DE102011088898A1

DE102011088898A1 - Verteilergetriebeeinheit

Info

Publication number: DE102011088898A1
Application number: DE201110088898
Authority: DE
Inventors: Tomas Smetana
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2013-06-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verteilergetriebeeinheit (1) zum Verteilen von Antriebsmomenten einer Antriebswelle (2) auf wenigstens zwei Abtriebswellen (3, 4) über zwei dreiwellige Planetentriebe (7, 8) sowie über einen die Planetentriebe (7, 8) wirkverbindenden Ausgleichstrieb (25) und zur Überlagerung der an die Abtriebswellen (3, 4) verteilten Antriebsmomente mit Stellmomenten des an dem Ausgleichstrieb (25) angreifenden Stellantriebs (6), wobei der Ausgleichstrieb (25) wenigstens ein Ausgleichsrad (28) und zwei mit dem Ausgleichsrad (28) im Zahneingriff stehende Abtriebsräder (30, 31) aufweist, wobei jedes der Abtriebsräder (30, 31) mit jeweils einer Anschlusswelle (34, 34’, 35, 35’, 36, 36’) der beiden jeweils drei Anschlusswellen (34, 34’, 35, 35’, 36, 36’) aufweisende Planetentriebe (7, 8) leistungsübertragend verbunden ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Verteilergetriebeeinheit zum Verteilen von Antriebsmomenten einer Antriebswelle auf wenigstens zwei Abtriebswellen über wenigsten zwei dreiwellige Planetentriebe sowie über einen die Planetentriebe wirkverbindenden Stelltrieb und zur Überlagerung der an die Abtriebswellen verteilten Antriebsmomente mit Stellmomenten des an dem Stelltrieb angreifenden Stellantriebs, wobei der Stelltrieb wenigstens ein Ausgleichsrad und zwei mit dem Ausgleichsrad im Zahneingriff stehende Abtriebsräder aufweist, wobei jedes der Abtriebsräder mit jeweils einer Anschlusswelle der beiden jeweils drei Anschlusswellen aufweisende Planetentriebe leistungsübertragend verbunden ist.
Hintergrund der Erfindung
Eine derartige Verteilergetriebeeinheit ist in DE 103 48 960 A1 beschrieben. Die Abtriebswellen sind zumeist über Gelenkwellen mit angetriebenen Rädern einer Achse verbunden. Die beiden Planetentriebe bilden zusammen mit einem Planetenstelltrieb ein Planetendifferenzial bzw. -Verteilergetriebe. Die natürliche Verteilung der Antriebsmomente über die Planetentriebe wird mittels Stellmomenten eines elektromotorischen Antriebs zwecks Torque-Vectoring überlagert. Die Planetentriebe sind dreiwellige Planetentriebe, der drei Anschlusswellen jeweils durch ein Hohlrad, ein Sonnenrad und einen Planetenträger gebildet sind. Hohlrad, Steg und Sonnenrad sind jeweils um die Zentralachse der Verteilergetriebeeinheit rotierbar angeordnet. Die Planetenräder sind mit radialem Abstand zur Zentralachse jeweils um eine eigene Rotationsachse drehbar an dem Steg abgestützt.
Die Antriebswelle ist quer zur Zentralachse ausgerichtet mit einem Stirnzahnrad versehen, das zur einen Seite hin mit einer Stirnverzahnung eines Hohlrads des einen Planetentriebs in Zahneingriff steht. Zur anderen Seite hin steht das Stirnzahnrad im Zahneingriff mit einem Umkehrrad, welches drehbar am Gehäuse der Verteilergetriebeeinheit gelagert ist. Das Umkehrrad wiederum steht im Zahneingriff mit einer Stirnverzahnung des Hohlrads des anderen Planetentriebs. Durch diese Anordnung drehen die zugleich mittels der Antriebswelle angetriebenen Hohlräder im gleichen Drehsinn um die Zentralachse.
