DE102010036884A1

DE102010036884A1 - Antriebssystem und Kraftfahrzeug mit einem derartigen Antriebssystem

Info

Publication number: DE102010036884A1
Application number: DE102010036884A
Authority: DE
Inventors: Martin Füchtner; Simon Singer
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2010-08-06
Filing date: 2010-08-06
Publication date: 2012-02-09
Anticipated expiration: 2030-08-07
Also published as: JP2012035834A; FR2963584B1; CN102371882A; CN102371882B; DE102010036884B4; KR20120013905A; FR2963584A1; US8499868B2; KR101240715B1; JP5308489B2; US20120031691A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebssystem (1) für eine Antriebsachse (2) eines Kraftfahrzeuges, mit einer die Antriebsachse (2) zumindest teilweise umschließenden Elektromaschine (16) zum Antreiben der Antriebsachse (2), wobei die Elektromaschine (16) schaltbar mit der Antriebsachse (2) gekoppelt oder von dieser entkoppelt ist. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug (79) mit einem derartigen Antriebssystem (1).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug und auf ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Antriebssystem.
Obwohl auf beliebige Kraftfahrzeuge anwendbar, wird die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik in Bezug auf ein Personenkraftfahrzeug näher erläutert.
Ein Hybridfahrzeug bezeichnet im allgemeinen ein Fahrzeug mit einem sogenannten Hybridantriebssystem, welches eine Mehrzahl an Antriebsaggregaten aufweist, beispielsweise eine Brennkraftmaschine und eine Elektromaschine. Zur Erzeugung eines möglichst hohen energetischen Wirkungsgrades wird bei einem Hybridfahrzeug zumeist ein sogenanntes Parallel-Hybridantriebssystem eingesetzt. Dieses ermöglicht es, dass die Elektromaschine und die Brennkraftmaschine nicht nur alternativ, sondern auch kumulativ ein Drehmoment in ein Getriebe einleiten. Weiterhin ist die Elektromaschine auch als Generator einsetzbar, d. h. beim Abbremsen des Fahrzeugs ist die in Form von kinetischer Energie vorliegende Bremsenergie des Fahrzeuges rückgewinnbar, welche dann beispielsweise zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eingesetzt wird. Häufige Anfahr- und Beschleunigungsprozesse wie sie beispielsweise im Stadtverkehr üblicherweise auftreten, werden bei einem hybriden Kraftfahrzeug bevorzugt durch die Elektromaschine ausgeführt bzw. unterstützt da der Betrieb der Brennkraftmaschine unter häufigen Lastwechseln in einem erhöhten Kraftstoffverbrauch und Schadstoffausstoß resultiert. Da die Elektromaschine und deren Anbindung an ein vorhandenes Antriebssystem im Vergleich zu einem Kraftfahrzeug ohne Hybridantriebssystem ein Mehrgewicht bedeutet und zusätzlich Bauraum in Anspruch nimmt, ist es erstrebenswert ein derartiges Hybridantriebssystem möglichst kompakt und platzsparend zu gestalten.
Die DE 44 31 929 C1 beschreibt demgemäß ein Antriebssystem für eine Antriebsachse eines Hybridfahrzeuges mit einer Brennkraftmaschine und einer Elektromaschine, wobei das Antriebssystem quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges und im Bereich der Antriebsachse des Kraftfahrzeuges angeordnet ist. Eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ist über eine Schaltkupplung und ein Getriebe nebst Zwischenwelle mit der Antriebsachse des Kraftfahrzeuges wahlweise verbindbar. Eine Antriebswelle der Elektromaschine ist mit der Antriebsachse des Kraftfahrzeuges über ein Getriebe permanent verbunden und ein Generator ist von der Elektromaschine baulich getrennt auf der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angeordnet. An dieser Anordnung hat sich allerdings als nachteilig herausgestellt, dass aufgrund der parallelen Anordnung der Wellen der Elektromaschine und des Generators und der Antriebswelle ein relativ großer Bauraum für das Antriebssystem erforderlich ist. Weiterhin wird dadurch, dass die Elektromaschine permanent mit der Antriebsachse verbunden ist nachteilig ein Schleppmoment erzeugt wenn die Elektromaschine nicht im elektromotorischen Betrieb ist. Dies gilt es selbstverständlich zu vermeiden.
Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Antriebssystem zu schaffen, welches die oben genannten Nachteile beseitigt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Antriebssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst.
Demgemäß ist ein Antriebssystem für eine Antriebsachse eines Kraftfahrzeuges vorgesehen, mit einer die Antriebsachse zumindest teilweise umschließenden Elektromaschine zum Antreiben der Antriebsachse, wobei die Elektromaschine schaltbar mit der Antriebsachse gekoppelt oder von dieser entkoppelt ist.
Ferner ist ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Antriebssystem vorgesehen.
Folglich ergibt sich aufgrund der die Antriebsachse zumindest teilweise umschließenden Bauweise der Elektromaschine ein sehr kompakter Aufbau des Antriebssystems, wodurch dieses vorteilhaft auch bei einem geringen vorhandenen Bauraum einsetzbar ist. Durch die schaltbare Koppelung der Elektromaschine mit der Antriebsachse wird ein ständiges Mitlaufen derselben mit der Antriebsachse vermieden, wodurch beispielsweise die Erzeugung eines nachteiligen Schleppmomentes zuverlässig verhindert wird.
