DE102010050709B4 - Vorrichtung zum Antrieb eines Fahrzeuges - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum Antrieb eines Fahrzeuges umfassend ein Gehäuse (1), eine elektrische Maschine (11), ein Differential (9) und ein Planetengetriebe (10), wobei
■ ein Sonnenrad (3) des Planetengetriebes (10) mit der elektrischen Maschine (11) verbunden ist,
■ ein weiteres Sonnenrad (7) mit einer ersten Bremse (B1) mit dem Gehäuse (1) verbunden oder nicht verbunden werden kann,
■ ein Planetenradträger (6), welcher mindestens ein Planetenrad (4) und (5) aufnimmt und mittels einer weiteren Bremse (B2) mit dem Gehäuse (1) verbunden oder nicht verbunden werden kann,
■ ein Hohlrad (8) des Planetengetriebes (10) mit einem Differential (9) verbunden ist, und
■ in axialer Richtung der Vorrichtung der Reihenfolge nach die elektrische Maschine (11), die erste Bremse (1), die weitere Bremse (B2) und das Planetengetriebe (10) nebeneinander angeordnet sind.
■ ein Sonnenrad (3) des Planetengetriebes (10) mit der elektrischen Maschine (11) verbunden ist,
■ ein weiteres Sonnenrad (7) mit einer ersten Bremse (B1) mit dem Gehäuse (1) verbunden oder nicht verbunden werden kann,
■ ein Planetenradträger (6), welcher mindestens ein Planetenrad (4) und (5) aufnimmt und mittels einer weiteren Bremse (B2) mit dem Gehäuse (1) verbunden oder nicht verbunden werden kann,
■ ein Hohlrad (8) des Planetengetriebes (10) mit einem Differential (9) verbunden ist, und
■ in axialer Richtung der Vorrichtung der Reihenfolge nach die elektrische Maschine (11), die erste Bremse (1), die weitere Bremse (B2) und das Planetengetriebe (10) nebeneinander angeordnet sind.
Description
- Technisches Gebiet
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antrieb eines Fahrzeuges mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
- Stand der Technik
- Aus der
DE 10 2004 026 039 A1 ist eine Antriebsachse eines Fahrzeuges mit einer elektrischen Maschine, einem Differentialgetriebe und einem Planetengetriebe vorbekannt. Die elektrische Maschine ist mittels einer in Wirkverbindung mit dem Planetengetriebe stehenden Kupplungseinrichtung mit dem Differentialgetriebe in Antriebsverbindung bringbar. Das Planetengetriebe weist ein eingangsseitiges, mit einer Antriebswelle der elektrischen Maschine verbundenes Sonnenrad, ein Hohlrad und radial dazwischen angeordnete, auf einem Planetenradträger gelagerte und mit dem Sonnenrad und einer Innenverzahnung des Hohlrades in Eingriff stehende Planetenräder auf, wobei der Planetenradträger mit dem Differentialgetriebe gekoppelt ist und wobei das Hohlrad durch die Kupplungseinrichtung relativ zu einem gehäusefesten Bauteil festlegbar oder lösbar ist. Bei dem gegenüber dem gehäusefesten Bauteil feststehenden Hohlrad erfolgt ein Antrieb des Differentialgetriebes und somit des Fahrzeuges, wobei die Drehzahl der elektrischen Maschine durch das Untersetzungsgetriebe herabgesetzt wird. Wird das Hohlrad gelöst, versetzt die rotierende Antriebswelle der elektrischen Maschine das Hohlrad in eine Drehbewegung und es erfolgt kein Antrieb des Differentialgetriebes und somit kein Antrieb des Fahrzeuges. Für den Antrieb des Fahrzeuges steht somit lediglich eine Übersetzungsstufe zur Verfügung. - Aus der
US 2007 / 0 021 257 A1 ist eine Fahrzeugantriebsvorrichtung bekannt. Die Vorrichtung umfasst ein Gehäuse, eine elektrische Maschine, ein Differential und einen Planetenradsatz, welcher als Ravigneaux-Planetenradsatz ausgeführt ist. Ein erstes Sonnenrad ist mit der elektrischen Maschine verbunden und ein zweites Sonnenrad mittels einer ersten Bremse mit dem Gehäuse schaltbar verbunden oder nicht verbunden. Der Planetenträger nimmt erste Planetenräder und zweite Planetenräder auf, wobei die ersten Planetenräder mit dem ersten Sonnenrad, den zweiten Planetenrädern und einem Hohlrad in Eingriff stehen und weiter die zweiten Planetenräder mit dem zweiten Sonnenrad im Eingriff stehen. Mittels einer zweiten Bremse ist der Planetenträger mit dem Gehäuse schaltbar verbunden oder nicht verbunden. Das Hohlrad bildet den Getriebeausgang. - Aus der