Der Stellantrieb ist über den Stelltrieb mit den Sonnenrädern der Planetentriebe verbunden. Der Stelltrieb greift axial zwischen die Planetentriebe und ist durch ein Antriebszahnrad, welches als Stirnrad ausgebildet ist, durch jeweils ein mit jeweils einer der Sonnen verbundenes Stellrad und durch ein Umkehrrad gebildet.
Der Stellantrieb ist ein axial neben der Verteilergetriebeeinheit angeordneter Elektromotor mit einer Rotorwelle, deren Rotationsachse parallel zur Zentralachse der Verteilergetriebeeinheit verläuft. Nachteilig kann sich diese Anordnung auswirken, wenn der axiale und radiale Bauraum für die Verteilergetriebeeinheit, zum Beispiel an einer Fahrzeugachse, begrenzt ist.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine kompakte Verteilergetriebeeinheit zu schaffen, mit der wenig axialer und radialer Bauraum beansprucht wird.
Die Aufgabe ist nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Dreiwelliger Planetentrieb heißt Planetentrieb mit drei Anschlusswellen. Anschlusswellen sind nach dem Verständnis des Fachmanns An- bzw. Abtriebswellen des Planetentriebs oder Festglieder wie Sonnenräder, Stege (Planetenträger) oder Hohlräder. Die Summenwelle des Planetentriebs ist die Welle des Planetentriebs, die die größten Drehmomente führt bzw. an der die an den anderen Wellen des Planetentriebs anliegenden Momente summiert, d.h. zusammengeführt werden.
Die Verteilergetriebeeinheit weist zwei dreiwellige Planetentriebe auf, deren Anschlusswellen Hohlräder, Stege und Sonnenräder sind. Sie weisen jeweils mindestens einen Satz Planetenräder auf. Hohlrad, Steg und Sonnenrad sind des jeweiligen Planetentriebs sind jeweils um die Zentralachse der Verteilergetriebeeinheit rotierbar angeordnet. Die Planetenräder sind mit radialem Abstand zur Zentralachse der Verteilgetriebeeinheit jeweils um eine eigene Rotationsachse drehbar an dem Steg abgestützt. Die Zentralachse ist Rotationsachse der Anschlusswellen.
Leistungsübertragend heißt zur Übertragung von Drehmomenten und/oder Drehzahl. An der Antriebswelle sitzend, heißt fest an dieser sitzend oder beispielsweise durch eine Kupplung zu- und abschaltbar. Die Drehzahl und Richtung der Drehmomente der Hohlräder sind somit gleich, so dass diese als zu einem gemeinsamen Hohlrad für das Verteilergetriebe gekoppelt verstanden werden können und somit die Summenwelle des Verteilergetriebes bilden.
Die natürliche Verteilung der Drehmomente über die Planetentriebe kann in der erfindungsgemäßen Verteilergetriebeanordnung, zwecks Torque-Vectoring an den Abtriebswellen durch Drehmomente (Stellmomente) des Stellantriebs überlagert werden. Dazu greift der Stellantrieb über eine getriebliche Verbindung oder vorzugsweise direkt an einem Antriebsrad des Stelltriebs der Verteilergetriebeeinheit an. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind sowohl der Stellantrieb als auch der Stelltrieb axial zwischen den Planetentrieben angeordnet.
Der Stellantrieb ist vorzugsweise eine elektrische Maschine, deren Rotorwelle mit dem Stelltrieb gekoppelt ist. Die Rotorwelle des Stellantriebs ist bevorzugt quer zur Zentralachse der Verteilergetriebeeinheit ausgerichtet, kann aber auch parallel verlaufen, und ist in einem Gehäuse der Verteilergetriebeeinheit drehbar abgestützt gelagert. Die elektrische Maschine und der Stelltrieb sind so axial zwischen den Planetentrieben angeordnet, dass sie radial nicht über die Planetentriebe hinaus stehen. Mit anderen Worten, die elektrische Maschine und der Stelltrieb werden radial beidseitig von den Planetentrieben überragt.