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen des im Patentanspruch 1 angegebenen Antriebssystems.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Antriebsachse zwei Antriebsachsenabschnitte auf, welche mittels eines Planeten- oder Kugeldifferentialgetriebes miteinander wirkverbunden sind, wodurch eine relative Drehzahldifferenz der Achsabschnittsdrehzahlen vorteilhaft möglich ist.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Antriebssystem eine Kühleinrichtung zum Kühlen der Elektromaschine auf, wobei die Kühleinrichtung insbesondere als Flüssigkeitskühleinrichtung und/oder als Luftkühleinrichtung ausgebildet ist. Hierdurch kann vorteilhaft die von der Elektromaschine entnehmbare Leistung erhöht werden, wodurch deren Wirkungsgrad gesteigert ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist weist das Antriebssystem zum Koppeln der Elektromaschine mit der Antriebsachse oder zum Entkoppeln der Elektromaschine von der Antriebsachse eine Schalteinrichtung auf, welche koaxial zu der Antriebsachse angeordnet ist und diese insbesondere zumindest teilweise umschließt. Dies bedingt einen kleinen axialen Bauraum des Antriebssystems, wodurch dessen Einsatzbereich erweitert ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Antriebssystem eine erste Getriebestufe zum Verwirklichen eines ersten Übersetzungsverhältnisses zwischen der Elektromaschine und der Antriebsachse und/oder eine zweite Getriebestufe zum Verwirklichen eines zweiten Übersetzungsverhältnisses zwischen der Elektromaschine und der Antriebsachse auf. Dies ermöglicht den Betrieb der Elektromaschine über einen weiten Drehzahlbereich.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die erste Getriebestufe koaxial zu der Antriebsachse angeordnet und umschließt diese insbesondere zumindest teilweise und/oder ist die zweite Getriebestufe koaxial zu der Antriebsachse angeordnet und umschließt diese insbesondere zumindest teilweise, wodurch der axiale Bauraum des Antriebssystems reduziert wird. Hierdurch wird das mögliche Einsatzgebiet des Antriebssystems vorteilhaft erweitert.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die erste Getriebestufe als erste Planetengetriebestufe und/oder die zweite Getriebestufe als zweite Planetengetriebestufe ausgebildet. Hierdurch sind die Getriebestufen sowohl axial als auch radial sehr kompakt gebaut, wodurch der für das Antriebssystem erforderliche Bauraum reduziert ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist das Antriebssystem ein Kegelradgetriebe auf, wobei ein Tellerrad des Kegelradgetriebes an einem Planetenträger der zweiten Getriebestufe montiert ist. Dies ermöglicht vorteilhaft eine Lagerung des Tellerrades und des Planetenträgers mit derselben Lageranordnung, wodurch die Anzahl der erforderlichen Komponenten des Antriebssystems reduziert ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Antriebssystem einen modularen Aufbau auf, wodurch das Antriebssystem schnell und komfortabel an unterschiedliche technische Randbedingungen anpassbar ist. Hierdurch vergrößert sich der mögliche Einsatzbereich des Antriebssystems.
Gemäß einem vorzugsweisen Ausführungsbeispiel weist die Schalteinrichtung eine auf der Antriebsachse axial verschiebliche Schaltmuffe mit einer ersten Schaltmuffenaußenverzahnung auf, wobei die erste Schaltmuffenaußenverzahnung mit einer Sonnenradinnenverzahnung eines Sonnenrades der zweiten Getriebestufe in Wirkeingriff ist. Dies ermöglicht vorteilhaft ein einfaches Schalten des Antriebssystems.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Schaltmuffe eine von der ersten Schaltmuffenaußenverzahnung axial beabstandete zweite Schaltmuffenaußenverzahnung auf, welche in einem ersten Betriebszustand des Antriebssystems mit einer Planetenträgerinnenverzahnung eines Planetenträgers der ersten Getriebestufe und mit einer Sonnenradinnenverzahnung eines Sonnenrades der ersten Getriebestufe außer Wirkeingriff ist. Hierdurch befindet sich die Elektromaschine in einem Freilauf und ist von der Antriebsachse entkoppelt, wodurch die Elektromaschine in einem abgeschalteten Zustand vorteilhaft kein bremsendes Schleppmoment erzeugt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist in einem zweiten Betriebszustand des Antriebssystems zum Übertragen eines Antriebsmomentes der Elektromaschine mittels der ersten Getriebestufe, der Schaltmuffe, der zweiten Getriebestufe und des Planetendifferentialgetriebes auf die Antriebsachse die zweite Schaltmuffenaußenverzahnung mit der Planetenträgerinnenverzahnung des Planetenträgers der ersten Getriebestufe in Wirkeingriff. Hierdurch ist vorteilhaft ein erstes Übersetzungsverhältnis zwischen der Elektromaschine und der Antriebsachse verwirklicht.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist in einem dritten Betriebszustand des Antriebssystems zum Übertragen eines Antriebsmomentes der Elektromaschine mittels der Schaltmuffe, der zweiten Getriebestufe und des Planetendifferentialgetriebes auf die Antriebsachse die zweite Schaltmuffenaußenverzahnung mit der Sonnenradinnenverzahnung des Sonnenrades der ersten Getriebestufe in Wirkeingriff. Hierdurch ist vorteilhaft ein zweites Übersetzungsverhältnis zwischen der Elektromaschine und der Antriebsachse verwirklicht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Elektromaschine sowohl zum elektromotorischen als auch zum generatorischen Betrieb ausgebildet, wodurch die Elektromaschine vorteilhaft zum Antreiben des Antriebssystems als auch zum Rückgewinnen von Bremsenergie einsetzbar ist. Dies erweitert das Einsatzgebiet des Antriebssystems.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden schematischen Figuren der Zeichnung näher erläutert.
Von den Figuren zeigen:
1 eine Aufsicht eines Antriebssystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 das Antriebssystem gemäß der 1 in einem ersten Betriebszustand;
3 das Antriebssystem gemäß der 1 in einem zweiten Betriebszustand;
4 das Antriebssystem gemäß der 1 in einem dritten Betriebszustand;
5 eine Aufsicht eines Antriebssystem gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 das Antriebssystem gemäß der 5 in einem ersten Betriebszustand;
7 das Antriebssystem gemäß der 5 in einem zweiten Betriebszustand;
8 das Antriebssystem gemäß der 5 in einem dritten Betriebszustand; und
9 eine Aufsicht eines Kraftfahrzeuges mit einem Antriebssystem gemäß der 1 bis 8.