DE 10 2005 039 461 A1 ist ein hybrider Antriebsstrang unter Verwendung eines Ravigneaux-Planetenradsatzes und eines Vorgetriebes als Teilgetriebe bekannt. Ein erstes Sonnenrad ist über einen zusätzlich vorgeschalteten einfachen Planetenradsatz und zweier schaltbaren Kupplungen mit einer elektrischen Maschine verbunden und ein zweites Sonnenrad mittels einer ersten Bremse mit dem Gehäuse schaltbar verbunden oder nicht verbunden. Der Planetenträger nimmt erste Planetenräder und zweite Planetenräder auf, wobei die ersten Planetenräder mit dem ersten Sonnenrad und den zweiten Planetenrädern in Eingriff stehen und weiter die zweiten Planetenräder mit dem zweiten Sonnenrad und einem Hohlrad im Eingriff stehen. Mittels einer zweiten Bremse ist der Planetenträger mit dem Gehäuse schaltbar verbunden oder nicht verbunden. Das Hohlrad bildet den Getriebeausgang und ist mit einem Differentialgetriebe verbunden. - Aus der
US 2007 / 0 023 211 A1 ist ein Hilfsantriebssystem für Kraftfahrzeuge bekannt, welches einen Wechselstrommotor, ein Untersetzungsgetriebe und ein Differential aufweist. Der Wechselstrommotor ist in einer Ausführungsform dabei derart angeordnet, dass dieser das Differential und das Untersetzungsgetriebe räumlich umgreift. - Nachteil des Standes der Technik ist, dass diese Vorrichtung infolge der Anordnung der elektrischen Maschine, des Planetengetriebes und des Differentialgetriebes in Reihe in axialer Richtung sehr viel Platz in Anspruch nimmt.
- Aufgabe der Erfindung
- Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den aus dem Stand der Technik vorbekannten Antrieb für Fahrzeuge hinsichtlich Übersetzung und Abmessungen zu optimieren.
- Lösung der Aufgabe
- Die Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
- Beschreibung der Erfindung
- Vorrichtungen zum Antrieb eines Fahrzeuges können im Allgemeinen einer Achse oder mehreren Achsen des Fahrzeuges zugeordnet sein. Insbesondere elektrische Maschinen können zum Antrieb des Fahrzeuges einer Achse zugeordnet sein. Einer weiteren Achse des Fahrzeuges kann zum Beispiel eine Verbrennungskraftmaschine zugeordnet sein, so dass ein zweiachsiges Fahrzeug unabhängig voneinander jeweils mit einer oder mit beiden Achsen zusammen angetrieben werden kann.
- Erfindungsgemäß umfasst diese Vorrichtung ein Gehäuse, eine elektrische Maschine, ein Differential und ein Planetengetriebe. Das Planetengetriebe besteht aus zwei Bremsen und zwei Planetenradsätzen, wobei ein Sonnenrad eines ersten Planetenradsatzes mit der elektrischen Maschine verbunden ist, wobei ein Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit dem Differential gekoppelt ist und ein Planetenradträger vorgesehen ist, auf dem sechs Planetenräder derart angeordnet sind, dass jeweils zwei Planetenräder miteinander im Eingriff stehen und sich dadurch drei Planetenradpaare bilden, die gleichmäßig über dem Umfang des ersten Planetenradsatzes verteilt sind, wobei ein erstes Planetenrad des jeweiligen Paares mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes im Eingriff steht und ein zweites Planetenrad des jeweiligen Paares mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes im Eingriff steht und gleichzeitig mit einem Sonnenrad eines zweiten Planetenradsatzes im Eingriff steht, wobei das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes mit einer ersten Bremse verbunden ist und mit dem Gehäuse drehfest verbunden oder nicht verbunden werden kann und der Planetenradträger mit einer zweiten Bremse verbunden ist und drehfest mit dem Gehäuse verbunden oder nicht verbunden werden kann.
