und dem Drehzahlwechselmittel verbunden und dazu ausgebildet ist, das Drehzahlwechselmittel in Abhängigkeit von dem Signal zu betätigen. Dabei ist vorgesehen, dass das Drehzahlwechselmittel ein Elektromotor/-generator ist, dessen Rotor durch selektiv betätigbare Kopplungsmittel mit dem gemeinsamen Träger und durch zweite selektiv betätigte Kopplungsmittel mit der Antriebswelle oder den beiden Abtriebswellen 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 Vectoring“-Funktionalität zwischen den beiden Ausgangswellen realisiert.
Dies wird erfindungsgemäß mit einer Getriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass das Planetengetriebe ein Stufenplanetengetriebe ist, das einen Planetenträger aufweist, an dem wenigstens ein erstes Planetenrad sowie ein koaxial zu dem wenigstens einen ersten Planetenrad angeordnetes und drehfest mit diesem verbundenes zweites Planetenrad drehbar gelagert ist, wobei das erste Planetenrad mit einem ersten Sonnenrad und das zweite Planetenrad mit einem zweiten Sonnenrad kämmt, wobei der Planetenträger mit der Eingangswelle und der ersten Ausgangswelle drehfest gekoppelt und das erste Sonnenrad mit der zweiten Ausgangswelle drehfest und/oder über ein Verstärkungsplanetengetriebe gekoppelt ist, und wobei das zweite Sonnenrad über eine Schaltkupplungsanordnung antriebstechnisch an eine elektrische Maschine angeschlossen ist.
Die Getriebeeinrichtung dient dem Übertragen eines Drehmoments beziehungsweise Antriebsdrehmoments zwischen der Antriebseinrichtung des Kraftahrzeugs einerseits sowie wenigstens einer Radachse des Kraftfahrzeugs andererseits. Über die Getriebeeinrichtung ist insoweit die wenigstens eine Radachse mit der Antriebsrichtung wirkverbunden beziehungsweise zumindest wirkverbindbar. Die wenigstens eine Radachse liegt entsprechend als angetriebene Radachse vor. Sie kann insbesondere als Vorderradachse oder als Hinterradachse des Kraftahrzeugs ausgestaltet sein.
Beispielsweise ist über die Getriebeeinrichtung lediglich eine einzige Radachse des Kraftfahrzeugs antreibbar. In diesem Fall dient die Getriebeeinrichtung insbesondere dem Aufteilen des von der Antriebsrichtung bereitgestellten Antriebsdrehmoments auf unterschiedliche Teilachsen dieser Radachse, wobei über jede der Teilachsen wenigstens ein Rad des Kraftfahrzeugs antriebstechnisch mit der Getriebeeinrichtung und entsprechend der Antriebseinrichtung gekoppelt oder zumindest koppelbar ist. Die Getriebeeinrichtung dient insoweit als Achsdifferentialgetriebe. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass über die Getriebeeinrichtung mehrere Radachsen antriebstechnisch 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 Eingangswelle sowie die erste Ausgangswelle und die zweite Ausgangswelle auf. Die Eingangswelle der Getriebeeinrichtung ist an die Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs antriebstechnisch angeschlossen, vorzugsweise über ein Schaltgetriebe und/oder eine Kupplung, insbesondere eine Anfahrkupplung. Mittels des Schaltgetriebes kann eine aus mehreren Übersetzungen ausgewählte Übersetzung zwischen der Antriebseinrichtung und der Eingangswelle der Getriebeeinrichtung eingestellt werden. Die Kupplung ist bevorzugt als Schaltkupplung und besonders bevorzugt als Anfahrkupplung ausgestaltet. Mithilfe der Kupplung kann insoweit die Wirkverbindung zwischen der Antriebseinrichtung der Eingangswelle der Getriebeeinrichtung wahlweise hergestellt oder unterbrochen 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, insbesondere über ein zweites Getriebe, wirkverbindbar oder wirkverbunden ist. Besonders 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 der 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 Tellerradgetriebe ausgestaltet sein, sodass die Drehachsen der beiden Teilwellen beziehungsweise der beiden Radachsen jeweils gegenüber den Drehachsen der Ausgangswellen angewinkelt sind, also einen Winkel mit ihnen einschließen, der größer als 0° und kleiner als 180° ist.