In den Figuren der Zeichnung bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
Die 1 illustriert ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Antriebssystems 1 für eine Antriebsachse 2 eines Kraftfahrzeuges. Die Antriebsachse 2 ist beispielsweise als Vorderachse 2 eines Kraftfahrzeuges ausgebildet. Das Antriebssystem 1 weist bevorzugt ein mit einer tragenden Fahrzeugstruktur des Kraftfahrzeuges drehfest verbundenes mehrteiliges Gehäuse 3 auf. Das Gehäuse 3 weist beispielsweise eine erste Gehäusekomponente 4 auf, welche im Wesentlichen die Form eines Hohlzylinders mit zwei ringförmigen Stirnflächen 70, 71 aufweist. Die erste Gehäusekomponente 4 kann mehrteilig ausgeführt sein. Eine zweite, vorzugsweise fassförmige, Gehäusekomponente 5 bildet einseitig einen Abschluss der ersten Gehäusekomponente 4 und ist in dieser zumindest abschnittsweise aufgenommen. Beispielsweise liegt ein umlaufender Flanschabschnitt 72 der zweiten Gehäusekomponente 5 an der Stirnfläche 70 der ersten Gehäusekomponente 4 auf und ist vorzugsweise bezüglich dieser abgedichtet. Die zweite Gehäusekomponente 5 ist dabei derart ausgestaltet und in der ersten Gehäusekomponente 4 abschnittsweise aufgenommen, dass zwischen einer vorzugsweise zylindrischen Außenfläche 6 der zweiten Gehäusekomponente 5 und einer ebenfalls vorzugsweise zylindrischen Innenfläche 7 der ersten Gehäusekomponente 4 ein die Antriebsachse 2 zumindest teilweise umgreifender, rohrförmiger Hohlraum 73 zur Aufnahme eines Kühlfluides ausgebildet ist. Als Kühlfluid ist bevorzugt Wasser in dem Hohlraum 73 vorgesehen. Der Hohlraum 73 bildet so bevorzugt einen Wassermantel 73. Der Hohlraum 73 kann Komponente einer Kühleinrichtung 74 des Antriebssystems 1 sein. Die Kühleinrichtung 74 ist beispielsweise als Flüssigkeitskühleinrichtung 74, als Luftkühleinrichtung 74 oder als kombinierte Flüssigkeits/Luftkühleinrichtung 74 ausgebildet. Der Hohlraum 73 ist vorzugsweise mit dem Kühlfluid durchströmbar und als Fluidkanal 73 ausgebildet. Die zweite Gehäusekomponente 5 kann mehrteilig ausgeführt sein und weist im Wesentlichen eine Fassform auf, wobei Stirnflächen 8, 9 der zweiten Gehäusekomponente 5 Durchbrüche 10, 11 zum Durchführen der Antriebsachse 2 aufweisen. Die erste Gehäusekomponente 4 und die zweite Gehäusekomponente 5 sind beispielsweise miteinander verschraubt oder verschweißt. Das Gehäuse 3 weist weiterhin beispielsweise eine dritte Gehäusekomponente 12 auf, welche an der Stirnfläche 71 der ersten Gehäusekomponente 4 montiert ist. Die dritte Gehäusekomponente 12 weist im Wesentlichen eine Topfform auf, wobei der Boden der Topfform mit einem Durchbruch 13 zum Durchführen der Antriebsachse 2 ausgebildet ist. Der Boden der Topfform der dritten Gehäusekomponente weist von der Stirnfläche 71 der ersten Gehäusekomponente 4 weg. Die dritte Gehäusekomponente 12 ist beispielsweise mit der ersten Gehäusekomponente 4 verschraubt. Eine vierte Gehäusekomponente 14 des Gehäuses 3 weist vorzugsweise ebenfalls eine Topfform auf mit einem Durchbruch 15 in dem Boden der Topfform, durch welchen die Antriebsachse 2 geführt ist. Ein Rand der Topfform der vierten Gehäusekomponente 4 liegt bevorzugt auf dem Boden der dritten Gehäusekomponente 12 auf. Die vierte Gehäusekomponente 14 ist beispielsweise mit der dritten Gehäusekomponente 12 verschraubt oder verschweißt. Ein Außendurchmesser des Gehäuses 3 beträgt beispielsweise 200 bis 210 Millimeter.
In dem Gehäuse, insbesondere in der zweiten Gehäusekomponente 5, ist vorzugsweise eine Elektromaschine 16 aufgenommen. Die Elektromaschine 16 ist bevorzugt sowohl zum generatorischen als auch zum elektromotorischen Betrieb ausgebildet. Die Elektromaschine 16 weist vorzugsweise einen Stator 17 auf, der in der zweiten Gehäusekomponente 5 festgelegt ist. Der Stator 17 hat im Wesentlichen die Form eines Hohlzylinders und umschließt die Antriebsachse 2 bevorzugt umfänglich. Eine als Hohlwelle 18 ausgeführte Rotorwelle 18 eines Rotors 19 der Elektromaschine 16 ist an zwei Lagerstellen 20, 21 in der zweiten Gehäusekomponente 5 drehbar gelagert. Die Lagerstellen 20, 21 sind beispielsweise als Wälzlager 20, 21 ausgebildet. Die Antriebsachse 2 ist durch die Rotorwelle 18 bzw. den Rotor 19 geführt. Somit umschließt die Elektromaschine 16 die Antriebsachse 2, insbesondere umschließt die Elektromaschine 16 die Antriebsachse 2 umfänglich. Die zweite Gehäusekomponente 5 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass diese einen den Stator 17 zumindest abschnittsweise umgebenden Kühlkanal 75 ausbildet. Der Kühlkanal 75 ist bevorzugt mit Luft durchströmbar, wobei kühle Frischluft dem Stator 17 zur Kühlung der Elektromaschine 16 zugeführt wird und erwärmte Abluft mittels des Kühlkanals 75 abgeführt wird. Hierdurch ist eine Zwangskühlung der Elektromaschine 16 möglich. Der Kühlkanal 75 ist vorzugsweise eine Komponente der Kühleinrichtung 74. Die Kühleinrichtung 74, insbesondere der Fluidkanal 73, dient im Wesentlichen der Kühlung des Rotors 19 der Elektromaschine 16.
Das Antriebssystem 1 weist weiterhin vorzugsweise eine erste Getriebestufe 22 auf, welche beispielsweise als erste Planetengetriebestufe 22 ausgebildet ist. Die erste Getriebestufe 22 ist bezüglich einer Längsrichtung x der Antriebsachse 2 neben der Elektromaschine 16 angeordnet. Ein erstes Hohlrad 23 der ersten Getriebestufe 22 ist vorzugsweise drehfest in der zweiten Gehäusekomponente 5 festgelegt und die Antriebsachse 2 läuft durch das Hohlrad 23 hindurch. Das Hohlrad 23 weist eine Ringform auf mit einer zu der Antriebsachse 2 hinweisenden Innenverzahnung. Ein erstes Sonnenrad 24 der ersten Getriebestufe 22 ist mit der Rotorwelle 18 der Elektromaschine 16 verbunden und insbesondere integraler Bestandteil der Rotorwelle 18. Das Sonnenrad 24 weist eine zu der Innenverzahnung des Hohlrades 24 hinweisende Außenverzahnung auf. Planetenräder der ersten Getriebestufe 22, wobei im Folgenden nur auf ein Planetenrad 25 Bezug genommen wird, befinden sich in Wirkeingriff mit der Innenverzahnung des Hohlrades 23 und mit der Außenverzahnung des Sonnenrades 24. Beispielsweise weist die erste Getriebestufe 22 drei Planetenräder auf. Das Planetenrad 25, bzw. eine Drehachse des Planetenrades 25, ist von einem ersten Planetenträger 26 der ersten Getriebestufe 22 aufgenommen. Das Planetenrad 25 ist an dem Planetenträger 26 drehbar gelagert. Der Planetenträger 26 ist in der zweiten Gehäusekomponente 5 beispielsweise an Lagerstellen 27, 28 relativ zu dem Gehäuse 3 drehbar gelagert. Die Lagerstellen 27, 28 sind beispielsweise als Gleitlager 27, 28 ausgebildet. Der Planetenträger 26 umgreift die Antriebsachse 2 vorzugsweise umfänglich. Die erste Getriebestufe 22 ist vorzugsweise zum Verwirklichen eines ersten Übersetzungsverhältnisses zwischen der Elektromaschine 16 und der Antriebsachse 2 ausgebildet.
