DE102011114322A1 - Achsdirektantriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug - Google Patents

Achsdirektantriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Achsdirektantriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend – eine motorisch betreibbare elektrische Hauptmaschine (12) mit einem außenliegenden Stator (121) und einem innenliegenden Rotor (122), – ein momentenübertragend mit der elektrischen Hauptmaschine (12) verbundenes Differential (10) mit zwei einander auf einer Differentialhauptachse gegenüberliegenden und mit je einer Achsflanschwelle (103L, R) verbundenen Achsflanschrädern (101L, R), die mit einer Mehrzahl von Ausgleichsrädern (102) kämmen, welche jeweils um eine radial zur Differentialhauptachse orientierte Ausgleichsradrehachse drehbar und gemeinsam um die Differentialhauptachse drehbar zwischen den Achsflanschrädern (101L, R) gelagert sind. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die als Stirnräder ausgestalteten Ausgleichsräder (102) im Inneren des Rotors (122) an diesem gelagert und die als Kronenräder ausgestalteten Achsflanschräder (101L, R) im Inneren des Rotors (122) koaxial zu diesem angeordnet sind.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Achsdirektantriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend
    • – eine motorisch betreibbare elektrische Hauptmaschine mit einem außenliegenden Stator und einem innenliegenden Rotor,
    • – ein momentenübertragend mit der elektrischen Hauptmaschine verbundenes Differential mit zwei einander auf einer Differentialhauptachse gegenüberliegenden und mit je einer Achsflanschwelle verbundenen Achsflanschrädern, die mit einer Mehrzahl von Ausgleichsrädern kämmen, welche jeweils um eine radial zur Differentialhauptachse orientierte Ausgleichsradrehachse drehbar und gemeinsam um die Differentialhauptachse drehbar zwischen den Achsflanschrädern gelagert sind.
  • Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer mittels einer solchen Achsdirektantriebsvorrichtung direkt angetriebenen Achse.
  • Stand der Technik
  • Derartige Achsdirektantriebsvorrichtungen und Kraftfahrzeuge sind bekannt aus der DE 10 2007 010 379 A1 . Diese Druckschrift offenbart eine parallel zu einer angetriebenen Achse eines Kraftfahrzeugs angeordnete elektrische Maschine, die hier im Hinblick auf besondere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung als elektrische „Hauptmaschine” angesprochen wird. Dies bedeutet nicht, dass es sich dabei um das hauptsächliche Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs handeln muss. In der genannten Druckschrift wird die bekannte Achsdirektantriebsvorrichtung sogar ausdrücklich als ein Nebenantrieb, insbesondere der Hinterachse eines Kraftfahrzeugs mit verbrennungsmotorisch angetriebener Vorderachse offenbart. Bei der bekannten Vorrichtung wir das Moment der elektrischen Maschine über mehrere Stirnradstufen auf den Differentialkorb eines herkömmlichen Kegelraddifferentials übertragen. Eine der Stirnradstufen weist dabei eine Kupplungsvorrichtung auf, mittels deren der Achsdirektantrieb ein- und ausgeschaltet werden kann. Die Momentenübertragung auf den Differentialkorb erfolgt mittels eines an diesem angeflanschten Tellerades. Zusammen mit dem Differentialkorb wird ein diesen senkrecht zu seiner Drehachse durchsetzender Achsbolzen, auf dem Ausgleichs-Kegelräder drehbar angeordnet sind, in Rotation versetzt. Die Ausgleichs-Kegelräder kämmen mit ebenfalls als Kegelräder ausgebildeten Achsflanschrädern, die jeweils mit einer Achsflanschwelle verbunden sind. Die Achsflanschwellen ragen koaxial zur Drehachse des Differentialkorbes in entgegengesetzten Richtungen aus diesem heraus und bilden die Schnittstelle für die Antriebsräder des Kraftfahrzeugs. Nachteilig bei dieser Achsdirektantriebsvorrichtung ist ihr großer Bauraumbedarf.
  • Aus der DE 10 2005 024 455 B4 ist ein Kronenraddifferential bekannt, bei welchem die Ausgleichsräder als Stirn- und die Achsflanschräder als Kronenräder, deren Verzahnung senkrecht zu ihrer Drehachse steht, ausgebildet sind.