Mit dem Stellantrieb ist leistungsübertragend ein Antriebsrad des Stelltriebs gekoppelt. Vorzugsweise sitzt das Ausgleichsrad auf der Rotorwelle oder auf einer mit der Rotorwelle gekoppelten Welle. Das Antriebsrad steht im Zahneingriff mit zwei Stellrädern des Stelltriebs. Eines der Stellräder ist mit einem Sonnenrad des einen Planetentriebs und das andere Stellrad ist mit dem anderen Sonnenrad des anderen Planetentriebs verbunden. Die im Zahneingriff stehenden Zahnräder sind Stirnräder oder vorzugsweise Kegelräder.
Mit einer derartigen Anordnung ist es möglich, den durch die Verteilergetriebeeinheit beanspruchten axialen Bauraum zu verringern, insbesondere dann, wenn die Antriebswelle des Stellantriebs, beispielsweise die Rotorwelle quer zur Zentralachse ausgerichtet ist. Die radialen äußeren Abmessungen der Verteilergetriebeeinheit können auch gering gehalten werden.
Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass jeder der Planetentriebe jeweils eine als Hohlrad gebildete erste Anschlusswelle, eine als ein Steg gebildete zweite Anschlusswelle sowie eine als Sonnenrad gebildete dritte Anschlusswelle aufweist und mit Planetenrädern versehen ist. Die Planetenräder sind an dem Steg abgestützt und drehbar am Steg bzw. auf Planetenbolzen gelagert und stehen mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad im Zahneingriff.
Bei Geradeausfahrt rotieren die Planeten der Planetensätze beider Planetentriebe um das jeweilige Sonnenrad. Die Sonnenräder stehen still, weil das Antriebsrad des Stelltriebs fest gehalten ist. Bei Kurvenfahrt wird über das Stellgetriebe ausgeglichen. Die Antriebsmomente werden weiter durch die Stege auf die Abtriebswellen übertragen. Der Antrieb des Stellantriebsrades mittels des elektromotorischen Stellantriebs bewirkt Drehmomentendifferenzen zwischen Abtriebswellen.
Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
1 ist die einzige Figur und zeigt schematisch vereinfacht einen Längsschnitt einer Verteilergetriebeeinheit 1 entlang der axial ausgerichteten Zentralachse 5 der Verteilergetriebeeinheit 1. Die Verteilergetriebeeinheit ist zum Verteilen von Antriebsmomenten einer Antriebswelle 2 auf wenigstens zwei Abtriebswellen 3 und 4 vorgesehen. Die Verteilergetriebeeinheit 1 ist eine Einheit aus zwei auf der gemeinsamen Zentralachse 5 koaxial zueinander angeordneten und von Stellmomenten eines Stellantriebs 6 ansteuerbaren Planetentrieben 7 und 8.
Der erste Planetentrieb 7 aus einer ersten Anschlusswelle 34, einer zweiten Anschlusswelle 35 und aus einer dritten Anschlusswelle 36 gebildet. Die erste Anschlusswelle 35 ist ein Hohlrad 9, die zweite Anschlusswelle ein Steg 10, an welchem ein Satz Planetenräder 12 gestützt ist, und die dritte Anschlusswelle ist ein Sonnenrad 11. Die Planetenräder 12 sind mit radialem Abstand zur Zentralachse 5 um eine eigene Drehachse 12a drehbar und stehen im Zahneingriff mit dem Sonnenrad 11 und dem Hohlrad 9.