Das Antriebssystem 1 weist vorzugsweise eine zweite Getriebestufe 29, die beispielsweise als Planetengetriebe 29 ausgebildet ist, auf. Die zweite Getriebestufe 29 umschließt die Antriebsachse 2 zumindest teilweise. Ein zweites Hohlrad 30 der zweiten Getriebestufe 29 ist vorzugsweise in der dritten Gehäusekomponente 12 drehfest festgelegt. Das Hohlrad 30 weist im Wesentlichen eine Ringform mit einer zu der Antriebsachse 2 hinweisenden Innenverzahnung auf. Ein zweites Sonnenrad 31 der zweiten Getriebestufe 29 weist eine hohlzylinderförmige Grundform auf und umgreift die Antriebsachse 2. Das Sonnenrad 31 weist eine dem Hohlrad 30 zugewandte Außenverzahnung und eine der Antriebsachse 2 zugewandte Sonnenradinnenverzahnung 59 auf. Das Sonnenrad 31 ist beispielsweise mittels einer Lagerstelle 32 an der zweiten Gehäusekomponente 5 gelagert und mittels einer Lagerstelle 33 an einem zweiten Planetenträger 34 der zweiten Getriebestufe 29 um die Antriebsachse 2 drehbar gelagert. Die Lagerstellen 32, 33 sind beispielsweise als Gleitlagerstellen 32, 33 ausgeführt. Der Planetenträger 34 trägt Planetenräder der zweiten Getriebestufe 29, wobei im Folgenden auf nur ein Planetenrad 35 Bezug genommen wird. Das Planetenrad 35 befindet sich im Wirkeingriff mit dem Hohlrad 30 und mit dem Sonnenrad 31. Das Planetenrad 35 ist an dem Planetenträger 34 drehbar gelagert. Der Planetenträger 34 ist mittels Lagerstellen 37, 38 drehbar in dem Gehäuse 3 gelagert. Die Lagerstellen 37, 38 sind beispielsweise als Wälzlager ausgebildet. Die zweite Getriebestufe 29 ist vorzugsweise zum Verwirklichen eines zweiten Übersetzungsverhältnisses zwischen der Elektromaschine 16 und der Antriebsachse 2 ausgebildet.
Das Antriebssystem weist beispielsweise ein Kegelradgetriebe 76 mit einem Tellerrad 36 und einem mit diesem in Wirkeingriff stehenden Kegelrad 39 auf. Das Tellerrad 36 ist vorzugsweise an dem Planetenträger 34 der zweiten Getriebestufe 29 montiert. Das Tellerrad 36 umgreift die Antriebsachse 2 und ist bevorzugt kollinear zu dieser angeordnet. Das Tellerrad 36 ist mittels der Lagerstellen 37, 38 in dem Gehäuse 3 drehbar gelagert, wobei das Tellerrad 36 bevorzugt die Lagerstelle 37 aufnimmt. Somit dienen die Lagerstellen 37, 38 sowohl der Lagerung des Planetenträgers 34 als auch des Tellerrades 36. Das Tellerrad 36 ist bevorzugt zwischen der ersten Getriebestufe 22 und der zweiten Getriebestufe 29 angeordnet. Im Eingriff mit dem Tellerrad 36 befindet sich das Kegelrad 39, wobei eine Mittelachse 40 des Kegelrades 39 bevorzugt senkrecht zu einer Mittelachse 41 der Antriebsachse 2 steht. Alternativ ist ein Winkel zwischen der Mittelachse 40 des Kegelrades 39 und der Mittelachse 41 der Antriebsachse 2 beliebig ausgebildet.
Die Antriebsachse 2 weist vorzugsweise einen ersten Antriebsachsenabschnitt 44 und einen zweiten Antriebsachsenabschnitt 45 auf. Vorzugsweise ist der ersten Antriebsachsenabschnitt 44 in dem zweiten Antriebsachsenabschnitt 45 drehbar gelagert. Die Antriebsachsenabschnitte 44, 45 sind vorzugsweise kollinear zueinander angeordnet. Zur Lagerung des ersten Antriebsachsenabschnittes 44 in dem zweiten Antriebsachsenabschnitt 45 weist der erste Antriebsachsenabschnitt 44 einen Zapfen 46 auf, welcher mittels einer Lagerung 47 in einer entsprechenden Ausnehmung 48 des zweiten Antriebsachsenabschnittes 45 drehbar gelagert ist. Der erste Antriebsachsenabschnitt 44 und der zweite Antriebsachsenabschnitt 45 weisen jeweils einen umlaufenden Flansch 49, 50 auf, welcher jeweils als Sonnenrad 49, 50 eines als Planetendifferentialgetriebes 43 ausgebildeten Differentialgetriebes 43 ausgeführt ist. Das Differentialgetriebe 43 kann alternativ als Kugeldifferentialgetriebe 43 ausgebildet sein. Der Antriebsachsenabschnitt 44 weist an seinem dem Zapfen 46 gegenüberliegenden Ende einen Abtriebsflansch 54 auf. Der zweite Antriebsachsenabschnitt 45 weist an seinem der Ausnehmung 48 abgewandten Ende ebenfalls einen Abtriebsflansch 45 auf. Die Abtriebsflansche 54, 55 dienen beispielsweise dem Antrieb von Rädern eines Kraftfahrzeuges.
Der Planetenträger 34 der zweiten Getriebestufe 29 ist mit einem Planetendifferentialgetriebeträger 42 eines Planetendifferentialgetriebes 43 des Antriebssystems 1 fest verbunden. Das Planetendifferentialgetriebe 43 ist in einer Längsrichtung x der Antriebsachse 2 beispielsweise anschließend an die zweite Getriebestufe 29 angeordnet. Die Antriebsachse 2 durchläuft das Planetendifferentialgetriebe 43. Das Planetendifferentialgetriebe 43 weist Planetenräder auf, von denen Planeten 51, 52, 53 mit Bezugszeichen versehen sind. Das Planetendifferentialgetriebe 43 ist derart ausgebildet, dass Drehzahlunterschiede zwischen den Antriebsachsenabschnitten 44, 45 kompensiert werden.