Die Antriebsrichtung verfügt über zumindest ein Antriebsaggregat, welches beispielsweise als Brennkraftmaschine oder als elektrische Maschine ausgestaltet ist. Selbstverständlich kann die Antriebsrichtung auch als Hybridantriebseinrichtung 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 gemeinsam bereitstellen.
Die Eingangswelle der Getriebeeinrichtung ist über das Drehmomentverlagerungsgetriebe, welches als Planetengetriebe vorliegt, sowohl mit der ersten Ausgangswelle als auch mit der zweiten Ausgangswelle antriebstechnisch gekoppelt, insbesondere permanent. Die Kopplung der Wellen über das Drehmomentverlagerungsgetriebe ist insbesondere drehmomentaufteilend, sodass das an der Eingangswelle bereitgestellte Antriebsdrehmoment auf die erste Ausgangswelle und die zweite Ausgangswelle aufgeteilt wird. Das Drehmomentverlagerungsgetriebe ist ein Differentialgetriebe, welches mehrere miteinander kämmende Stirnräder aufweist. Ganz allgemein arbeitet das Drehmomentverlagerungsgetriebe als Differentialgetriebe beziehungsweise Ausgleichsgetriebe.
Das Drehmomentverlagerungsgetriebe weist zwei Sonnenräder, nämlich das erste Sonnenrad und das zweite Sonnenrad, auf. Eines der Sonnenräder ist mit einer der Ausgangswellen gekoppelt, nämlich vorzugsweise starr und/oder permanent. Beispielsweise ist das erste Sonnenrad mit der zweiten Ausgangswelle gekoppelt. Bevorzugt ist jede der Ausgangswelle von der jeweils anderen der Ausgangswellen entkoppelt, also im Rahmen der Getriebeeinrichtung lediglich über das Drehmomentverlagerungsgetriebe mit ihr antriebstechnisch verbunden, insbesondere jedoch nicht drehfest. Insoweit ist zum Beispiel das mit der zweiten Ausgangswelle drehfest gekoppelte erste Sonnenrad von der ersten Ausgangswelle entkoppelt. Allenfalls sind die Ausgangswellen abseits der Getriebeeinrichtung über die Radachsen und einen Untergrund des Kraftfahrzeugs miteinander verbunden.
Weiterhin verfügt das Drehmomentverlagerungsgetriebe über den Planetenträger, an welchem das wenigstens eine erste Planetenrad sowie das wenigste eine zweite Planetenrad drehbar gelagert sind. Die Getriebeeinrichtung kann genau ein erstes Planetenrad oder mehrere erste Planetenräder aufweisen. Analog hierzu kann die Getriebeeinrichtung über genau ein zweites Planetenrad oder mehrere zweite Planetenräder verfügen. Besonders bevorzugt weist das Drehmomentverlagerungsgetriebe ebenso viele erste Planetenräder wie zweite Planetenräder und umgekehrt auf. Falls im Rahmen dieser Beschreibung von dem ersten Planetenrad beziehungsweise dem zweiten Planetenrad die Rede ist, so sind die Ausführungen stets auf das wenigstens eine erste Planetenrad beziehungsweise das wenigste eine zweite Planetenrad bezogen, sofern nicht auf das Gegenteil hingewiesen wird.
Die beiden Planetenräder, also das wenigstens eine erste Planetenrad sowie das wenigste eine zweite Planetenrad, sind koaxial zueinander angeordnet und drehfest miteinander verbunden. Das bedeutet, dass die Planetenräder gemeinsam an dem Planetenträger gelagert sind, insbesondere über eine gemeinsame Welle. Sie weisen bezüglich einer gemeinsamen Drehachse stets dieselbe Drehzahl auf. Hierzu sind sie starr und permanent miteinander verbunden. Das Planetengetriebe kann insoweit auch als Stufenplanetengetriebe bezeichnet werden. Das erste Planetenrad und das zweite Planetenrad können denselben Durchmesser aufweisen. Bevorzugt sind sie jedoch mit unterschiedlichen Durchmessern ausgestaltet.