  • Aus der der CH 701 384 B1 ist ein stufenlos einstellbares Getriebe bekannt. Das Getriebe steuert die Übersetzung zwischen einer von einem Verbrennungsmotor angetriebene und um eine Hauptdrehachse drehbare Eingangswelle und einer um dieselbe Drehachse drehbare, axial benachbarte Ausgangswelle. Ein- und Ausgangswelle ragen jeweils mit einem als Kegelrad ausgebildeten Endbereich in einen um die Hauptdrehachse rotierbaren Getriebekorb hinein. Verbunden sind Ein- und Ausgangswelle mittels eines Satzes von zwischen ihnen angeordneten Kegelrädern, die jeweils um eine radial zur Hauptdrehachse orientierte Achse drehbar an dem Getriebekorb gelagert sind. Der Getriebekorb ist drehfest mit dem Rotor einer als Innenläufer ausgebildeten, elektrischen Maschine gekoppelt. Das über die Eingangswelle eingebrachte Moment wird über die Koppelräder auf die Ausgangswelle übertragen, wobei eine Momenten- und Drehzahlübersetzung vom aktuellen Betriebszustand der elektrischen Maschine abhängt. Die Ausgangswelle ist in herkömmlicher Weise über ein Differential mit der angetriebenen Achse verbunden.
  • Aufgabenstellung
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Achsdirektantriebsvorrichtung mit verringertem Bauraumbedarf zur Verfügung zu stellen.
  • Darlegung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die als Stirnräder ausgestalteten Ausgleichsräder im Inneren des Rotors an diesem gelagert und die als Kronenräder ausgestalteten Achsflanschräder im inneren des Rotors koaxial zu diesem angeordnet sind.
  • Grundlegender Gedanke der vorliegenden Erfindung ist die Anordnung der Differentialfunktionalität im Innenraum einer dem Achsantrieb dienenden elektrischen Maschine. Der axiale und radiale Bauraum einer elektrischen. Maschine ist im Wesentlichen durch ihre Leistung vorgegeben. Der Rotor-Innenraum wächst dabei mit, ohne dass er für Bauteile, die für den Betrieb der elektrischen Maschine zwingend erforderlich sind, benötigt würde. Die Erfindung zielt zunächst darauf ab, diesen vorhandenen und bislang unbenutzten Bauraum zu nutzen, indem die für die Differentialfunktion, welche bei jeder angetriebenen Kraftfahrzeugachse zwingend erforderlich ist, in diesen ungenutzten Leerraum integriert wird. Dabei schlägt die Erfindung vor, die Differentialfunktion in Form eines Kronenraddifferentials zu realisieren. Dieses hat im Vergleich zu Kegelraddifferentialen bekanntermaßen Vorteile im Hinblick auf die bei Momentenübertragung entstehenden Axialkräfte.
  • Als ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ergibt sich der Wegfall der Notwendigkeit für einen gesonderten Differentialkorb. Die Ausgleichsräder sind vielmehr direkt mit dem Rotor der elektrischen Maschine gekoppelt. Sie können dabei um fest mit dem Rotor verbundene Bolzen drehbar gelagert oder fest mit drehbar im Rotor gelagerten Bolzen verbunden sein. Sind nur zwei Ausgleichsräder vorgesehen, können diese auf einem gemeinsamen, den Rotorinnenraum radial durchsetzenden Bolzen angeordnet sein. Bei drei und mehr Ausgleichsrädern ist es günstiger, jedes Ausgleichsrad auf einem eigenen, nur abschnittsweise in den Rotorinnenraum hineinragenden Bolzen anzuordnen.
  • Auch die Lagerung der Achsflanschwellen ist als Ergebnis der vorliegenden Erfindung auf einfache Weise gestaltbar. So kann die gesamte Vorrichtung in einem mit dem Stator der elektrischen Maschine fest verbundenen Gehäuse, welches karosseriefest mit dem Kraftfahrzeug verbunden ist, angeordnet sein. Die Achsflanschwellen durchragen die Wandungen dieses festen Gehäuses, sodass einfache Lager verwendet werden können.
  • Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass jede Achsflanschwelle über eine Kronenradstufe, die wenigstens ein bremsbares Element aufweist, mit dem Rotor gekoppelt ist. Bevorzugte Ausgestaltungen dieser Ausführungsform sind Gegenstand der Ansprüche 3 bis 9 und sollen nachfolgend detailliert erläutert werden. Dabei sei darauf hingewiesen, dass sämtliche dieser Ausführungsformen nicht zwingend die Realisierung der Differentialfunktion gemäß der oben erläuterten, übergeordneten Erfindung aufweisen müssen. Vielmehr ist die Realisierung der zusätzlichen Kronenradstufe unabhängig von der Realisierung der Differentialfunktion als Kronenraddifferential. Beispielsweise konnte die Differentialfunktion bei allen nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen auch als Kegelraddifferential oder auf andere Weise realisiert sein. Insofern stellen die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen eigenständige Erfindungen dar.
  • Bei einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, dass jede Achsflanschwelle ein mit ihr drehfest verbundenes Klein-Kronenrad kleineren Wirkdurchmessers trägt, welches gemeinsam mit einem drehfest mit dem Rotor gekoppelten Groß-Kronenrad größeren Wirkdurchmessers mit einem Satz Stirnräder kämmt, die drehbar auf einem um die Differentialhauptachse drehbaren Steg, der mit einer statorfesten Bremse gekoppelt ist, gelagert sind. Das bremsbare Element der Kronenradstufe ist bei dieser Ausführungsform somit der Steg, auf dem die Stirnräder gelagert sind. Bei geöffneter Bremse laufen die Stirnräder gemeinsam mit beiden Kronenrädern als Block um die Hauptrotationsachse, d. h. die Achse in welcher die beiden Achsflanschwellen liegen, um. Dabei wälzen sie nicht über die Kronenräder ab. Bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs jedoch wird die Bremse um ein vorgegebenes Maß zugefahren, sodass die Stirnräder über die Verzahnung der Kronenräder abwälzen. Aufgrund der unterschiedlichen Wirkdurchmesser der Kronenräder wird eine Beschleunigung des Klein-Kronenrades, welches mit der Achsflanschwelle fest verbunden ist, sowie eine Verschiebung des Antriebsmomentes erzielt. Dies wird im Fachjargon als „Torque-Vectoring” bezeichnet. Das Maß, bis zu dem, und die Geschwindigkeit, mit der die Bremse geschlossen wird, werden bevorzugt von einer elektronischen Regelung anhand von gespeicherten Regeln und aktuellen Fahrzeugparametern berechnet und vorgegeben. Dies gilt auch für alle nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen und soll dort nicht mehr im Einzelnen wiederholt werden.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass jede Achsflanschwelle ein mit ihr drehfest verbundenes Groß-Kronenrad größeren Wirkdurchmessers trägt, welches gemeinsam mit einem Klein-Kronenrad kleineren Wirkdurchmessers, das mit einer statorfesten Bremse gekoppelt ist, mit einem Satz Stirnräder kämmt, die drehbar auf einem drehfest mit dem Rotor verbundenen Steg gelagert sind. Bei dieser Ausführungsform ist das bremsbare Element der Kronenradstufe das Klein-Kronenrad. Wie auch bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform laufen bei geöffneter Bremse die Stirnräder zusammen mit den Kronenrädern als Block um die Hauptrotationsachse um und wälzen nicht über die Kronenräder ab. Auch hier wird bei Kurvenfahrt die Bremse um ein vorgegebenes Maß geschlossen. Dies führt dazu, dass die Stirnräder über die Verzahnung des Klein-Kronenrades abwälzen. Aufgrund der unterschiedlichen Wirkdurchmesser der Kronenräder hat dies eine Beschleunigung des Groß-Kronenrades und ein Torque-Vectoring zur Folge.
  • Beide vorbeschriebenen Ausführungsformen lassen sich so realisieren, dass das Groß-Kronenrad und das Klein-Kronenrad axial benachbart zueinander angeordnet sind und entsprechend ihrer Wirkdurchmesser-Differenz angeschrägte Verzahnungen aufweisen, wobei die Stirnräder eine der Verzahnungsschräge der Kronenräder entsprechende Schrägstellung aufweisen. Das Übersetzungsverhältnis der Kronenradstufe, welches abhängig vom Verhältnis der Wirkdurchmesser von Groß- und Klein-Kronenrad ist, schlägt sich somit im Anstellwinkel der Stirnräder nieder.