Das Antriebssystem 1 weist weiterhin eine verzahnte Schaltmuffe 56 auf, welche im Wesentlichen eine hohlzylinderförmige Form aufweist und in welcher die Antriebsachse 2 bevorzugt berührungslos läuft. Die Schaltmuffe 56 weist vorzugsweise umlaufend eine erste Schaltmuffenaußenverzahnung 57, welche im Bereich eines Endabschnittes der Schaltmuffe 56 angeordnet ist, auf. Der Endabschnitt weist in Richtung des Planetendifferentialgetriebes 43. Die Schaltmuffe 56 weist vorzugsweise eine zweite umlaufende Schaltmuffenaußenverzahnung 58 auf, welche bevorzugt axial beabstandet von der ersten Schaltmuffenaußenverzahnung 57 angeordnet ist. Die erste Schaltmuffenaußenverzahnung 57 befindet sich im Wirkeingriff mit der Sonnenradinnenverzahnung 59 des Sonnenrades 31 der zweiten Getriebestufe 29. Die erste Schaltmuffenaußenverzahnung 57 ist entlang der Sonnenradinnenverzahnung 59 in der Längsrichtung x und entgegen der Längsrichtung x axial verschieblich. Bevorzugt sind die Verzahnungen 57, 59 stets in Wirkeingriff. Die zweite Schaltmuffenaußenverzahnung 58 befindet sich wahlweise und schaltbar entweder in Wirkeingriff mit einer an dem Planetenträger 26 der ersten Getriebestufe 22 vorgesehenen Planetenträgerinnenverzahnung 60 oder mit einer an einer Innenfläche des Sonnenrades 24 der ersten Getriebestufe 22 vorgesehenen Sonnenradinnenverzahnung 61. Die Innenverzahnung 59 des Sonnenrades 31 der zweiten Getriebestufe 29 ist in der Längsrichtung x der Antriebsachse 2 so ausgestaltet, dass bei einem axialen Verschieben der Schaltmuffe 56 entlang der Antriebsachse 2 die erste Außenverzahnung 57 der verzahnten Schaltmuffe 56 vorzugsweise stets in Eingriff mit der Innenverzahnung 59 des Sonnenrades 31 der zweiten Getriebestufe 29 ist.
Zum Betätigen der verzahnten Schaltmuffe 56 ist eine Betätigungswelle 62 vorgesehen, welche insbesondere als eine die Antriebsachse 2 umschließende Hohlwelle 62 ausgebildet ist. Die Betätigungswelle 62 ist beispielsweise mittels einer Lagerung 63 an der Schaltmuffe 56 gelagert und umschließt diese beispielsweise abschnittsweise. Die Lagerung 63 ist beispielsweise als Wälzlager 63 ausgebildet. Die Schaltmuffe 56 kann relativ zu der Betätigungswelle 62 rotieren.
Eine Betätigungshülse 64, durch welche die Antriebsachse 2 bevorzugt berührungslos läuft, ist mit der Betätigungswelle 62 zum Betätigen dieser wirkverbunden. Die Betätigungshülse 64 steht vorzugsweise wie die Betätigungswelle 62 relativ zu dem Gehäuse 3 still. Die Betätigungshülse 64 weist im Wesentlichen eine hohlzylindrische Grundform auf mit einem umlaufenden Flansch, welcher beispielsweise außerhalb des Gehäuses 3 angeordnet ist. Die Betätigungshülse 64 ist von einer Abschlusshülse 65 umfänglich aufgenommen und in dieser mittels einer Lagerstelle 66 gelagert. Ein umlaufender Flansch 67 der Abschlusshülse 65 verschließt die Stirnfläche 8 des Gehäuses 3. Die Betätigungshülse 64 und die Schaltmuffe 56 bilden eine Schalteinrichtung 87 des Antriebssystems. Die Schalteinrichtung 87 weist bevorzugt die Getriebestufen 22, 29 auf.
Im Folgenden wird die Funktionsweise des Antriebssystems 1 gemäß der 1 erläutert. Die 2 illustriert das Antriebssystem 1 in einem ersten Betriebszustand. Die Schaltmuffe 56 ist in einem ersten Schaltzustand. Der erste Schaltzustand entspricht einer Initial- oder Nullstellung der Schaltmuffe 56. Die Schaltmuffe 56 befindet sich in einem entkoppelten Zustand. Die zweite Schaltmuffenaußenerzahnung 58 ist weder in Wirkeingriff mit der Innenverzahnung 61 des ersten Sonnenrades 24 der ersten Getriebestufe 22 noch in Wirkeingriff mit der Innenverzahnung 60 des ersten Planetenträgers 26 der ersten Getriebestufe 22. Die erste umlaufende Außenverzahnung 57 der Schaltmuffe 56 ist in Wirkeingriff mit der Innenverzahnung 59 des zweiten Sonnenrades 31 der zweiten Getriebestufe 29. Ein von der Elektromaschine 16 auf das erste Sonnenrad 24 der ersten Getriebestufe 22 aufgebrachtes Drehmoment, dargestellt mittels der Linie 68, wird bei dieser Schaltstellung der Schaltmuffe 56 nicht auf die Antriebswelle 2 übertragen. Das Antriebssystem 1 befindet sich in einer Neutralstellung, in der die Elektromaschine 16 von den Getriebestufen 22, 29 und von der Antriebsachse 2 entkoppelt ist. In diesem Schaltzustand der Schaltmuffe 56 ist die Elektromaschine 16 bevorzugt abgeschaltet. Ein von dem Kegelrad 39 auf das Tellerrad 36 übertragenes Drehmoment, dargestellt mittels der Linie 69, wird von dem Tellerrad 36 auf den zweiten Planetenträger 34 der zweiten Getriebestufe 29, mit welchem das Tellerrad 36 fest gekoppelt ist, übertragen. Beispielsweise beaufschlagt eine Brennkraftmaschine oder eine weitere Elektromaschine das Kegelrad 39 mit dem Drehmoment 69. Von dem zweiten Planetenträger 34, der fest mit dem Planetendifferentialplanetenträger 42 gekoppelt ist, wird das Drehmoment 69 auf das Planetendifferentialgetriebe 43 übertragen und von dort auf die Antriebsachsenabschnitte 44, 45 der Antriebsachse 2 übertragen.