Es ist vorgesehen, dass das erste Planetenrad mit dem ersten Sonnenrad und das zweite Planetenrad mit dem zweiten Sonnenrad kämmt. Insbesondere kämmt das erste Planetenrad ausschließlich mit dem ersten Sonnenrad und das zweite Planetenrad ausschließlich dem zweiten Sonnenrad. Das Drehmomentverlagerungsgetriebe ist insoweit hohlradlos ausgestaltet. Es liegt also kein Hohlrad vor, welches mit dem ersten Planetenrad beziehungsweise dem zweiten Planetenrad kämmt. Der Planetenträger ist mit der Eingangswelle sowie der ersten Ausgangswelle drehfest gekoppelt. Das bedeutet, dass im Rahmen der Getriebeeinrichtung die Eingangswelle starr und permanent mit der ersten Ausgangswelle gekoppelt ist, nämlich über den Planetenträger des Drehmomentverlagerungsgetriebes. Die zweite Ausgangswelle ist hingegen lediglich über das erste Sonnenrad an den Planetenträger angebunden. Hierzu ist das erste Sonnenrad mit der zweiten Ausgangswelle permanent gekoppelt, nämlich drehfest und/oder über das Verstärkungsplanetengetriebe. Im Falle der drehfesten Kopplung kann selbstverständlich zwischen dem ersten Sonnenrad und der zweiten Ausgangswelle wenigstens eine Getriebestufe vorliegen, sofern diese die drehfeste beziehungsweise starre Anbindung des ersten Sonnenrads an die zweite Ausgangswelle gewährleistet. Das Planetengetriebe ist als Plusplanetengetriebe ausgestaltet.
Das zweite Sonnenrad ist über die Schaltkupplungsanordnung antriebstechnisch an die elektrische Maschine angeschlossen. Hierdurch wird eine besonders günstige Integration der elektrischen Maschine in die Getriebeeinrichtung erzielt. Mittels der Schaltkupplungsanordnung ist die elektrische Maschine wahlweise mit dem zweiten Sonnenrad koppelbar. Bei einer ersten Schalteinstellung der Schaltkupplungsanordnung ist insoweit die elektrische Maschine mit dem zweiten Sonnenrad gekoppelt, vorzugsweise starr beziehungsweise drehfest. Bei einer zweiten Schalteinstellung der Schaltkupplungsanordnung ist hingegen die elektrische Maschine von dem zweiten Sonnenrad entkoppelt. Ist die elektrische Maschine mit dem zweiten Sonnenrad antriebstechnisch gekoppelt, 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 Vectoring“. Gleichzeitig ist die Getriebeeinrichtung sehr kompakt ausgestaltet.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das erste Planetenrad und das zweite Planetenrad untereinander unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Hierauf wurde bereits hingewiesen. Die Ausgestaltung der beiden Planetenräder mit unterschiedlichen Durchmessern ermöglicht eine hervorragende Aufteilung des an der Eingangswelle anliegenden Antriebsdrehmoments auf die erste Ausgangswelle und die zweite Ausgangswelle mithilfe der elektrischen Maschine. Aufgrund der unterschiedlichen Durchmesser der Planetenräder ist zum Aufteilen des Antriebsdrehmoments auf die Ausgangswellen ein vergleichsweise kleines Zusatzdrehmoment der elektrischen Maschine notwendig. Die elektrische Maschine kann insoweit eine deutlich geringere Nennleistung aufweisen als die Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs. Beispielsweise beträgt die Nennleistung der elektrischen Maschine maximal 50 %, maximal 25 %. maximal 20 %, maximal 15 % oder maximal 10 % der Nennleistung der Antriebseinrichtung.
Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Eingangswelle als Hohlwelle ausgestaltet ist und die zweite Ausgangswelle die Eingangswelle zumindest bereichsweise durchgreift. Die zweite Ausgangswelle ist also wenigstens teilweise in der Eingangswelle angeordnet und durchgreift diese. Vorzugsweise erstreckt sich die zweite Ausgangswelle in axialer Richtung bezüglich einer Drehachse der Eingangswelle gesehen vollständig durch die Eingangswelle hindurch. Die Eingangswelle und die zweite Ausgangswelle sind koaxial zueinander angeordnet. Besonders bevorzugt ist auch die erste Ausgangswelle koaxial zu der Eingangswelle und der zweiten Ausgangswelle angeordnet. Die zweite Ausgangswelle ist in und/oder an der Eingangswelle drehbar gelagert. Die Lagerung der zweiten Ausgangswelle an der Eingangswelle wird beispielsweise mithilfe eines in der Eingangswelle angeordneten Lagers realisiert, welches in radialer Richtung außen an einem Innenumfang der Eingangswelle und in radialer Richtung innen an einem Außenumfang der zweiten Ausgangswelle angreift. Das Lager ist bevorzugt als Wälzlager ausgestaltet. Es kann jedoch auch als Gleitlager vorliegen. Die beschriebene Ausgestaltung ermöglicht eine kompakte und platzsparende Ausgestaltung der Getriebeeinrichtung.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das zweite Sonnenrad über eine Zwischenwelle an die Schaltkupplungsanordnung antriebstechnisch angeschlossen ist. Die Zwischenwelle stellt insoweit die antriebstechnische Verbindung zwischen dem zweiten Sonnenrad und der Schaltkupplungsanordnung her. Vorzugsweise sind das zweite Sonnenrad und die Schaltkupplungsanordnung über die Zwischenwelle starr und/oder permanent miteinander gekoppelt. Beispielsweise erstreckt sich die Zwischenwelle in axialer Richtung aus dem Planetenträger heraus. Die Verwendung der Zwischenwelle ermöglicht auf einfache Art und Weise die Anbindung des Stufenplanetengetriebes an die Schaltkupplungsanordnung.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Planetenträger einerseits drehfest mit der Eingangswelle und andererseits mit einer koaxial zu der Eingangswelle angeordneten weiteren Zwischenwelle drehfest verbunden ist. In axialer Richtung gesehen greifen die Eingangswelle und die weitere Zwischenwelle auf gegenüberliegenden Seiten an dem Planetenträger an. Die Eingangswelle und die weitere Zwischenwelle sind koaxial zueinander angeordnet, weisen also dieselbe Drehachse auf. Die weitere Zwischenwelle dient beispielsweise der Lagerung des Planetenträgers und/oder der antriebstechnischen Anbindung des Planetenträgers an die Schaltkupplungsanordnung. In diesem Fall stellen die Zwischenwelle und die weitere Zwischenwelle Abtriebswellen der Schaltkupplungsanordnung dar und sind jeweils mit der elektrischen Maschine koppelbar. Hierdurch ist eine einfache und flexible Anbindung der elektrischen Maschine an das Drehmomentverlagerungsgetriebe realisiert.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Zwischenwelle und/oder die weitere Zwischenwelle als Hohlwelle ausgebildet sind und die erste Ausgangswelle die Zwischenwelle und/oder die weitere Zwischenwelle zumindest bereichsweise durchgreift. Jede der genannten Wellen, also die Zwischenwelle und die weitere Zwischenwelle, kann als Hohlwelle ausgestaltet sein. Die erste Ausgangswelle durchgreift die jeweilige Welle vorzugsweise in axialer Richtung vollständig. Die erste Ausgangswelle ist bevorzugt in und/oder an der Zwischenwelle beziehungsweise der weiteren Zwischenwelle gelagert. Zur Lagerung der ersten Ausgangswelle an der jeweiligen Welle ist ein Lager, beispielsweise ein Wälzlager oder ein Gleitlager, vorgesehen.
Besonders bevorzugt liegen sowohl die Zwischenwelle als auch die weitere Zwischenwelle als Hohlwelle vor. Hierbei ist die erste Ausgangswelle in der Zwischenwelle und die Zwischenwelle in der weiteren Zwischenwelle angeordnet. Insbesondere durchgreift die Zwischenwelle die weitere Zwischenwelle in axialer Richtung vollständig. Ebenso durchgreift vorzugsweise die erste Ausgangswelle die Zwischenwelle in axialer Richtung vollständig. Die Zwischenwelle, die weitere Zwischenwelle und erste Ausgangswelle sind hierbei koaxial zueinander angeordnet. Die beschriebene Ausgestaltung der Zwischenwellen ermöglicht eine einfache und flexible Anbindung der elektrischen Maschine an das Drehmomentverlagerungsgetriebe.
Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Schaltkupplungsanordnung eine Verbindungswelle aufweist, die starr mit der elektrischen Maschine gekoppelt ist, insbesondere über eine Getriebestufe. Die Verbindungswelle stellt insoweit eine Antriebswelle der Schaltkupplungsanordnung dar. Die Verbindungswelle ist starr mit der elektrischen Maschine gekoppelt und mit der Zwischenwelle und/oder der weiteren Zwischenwelle (jeweils) koppelbar. Bei der ersten Schalteinstellung der Schaltkupplungsanordnung ist insoweit beispielsweise die Verbindungswelle mit der Zwischenwelle gekoppelt, insbesondere starr. Bei der zweiten Schalteinstellung der Schaltkupplungsanordnung, welche optional ist, ist hingegen die Verbindungswelle sowohl von der Zwischenwelle als auch von der weiteren Zwischenwelle entkoppelt, sodass die elektrische Maschine nicht mit dem Drehmomentverlagerungsgetriebe antriebstechnisch verbunden ist.