  • Alternativ hierzu lässt sich zumindest die oben erläuterte Ausführungsform mit bremsbarem Klein-Kronenrad auch so realisieren, dass die Stirnräder axial zwischen dem Klein-Kronenrad und dem Groß-Kronenrad angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform müssen die Verzahnungen der Kronenräder nicht angeschrägt sein, sondern können in klassischer Weise senkrecht zur jeweiligen Drehachse verlaufen. Entsprechend sind die Stirnräder um radial orientierte Drehachsen drehbar gelagert. Insbesondere in Verbindung mit der oben beschriebenen, übergeordneten Erfindung, betreffend die Realisierung der Differentialfunktion als Kronenraddifferential, können die Groß-Kronenräder dabei jeweils einstückig mit den Achsflanschrädern ausgebildet sein. Die Groß-Kronen-/Achsflanschräder können somit einen scheibenförmigen Trägerkörper aufweisen, der in seinem Randbereich beidseitig je eine Verzahnung aufweist.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass jede Achsflanschwelle ein mit ihr drehfest verbundenes Groß-Kronenrad größeren Wirkdurchmessers trägt, welches gemeinsam mit einem drehfest mit dem Rotor gekoppelten Klein-Kronenrad kleineren Wirkdurchmessers mit einem Doppelsatz Stirnräder kämmt, die auf einem mit einer statorfesten Bremse gekoppelten Steg gelagert sind, wobei die Stirnräder eines ersten Teilsatzes des Doppelsatzes mit dem Groß-Kronenrad, die Stirnräder eines zweiten Teilsatzes des Doppelsatzes mit dem Klein-Kronenrad und die Stirnräder des ersten Teilsatzes mit den Stirnrädern des zweiten Teilsatzes kämmen. Bei dieser Ausführungsform ist wiederum der Steg das bremsbare Element der Kronenradstufe. Anders jedoch als bei der oben erstbeschriebenen Ausführungsform ist das Klein-Kronenrad mit dem Rotor gekoppelt. Das Groß-Kronenrad ist mit der Achsflanschwelle gekoppelt. Im Zusammenhang mit der übergeordneten Erfindung der Realisierung der Differentialfunktion als Kronenraddifferential kann das Groß-Kronenrad wie auch bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform einstückig mit dem Achsflanschrad ausgebildet sein. Bei geöffneter Bremse laufen die Stirnräder zusammen mit den Kronenrädern als Block um die Hauptrotationsachse um und wälzen dabei nicht über die Kronenräder ab.
  • Definiertes Schließen der Bremse führt zu einem Abbremsen des Stegs, sodass die Stirnräder aneinander und über die Verzahnungen der Kronenräder abwälzen. Aufgrund der unterschiedlichen Wirkdurchmesser der Kronenräder wird eine Beschleunigung des Großrades sowie ein Torque-Vectoring erreicht.
  • Bei allen vorbeschriebenen Ausführungsformen ist die technische Realisierung der Bremse grundsätzlich beliebig. Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die statorfeste Bremse als eine der elektrischen Hauptmaschine axial benachbarte und generatorisch betreibbare elektrische Zusatzmaschine mit einem außenliegenden Stator und einem innenliegenden Rotor ausgebildet ist, wobei das jeweils bremsbare Element drehfest mit dem Rotor der elektrischen Zusatzmaschine gekoppelt ist. Mit anderen Worten wird eine elektrische Bremse bevorzugt. Weiter bevorzugt wird die Ausgestaltung einer der elektrischen Maschinen, besonders bevorzugt sämtlicher elektrischer Maschimen als solche, die sowohl motorisch als auch generatorisch betreibbar sind. Dies eröffnet zum einen die Möglichkeit der Rekuperation von kinetischer Energie bei Bremsvorgängen und zum anderen die erhöhte Flexibilität des Torque-Vectorings, wenn neben der Brems- auch eine Beschleunigungsfunktion durch die elektrischen Zusatzmaschinen gegeben ist.
  • Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer angetriebenen Achse, die eine Achsdirektantriebsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche aufweist.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Es zeigen:
  • 1: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Achsdirektantriebsvorrichtung,
  • 2: eine erste Ausführungsform einer Achsdirektantriebsvorrichtung mit bremsbarer Kronenradstufe,
  • 3: eine zweite Ausführungsform einer Achsdirektantriebsvorrichtung mit bremsbarer Kronenradstufe,
  • 4: eine dritte Ausführungsform einer Achsdirektantriebsvorrichtung mit bremsbarer Kronenradstufe,
  • 5: eine vierte Ausführungsform einer Achsdirektantriebsvorrichtung mit bremsbarer Kronenradstufe,
  • 6: eine Weiterbildung der Ausführungsform von 2 mit elektrischer Bremse.
  • Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
  • Die 1 bis 6 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung in schematischer Darstellung, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder analoge Elemente bezeichnen.
  • 1 zeigt eine Grundform der vorliegenden Erfindung, die sich insbesondere durch die Anordnung eines Kronenraddifferentials 10 im Inneren einer elektrischen Maschine 12 auszeichnet. Die elektrische Maschine 12 umfasst einen Stator 121, der fest mit einem karosseriefesten Gehäuse 14 verbunden ist. Radial innerhalb des Stators 121 ist ein drehbarer Rotor 122 koaxial gelagert. Im Innenraum des Rotors 122 ist das Differential 10 angeordnet, welches bei der Ausführungsform von 1 als Kronenraddifferential gestaltet ist. Das Differential 10 umfasst zwei koaxial zur elektrischen Maschine 12 gelagerte Achsflanschräder 101L, 101R, die als Kronenräder ausgestaltet und derart angeordnet sind, dass ihre Verzahnungen einander gegenüberliegen. Zwischen den Achsflanschrädern 101L, 101R ist ein Satz Ausgleichsräder 102 angeordnet. Die Ausgleichsräder 102 sind als Stirnräder ausgebildet, die jeweils mit beiden Achsflanschrädern 101L, 101R kämmen. Hierzu sind sie um radiale Achsen drehbar unmittelbar am Rotor 122 gelagert. Die Achsflanschräder 101L, 101R sind jeweils mit einer Achsflanschwelle 103L, 103R drehfest verbunden. Die Funktionsweise des Differentials 10 erschließt sich dem Fachmann unmittelbar. Der Vorteil des gezeigten Differentials 10 liegt in der Einsparung des Differentialkorbes, dessen Funktion vom Rotor 122 erfüllt wird, sowie in der Bauraumersparnis durch Ausnutzung des Freiraums im Inneren des Rotors 122.
  • Die 2 bis 6 zeigen Weiterbildungen der Ausführungsform von 1, wobei jedoch die spezielle Gestaltung des Differentials 10 als Kronenraddifferential nicht zwingend erforderlich ist. Dieser Umstand wird dadurch zum Ausdruck gebracht, dass das Differential 10 als solches durch einen einfachen Kasten repräsentiert ist und dass die bevorzugte Ausführungsform des Differentials 10 als Kronenraddifferential gem. 1 durch punktierte Linien angedeutet ist.
  • Jede der Achsflanschwellen 103L, 103R ist über eine Kronenradstufe 16L, 16R mit dem Rotor 122 und einer gehäusefesten Bremse 18L, 18R gekoppelt. Hierdurch lässt sich ein Torque-Vectoring realisieren. Jede der Kronenradstufen 16L, 16R weist ein Groß-Kronenrad 161L, 161R, ein Klein-Kronenrad 162L, 162R sowie ein mit beiden Kronenrädern 161L, 162L; 161R; 162R kämmendes Stirnrad 163L, 163R auf. Bei der Ausführungsform von 2 ist das Groß-Kronenrad 161L, 161R jeweils mit dem Rotor 122 drehfest verbunden. Das Klein-Kronenrad 162L, 162R ist jeweils drehfest mit der Achsflanschwelle 103L, 103R verbunden. Groß- und Klein-Kronenrad 161L, 162L; 161R, 162R sind jeweils axial benachbart zueinander angeordnet und weisen unterschiedlich große Wirkdurchmesser auf. Um jeweils gemeinsam mit den Stirnrädern 163L, 163R kämmen zu können, sind ihre Verzahnungen entsprechend dem Wirkdurchmesserverhältnis angeschrägt. Die gleiche Schrägstellung weisen die Stirnräder 163L; 163R auf. Dies ist an einem der Stirnräder 163L, 163R durch gestrichelte Linien verdeutlicht, wobei der Winkel α ein Maß für das Verhältnis der Wirkdurchmesser der Kronenräder 161L, 162L; 161R, 162R ist. Der Steg 164L, 164R, auf dem die Stirnräder 163L, 163R gelagert sind, ist bei dem Ausführungsbeispiel von 2 jeweils mit einer gehäuse- bzw. statorfesten Bremse 18L, 18R verbunden, die über eine geeignete, nicht dargestellte Steuerelektronik betätigbar ist.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel von 3 ist das Groß-Kronenrad 161L, 161R mit der Achsflanschwelle 103L, 103R, das Klein-Kronenrad 102L, 162R mit der Bremse 18L, 18R und der Steg 164L, 164R mit dem Rotor 122 jeweils drehfest verbunden.