Die 3 illustriert das Antriebssystem 1 in einem zweiten Betriebszustand. Die Schaltmuffe 56 ist im Vergleich zur 2 mittels einem Betätigen der Betätigungshülse 64 aus ihrer Nullstellung nach rechts verschoben, wie mittels des Pfeils 77 angedeutet. Das heißt, die zweite umlaufende Außenverzahnung 58 der Schaltmuffe 56 befindet sich weiterhin außer Eingriff mit der Innenverzahnung 61 des ersten Sonnenrades 24 der ersten Getriebestufe 22, jedoch in Wirkeingriff mit der Innenverzahnung 60 des ersten Planetenträgers 26 der ersten Getriebestufe 22. Die erste Außenverzahnung 57 der Schaltmuffe 56 ist weiterhin in Wirkeingriff mit der Innenverzahnung 59 des zweiten Sonnenrades 31 der zweiten Getriebestufe 29. In diesem Betriebszustand des Antriebssystems 1 wird ein Drehmoment 68 der Elektromaschine 16 von deren Rotorwelle 18 auf das Sonnenrad 24 der ersten Getriebestufe 22 übertragen. Das erste Sonnenrad 24 steht im Wirkeingriff mit dem Planetenrad 25, welches wiederum mit dem Hohlrad 23 der ersten Getriebestufe 22 in Wirkeingriff steht. Durch eine Rotationsbewegung des ersten Sonnenrades 24 relativ zu dem feststehenden ersten Hohlrad 23 wird das Planetenrad 25 in Bewegung gesetzt. Das Planetenrad 25 läuft in dem ersten Hohlrad 23 um die Antriebsachse 2 um. Hierdurch wird der erste Planetenträger 26 in Rotation versetzt. Das Drehmoment wird somit von dem ersten Sonnenrad 24 mit einer gewissen Übersetzung auf den ersten Planetenträger 26 übertragen. Da die zweite Außenverzahnung 58 der Schaltmuffe 56 im Wirkeingriff mit der Innenverzahnung 60 des ersten Planetenträgers 26 steht, wird das Drehmoment 68 von dem ersten Planetenträger 26 auf die Schaltmuffe 56 übertragen. Von der Schaltmuffe 56 wird das Drehmoment 68 mittels der ersten Außenverzahnung 57 der Schaltmuffe 56, welche in Wirkeingriff mit der Innenverzahnung 59 des Sonnenrades 31 der zweiten Getriebestufe 29 steht, auf das zweite Sonnenrad 31 übertragen. Das zweite Sonnenrad 31 bewegt sich relativ zu dem stehenden zweiten Hohlrad 30, wodurch das zweite Planetenrad 35 in Bewegung versetzt wird. Das zweite Planetenrad 35 läuft in dem zweiten Hohlrad 30 um die Antriebswelle 2 um. Hierdurch wird der zweite Planetenträger 34 in Rotation versetzt. Das Drehmoment 68 wird somit von dem zweiten Sonnenrad 31 mit einer gewissen Übersetzung auf den zweiten Planetenträger 34 übertragen. Da der zweite Planetenträger 34 mit dem Planetendifferentialträger 42 des Planetendifferentialgetriebes 43 fest verbunden ist, wird das Drehmoment 68 von dem zweiten Planetenträger 34 auf das Planetendifferentialgetriebe 43 zum Antrieb der Antriebsachsenabschnitte 44, 45 der Antriebsachse 2 übertragen.
Ein von dem Kegelrad 39 auf das Tellerrad 36 übertragenes Drehmoment 69 wird analog dem ersten Betriebszustand des Antriebssystems 1 gemäß der 2 von dem Tellerrad 36 auf den mit diesem wirkverbundenen zweiten Planetenträger 34 und von diesem mittels des Planetendifferentialgetriebeplanetenträgers 42 an das Planetendifferentialgetriebe 43 zum Antrieb der Antriebsachsenabschnitte 44, 45 übertragen. Die beiden Drehmomente 68, 69 werden in der zweiten Getriebestufe kumuliert.
Die 4 illustriert das Antriebssystem 1 in einem dritten Betriebszustand. In diesem Betriebszustand des Antriebssystems 1 ist die Schaltmuffe 56 bezüglich ihrer Position gemäß der 2 mittels einem Betätigen der Betätigungshülse 64 nach links verschoben, wie mittels des Pfeils 78 angedeutet. Das heißt, die zweite Außenverzahnung 58 der Schaltmuffe 56 befindet sich in Wirkeingriff mit der Innenverzahnung 61 des ersten Sonnenrades 24 der ersten Getriebestufe 22 und außer Wirkeingriff mit der Innenverzahnung 60 des ersten Planetenträgers 26. Die erste Außenverzahnung 57 der Schaltmuffe 56 ist nach wie vor in Wirkeingriff mit der Innenverzahnung 59 des zweiten Sonnenrades 31 der zweiten Getriebestufe 29. Ein von der Elektromaschine 16 auf ihre Rotorwelle 18 aufgebrachtes Drehmoment 68 wird von der Rotorwelle 18 auf das erste Sonnenrad 24 übertragen. Da die Innenverzahnung 61 des Sonnenrades 24 im Wirkeingriff mit der zweiten Außenverzahnung 58 der Schaltmuffe 56 ist, wird das Drehmoment 68 von dem ersten Sonnenrad 24 auf die Schaltmuffe 56 übertragen. Das Drehmoment 68 wird somit an der ersten Getriebestufe 22 vorbeigeleitet. Mittels der ersten umlaufenden Außenerzahnung 57 der Schaltmuffe 56, welche in Eingriff mit der Innenverzahnung 59 des zweiten Sonnenrades 31 der zweiten Getriebestufe 29 steht, wird das zweite Sonnenrad 31 in Rotation versetzt. Hierdurch wird das Planetenrad 35 bezüglich des feststehenden zweiten Hohlrades 30 in Bewegung versetzt. Von dem Planetenrad 35 wird das Drehmoment 68 auf den zweiten Planetenträger 34 und von diesem auf den Planetendifferentialgetriebeträger 42 übertragen. Mittels des Planetendifferentialgetriebes 43 wird das Drehmoment 68 entsprechend auf die Antriebsachsenabschnitte 44, 45 der Antriebsachse 2 übertragen.
Analog zu den Betriebszuständen des Antriebssystems 1 gemäß den 2 und 3 wird ein von dem Kegelrad 39 auf das mit dem zweiten Planetenträger 34 fest verbundene Tellerrad übertragenes Drehmoment 69 zunächst von dem Tellerrad 36 auf den zweiten Planetenträger 34 und von diesem auf den Planetendifferentialgetriebeträger 42 übertragen. Das Planetendifferentialgetriebe 43 überträgt das Drehmoment 69 auf die Antriebsachsenabschnitte 44, 45 der Antriebswelle 2.