In einer dritten Schalteinstellung der Schaltkupplungsanordnung ist die Verbindungswelle mit der weiteren Zwischenwelle gekoppelt, vorzugweise wiederum starr. In der ersten Schalteinstellung kann mithilfe der elektrischen Maschine insoweit die „Torque Vectoring“-Funktionalität realisiert sein, wohingegen in der dritten Schalteinstellung die elektrische Maschine unmittelbar mit der Eingangswelle und der ersten Ausgangswelle der Getriebeeinrichtung gekoppelt ist, vorzugsweise starr. Die Anbindung der Verbindungswelle an die elektrische Maschine erfolgt bevorzugt über die Getriebestufe, mittels welcher eine insbesondere von eins verschiedene Übersetzung zwischen der elektrischen Maschine und der Verbindungswelle realisiert ist. Die beschriebene Ausgestaltung der Getriebeeinrichtung ermöglicht einen besonders flexiblen Betrieb.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass mittels einer ersten Schaltkupplung der Schaltkupplungsanordnung die Zwischenwelle und mittels einer zweiten Schaltkupplung der Schaltkupplungsanordnung die weitere Zwischenwelle mit der Verbindungswelle koppelbar ist. Die Schaltkupplungsanordnung verfügt insoweit über die erste Schaltkupplung und die zweite Schaltkupplung. Die erste Schaltkupplung ist antriebstechnisch zwischen der Verbindungswelle und der Zwischenwelle und die zweite Schaltkupplung antriebstechnisch zwischen der Verbindungswelle und der weiteren Zwischenwelle angeordnet. Die Zwischenwelle und die weitere Zwischenwelle sind insoweit unabhängig voneinander mit der Verbindungswelle koppelbar, nämlich mithilfe der jeweiligen Schaltkupplung.
Die erste Schaltkupplung und die zweite Schaltkupplung sind jeweils als eine der folgenden Kupplungen ausgestaltet: Kraftschlüssige Kupplung, insbesondere Lamellenkupplung, und formschlüssige Kupplung, beispielsweise Klauenkupplung oder Zahnkupplung. Beispielsweise ist die erste Schaltkupplung als formschlüssige Kupplung und die zweite Kupplung als kraftschlüssige Kupplung oder umgekehrt ausgestaltet. Ebenso können beide Schaltkupplungen als kraftschlüssige Kupplungen oder als formschlüssige Kupplungen vorliegen. Die Ausgestaltung der ersten Schaltkupplung als formschlüssige Kupplung und der zweiten Schaltkupplung als kraftschlüssige Kupplung ermöglicht zum einen eine energieeffiziente Anbindung der elektrischen Maschine an die Eingangswelle und die zweite Ausgangswelle sowie eine flexible Einstellbarkeit der „Torque Vectoring“-Funktionalität.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Verstärkungsplanetengetriebe ein Verstärkungsgetriebesonnenrad, ein Verstärkungsgetriebehohlrad und einen Verstärkungsgetriebeplanetenträger aufweist, wobei das Verstärkungsgetriebesonnenrad starr mit dem ersten Sonnenrad, das Verstärkungsgetriebehohlrad starr mit dem Planetenträger und der Verstärkungsgetriebeplanetenträger starr mit der zweiten Ausgangswelle gekoppelt ist. An dem Verstärkungsgetriebeplanetenträger ist wenigstens ein Verstärkungsgetriebeplanetenrad drehbar gelagert. Das Verstärkungsgetriebeplanetenrad kämmt einerseits mit dem Verstärkungsgetriebesonnenrad und andererseits mit dem Verstärkungsgetriebehohlrad. Die beschriebene Ausgestaltung des Verstärkungsplanetengetriebes ermöglicht eine besonders hohe Effizienz der Getriebeeinrichtung.