- Auf dem Planetenradträger sind demnach drei Planetenradpaare angeordnet, wobei das jeweilig innere Planetenrad des Planetenradpaares mit einem Sonnenrad und dem jeweilig äußeren Planetenrad des Planetenradpaares im Eingriff steht und das jeweilig äußere Planetenrad mit einem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes im Eingriff steht. Mit anderen Worten ist das äußere Planetenrad eines jeden Planetenradpaares gleichzeitig das Planetenrad des zweiten Planetenradsatzes. Das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes kann in einer besonderen Ausgestaltung als gemeinsames Hohlrad des ersten und zweiten Planetenradsatzes oder als Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes ausgeführt werden. Die beiden Bremsen stellen eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung zum drehfesten Verbinden des Sonnenrades und des Planetenträgers dar, können aber auch in einer alternativen erfindungsgemäßen Ausgestaltung als Kupplungen oder weitere Verbindungselemente ausgeführt sein.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung ist das Differentialgetriebe derart koaxial zu der elektrischen Maschine angeordnet, dass die elektrische Maschine das Differentialgetriebe räumlich umgreift. Bei dieser Ausführung ist demnach das Differentialgetriebe innerhalb der elektrischen Maschine angeordnet.
- Erfindungsgemäß vorteilhaft werden mittels der beiden Bremsen zwei Untersetzungen bereitgestellt. Es ergibt sich eine sehr gute Anpassungsmöglichkeit der Untersetzungen und dementsprechend der Gesamtgetriebespreizung an die gegebenen Randbedingungen.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel sowie den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
- Ausführungsbeispiel
- Beispielhaft wird hier eine Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Antrieb eines Fahrzeuges dargestellt. In den dazugehörigen Figuren zeigen:
-
1 : eine schematische Gesamtdarstellung einer ersten Ausführung der Vorrichtung und -
2 : eine schematische Detaildarstellung eines Ausschnitts der ersten Ausführung der Vorrichtung. - In
1 wird eine Gesamtansicht und in2 eine detaillierte Ausführung der erfindungsmäßigen Vorrichtung dargestellt, die zum Antrieb eines Fahrzeuges dient. - Das in
1 dargestellte System umfasst ein Gehäuse1 , eine elektrische Maschine11 , ein Planetengetriebe10 , mit einem ersten Planetenradsatz13 und einem zweiten Planetenradsatz12 sowie einer ersten BremseB1 und einer zweiten BremseB2 , und einem als Kegelraddifferential ausgeführten Differential9 . Die Funktion eines Differentials kann auch in alternativer Weise erfolgen. - Der Antrieb der in
2 dargestellten Vorrichtung erfolgt über die elektrische Maschine11 , bestehend aus einem Rotor2a und einem Stator2 , wobei der Rotor2a mit einem Sonnenrad3 verbunden ist und ein Planetenrad4 des ersten Planetenradsatzes13 antreibt. Das Planetenrad4 ist zusammen mit einem weiteren Planetenrad5 des ersten Planetenradsatzes13 auf einem Planetenradträger6 angeordnet. Die beiden Planetenräder4 und5 stehen im Eingriff miteinander. Das Planetenrad5 läuft in einem Hohlrad8 , welches mit dem Differential9 verbunden ist. Der erste Planetenradsatz13 bildet sich somit aus einem elektromotorisch angetriebenen Sonnenrad3 , wobei das Sonnenrad3 mit einem ersten Planetenrad4 im Eingriff steht, wobei das Planetenrad4 mit einem zweiten Planetenrad5 im Eingriff steht und das Planetenrad5 mit einem Hohlrad8 im Eingriff steht. Der zweite Planetenradsatz12 wird durch ein mit der ersten BremseB1 verbundenes Sonnenrad7 und dem Planetenrad5 auf dem Planetenradträger6 gebildet. Durch die BremseB1 lässt sich das Sonnenrad7 mit dem Gehäuse1 drehfest verbinden oder nicht verbinden. Der Planetenradträger6 ist mittels der zweiten BremseB2 drehfest mit dem Gehäuse1 verbindbar oder nicht verbindbar. Auf dem Planetenradträger6 befindet sich das erste Planetenrad4 des ersten Planetenradsatzes13 und das zweite Planetenrad5 des ersten Planetenradsatzes13 und zweiten Planetenradsatzes12 . Demnach ist das Planetenrad5 so ausgeführt, dass es sich gleichzeitig im ersten Planetenradsatz13 und im zweiten Planetenradsatz12 befindet. Der Planetenradträger6 kann dafür zum Beispiel gekröpft ausgeführt sein. - Das Hohlrad