  • Das Ausführungsbeispiel von 4 entspricht in seiner Auslegung und Wirkung dem Ausführungsbeispiel von 3, wobei jedoch das Differential 10 in besonders bevorzugter Weise als Kronenraddifferential gem. 1 ausgestaltet ist. Dabei wurden jeweils das Achsflanschrad 101L, 101R und das Groß-Kronenrad 161L, 161R zu einem gemeinsamen Bauteil integriert. Weiter wurde auf die Schrägstellung der Stirnräder 163L, 163R und der Verzahnungen der Kronenräder 161L, 162L; 161R, 162R verzichtet. Vielmehr ist der Steg 164L, 164R radial ausgerichtet und die Stirnräder 163L, 163R weisen eine verlängerte Verzahnung auf, sodass sie trotz der unterschiedlichen Wirkdurchmesser doch gleichzeitig mit dem Groß- und Klein-Kronenrad 161L, 162L; 161R, 162R kämmen können.
  • Die Ausführungsform von 5 zeigt eine Variante, bei der das Groß-Kronenrad 161L, 161R mit der Achsflanschwelle, das Klein-Kronenrad 162L, 162R mit dem Rotor 122 und der Steg 164L, 164R mit der Bremse 18L, 18R verbunden sind. Bei dieser Ausführungsform ist eine Drehrichtungsumkehr erforderlich, die dadurch realisiert ist, dass der Steg 18L, 18R jeweils einen doppelten Satz Stirnräder 163aL, 163bL; 163aR, 163bR, die miteinander kämmen, trägt.
  • Auch bei dieser Ausführungsform ist, wie bei der Ausführungsform von 4, das Differential 10 als Kronenraddifferential gem. 1 ausgestaltet, wobei auch hier das Achsflanschrad 101L, 101R jeweils mit dem Groß-Kronenrad 161L, 161R zu einem gemeinsamen Bauteil integriert ist. Allerdings ist es auch hier möglich, das Differential 10 durch ein beliebiges, anders konstruiertes Differential zu ersetzen.
  • 6 zeigt rein exemplarisch eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Bremse 18L, 18R als elektrische Bremse. Im Übrigen wurde beispielhaft die Konfiguration gem. 2 gewählt. Alle übrigen Ausführungsformen sind jedoch ebenso mit einer elektrischen Bremse realisierbar. Insbesondere umfasst jede Bremse 18L, 18R eine eigene elektrische Maschine mit gehäusefestem Stator 181L, 181R und eigenem Rotor 182L, 182R, Das jeweils zu bremsende Bauteil der Kronenradstufe ist drehfest mit dem Rotor 182L, 182R verbunden.
  • Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Insbesondere ist die Dimensionierung der einzelnen Bauteile, insbesondere der elektrischen Maschinen, an den Bedarf des jeweiligen Einzelfalls anzupassen.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Differential
    101L, R
    Achsflanschrad
    102
    Ausgleichsrad
    103L, R
    Achsflanschwelle
    12
    elektrische (Haupt-)Maschine
    121
    Stator von 12
    122
    Rotor von 12
    14
    Gehäuse
    16L, R
    Kronenradstufe
    161L, R
    Groß-Kronenrad
    162L, R
    Klein-Kronenrad
    163L, R
    Stirnrad
    163aL, R
    Stirnrad
    163bL, R
    Stirnrad
    164L, R
    Steg
    18L, R
    Bremse/elektrische (Zusatz-)Maschine
    181L, R
    Stator von 18L, R
    182L, R
    Rotor von 18L, R
    α
    Anstellwinkel
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007010379 A1 [0003]
    • DE 102005024455 B4 [0004]
    • CH 701384 B1 [0005]

Claims (9)

  1. Achsdirektantriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend – eine motorisch betreibbare elektrische Hauptmaschine (12) mit einem außenliegenden Stator (121) und einem innenliegenden Rotor (122), – ein momentenübertragend mit der elektrischen Hauptmaschine (12) verbundenes Differential (10) mit zwei einander auf einer Differentialhauptachse gegenüberliegenden und mit je einer Achsflanschwelle (103L, R) verbundenen Achsflanschrädern (101L, R), die mit einer Mehrzahl von Ausgleichsrädern (102) kämmen, welche jeweils um eine radial zur Differentialhauptachse orientierte Ausgleichsradrehachse drehbar und gemeinsam um die Differentialhauptachse drehbar zwischen den Achsflanschrädern (101L, R) gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die als Stirnräder ausgestalteten Ausgleichsräder (102) im Inneren des Rotors (122) an diesem gelagert und die als Kronenräder ausgestalteten Achsflanschräder (101L, R) im Inneren des Rotors (122) koaxial zu diesem angeordnet sind.
  2. Achsdirektantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Achsflanschwelle (103L, R) über eine Kronenradstufe (16) mit wenigstens einem bremsbaren Element (161L, R; 162L, R; 164) mit dem Rotor (122) gekoppelt ist.
  3. Achsdirektantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Achsflanschwelle (103L, R) ein mit ihr drehfest verbundenes Klein-Kronenrad (162L, R) kleineren Wirkdurchmessers trägt, welches gemeinsam mit einem drehfest mit dem Rotor (122) gekoppelten Groß-Kronenrad (161L, R) größeren Wirkdurchmessers mit einem Satz Stirnräder (163L, R) kämmt, die drehbar auf einem um die Differentialhauptachse drehbaren Steg (164L, R), der mit einer statorfesten Bremse (18L, R) gekoppelt ist, gelagert sind.
  4. Achsdirektantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Achsflanschwelle (103L, R) ein mit ihr drehfest verbundenes Groß-Kronenrad (161L, R) größeren Wirkdurchmessers trägt, welches gemeinsam mit einem Klein-Kronenrad kleineren Wirkdurchmessers, das mit einer statorfesten Bremse (18L, R) gekoppelt ist, mit einem Satz Stirnräder (163L, R) kämmt, die drehbar auf einem drehfest mit dem Rotor verbundenen Steg gelagert sind.
  5. Achsdirektantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Groß-Kronenrad (161L, R) und das Klein-Kronenrad (162L, R) axial benachbart zueinander angeordnet sind und entsprechend ihrer Wirkdurchmesser-Differenz angeschrägte Verzahnungen aufweisen, wobei die Stirnräder (163L, R) eine der Verzahnungsschräge der Kronenräder (161L, R, 162L, R) entsprechende Schrägstellung aufweisen.
  6. Achsdirektantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Achsflanschwelle (103L, R) ein mit ihr drehfest verbundenes Groß-Kronenrad (161L, R) größeren Wirkdurchmessers trägt, welches gemeinsam mit einem drehfest mit dem Rotor (122) gekoppelten Klein-Kronenrad (162L, R) kleineren Wirkdurchmessers mit einem Doppelsatz Stirnräder (163aL, R; 163bL, R) kämmt, die drehbar auf einem mit einer statorfesten Bremse gekoppelten Steg gelagert sind, wobei die Stirnräder (163aL, R) eines ersten Teilsatzes des Doppelsatzes mit dem Groß-Kronenrad (161L, R), die Stirnräder (163bL, R) eines zweiten Teilsatzes des Doppelsatzes mit dem Klein-Kronenrad (162L, R) und die Stirnräder (163aL, R) eines ersten Teilsatzes mit den Stirnrädern (163bL, R) eines zweiten Teilsatzes kämmen.
  7. Achsdirektantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnräder (163L, R; 163aL, R; 163bL, R) axial zwischen dem Klein-Kronenrad (162L, R) und dem Groß-Kronenrad (161L, R) angeordnet sind.
  8. Achsdirektantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die statorfeste Bremse als eine der elektrischen Hauptmaschine (12) axial benachbarte und generatorisch betreibbare elektrische Zusatzmaschine (18L, R) mit einem außenliegenden Stator (181L, R) und einem innenliegenden Rotor (182L, R) ist, wobei das jeweils bremsbare Element (161L, R; 162L, R; 164L, R) drehfest mit dem Rotor (182L, R) der elektrischen Zusatzmaschine (18L, R) gekoppelt ist.
  9. Kraftfahrzeug mit wenigstens einer angetriebenen Achse, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine angetriebene Achse eine Achsantriebsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche aufweist.
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