Die 5 illustriert ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Antriebssystems 1. Das Antriebssystem 1 gemäß der 5 unterscheidet sich von dem Antriebssystem 1 gemäß der 1 im Wesentlichen dadurch, dass auf das Tellerrad 36 und das mit dem Tellerrad 36 verzahnte Kegelrad 39 verzichtet wird. Hierdurch ist es möglich, einen axialen Bauraum b der Elektromaschine 16 zu vergrößern. Beispielsweise kann als effektive Länge b des Stators 17 eine Länge von 100, 120 oder 140 mm vorgesehen sein. Das Antriebssystem 1 gemäß der bevorzugten Ausführungsformen nach den 1 und 5 ist vorzugsweise nach einem Gleichteilkonzept aufgebaut. Das heißt, für die Ausführungsform des Antriebssystems 1 gemäß der 1 mit dem Tellerrad 36 und dem Kegelrad 39 und für die Ausführungsform des Antriebssystems 1 gemäß der 5 ohne die Komponenten 36, 39 werden vorzugsweise möglichst viele baugleiche Komponenten, wie beispielsweise die Getriebestufen 22, 29, die Antriebsachse 2, die Schalteinrichtung 87 oder das Differentialgetriebe 43 verbaut. Die Getriebestufen 22, 29, die Antriebsachse 2, die Schalteinrichtung 87 und das Differentialgetriebe 43 sind beispielsweise als leicht austauschbare, insbesondere vorgefertigte, Module 22, 29, 2, 87, 43 des Antriebssystems 1 ausgebildet. Je nach technischer Anforderung ist das Antriebssystem 1 modular nach einem Baukastenprinzip zu verwirklichen. Beispielsweise wird in Abhängigkeit von dem Erfordernis eines mechanischen Allradantriebs, das heißt, dem Erfordernis des Vorhandenseins des Tellerrades 36 und des Kegelrades 39, eine hinsichtlich der effektiven Länge b kurze bzw. lange Elektromaschine 16 eingesetzt. Die Größe der Elektromaschine 16 ist ferner beispielsweise in von der erforderlichen elektrischen Leistung abhängig.
Die 6 illustriert einen ersten Betriebszustand des bevorzugten Ausführungsbeispiels des Antriebssystems 1 gemäß der 5. Die Schaltmuffe 56 ist zunächst in einem entkoppelten Zustand. Sie befindet sich in ihrer Initial- oder Nullposition. Das heißt, die erste Außenverzahnung 57 der Schaltmuffe 56 ist im Wirkeingriff mit der Innenverzahnung 59 des Sonnenrades 31 der zweiten Getriebestufe 29. Die zweite Außenverzahnung 58 der Schaltmuffe 56 ist weder in Wirkeingriff mit der Innenverzahnung 60 des Planetenträgers 26 der ersten Getriebestufe 22, noch in Wirkeingriff mit der Innenverzahnung 61 des Sonnenrades 24 der ersten Getriebestufe 22. Die Elektromaschine 16 kann ein Drehmoment 68 nicht auf die Antriebswelle 2 aufbringen. In diesem Betriebszustand des Antriebssystems 1 ist die Elektromaschine 16 vorzugsweise abgeschaltet.
Die 7 illustriert das Antriebssystems 1 gemäß der 5 in einem zweiten Betriebszustand. Die Schaltmuffe 56 ist bezüglich ihrer Initialposition mittels einem Betätigen der Betätigungshülse 64 nach rechts verschoben, wie mittels des Pfeils 77 dargestellt. Die erste Außenverzahnung 57 der Schaltmuffe 56 ist weiterhin in Wirkeingriff mit der Innenverzahnung 59 des Sonnenrades 31 der zweiten Getriebestufe 29. Die zweite Außenverzahnung 58 der Schaltmuffe 56 ist mit der Innenverzahnung 60 des ersten Planetenträgers 26 in Eingriff. Ein von der Elektromaschine 16 auf die Rotorwelle 18 aufgebrachtes Drehmoment 58 wird von der Rotorwelle 18 auf das Sonnenrad 24 der ersten Getriebestufe 22 und von diesem mittels des Planetenrades 25 und des feststehenden ersten Hohlrades 23 auf den ersten Planetenträger 26 übertragen. Da der erste Planetenträger 26 in Wirkeingriff mit der Schaltmuffe 56 steht, wird das Drehmoment 68 von dem ersten Planetenträger 26 über die Schaltmuffe 56 auf das Sonnenrad 31 der zweiten Getriebestufe 29 übertragen. Mittels des Planetenrades 35 der zweiten Getriebestufe 29 und des feststehenden Hohlrades 30 der zweiten Getriebestufe 29 wird das Drehmoment 68 mit einer vorbestimmten Übersetzung auf den mit dem Planetendifferentialgetriebeträger 42 fest verbundenen zweiten Planetenträger 34 übertragen. Mittels des Planetendifferentialgetriebes 43 wird das Drehmoment 68 auf die Antriebsachsenabschnitte 44, 45 der Antriebsachse 2 übertragen.
Die 8 illustriert das Antriebssystems 1 gemäß der 5 in einen dritten Betriebszustand. Bezüglich ihrer Initialposition ist die Schaltmuffe 56 mittels einem Betätigen der Betätigungshülse 64 aus ihrer Initialposition nach links verschoben, wie mittels des Pfeils 78 dargestellt. Somit ist die erste Außenverzahnung 57 der Schaltmuffe 56 in Wirkeingriff mit der Innenverzahnung 59 des zweiten Sonnerades 31 der zweiten Getriebestufe 29. Die zweite Außenverzahnung 58 der Schaltmuffe 56 ist außer Wirkeingriff mit der Innenverzahnung 60 des ersten Planetenträgers 26 der ersten Getriebestufe 22, aber in Wirkeingriff mit der Innenverzahnung 61 des ersten Sonnenrades 24. Ein von der Elektromaschine 16 erzeugtes Drehmoment 68 wird über die Hohlwelle 18 auf das erste Sonnenrad 24 übertragen. Da die Innenverzahnung 61 des ersten Sonnenrades 24 in Wirkeingriff mit der zweiten Außenverzahnung 58 der Schaltmuffe 56 steht, wird das Drehmoment 68 vorbei an der ersten Getriebestufe 22 von dem ersten Sonnenrad 24 auf die Schaltmuffe 56 und von dieser über die erste Außenverzahnung 57 und die Innenverzahnung 59 des zweiten Sonnenrades 31 der zweiten Getriebestufe 29 auf das zweite Sonnenrad 31 übertragen. Von diesem wird mittels des Planetenrades 35 der zweiten Getriebestufe 29 und des feststehenden zweiten Hohlrades 30 das Drehmoment 68 mit einer vorbestimmten Übersetzung auf den zweiten Planetenträger 34 übertragen. Von dem zweiten Planetenträger 34, der mit dem Planetendifferentialgetriebeträger 42 wirkverbunden ist, wird das Drehmoment auf das Planetendifferentialgetriebe 43 übertragen. Das Planetendifferentialgetriebe 43 überträgt das Drehmoment 68 auf die Antriebsachsenabschnitte 44, 45 der Antriebsachse 2. Die Elektromaschine 16 kann in den in den 2 bis 4 und 6 bis 8 beschriebenen Betriebszuständen des Antriebssystems 1 auch generatorisch zum Aufladen eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeuges betrieben werden. Hierbei wird beispielsweise kinetische Energie des Kraftfahrzeuges mittels der Elektromaschine 16 in elektrische Energie umgewandelt.
