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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung. Antriebsvorrichtungen für Kraftwagen sind aus dem allgemeinen Stand der Technik sowie aus dem Serienbau von Kraftwagen, insbesondere von Personenkraftwagen, hinlänglich bekannt. Eine solche Antriebsvorrichtung umfasst wenigstens ein Antriebsaggregat, welches beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine oder ein Elektromotor ist und welches zum Antreiben des Kraftwagens dient. Darüber hinaus kann ein Getriebe vorgesehen sein, welches von dem Antriebsaggregat antreibbar ist und über welches der Kraftwagen antreibbar ist. Dazu werden beispielsweise Drehmomente von dem Getriebe über Antriebswellen abgezweigt und zu angetriebenen Rädern des Kraftwagens geführt.
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Es hat sich gezeigt, dass derartige Antriebsvorrichtungen einen sehr hohen Bauraumbedarf aufweisen. Darüber hinaus spielt die Kühlung und/oder Schmierung der Antriebsvorrichtung eine nicht unerhebliche Rolle, um eine erwünschte Funktion der Antriebsvorrichtung auch über eine hohe Lebensdauer hinweg zu gewährleisten.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebsvorrichtung für einen Kraftwagen bereitzustellen, welche einen besonders geringen Bauraumbedarf und eine besonders vorteilhafte Kühlung und/oder Schmierung aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsvorrichtung für einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für einen Kraftwagen umfasst wenigstens eine elektrische Maschine mit zumindest einem Rotorelement. Die Antriebsvorrichtung umfasst zudem wenigstens eine Getriebeeinrichtung zum Übertragen und/oder Wandeln von Drehmomenten. Die Getriebeeinrichtung ist dabei über das Rotorelement von der elektrischen Maschine antreibbar. Mit anderen Worten können die von der elektrischen Maschine bereitgestellten Drehmomente über das Rotorelement in die Getriebeeinrichtung eingeleitet werden.
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Durch das Rotorelement ist in radialer Richtung wenigstens ein Aufnahmebereich begrenzt, in dem die Getriebeeinrichtung zumindest teilweise angeordnet ist.
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Durch diese Integration der Getriebeeinrichtung in das Rotorelement kann der Bauraumbedarf der Antriebsvorrichtung, insbesondere in axialer Richtung, besonders gering gehalten werden. Die Getriebeeinrichtung ist bei der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung in radialer Richtung zumindest teilweise durch das Rotorelement überdeckt bzw. von dem Rotorelement umgeben und schließt sich nicht in axialer Richtung des Rotorelements an das Rotorelement an. Somit kann ein axialer Bauraumverlust, welcher durch das axiale Anschließen der Getriebeeinrichtung an das Rotorelement entstehen würde, vermieden werden.
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Zur Realisierung einer vorteilhaften, effektiven und effizienten Kühlung und/oder Schmierung der Antriebsvorrichtung ist darüber hinaus eine Fluidversorgungseinrichtung mit zumindest einem Fluidkanal vorgesehen. Über den Fluidkanal ist wenigstens eine Kühl- und/oder Schmierstelle der Antriebsvorrichtung mit Fluid zum Schmieren und/oder Kühlen der Kühl- und/oder Schmierstelle versorgbar.
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Der Fluidkanal verläuft dabei in wenigstens einem ersten Teilbereich in einer feststehenden, ersten Komponente der Antriebsvorrichtung und in wenigstens einem, sich in Strömungsrichtung des Fluids zur Kühl- und/oder Schmierstelle durch den Fluidkanal an den ersten Teilbereich anschließenden, zweiten Teilbereich in einer um eine Drehachse relativ zur ersten Komponente drehbaren, zweiten Komponente der Antriebsvorrichtung.
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Dies bedeutet, dass der Zulauf des Fluids zunächst in die feststehende, nicht-rotierende erste Komponente erfolgt. Daran anschließend wird das Fluid mittels des Fluidkanals zu der drehbaren bzw. sich drehenden, zweiten Komponente geführt. Dadurch ist es auf effektive und effiziente Weise möglich, wenigstens eine Komponente der Antriebsvorrichtung über die Kühl- und/oder Schmierstelle zu kühlen und/oder zu schmieren, so dass eine erwünschte Funktionalität der Antriebsvorrichtung auch über eine hohe Lebensdauer hinweg sichergestellt werden kann.