Schließlich kann im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine im Längsschnitt bezüglich einer Drehachse der Eingangswelle gesehen in Überdeckung mit der Eingangswelle angeordnet ist. In anderen Worten ist die elektrische Maschine im Längsschnitt gesehen neben der Eingangswelle angeordnet. Vorzugsweise liegt die elektrische Maschine achsparallel zu der Eingangswelle vor. Bevorzugt wird die elektrische Maschine in axialer Richtung vollständig von der Eingangswelle übergriffen, sodass also die Eingangswelle beidseitig über die elektrische Maschine hinausragt. Insbesondere ist die elektrische Maschine im Längsschnitt gesehen zwischen dem Planetenträger des Drehmomentverlagerungsgetriebes und einer Getriebestufe angeordnet, über welche die Eingangswelle mit der Antriebseinrichtung antriebstechnisch gekoppelt ist.
Die Schaltkupplungsanordnung, über welche die elektrische Maschine mit dem Drehmomentverlagerungsgetriebe koppelbar ist, kann im Längsschnitt beziehungsweise in axialer Richtung gesehen auf der der elektrischen Maschine abgewandten Seite des Drehmomentverlagerungsgetriebes angeordnet sein. Alternativ ist die Schaltkupplungsanordnung auf der der elektrischen Maschine zugewandten Seite des Drehmomentverlagerungsgetriebes angeordnet. Beide Anordnungen haben unterschiedliche Vorteile. Die beschriebene Anordnung der elektrischen Maschine ermöglicht eine besonders kompakte Ausgestaltung der Getriebeeinrichtung.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Getriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug in einer ersten Ausführungsform,
2 eine schematische Darstellung der Getriebeeinrichtung in der ersten Ausführungsform, ergänzt um ein Verstärkungsplanetengetriebe,
3 eine schematische Darstellung der Getriebeeinrichtung in einer zweiten Ausführungsform, sowie
4 eine schematische Darstellung der Getriebeeinrichtung in der zweiten Ausführungsform, wiederum ergänzt um das Verstärkungsplanetengetriebe.

Die 1 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung einer Getriebeeinrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug 2, welches hier lediglich äußerst schematisch angedeutet ist. Die Getriebeeinrichtung 1 verfügt über eine Eingangswelle 3, eine erste Ausgangswelle 4 sowie über eine zweite Ausgangswelle 5. Die Eingangswelle 3 ist an eine Antriebseinrichtung 6 des Kraftfahrzeugs 2 antriebstechnisch angeschlossen, vorzugsweise über ein Gangwechselgetriebe 7 und/über eine Getriebestufe 8. Die Getriebestufe 8 ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass eine Getriebeausgangswelle 9 des Gangwechselgetriebes 7 versetzt, insbesondere parallel versetzt, zu der Eingangswelle 3 angeordnet ist.
Die erste Ausgangswelle 4 und die zweite Ausgangswelle 5 der Getriebeeinrichtung 1 sind in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel mit unterschiedlichen Radachsen 10 des Kraftahrzeugs 2 antriebstechnisch gekoppelt, wobei hier lediglich eine der Radachsen 10 dargestellt ist, nämlich beispielsweise eine Vorderradachse. Die erste Ausgangswelle 4 ist an die nicht dargestellte der Radachsen 10 antriebstechnisch angeschlossen, welche beispielsweise als Hinterradachse vorliegt. Die zweite Ausgangswelle 5 ist hingegen mit der dargestellten der Radachsen 10 antriebstechnisch verbunden, beispielsweise über wenigstens eine Getriebestufe 11, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel über mehrere Getriebestufen 11, und/oder ein Achsdifferentialgetriebe 12.
Die Getriebeeinrichtung 1 verfügt über ein als Planetengetriebe ausgestaltetes Drehmomentverlagerungsgetriebe 13. Dieses weist einen Planetenträger 14 auf, an dem wenigstens ein erstes Planetenrad 15 sowie wenigstens ein zweites Planetenrad 16 drehbar gelagert sind. Die Planetenräder 15 und 16 sind koaxial zueinander angeordnet und starr miteinander verbunden. Das Drehmomentverlagerungsgetriebe 13 ist insoweit als Stufenplanetengetriebe ausgestaltet. Das erste Planetenrad 15 kämmt mit einem ersten Sonnenrad 17, das zweite Planetenrad 16 mit einem zweiten Sonnenrad 18. Das erste Sonnenrad 17 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel drehfest mit der zweiten Ausgangswelle 5 antriebstechnisch gekoppelt. Das zweite Sonnenrad 18 ist hingegen über eine Schaltkupplungsanordnung 19 antriebstechnisch an eine elektrische Maschine 20 angeschlossen.