8 treibt das Differential9 an. Das Differential9 verfügt über zwei Differentialausgangswellen9a und9c , die mit zwei Abtriebswellen9b und9d im Eingriff stehen. - Für eine erste Übersetzung der erfindungsmäßigen Vorrichtung ist die erste Bremse
B1 geschlossen und stellt eine drehfeste Verbindung des Sonnenrades7 mit dem Gehäuse1 her. Die BremseB2 ist geöffnet, so dass der Planetenradträger6 entsprechend seiner Rotationsachse umlaufen kann. Der Antrieb des Sonnenrades3 verursacht das Umlaufen des Planetenradträgers6 entsprechend dem umlaufenden Planetenrad5 auf dem im Gehäuse1 feststehenden Sonnenrad7 . Das Antriebsmoment, das mittels der elektrischen Maschine11 aufgebracht wird, stützt sich an der BremseB1 ab und treibt das Hohlrad8 und demzufolge das Differential9 an. - Für eine zweite Übersetzung der erfindungsmäßigen Vorrichtung wird die Bremse
B2 geschlossen und der Planetenradträger6 drehfest mit dem Gehäuse1 verbunden. Die BremseB1 ist geöffnet. Das aufgebrachte Antriebsmoment treibt das Planetenrad4 mittels des Sonnenrades3 an. Das Planetenrad4 treibt das auf dem gemeinsamen Planetenradträger6 gelagerte Planetenrad5 an. Das Planetenrad5 treibt das Hohlrad8 und demzufolge das Differential9 an. Das Antriebsmoment stützt sich über den Planetenradträger6 in der BremseB2 ab. - Mittels der Kegelräder auf den beiden Differentialausgangswellen
9a und9c des Differentials9 werden die Abtriebswellen9b und9d angetrieben. - Sind beide Bremsen
B1 undB2 geöffnet, ist demzufolge weder das Sonnenrad7 , noch der Planetenradträger6 drehfest mit dem Gehäuse1 verbunden, kann kein Antriebsmoment übertragen werden. Dementsprechend kann aber die dem Antrieb zugeordnete Achse des Fahrzeuges frei laufen. So kann die elektrische Maschine11 zum Beispiel im Sicherheitsfall von der Achse entkoppelt werden. - Sind beide Bremsen
B1 undB2 geschlossen, ist demzufolge das Sonnenrad7 und der Planetenradträger6 drehfest mit dem Gehäuse1 verbunden, ist der Antrieb blockiert. - Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zudem für rekuperatives Bremsen verwendet werden. Durch die Übersetzungsspreizung der Vorrichtung kann der optimale Betriebspunkt zur Rekuperation in der elektrischen Maschine angepasst werden.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Gehäuse
- 2
- Stator der elektrischen Maschine
- 2a
- Rotor der elektrischen Maschine
- 3
- Sonnenrad
- 4
- Planetenrad
- 5
- Planetenrad
- 6
- Planetenradträger
- 7
- Sonnenrad
- 8
- Hohlrad
- 9
- Differential
- 9a
- Differentialausgangswelle
- 9b
- Abtriebswelle
- 9c
- Differentialausgangswelle
- 9d
- Abtriebswelle
- 10
- Planetengetriebe
- 11
- elektrische Maschine
- 12
- Planetenradsatz
- 13
- Planetenradsatz
- B1
- Bremse
- B2
- Bremse
Claims (2)
- Vorrichtung zum Antrieb eines Fahrzeuges umfassend ein Gehäuse (1), eine elektrische Maschine (11), ein Differential (9) und ein Planetengetriebe (10), wobei ■ ein Sonnenrad (3) des Planetengetriebes (10) mit der elektrischen Maschine (11) verbunden ist, ■ ein weiteres Sonnenrad (7) mit einer ersten Bremse (B1) mit dem Gehäuse (1) verbunden oder nicht verbunden werden kann, ■ ein Planetenradträger (6), welcher mindestens ein Planetenrad (4) und (5) aufnimmt und mittels einer weiteren Bremse (B2) mit dem Gehäuse (1) verbunden oder nicht verbunden werden kann, ■ ein Hohlrad (8) des Planetengetriebes (10) mit einem Differential (9) verbunden ist, und ■ in axialer Richtung der Vorrichtung der Reihenfolge nach die elektrische Maschine (11), die erste Bremse (1), die weitere Bremse (B2) und das Planetengetriebe (10) nebeneinander angeordnet sind.
- Vorrichtung zum Antrieb eines Fahrzeuges nach
Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Differential (9) derart koaxial zur elektrischen Maschine (11) angeordnet ist, dass die elektrische Maschine das Differential räumlich umgreift.
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- 2010-11-04 DE DE102010050709.1A patent/DE102010050709B4/de not_active Expired - Fee Related
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Effective date: 20130921 |
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R016 | Response to examination communication | ||
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