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Durch das Kühlen und/oder Schmieren können insbesondere durch Abwälzvorgänge von Zahnrädern der Getriebeeinrichtung und/oder Verluste durch Lagerreibung der Antriebsvorrichtung gering gehalten werden.
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Das Fluid kann auch zum Abtransport von Verlustwärme genutzt werden, so dass insbesondere der Getriebeeinrichtung zugeordnete und zumindest teilweise im Aufnahmebereich angeordnete Komponenten der Antriebsvorrichtung insbesondere durch konvektive Kühlung gekühlt werden können. So kann die Betriebstemperatur der Antriebsvorrichtung in einem geringen Rahmen gehalten werden.
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Zur Darstellung eines besonders geringen Bauraumbedarfs der Antriebsvorrichtung, insbesondere in axialer Richtung, kann vorgesehen sein, dass die Getriebeeinrichtung vollständig in dem Aufnahmebereich angeordnet ist und somit in radialer Richtung nach außen vollständig durch das Rotorelement überdeckt ist.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Komponente eine um die Drehachse drehbare Welle. Dadurch kann das Fluid auf einfache Weise über eine relativ lange Strecke geführt werden. Ferner ermöglicht dies die vorteilhafte Verteilung des Fluids an eine gegebenenfalls vorhandene Mehrzahl an Kühl- und/oder Schmierstellen der Antriebsvorrichtung.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung verläuft der Fluidkanal in einem ersten Kanalbereich in der Welle in axialer Richtung und in einem sich an den ersten Kanalbereich anschließenden, zweiten Kanalbereich in radialer Richtung der Welle.
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Das Schmiermittel kann somit vom ersten Kanalbereich in den zweiten Kanalbereich überströmen. Der radiale Verlauf des zweiten Kanalbereichs ist dabei insofern vorteilhaft, als das Fluid mittels Zentrifugalkraft infolge der Drehung der Welle durch den zweiten Kanalbereich zur Kühl- und/oder Schmierstelle gefördert wird. Somit kann der Aufwand zur Förderung der Fluids besonders gering gehalten werden.
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Zur Darstellung der Kanalbereiche in der Welle ist die Welle beispielsweise als Hohlwelle ausgebildet. Die Kanalbereiche sind beispielsweise durch Bohrungen der Welle, insbesondere der Hohlwelle, ausgebildet.
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Vorzugsweise mündet der zweite Kanalbereich an der Kühl- und/oder Schmierstelle. Dadurch kann das mittels der Zentrifugalkraft durch den zweiten Kanalbereich geförderte Fluid zumindest im Wesentlichen direkt an der Kühl- und/oder Schmierstelle austreten und die entsprechende Komponente der Antriebsvorrichtung kühlen und/oder insbesondere schmieren. Dadurch ist es beispielsweise möglich, wenigstens ein zu kühlendes und zu schmierendes Zahnrad und/oder ein zu kühlendes und zu schmierendes Lager, insbesondere Wälzlager, der Antriebsvorrichtung zu schmieren und zu kühlen. Auch Dichtelemente wie beispielsweise Simmerringe können mittels dieses Systems geschmiert werden, um einen vorzeitigen Ausfall zu vermeiden bzw. Reibungsverluste zu minimieren.
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Die Zentrifugalkraft infolge der Drehung der zweiten Komponente, insbesondere der Welle, transportiert das Fluid an Wandungen der Antriebsvorrichtung, insbesondere der Getriebeeinrichtung. An den Wandungen kühlt das Fluid ab und sammelt sich insbesondere durch Gravitation an wenigstens einer in Hochrichtung tiefsten Gehäusestelle.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die erste Komponente ein Gehäuseteil der Antriebsvorrichtung. Das Gehäuseteil ist beispielsweise ein Gehäuseteil der Getriebeeinrichtung und somit ein Getriebegehäuse. Dadurch ist eine besonders einfache und gleichzeitig effiziente und effektive Führung des Fluids realisiert.
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Vorzugsweise ist das Gehäuseteil zumindest teilweise in dem Aufnahmebereich angeordnet. Dies führt zu einem besonders geringen Bauraumbedarf der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung.
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Vorzugsweise ist das Gehäuseteil mittels des Fluids zu kühlen. Mit anderen Worten wird das Fluid dazu genutzt, Verlustwärme von dem Gehäuseteil abzutransportieren, so dass die Betriebstemperatur der Antriebsvorrichtung und insbesondere der Getriebeeinrichtung gering gehalten werden kann.
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Ist das Gehäuseteil der Getriebeeinrichtung zugeordnet, so kann Wärme über das Fluid an eine Oberfläche des Gehäuses zur konvektiven Kühlung an die Umgebung des Gehäuseteils abgeführt werden.
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Insbesondere ist es bei der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung möglich, Komponenten der Antriebsvorrichtung mittels des Fluids sowohl zu kühlen als auch zu schmieren. Die Kühlung erfolgt beispielsweise infolge des Durchströmens des Fluidkanals durch das Fluid. Alternativ oder zusätzlich erfolgt das Kühlen infolge dessen, dass das Fluid von einem Fluidreservoir, in welchem sich das Fluid stromab der Kühl- und/oder Schmierstelle sammelt, über wenigstens einen Abführkanal abgeführt wird und den Abführkanal durchströmt. Bei diesem jeweiligen Durchströmen wird wärme abtransportiert. Die Schmierung der entsprechenden Komponenten erfolgt beispielsweise dadurch, dass das Fluid aus dem Fluidkanal austritt, wodurch die zu schmierende Komponente mit dem Fluid beaufschlagt wird.
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Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist in radialer Richtung zwischen dem zumindest teilweise in dem Aufnahmebereich angeordneten Gehäuseteil und dem Rotorelement wenigstens ein Luftspalt vorgesehen, über welchen das Rotorelement durch das fluidgekühlte Gehäuseteil zu kühlen ist. Somit kann auch die Betriebstemperatur des Rotorelements gering gehalten werden, was der Funktions- und Leistungsfähigkeit der Antriebsvorrichtung zugutekommt.
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Die elektrische Maschine kann als Asynchronmaschine, insbesondere Asynchronmotor, oder als Synchronmaschine, z.B. als Permanentmagnetmaschine, insbesondere als Permanentmagnetmotor, ausgebildet sein und in einem Motorbetrieb betrieben werden, in welchem sie die Getriebeeinrichtung antreibt.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine in einem Generatorbetrieb betreibbar ist, so dass beispielsweise über angetriebene Räder des Kraftwagens, die Getriebeeinrichtung und den Rotor in die elektrische Maschine eingeleitete, mechanische Energie zumindest teilweise in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Dadurch ist beispielsweise eine Bremsenergierückgewinnung durchführbar.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens ein Wärmetauscher zum Kühlen des Fluids vorgesehen, welcher stromauf des ersten Teilbereichs angeordnet ist. Dies bedeutet, dass das Fluid zunächst durch den Wärmetauscher gekühlt wird, bevor es dem in der ersten Komponente verlaufenden Fluidkanal zugeführt wird. Mittels des Wärmetauschers können besonders geringe Temperaturen des Fluids eingestellt werden, so dass dadurch die entsprechende zu schmierende und/oder zu kühlende Komponente besonders effektiv und effizient gekühlt und/oder geschmiert werden kann.
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Vorteilhafterweise ist der Wärmetauscher außerhalb der Getriebeeinrichtung und des Rotorelements und insbesondere außerhalb des Aufnahmebereichs angeordnet, so dass ein vorteilhafter Wärmeübergang von dem warmen Fluid über den Wärmetauscher an die Umgebung des Wärmetauschers erfolgen kann.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens eine Pumpeinrichtung vorgesehen, mittels welcher das in dem Fluidreservoir gesammelte Fluid aus dem Fluidreservoir förderbar ist. Dadurch kann das Fluid auch bei relativ hohen Querbeschleunigungen aus dem Fluidreservoir gefördert werden, so dass die Schmierung und/oder Kühlung der Antriebsvorrichtung auch bei derartigen Querkräften sichergestellt ist.
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Insbesondere ist es möglich, mittels der Pumpeinrichtung das in dem Fluidreservoir gesammelte und erwärmte Fluid aus dem Fluidreservoir, welches auch als Ölsumpf bezeichnet wird, abzupumpen und dem äußeren Wärmetauscher zur Kühlung des Fluids zuzuführen. Anschließend wird das gekühlte Fluid dem in der ersten Komponente verlaufenden Fluidkanal zugeführt, wodurch ein Fluidkreislauf geschlossen ist.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung sind wenigstens zwei Kühl- und/oder Schmierstellen vorgesehen, wobei den Kühl- und/Schmierstellen jeweils wenigstens ein Kanalbereich zugeordnet ist. Über die Kanalbereiche des Fluidkanals sind die Kühl- und/oder Schmierstellen jeweils mit Fluid versorgbar, so dass entsprechende Komponenten über die jeweiligen Kühl- und/oder Schmierstellen zu kühlen und/oder zu schmieren sind.
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Dabei weisen die Kanalbereiche voneinander unterschiedlich große, vom Fluid jeweils zu durchströmende Strömungsquerschnitte auf. Mit anderen Worten sind die Strömungsquerschnitte der Kanalbereiche an die entsprechenden Komponenten, welche auch als Verbraucher bezeichnet werden, angepasst, so dass dadurch die Strömung des Fluids durch den Fluidkreislauf optimiert werden kann. Die Kühl- und/oder Schmierstelle kann zusammenfassend auch als Verbraucherstelle bezeichnet werden.
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Zur Realisierung einer besonders vorteilhaften Förderung des Fluids sowie zur bedarfsgerechten Versorgung der Kühl- und/oder Schmierstelle mit Fluid ist bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung eine Pumpeinrichtung zum Fördern des Fluids vorgesehen, mittels welcher der Druck des Fluids einstellbar ist. Insbesondere ist eine Druckregelung mittels der Pumpeinrichtung durchführbar, so dass der Druck des Fluids beispielsweise an unterschiedliche Fahrsituationen angepasst werden kann. Bei der Pumpeinrichtung kann es sich um die Pumpeinrichtung handeln, mittels welcher das Fluid aus dem Fluidreservoir förderbar ist.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Kühleinrichtung mit wenigstens einem Kühlkanal zum Kühlen eines Stators der elektrischen Maschine vorgesehen. Dabei ist der Kühlkanal von dem Fluid, mittels welchem der Stator zu kühlen ist, durchströmbar. Mit anderen Worten dient das Fluid sowohl zum Kühlen und/oder Schmieren der Kühl- und/oder Schmierstelle auch zum Kühlen des Stators.
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Dabei ist die Kühlung und/oder Schmierung der Getriebeeinrichtung mit der Kühlung des Stators kombiniert, wobei die Kühlung und/oder die Schmierung der Getriebeeinrichtung und die Kühlung des Stators mittels des Fluids in serieller oder paralleler Anordnung jeweiliger Fluidkreise realisiert ist. Durch diese Ausgestaltung kann der Aufwand zur Kühlung und/oder Schmierung der Antriebsvorrichtung besonders gering gehalten werden, so dass sie einen nur sehr geringen Bauraumbedarf aufweist. Unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft kann zudem der Aufwand zum Fördern des Fluids gering gehalten werden. Durch alternative oder zusätzliche Verwendung der Pumpeinrichtung und der dadurch möglichen Druckeinstellung des Fluids ist eine Druckschmierung und/oder -kühlung möglich, so dass die entsprechenden Komponenten der Antriebsvorrichtung besonders bedarfsgerecht mit einer entsprechenden Menge an Fluid versorgt werden können.
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Bei der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung ist eine zentrale Kühlung aller zu kühlenden Komponenten der Antriebsvorrichtung und insbesondere der Getriebeeinrichtung sowie eine zentrale Schmierung aller zu schmierenden und insbesondere rotierenden Komponenten der Antriebsvorrichtung, insbesondere der Getriebeeinrichtung, möglich. Durch Nutzung des Fluids auch zum Kühlen der elektrischen Maschine kann die Funktionalität bauraum- und kostengünstig erweitert werden bei gleichzeitiger Realisierung einer sehr kompakten Bauweise der Antriebsvorrichtung.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur eine schematische Längsschnittansicht einer Antriebsvorrichtung für einen beispielsweise als Hybrid- oder Elektrofahrzeug ausgebildeten Kraftwagen, mit einer elektrischen Maschine, die ein Rotorelement umfasst, in das eine zwei Getriebestufen aufweisende Getriebeeinrichtung mit einem den Getriebestufen seriell nachgeschalteten Differentialgetriebe integriert ist.
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Die einzige Figur zeigt eine Antriebsvorrichtung 10 für einen Kraftwagen, welcher beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildet ist. Der Kraftwagen kann auch als Hybridfahrzeug oder als Elektrofahrzeug insbesondere mit einem Range-Extender ausgebildet sein.
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Die Antriebsvorrichtung 10 umfasst eine elektrische Maschine 12, mit einem sehr schematisch dargestellten Stator 14 sowie mit einem sehr schematisch dargestellten Rotorelement 16. Das Rotorelement 16 umfasst ein so genanntes Rotoraktivteil 18 mit einem Magnetkreis bestehend aus Spulen und/oder Magneten sowie einen Rotorträger 20, an welchem das Rotoraktivteil 18 befestigt ist. Das Rotorelement 16 ist um eine Drehachse 22 drehbar.
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Die Antriebsvorrichtung 10 umfasst darüber hinaus eine Getriebeeinrichtung 24, welche als erste Getriebestufe ein erstes Planetengetriebe 26 sowie als zweite Getriebestufe ein zweites Planetengetriebe 28 umfasst. Jedoch sei an dieser Stelle angemerkt, dass die jeweilige Getriebestufe auch eine andere Ausführung haben kann.
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Das erste Planetengetriebe 26 umfasst ein erstes Sonnenrad 30, welches um die Drehachse 22 drehbar ist, und welches mit dem Rotorträger 20 gekoppelt ist. Dies bedeutet, dass von der elektrischen Maschine 12 beispielsweise in einem Motorbetrieb bereitgestellte Drehmomente über den Rotorträger 20 in das erste Sonnenrad 30 eingeleitet werden, so dass das erste Sonnenrad 30 vom Rotorträger 20 angetrieben wird.
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Das erste Planetengetriebe 26 umfasst eine Mehrzahl von ersten Planetenradelementen 32, welche über jeweilige Verzahnungen mit dem ersten Sonnenrad 30 im Eingriff stehen.
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Die ersten Planetenradelemente 32 sind an jeweiligen, ersten Planetenradbolzen 34 um jeweilige Drehachsen 36 drehbar gelagert sowie über die ersten Planetenradbolzen 34 an einem ersten Planetenträger 38 des ersten Planetengetriebes 26 abgestützt. Die ersten Planetenradelemente 32 können sich auch um die Drehachse 22 drehen.
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Des Weiteren umfasst das erste Planetengetriebe 26 ein erstes, feststehendes Hohlrad 40, welches in ein Getriebegehäuse 42 der Getriebeeinrichtung 24 integriert ist. Dies bedeutet, dass das Getriebegehäuse 42 und das erste Hohlrad 40 einstückig miteinander ausgebildet sind, wobei sich das erste Hohlrad 40 beim Betrieb der Antriebsvorrichtung 10 nicht um die Drehachse 22 dreht. Dabei stehen die ersten Planetenradelemente 32 über jeweilige Verzahnungen mit dem ersten Hohlrad 40 im Eingriff.
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Gleichfalls wäre jedoch auch ein sich drehendes Hohlrad gegebenenfalls denkbar. Zudem wäre es denkbar, den Rotorträger 20 direkt am Hohlradaußendurchmesser zu lagern, beispielsweise mittels einer Gleitlagerung wie bei Turboladern oder mittels von Nadellagern.
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Das zweite Planetengetriebe 28 umfasst ein zweites Sonnenrad 44, welches um die Drehachse 22 drehbar ist und welches mit dem ersten Planetenträger 38 gekoppelt bzw. verbunden ist. Dadurch wird das zweite Sonnenrad 44 beim Betrieb der Antriebsvorrichtung 10 über den ersten Planetenträger 38 angetrieben. Auch das zweite Planetengetriebe 28 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Planetenradelementen 46, welche über jeweilige Verzahnungen mit dem zweiten Sonnenrad 44 im Eingriff stehen.
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Die zweiten Planetenradelement 46 sind an jeweiligen, zweiten Planetenradbolzen 48 um jeweilige Drehachsen 50 drehbar gelagert und können sich auch um die Drehachse 22 drehen.
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Das zweite Planetengetriebe 28 umfasst ein feststehendes, zweites Hohlrad 52, welches über jeweilige Verzahnungen mit den zweiten Planetenradelemente 46 im Eingriff steht und welches ebenfalls in das Getriebegehäuse 42 integriert ist.
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Auch ein sich drehendes zweites Hohlrad wäre gegebenenfalls denkbar. Zudem wäre es denkbar, den Rotorträger 20 direkt am Hohlradaußendurchmesser zu lagern, beispielsweise mittels einer Gleitlagerung wie bei Turboladern oder mittels von Nadellagern.
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Die zweiten Planetenradelemente 46 sind über ihre zweiten Planetenradbolzen 48 an einem zweiten Planetenträger 54 abgestützt bzw. gelagert.
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Die Getriebeeinrichtung 24 umfasst darüber hinaus ein Differentialgetriebe 56 mit einem so genannten Differentialkorb 58. Das Differentialgetriebe 56 umfasst auch eine Mehrzahl von Ausgleichsrädern 60, welches über jeweilige Ausgleichsbolzen 62 am Differentialkorb 58 um eine Drehachse 65 drehbar gelagert sind.
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Des Weiteren umfasst das Differentialgetriebe 56 Wellenräder 64, welche über jeweilige Verzahnungen mit Antriebswellen 66 drehfest verbunden sind.
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Die Antriebswellen 66 weisen jeweilige Anschlüsse 68 auf, über welche angetriebene Räder des Kraftwagens mit den Antriebswellen 66 drehfest verbunden werden können.
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Wie der Figur zu entnehmen ist, ist das Differentialgetriebe 56 als Kegelraddifferentialgetriebe ausgebildet, wobei die Ausgleichsräder 60 und die Wellenräder 64 als Kegelräder ausgebildet sind und über jeweilige Verzahnungen miteinander im Eingriff stehen. Das Differentialgetriebe 56 umfasst beispielsweise vier Ausgleichsräder 60.
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Wie der Figur ferner zu entnehmen ist, ist die Getriebeeinrichtung 24 nicht etwa axial an das Rotorelement 16 angeflanscht, sondern im Gegensatz dazu in das Rotorelement 16 integriert.
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Dazu begrenzt das Rotorelement 16 in radialer Richtung einen Aufnahmebereich 70, in welchem die zweistufige Getriebeeinrichtung 24 mit dem Differentialgetriebe 56 aufgenommen ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Differentialgetriebe 56 und/oder das erste Planetengetriebe 26 in axialer Richtung zwar das Rotoraktivteil 18 überragen; jedoch überragt weder das Differentialgetriebe 56 noch das erste Planetengetriebe 26 den Rotorträger 20 in axialer Richtung, so dass die Planetengetriebe 26, 28 und das Differentialgetriebe 56 vollständig im Aufnahmebereich 70 aufgenommen und in radialer Richtung vollständig durch das Rotorelement 16, insbesondere den Rotorträger 20, umgeben und überdeckt sind.
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Dieses Überragen des Rotoraktivteils 18 durch das Differentialgetriebe 56 und/oder das erste Planetengetriebe 26 in axialer Richtung kann jedoch bei einem anderen Verhältnis von Rotorlänge/Durchmesser/Drehzahl/Drehmoment vermieden sein.
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Dadurch ist ein Bauraumverlust in axialer Richtung vermieden, da weder das Differentialgetriebe 56 noch die Planetengetriebe 26, 28 axial an das Rotorelement 16 angeflanscht sind. Darüber hinaus erfolgt eine zumindest im Wesentlichen ideale und direkte Verteilung der von der der elektrischen Maschine 12 in ihrem Motorbetrieb über ihr Rotorelement 16 bereitgestellten Drehmomente zumindest im Wesentlichen aus dem axialen Zentrum des Rotorelements 16 auf die beiden Antriebswellen 66.
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Der Kraft- und/Drehmomentenfluss erfolgt von der elektrischen Maschine 12 in ihrem Motorbetrieb über ihr Rotorelement 16 und insbesondere ihren Rotorträger 20 über die Planetengetriebe 26, 28 und das Differentialgetriebe 56 zu den Antriebswellen 66. Dabei sind das Rotorelement 16, die Planetengetriebe 26, 28 und das Differentialgetriebe 56 bezogen auf den Kraft- und/oder Drehmomentenfluss seriell zueinander geschaltet.
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Das erste Sonnenrad 30 fungiert als erstes Eingangselement des ersten Planetengetriebes 26, da über das erste Sonnenrad 30 die Drehmomente in das erste Planetengetriebe 26 eingeleitet werden.
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Der erste Planetenträger 38 fungiert als erstes Ausgangselement des ersten Planetengetriebes 26, da über ihn die Drehmomente aus dem ersten Planetengetriebe 26 ausgeleitet werden.
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Das mit dem ersten Planetenträger 38 verbundene, zweite Sonnenrad 44 fungiert als zweites Eingangselement des zweiten Planetengetriebes 28, während der zweite Planetenträger 54 des zweiten Planetengetriebes 28 als zweites Ausgangselement des zweiten Planetengetriebes 28 dient und mit dem Differentialgetriebe 56, insbesondere dessen Differentialkorb 58, verbunden ist. Mit anderen Worten wird der Differentialkorb 58 des Differentialgetriebes 56 über den zweiten Planetenträger 54 angetrieben, so dass über den Differentialkorb 58 die Ausgleichsräder 60 und über diese Wellenräder 64 um die Drehachse 22 gedreht werden. Somit werden die Antriebswellen 66 angetrieben, so dass auch sie sich um die Drehachse 22 drehen.
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Durch die Integration der Planetengetriebe 26, 28 und des Differentialgetriebes 56 in das Rotorelement 16 sowie die entsprechende Ausgestaltung der Getriebestufen als die Planetengetriebe 26, 28 weist die Antriebsvorrichtung 10 einen besonders geringen Bauraumbedarf auf und ermöglicht die effiziente und effektive Übertragung und Umwandlung der von der elektrischen Maschine 12 bereitgestellten Drehmomente hin zu den Antriebswellen 66.
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Zum Lagern des Rotorelements 16 sind Wälzlager 43, 45 vorgesehen. Ferner ist ein weiteres Wälzlager 47 zum Lagern des Differentialkorbs 58 vorgesehen. Mittels Wälzlagern 49, 51 sind die Antriebswellen 66 gelagert.
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Die Antriebsvorrichtung 10 umfasst auch eine Schmiermittelversorgungseinrichtung 74 mit einer in der Figur sehr schematisch dargestellten Pumpeinrichtung 76 zum Fördern von Fluid.
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Das Fluid dient zum Kühlen und Schmieren von Komponenten der Antriebsvorrichtung 10. Dazu ist es mittels der Pumpeinrichtung 76 und eines Fluidkanals 78 zu einer Mehrzahl von Kühl- und/oder Schmierstellen 80a–k zu fördern.
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Die Schmiermittelversorgungseinrichtung 74 umfasst auch einen in der Figur nicht dargestellten Wärmetauscher, welcher stromauf des Fluidkanals 78 angeordnet ist und zum Kühlen des durch das Schmieren und/oder Kühlen erwärmten Fluids dient. Bei dem Fluid handelt es sich beispielsweise um Schmieröl.
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Wie der Figur zu entnehmen ist, verläuft der Fluidkanal 78 in einem ersten Teilbereich 82 im Getriebegehäuse 42, welches eine feststehende, nicht um die Drehachse 22 drehbare, erste Komponente der Antriebsvorrichtung 10 ist.
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In einem sich in Strömungsrichtung des Fluids durch den Fluidkanal 78 an den ersten Teilbereich 82 anschließenden, zweiten Teilbereich 84 verläuft der Fluidkanal 78 in der bezogen auf die Bildebene der Figur linken Antriebswelle 66, welche eine um die Drehachse 22 relativ zur ersten Komponente drehbare, zweite Komponente der Antriebsvorrichtung 10 ist.
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Die Teilbereiche 82, 84 sind über eine Drehdurchführung 85 fluidisch miteinander verbunden, so dass das Fluid vom ersten Teilbereich 82 in den zweiten Teilbereich 84 überströmen kann.
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Es ist eine Hülse 88 vorgesehen, welche einerseits fluidisch mit dem zweiten Teilbereich 84 verbunden ist. Dadurch kann das Fluid vom zweiten Teilbereich 84 in die hohle Hülse 88 überströmen. Andererseits ist die Hülse 88 mit einem sich in Strömungsrichtung des Fluids an den zweiten Teilbereich 84 anschließenden, dritten Teilbereich 86 des Fluidkanals 78 fluidisch verbunden, so dass das Fluid von der Hülse 88 in den dritten Teilbereich 86 überströmen kann.
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Im dritten Teilbereich 86 verläuft der Fluidkanal 78 in der bezogen auf die Bildebene der Figur rechten Antriebswelle 66. Dabei verläuft der Fluidkanal 78 in der rechten Antriebswelle 66 in einem ersten Kanalbereich 90 in axialer Richtung der Welle. Von dem ersten Kanalbereich 90 zweigen zweite Kanalbereiche 92 ab, welche fluidisch mit dem ersten Kanalbereich 90 verbunden sind und welche zumindest im Wesentlichen in radialer Richtung der rechten Antriebswelle 66 verlaufen.
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So ist es möglich, dass das Fluid durch Zentrifugalkraft durch die zweiten Kanalbereiche 92 zu den Kühl- und/oder Schmierstellen 80b–d, 80f und 80g gefördert wird und dort die Sonnenräder 30, 44, die Planetenradelemente 32, 46, jeweilige Verzahnungen sowie das Wälzlager 49 der Antriebsvorrichtung 10 schmieren und/oder kühlen kann. Der Verlauf des Öls ist dabei durch Richtungspfeile in der Figur angedeutet. Wie diesen Richtungspfeilen zu entnehmen ist, können anderweitige Komponenten der Antriebsvorrichtung 10 auch an den anderweitigen Kühl- und/oder Schmierstellen 80e, 80i, 80j, 80k gekühlt und/oder geschmiert werden.
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Wie anhand des Richtungspfeils an der Kühl- und/oder Schmierstelle 80a erkennbar ist, weist die Hülse 88 wenigstens eine Durchtrittsöffnung auf, deren Durchtrittsrichtung zumindest im Wesentlichen in radialer Richtung verläuft. So ist es möglich, dass Fluid aus dem Fluidkanal 78 aus der Hülse 88 austritt und an der Kühl- und/oder Schmierstelle 80a zu den Ausgleichsbolzen 62 sowie gegebenenfalls weiter zu den Ausgleichsrädern 60 und/oder den Wellenrädern 64 gelangt.
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Nachdem das Fluid aus dem Fluidkanal 78 ausgetreten ist, wird es mittels Zentrifugalkraft infolge der Rotation insbesondere der Antriebswellen 66, der Planetengetriebe 26, 28 und des Differentialgetriebes 56 gegen Wandungen der Antriebsvorrichtung 10 und insbesondere gegen das Getriebegehäuse 42 gefördert, wo das Fluid abkühlt. Insbesondere unter Einwirkung der Schwerkraft sammelt sich das Fluid in einem Fluidreservoir 96, welches auch als Ölsumpf bezeichnet wird. Das Fluidreservoir 96 wird dabei an einer in vertikaler Richtung tiefsten Stelle der Antriebsvorrichtung 10 bzw. des Getriebegehäuses 42 gebildet.
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Über einen Abführkanal 98 kann das in dem Fluidreservoir 96 gesammelte Fluid mittels einer weiteren Pumpeinrichtung und/oder mittels der Pumpeinrichtung 76 aus dem Fluidreservoir 96 abtransportiert und zu dem in der Fig. nicht dargestellten Wärmetauscher gefördert werden. Dadurch ist ein Kreislauf des Fluids geschlossen. Mit 100 ist in der Fig. ein Pegel des Fluids bezeichnet.
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Der erste Teilbereich 82 und/oder insbesondere der Abführkanal 98 können besonders vorteilhafterweise zum Kühlen des Getriebegehäuses 42 genutzt werden. Mittels des den Abführkanal 98 und den Fluidkanal 78 durchströmenden Fluids kann Wärme von dem Getriebegehäuse 42 abgeführt und dadurch insbesondere aus dem Aufnahmebereich 70 herausgeführt werden. Dadurch kann ein Hitzestau im Aufnahmebereich 70 vermieden werden.
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Mittels der Fluidversorgungseinrichtung 74 ist somit eine zentrale Kühlung aller Komponenten der in das Rotorelement 16 integrierten Getriebeeinrichtung 24 und somit sowohl der Planetengetriebe 26, 28 als auch des Differentialgetriebes 56 sowie eine zentrale Schmierung aller rotierenden Komponenten der Getriebeeinrichtung 24 möglich. Darüber hinaus kann diese Kühlung und/oder Schmierung auch zum Kühlen der elektrischen Maschine 12 genutzt werden.
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Wie anhand der Figur erkennbar ist, ist in radialer Richtung zwischen dem Rotorelement 16, insbesondere dem Rotorträger 20, und dem Getriebegehäuse 42 ein Luftspalt 102 vorgesehen. Das sich während des Betriebs der Antriebsvorrichtung 10 um die Drehachse 22 relativ zum Getriebegehäuse 42 drehende Rotorelement 16 kann somit durch das fluidgekühlte Getriebegehäuse 42 über den Luftspalt 102 gekühlt werden.