Der zweite Planetentrieb 8 weist als erste Anschlusswelle 34’ ein Hohlrad 13, als zweite Anschlusswelle 35’ einen Steg 14, und als dritte Anschlusswelle 36’ ein Sonnenrad 15 sowie weiterhin einen Satz am Steg 14 gestützter Planetenräder 16 auf. Die Planetenräder 16 sind mit radialem Abstand zur Zentralachse 5 um eine eigene Drehachse 16a drehbar und stehen im Zahneingriff mit dem Sonnenrad 14 und dem Hohlrad 15.
Die Antriebswelle 2 ist die Rotorwelle 18 einer elektrischen Maschine 19 und ist über Maschinenelemente 17 und 24 leistungsübertragend mit den Hohlrädern 9 und 15 wirkverbunden, welche mittels der elektrischen Maschine 19 in die gleiche Rotationsrichtung um die Zentralachse 5 antreibbar sind. Die Rotationsachse 18a der Antriebswelle 2 ist parallel zur Zentralachse 5 ausgerichtet.
Das Maschinenelement 17 ist durch ein fest mit der Antriebswelle 2 verbundenes erstes Antriebszahnrad 20 gebildet. Das zweite Maschinenelement 24 ist ein fest auf der Antriebswelle 2 sitzendes zweites Antriebszahnrad 21. Das erste Antriebszahnrad 20 weist eine Stirnverzahnung auf und steht im Zahneingriff mit einer als Stirnverzahnung ausgebildeten ersten Verzahnung 22 an dem ersten Hohlrad 7 und das eine Stirnverzahnung aufweisende zweite Antriebszahnrad 21 steht im Zahneingriff mit einer als Stirnverzahnung ausgebildeten zweiten Verzahnung 23 an dem zweiten Hohlrad 8.
Der Stellantrieb 6 greift an einem Stelltrieb 25 an, über den die Sonnenräder 11 und 14 des jeweiligen der Planetentriebe 7 und 8 wirkverbunden sind. Der Stellantrieb 6 und der Stelltrieb 25 sind axial zwischen den Planetentrieben 7 und 8 so angeordnet, dass sie radial hinter den radial äußeren Konturen der Planetentriebe 7 und 8 zurückstehen. Der Stellantrieb 6 weist eine elektrische Maschine 26 auf, auf deren Rotorwelle 27 ein Ausgleichsrad 28 des Stelltriebs 25 sitzt. Die Rotorwelle 27 ist quer zur Zentralachse 5 ausgerichtet und in einem Gehäuse 29 der Verteilergetriebeeinheit 1 drehbar gelagert.

Der Stelltrieb 25 weist außer dem Ausgleichsrad 28 zwei Stellräder 30 und 31 auf, die mit dem Ausgleichsrad 28 im Zahneingriff stehen. Das Stellrad 30 ist mittels einer Welle 32 mit dem Sonnenrad 11 verbunden und das Stellrad 31 ist mittels einer Welle 33 mit dem Sonnenrad 14 verbunden. Das Ausgleichsrad 28 und die Stellräder 30 und 31 sind Kegelräder. Die Planetentriebe 7 und 8 sind über die Räder 28, 30 und 31 miteinander getrieblich wirkverbunden. Bezugszeichen

1	Verteilergetriebeeinheit	18a	Rotationsachse
2	Antriebswelle	19	elektrische Maschine
3	Abtriebswelle	20	erstes Antriebszahnrad
4	Abtriebswelle	21	zweites Antriebszahnrad
5	Zentralachse	22	erste Verzahnung
6	Stellantrieb	23	zweite Verzahnung
7	Planetentrieb	24	zweites Maschinenelement
8	Planetentrieb	25	Stelltrieb
9	Hohlrad	26	elektrische Maschine
10	Steg	27	Rotorwelle
11	Sonnenrad	28	Antriebsrad
12	Planetenrad	29	Gehäuse
12a	Drehachse	30	Stellrad
13	Hohlrad	31	Stellrad
14	Sonnenrad	32	Welle
15	Steg	33	Welle
16	Planetenrad	34	erste Anschlusswelle
16a	Drehachse	34’	erste Anschlusswelle
17	erstes Maschinenelement	35	zweite Anschlusswelle
18	Rotorwelle	35’	zweite Anschlusswelle
		36	dritte Anschlusswelle
		36’	dritte Anschlusswelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10348960 A1 [0002]

Claims

Verteilergetriebeeinheit (1) zum Verteilen von Antriebsmomenten einer Antriebswelle (2) auf wenigstens zwei Abtriebswellen (3, 4) über zwei dreiwellige Planetentriebe (7, 8) sowie über einen die Planetentriebe (7, 8) wirkverbindenden Ausgleichstrieb (25) und zur Überlagerung der an die Abtriebswellen (3, 4) verteilten Antriebsmomente mit Stellmomenten des an dem Ausgleichstrieb (25) angreifenden Stellantriebs (6), wobei der Ausgleichstrieb (25) wenigstens ein Ausgleichsrad (28) und zwei mit dem Ausgleichsrad (28) im Zahneingriff stehende Abtriebsräder (30, 31) aufweist, wobei jedes der Abtriebsräder (30, 31) mit jeweils einer Anschlusswelle (34, 34’, 35, 35’, 36, 36’) der beiden jeweils drei Anschlusswellen (34, 34’, 35, 35’, 36, 36’) aufweisende Planetentriebe (7, 8) leistungsübertragend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (6) und der Ausgleichstrieb (25) axial zwischen den Planetentrieben (7, 8) angeordnet sind, wobei die Abtriebsräder (30, 31) einander koaxial gegenüberliegen und dabei mit einer der Anschlusswellen (34, 34’, 35, 35’, 36, 36’) verbunden sind, und dass der Stellantrieb (6) leistungsübertragend mit dem Ausgleichsrad (28) verbunden ist.
Verteilergetriebeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (6) wenigstens eine elektrische Maschine (26) aufweist, deren Rotorwelle (27) mit dem Ausgleichsrad (28) gekoppelt ist.
Verteilergetriebeeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (27) in einem Gehäuse (29) der Verteilergetriebeeinheit (1) drehbar gelagert und abgestützt ist und das Ausgleichsrad (28) auf der Rotorwelle (27) sitzt.
Verteilergetriebeeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse der Rotorwelle (27) quer zu einer Zentralachse (5) der Verteilergetriebeeinheit (1) ausgerichtet ist, wobei die Zentralachse (5) Rotationsachse der Anschlusswellen (34, 34’, 35, 35’, 36, 36’) ist.
Verteilergetriebeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (6) eine elektrische Maschine aufweist und dass der Ausgleichstrieb (25) und die elektrische Maschine (26) beidseitig von den Planetentrieben (7, 8) radial überragt sind.
Verteilergetriebeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Räder (28, 30, 31) Kegelräder sind.
Verteilergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Planetentriebe (7, 8) jeweils eine als Hohlrad (9, 13) gebildete erste Anschlusswelle (34, 34’), eine als ein Steg (10, 15) gebildete zweite Anschlusswelle (35, 35’) sowie eine als Sonnenrad (11, 14) gebildete dritte Anschlusswelle (36, 36’) aufweist und mit Planetenrädern (12, 16) versehen ist, wobei die Planetenräder (12, 16) an dem Steg (10, 15) abgestützt sind und mit dem Sonnenrad (11, 14) und dem Hohlrad (9, 13) im Zahneingriff stehen, und dass jedes der Abtriebsräder (30, 31) mit einem Sonnenrad (11, 14) verbunden ist.
Verteilergetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusswelle (6) mit wenigstens einem Antriebszahnrad (20, 21) versehen ist, welches mit den Hohlrädern (9, 13) in einer die Antriebsmomente übertragenden Wirkverbindung steht.
Verteilergetriebeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Abtriebswellen (3, 4) leistungsübertragend mit einem der Stege (10, 15) gekoppelt ist.