Es ist erkennbar, dass das zweite Sonnenrad 18 über eine Zwischenwelle 21 und der Planetenträger 14 über eine weitere Zwischenwelle 22 starr an die Schaltkupplungsanordnung 19 angeschlossen sind. Die Schaltkupplungsanordnung 19 verfügt zudem über eine Verbindungswelle 23, die starr mit der elektrischen Maschine 20 antriebstechnisch gekoppelt ist, vorzugsweise über eine Getriebestufe 24. Die Getriebestufe 24 ist hierbei derart ausgestaltet, dass die elektrische Maschine 20 neben der Eingangswelle 3 angeordnet ist, insbesondere parallel zu dieser vorliegt. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel liegt die elektrische Maschine 20 zudem im Längsschnitt gesehen in Überdeckung mit der Eingangswelle 3 vor. Insbesondere ist sie in axialer Richtung bezüglich einer Drehachse der Eingangswelle 3 gesehen zwischen dem Planetenträger 14 und der Getriebestufe 8 angeordnet. Hierdurch wird eine platzsparende Ausgestaltung der Getriebeeinrichtung 1 erzielt.
Es ist weiter erkennbar, dass die Zwischenwelle 21 als Hohlwelle ausgestaltet ist und die erste Ausgangswelle 4 in sich aufnimmt. Auch die weitere Zwischenwelle 22 ist als Hohlwelle ausgestaltet. Sie nimmt wiederum die Zwischenwelle 21 in sich auf. Die Schaltkupplungsanordnung 19 verfügt über eine erste Schaltkupplung 25 und eine zweite Schaltkupplung 26. Die erste Schaltkupplung 25 liegt in Form einer kraftschlüssigen Kupplung und die zweite Schaltkupplung 26 in Form einer formschlüssigen Kupplung vor. Mithilfe der ersten Schaltkupplung 25 ist die Verbindungswelle 23 mit der Zwischenwelle 21 und mithilfe der Schaltkupplung 26 mit der weiteren Zwischenwelle 22 koppelbar. Entsprechend kann die elektrische Maschine 20 sowohl mit dem Planetenträger 14 und mithin der Eingangswelle 3 sowie der erste Ausgangswelle 4 als auch mit dem zweiten Planetenrad 16 antriebstechnisch gekoppelt werden. Es kann somit mithilfe der elektrischen Maschine 20 das von der Antriebseinrichtung 6 bereitgestellte Antriebsdrehmoment unterstützt oder das Antriebsdrehmoment auf die Ausgangswellen 4 und 5 einstellbar verteilt werden, sodass eine „Torque Vectoring“-Funktionalität realisiert ist.
Die 2 zeigt die erste Ausführung der Getriebeeinrichtung 1 in schematischer Form, ergänzt um ein Verstärkungsplanetengetriebe 27. Dieses weist ein Verstärkungsgetriebesonnenrad 28, ein Verstärkungsgetriebehohlrad 29 und einen Verstärkungsgetriebeplanetenträger 30 auf. An dem Verstärkungsgetriebeplanetenträger 30 ist wenigstens ein Verstärkungsgetriebeplanetenrad 31 drehbar gelagert, das sowohl mit dem Verstärkungsgetriebesonnenrad 28 als auch dem Verstärkungsgetriebehohlrad 29 kämmt. Das Verstärkungsgetriebesonnenrad 28 ist starr mit dem ersten Sonnenrad 17, dass Verstärkungsgetriebehohlrad 29 starr mit dem Planetenträger 14 und der Verstärkungsgetriebeplanetenträger 30 starr mit der zweiten Ausgangswelle 5 antriebstechnisch gekoppelt.
Die 3 zeigt eine schematische Darstellung der Getriebeeinrichtung 1 in einer zweiten Ausführungsform. Diese entspricht weitestgehend der ersten Ausführungsform, sodass auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen und nachfolgend lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird. Diese liegen darin, dass die Schaltkupplungsanordnung 19 nun nicht mehr auf der der elektrischen Maschine 20 abgewandten Seite des Drehmomentverlagerungsgetriebes 13 angeordnet ist, sondern vielmehr auf der der elektrischen Maschine 20 zugewandten Seite. Zudem nimmt nun die Zwischenwelle 21 nicht mehr die erste Ausgangswelle 4, sondern die Eingangswelle 3 und entsprechend die zweite Ausgangswelle 5 auf. Dies gilt ebenso für die Verbindungswelle 23. Die weitere Zwischenwelle 22 ist von der Eingangswelle 3 gebildet.
Die 4 zeigt eine schematische Darstellung der Getriebeeinrichtung 1 in der zweiten Ausführungsform, wiederum ergänzt um das Verstärkungsgetriebe 27. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1494886 B1 [0002]

Claims

Getriebeeinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug (2), die eine mit einer Antriebseinrichtung (6) des Kraftfahrzeugs (2) wirkverbindbare Eingangswelle (3) sowie eine erste Ausgangswelle (4) und eine zweite Ausgangswelle (5) aufweist und über ein als Planetengetriebe ausgestaltetes Drehmomentverlagerungsgetriebe (13) verfügt, über das die Eingangswelle (3) mit der ersten Ausgangswelle (4) und der zweiten Ausgangswelle (5) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe ein Stufenplanetengetriebe ist, das einen Planetenträger (14) aufweist, an dem mindestens ein erstes Planetenrad (15) sowie ein koaxial zu dem wenigstens einen ersten Planetenrad (15) angeordnetes und drehfest mit diesem verbundenes zweites Planetenrad (16) drehbar gelagert sind, wobei das erste Planetenrad (15) mit einem ersten Sonnenrad (17) und das zweite Planetenrad (16) mit einem zweiten Sonnenrad (18) kämmt, wobei der Planetenträger (14) mit der Eingangswelle (3) und der ersten Ausgangswelle (4) drehfest gekoppelt und das erste Sonnenrad (17) mit der zweiten Ausgangswelle (5) drehfest und/oder über ein Verstärkungsplanetengetriebe (27) gekoppelt ist, wobei das zweite Sonnenrad (18) über eine Schaltkupplungsanordnung (19) antriebstechnisch an eine elektrische Maschine (20) angeschlossen ist.
Getriebeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Planetenrad (15) und das zweite Planetenrad (16) untereinander unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
Getriebeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (3) als Hohlwelle ausgestaltet ist und die zweite Ausgangswelle (5) die Eingangswelle (13) zumindest bereichsweise durchgreift.
Getriebeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sonnenrad (18) über eine Zwischenwelle (21) an die Schaltkupplungsanordnung (19) antriebstechnisch angeschlossen ist.
Getriebeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (14) einerseits drehfest mit der Eingangswelle (3) und andererseits mit einer koaxial zu der Eingangswelle (3) angeordneten weiteren Zwischenwelle (22) drehfest verbunden ist.
Getriebeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle (21) und/oder die weitere Zwischenwelle (22) als Hohlwelle ausgebildet sind und die erste Ausgangswelle (4) die Zwischenwelle (21) und/oder die weitere Zwischenwelle (22) zumindest bereichsweise durchgreift.
Getriebeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkupplungsanordnung (19) eine Verbindungswelle (33) aufweist, die starr mit der elektrischen Maschine (20) gekoppelt ist.
Getriebeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer ersten Schaltkupplung (25) der Schaltkupplungsanordnung (19) die Zwischenwelle (21) und mittels einer zweiten Schaltkupplung (26) der Schaltkupplungsanordnung (19) die weitere Zwischenwelle (21) mit der Verbindungswelle (23) koppelbar ist.
Getriebeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsplanetengetriebe (27) ein Verstärkungsgetriebesonnenrad (28), Verstärkungsgetriebehohlrad (29) und einen Verstärkungsgetriebeplanetenträger (30) aufweist, wobei das Verstärkungsgetriebesonnenrad (28) starr mit dem ersten Sonnenrad (17), das Verstärkungsgetriebehohlrad (29) starr mit dem Planetenträger (14) und der Verstärkungsgetriebeplanetenträger (30) starr mit der zweiten Ausgangswelle (5) gekoppelt ist.
Getriebeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (20) im Längsschnitt bezüglich einer Drehachse der Eingangswelle (3) gesehen in Überdeckung mit der Eingangswelle (3) angeordnet ist.