Die 9 illustriert ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeuges 79 mit einem Antriebssystem 1 gemäß den 1 bis 8. Das Kraftfahrzeug 79 weist beispielsweise eine Brennkraftmaschine 80 und ein beispielsweise als elektrische Vorderachse 1 ausgebildetes Antriebssystem 1 auf. Die Brennkraftmaschine 80 und das Antriebssystem 1 dienen dem Antrieb von Rädern 81 bis 84 des Kraftfahrzeuges 79. Die Brennkraftmaschine 80 kann zum Verwirklichen eines mechanischen Vierradantriebes des Kraftfahrzeuges 79 beispielsweise mittels eines geeigneten Getriebes 85 vorzugsweise schaltbar mit dem Antriebssystem 1 gekoppelt sein. Diese Kopplung ist optional. Alternativ besteht keine mechanische Kopplung zwischen der Brennkraftmaschine 80 und dem Antriebssystem 1. Das Kraftfahrzeug 79 weist vorzugsweise einen Energiespeicher 86 zum Speichern von der Elektromaschine 16 erzeugter elektrischer Energie und zum elektromotorischen Betreiben derselben auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4431929 C1 [0004]

Claims

Antriebssystem (1) für eine Antriebsachse (2) eines Kraftfahrzeuges (79), mit einer die Antriebsachse (2) zumindest teilweise umschließenden Elektromaschine (16) zum Antreiben der Antriebsachse (2), wobei die Elektromaschine (16) schaltbar mit der Antriebsachse (2) gekoppelt oder von dieser entkoppelt ist.
Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsachse (2) zwei Antriebsachsenabschnitte (44, 45) aufweist, welche mittels eines Planeten- oder Kugeldifferentialgetriebes (43) miteinander wirkverbunden sind.
Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem (1) eine Kühleinrichtung (74) zum Kühlen der Elektromaschine (16) aufweist, wobei die Kühleinrichtung (74) insbesondere als Flüssigkeitskühleinrichtung (74) und/oder als Luftkühleinrichtung (74) ausgebildet ist.
Antriebssystem nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem (1) zum Koppeln der Elektromaschine (16) mit der Antriebsachse (2) oder zum Entkoppeln der Elektromaschine (16) von der Antriebsachse (2) eine Schalteinrichtung (87) aufweist, welche koaxial zu der Antriebsachse (2) angeordnet ist und diese insbesondere zumindest teilweise umschließt.
Antriebssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem (1) eine erste Getriebestufe (22) zum Verwirklichen eines ersten Übersetzungsverhältnisses zwischen der Elektromaschine (16) und der Antriebsachse (2) und/oder eine zweite Getriebestufe (29) zum Verwirklichen eines zweiten Übersetzungsverhältnisses zwischen der Elektromaschine (16) und der Antriebsachse (2) aufweist.
Antriebssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Getriebestufe (22) koaxial zu der Antriebsachse (2) angeordnet ist und diese insbesondere zumindest teilweise umschließt und/oder dass die zweite Getriebestufe (29) koaxial zu der Antriebsachse (2) angeordnet ist und diese insbesondere zumindest teilweise umschließt.
Antriebssystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Getriebestufe (22) als erste Planetengetriebestufe (22) und/oder die zweite Getriebestufe (29) als zweite Planetengetriebestufe (29) ausgebildet ist.
Antriebssystem nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem (1) ein Kegelradgetriebe (76) aufweist, wobei ein Tellerrad (36) des Kegelradgetriebes (76) an einem Planetenträger (34) der zweiten Getriebestufe (29) montiert ist.
Antriebssystem nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem (1) einen modularen Aufbau aufweist.
Antriebssystem nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (87) eine auf der Antriebsachse axial verschiebliche Schaltmuffe (56) mit einer ersten Schaltmuffenaußenverzahnung (57) aufweist, wobei die erste Schaltmuffenaußenverzahnung (57) mit einer Sonnenradinnenverzahnung (59) eines Sonnenrades (31) der zweiten Getriebestufe (29) in Wirkeingriff ist.
Antriebssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmuffe (56) eine von der ersten Schaltmuffenaußenverzahnung (57) axial beabstandete zweite Schaltmuffenaußenverzahnung (58) aufweist, welche in einem ersten Betriebszustand des Antriebssystems (1) mit einer Planetenträgerinnenverzahnung (60) eines Planetenträgers (26) der ersten Getriebestufe (22) und mit einer Sonnenradinnenverzahnung (61) eines Sonnenrades (24) der ersten Getriebestufe (22) außer Wirkeingriff ist.
Antriebssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Betriebszustand des Antriebssystems (1) zum Übertragen eines Antriebsmomentes (68) der Elektromaschine (16) mittels der ersten Getriebestufe (22), der Schaltmuffe (56), der zweiten Getriebestufe (29) und des Planetendifferentialgetriebes (43) auf die Antriebsachse (2) die zweite Schaltmuffenaußenverzahnung (58) mit der Planetenträgerinnenverzahnung (60) des Planetenträgers (26) der ersten Getriebestufe (22) in Wirkeingriff ist.
Antriebssystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten Betriebszustand des Antriebssystems (1) zum Übertragen eines Antriebsmomentes (68) der Elektromaschine (16) mittels der Schaltmuffe (56), der zweiten Getriebestufe (29) und des Planetendifferentialgetriebes (43) auf die Antriebsachse (2) die zweite Schaltmuffenaußenverzahnung (58) mit der Sonnenradinnenverzahnung (61) des Sonnenrades (24) der ersten Getriebestufe (22) in Wirkeingriff ist.
Antriebssystem nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (16) sowohl zum elektromotorischen als auch zum generatorischen Betrieb ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug (79) mit einem Antriebssystem nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche.