DE102012208924A1

DE102012208924A1 - Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102012208924A1
Application number: DE102012208924A
Authority: DE
Inventors: Tomas Smetana
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2013-12-05
Also published as: US20150057122A1; WO2013178457A1; CN104603502A; CN104603502B; US9302580B2

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug mit einem Elektromotor vorzuschlagen, welche eine geringe Anzahl von Komponenten benötigt und kompakt aufgebaut ist. Hierzu wird eine Antriebseinrichtung 1 für ein Fahrzeug 2 vorgeschlagen mit einem Elektromotor 6 zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für das Fahrzeug 2, mit einem Untersetzungsgetriebeabschnitt 8, 31, wobei der Untersetzungsgetriebeabschnitt 8, 31 mit dem Elektromotor 6 wirkverbunden ist und das Antriebsdrehmoment untersetzt, mit einem Verteilungsgetriebeabschnitt 10, welcher mit dem Untersetzungsgetriebeabschnitt 8, 31 wirkverbunden ist, wobei der Verteilungsgetriebeabschnitt 10 das untersetzte Antriebsdrehmoment auf zwei Ausgangswellen 11a, b verteilt, wobei der Verteilungsgetriebeabschnitt 10 und der Untersetzungsgetriebeabschnitt 8, 31 koaxial zu einer Hauptgetriebeachse 3 angeordnet sind, und wobei der Verteilungsgetriebeabschnitt 10 als ein Planetenradgetriebe ausgebildet ist, wobei jedem der Ausgangswellen 11a, b ein Planetentrieb 21a, b zugeordnet ist, wobei die Planeten 24a, b der beiden Planetentriebe 21a, b auf einem gemeinsamen Planetenträger 34 in einem gemeinsamen Teilkreisdurchmesser angeordnet sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug mit einem Elektromotor zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für das Fahrzeug, mit einem Untersetzungsgetriebeabschnitt, wobei der Untersetzungsgetriebeabschnitt mit dem Elektromotor wirkverbunden ist und das Antriebsdrehmoment untersetzt, mit einem Verteilungsgetriebeabschnitt, welcher mit dem Untersetzungsgetriebeabschnitt wirkverbunden ist, wobei der Verteilungsgetriebeabschnitt das untersetzte Antriebsdrehmoment auf zwei Ausgangswellen verteilt und wobei der Verteilungsgetriebeabschnitt und der Untersetzungsgetriebeabschnitt koaxial zu einer Hauptgetriebeachse angeordnet sind.
Elektromotoren werden zunehmend in Fahrzeugen eingesetzt, um diese wahlweise alternativ oder ergänzend mit einem Antriebsdrehmoment zur Fortbewegung des Fahrzeugs zu versorgen. Hinsichtlich der Anzahl und Kosten der Komponenten hat es sich als vorteilhafte Alternative erwiesen, über einen einzigen Elektromotor eine Achse und somit zwei Räder des Fahrzeugs anzutreiben. Im Gegensatz zu klassischen Verbrennungsmotoren weisen Elektromotoren eine andere Leistungscharakteristik auf, sodass im Antriebsstrang ein Zwischengetriebe zwischen dem Elektromotor und den angetriebenen Rädern abweichend ausgebildet sein sollten.
Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus der einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2000, Seiten 360–365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge, der wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch und koaxial zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist, wobei in dem Leistungsstrang zwischen Elektromotor und Kegelraddifferenzial ein schaltbarer 2-Gang-Planetenradsatz zur Untersetzung angeordnet ist, der ebenfalls koaxial zu dem E-Motor bzw. dem Kegelraddifferenzial positioniert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug mit einem Elektromotor vorzuschlagen, welche eine geringe Anzahl von Komponenten benötigt und kompakt aufgebaut ist. Diese Aufgabe wird durch eine Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Im Rahmen der Erfindung wird eine Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug vorgeschlagen. Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um einen Personenkraftwagen, bei abgewandelten Ausführungsformen kann es sich jedoch auch um Trike, einen Bus, einen Lastkraftwagen oder ein anderes Fahrzeug mit mindestens einer angetriebenen Achse handeln. Die Antriebseinrichtung ist besonders bevorzugt als ein Einbaumodul aufgebaut, welches kompakt, insbesondere als selbsthaltende Baugruppe, in das Fahrzeug einsetzbar ist.
Die Antriebseinrichtung umfasst einen Elektromotor, welcher zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für das Fahrzeug ausgebildet ist. Bei dem Antriebsdrehmoment handelt es sich besonders bevorzugt um ein Hauptantriebsdrehmoment, sodass das Fahrzeug ausschließlich durch das Antriebsdrehmoment angetrieben wird. Insbesondere ist der Elektromotor so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf.
Die Antriebseinrichtung umfasst einen Untersetzungsgetriebeabschnitt, welcher mit dem Elektromotor wirkverbunden ist, sodass das Antriebsdrehmoment in ein untersetztes Antriebsdrehmoment umgesetzt wird. Insbesondere ist die Winkelgeschwindigkeit und/oder die Anzahl der Umdrehungen pro Minute am Eingang des Untersetzungsgetriebeabschnitts größer als am Ausgang des Untersetzungsgetriebeabschnitts. Diese vorgeschaltete Stufe hat den Vorteil, dass die Drehzahl des üblicherweise hochdrehenden Elektromotors bereits reduziert wird, um die Drehzahl an eine gewünschte Drehzahl der angetriebenen Räder des Fahrzeugs angleichen zu können.
Die Antriebseinrichtung umfasst einen Verteilungsgetriebeabschnitt, wobei der Verteilungsgetriebeabschnitt mit dem Untersetzungsgetriebeabschnitt wirkverbunden ist. Der Verteilungsgetriebeabschnitt ist ausgebildet, das untersetze Antriebsdrehmoment auf zwei Ausgangswellen zu verteilen. Die Ausgangswellen sind den Rädern der Achse des Fahrzeugs zugeordnet.
Es ist besonders bevorzugt, dass der Ausgang, insbesondere die Rotorwelle des Elektromotors drehfest mit einem Eingang des Untersetzungsgetriebeabschnitts verbunden ist und/oder dass ein Ausgang des Untersetzungsgetriebeabschnitts drehfest mit einem Eingang des Verteilungsgetriebeabschnitts verbunden ist und/oder dass die Ausgänge des Verteilungsgetriebeabschnitts drehfest mit den zwei Ausgangswellen verbunden sind. Durch die unmittelbare Wirkverbindung der Funktionsmodule der Antriebseinrichtung können unnötige Zwischenkomponenten eingespart und die Kompaktheit der Antriebseinrichtung erhöht werden.
Es ist vorgesehen, dass zumindest der Verteilungsgetriebeabschnitt und der Untersetzungsgetriebeabschnitt koaxial zu einer Hauptgetriebeachse und damit koaxial zueinander angeordnet sind. Besonders bevorzugt sind die Ausgangswellen koaxial zu dem Eingang und/oder dem Ausgang des Untersetzungsgetriebeabschnitts angeordnet.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Verteilungsgetriebeabschnitt als ein Planetenradgetriebe ausgebildet ist, wobei jedem der Ausgangswellen ein Planetentrieb zugeordnet ist. Vorzugsweise umfasst der Planetentrieb ein Sonnenrad, einen Satz Planeten sowie ein Hohlrad, wobei die Planeten sowohl mit dem Sonnenrad als auch mit dem Hohlrad kämmen. Es wird ferner beansprucht, dass die Planeten der beiden Planetentriebe auf einem gemeinsamen Planetenträger und in einem gemeinsamen Teilkreisdurchmesser angeordnet sind. Der gemeinsame Planetenträger bildet einen bzw. den Eingang für den Verteilungsgetriebeabschnitt. Insbesondere ist der gemeinsame Planetenträger drehfest mit dem Ausgang des Verteilungsgetriebeabschnitts verbunden. Der Planetenträger kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Er kann symmetrisch oder auch asymmetrisch realisiert sein. Der Teilkreisdurchmesser der Planeten wird durch den doppelten Abstand der Drehachsen der Planeten von der Hauptgetriebeachse definiert. Wird somit ein konzentrischer Kreis um die Hauptgetriebeachse gelegt, so befinden sich die Drehachsen der Planeten der beiden Planetentriebe auf diesem Kreis.
Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, dass der Planetenträger für beide Planetentriebe gemeinsam aufgebaut wird, so dass durch die Doppelnutzung des Planetenträgers Komponenten eingespart werden können. Weiterhin verringert sich der Aufwand für eine Lagerung des Planetenträgers im Vergleich zu der Lagerung zweier separater Planetenträger.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung weist der Verteilungsgetriebeabschnitt eine Mehrzahl von Bolzen auf, welche auf dem gemeinsamen Planetenträger angeordnet sind. Jeder der Bolzen trägt jeweils einen Planeten der beiden Planetentriebe, wobei die Planeten auf den Bolzen drehbar gelagert sind. Der Bolzen ist in dieser bevorzugten Ausgestaltung als ein Doppelbolzen oder – allgemein gesprochen – als ein Mehrfachbolzen ausgebildet. Durch die Maßnahme, dass die Planeten der zwei Planetentriebe paarweise auf gemeinsamen Bolzen angeordnet sind, wird die Anzahl der benötigten Komponenten weiter verringert, da andernfalls für jeden Planeten von jedem Planetentrieb ein separater Bolzen notwendig wäre.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der Verteilungsgetriebeabschnitt zwei unabhängig voneinander angeordnete und/oder zueinander verdrehbar gelagerte Hohlräder auf, wobei die Hohlräder jeweils mit Planeten eines der Planetentriebe kämmen und jeweils mit einer der Ausgangswellen wirkverbunden und insbesondere drehfest gekoppelt sind. Die Hohlräder bilden somit die Ausgänge von dem Verteilungsgetriebeabschnitt und sind besonders bevorzugt mit den Ausgangswellen drehfest, insbesondere starr verbunden. Durch die großen Hohlräder ist es möglich, eine weitere Untersetzung zu erreichen und auf diese Weise die Drehzahl weiter zu reduzieren. Insbesondere ist der Verteilungsgetriebeabschnitt so dimensioniert, dass die Winkelgeschwindigkeit und/oder die Drehzahl an den Ausgangswellen kleiner als die Drehzahl bzw. die Winkelgeschwindigkeit an dem gemeinsamen Planetenträger ist.
Bei einer ersten möglichen Ausgestaltung der Erfindung weist der Verteilungsgetriebeabschnitt zwei Sonnenräder auf, welche jeweils einem der Planetentriebe zugeordnet sind und welche in dem Verteilungsgetriebeabschnitt bzw. in der Antriebseinrichtung fixiert angeordnet sind. In dieser einfachsten Ausgestaltung nehmen die zwei Ausgangswellen stets die gleiche Winkelgeschwindigkeit und/oder die gleiche Drehzahl ein. Insbesondere wird das untersetzte Antriebsdrehmoment gleichmäßig auf die zwei Ausgangswellen verteilt.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind die Sonnenräder über einen passiven Ausgleichsmechanismus miteinander gekoppelt, so dass die Sonnenräder über den passiven Ausgleichsmechanismus zueinander verdrehbar sind. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der passive Ausgleichsmechanismus eine Sperrwirkung aufweist, wobei der Sperrwert größer als 5 %, vorzugsweise größer als 10 % ist. In dieser Ausgestaltung ist der Verteilungsgetriebeabschnitt mit dem passiven Ausgleichsmechanismus als ein Ausgleichs- oder Sperrdifferential ausgebildet.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Sonnenräder über einen aktiven Ausgleichsmechanismus miteinander gekoppelt. Der aktive Ausgleichsmechanismus ist ausgebildet, die Sonnenräder zueinander zu verdrehen und auf diese Weise eine Änderung der Drehmomentverteilung zwischen den Ausgangswellen zu erreichen. Insbesondere ist der aktive Ausgleichsmechanismus ausgebildet, ein Hilfsdrehmoment auf die Sonnenräder zu beaufschlagen. Im speziellen bildet der aktive Ausgleichsmechanismus eine Torque-Vectoring-Einrichtung für das Fahrzeug. In einer möglichen konstruktiven Ausgestaltung weist der aktive Ausgleichsmechanismus einen Hilfselektromotor auf, wobei dessen Rotorwelle mit einem Zahnrad gekoppelt ist, welches zugleich sowohl mit einem Zahnrad, das drehfest mit dem einen Sonnenrad und mit einem Zahnrad, welches drehfest mit dem anderen Zahnrad gekoppelt ist, kämmt.
In einer möglichen konstruktiven Weiterbildung sind die Sonnenräder über Hohlwellenabschnitte, welche in einem Durchführungsbereich koaxial und konzentrisch zu einer der Ausgangswellen sowie zu sich selbst angeordnet sind, mit dem Ausgleichsmechanismus gekoppelt. Beispielsweise ist eines der Sonnenräder mit einem ersten Hohlwellenabschnitt gekoppelt, das andere der Sonnenräder mit einem zweiten Hohlwellenabschnitt, welcher koaxial und konzentrisch zu dem ersten Hohlwellenabschnitt angeordnet ist, wobei beide Hohlwellenabschnitte konzentrisch und koaxial zu der Ausgangswelle angeordnet sind. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine sehr platzsparende Anordnung der Komponenten.
Bei einer möglichen Realisierung der Erfindung sind auf den freien Enden der Hohlwellenabschnitte Kegelräder, insbesondere Kegelzahnräder als die Zahnräder, drehfest angeordnet, wobei der Hilfselektromotor senkrecht zu der Längserstreckung der Hohlwellenabschnitte ausgerichtet ist und über die Rotorwelle ein Kegelrad antreibt, welches mit den aufgesetzten Kegelrädern kämmt, um eine Relativverdrehung, eine Drehmomentverteilung und/oder eine Drehgeschwindigkeitsumverteilung zwischen den Sonnenrädern zu erreichen.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung ist in dem Durchführungsbereich der Untersetzungsgetriebeabschnitt angeordnet. In dieser Ausgestaltung ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Untersetzungsgetriebeabschnitt zwischen dem Ausgleichsmechanismus, insbesondere dem aktiven Ausgleichsmechanismus und dem Untersetzungsgetriebeabschnitt angeordnet ist. Diese Ausgestaltung fördert einen kompakten Aufbau der Antriebseinrichtung.
Bei einer besonders bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung ist der Elektromotor koaxial, insbesondere mit dessen Rotorwelle koaxial, zu der Hauptgetriebeachse angeordnet. Der Untersetzungsgetriebeabschnitt ist als ein Planetentrieb ausgebildet und/oder umfasst diesen, wobei die Rotorwelle des Elektromotors als eine Hohlwelle ausgebildet ist und mit einem Untersetzungssonnenrad des Planetentriebs wirkverbunden und insbesondere drehfest verbunden ist. Der Planetentrieb umfasst zudem einen Untersetzungsplanetenträger, der mit dem gemeinsamen Planetenträger wirkverbunden, insbesondere drehfest oder starr gekoppelt ist. Ein Untersetzungshohlrad des Planetentriebs ist stationär in der Antriebseinrichtung angeordnet. In dieser Ausgestaltung ist bevorzugt vorgesehen, dass der Elektromotor zwischen dem aktiven Ausgleichsmechanismus und dem Untersetzungsgetriebeabschnitt angeordnet ist, sodass eine koaxial orientierte und sehr kompakte Antriebseinrichtung vorliegt.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Untersetzungsplaneten des Untersetzungsgetriebeabschnitts auf den gemeinsamen Bolzen des Verteilungsgetriebeabschnitts gelagert. In diesem Fall sind die gemeinsamen Bolzen als Dreifachbolzen ausgebildet. Diese Ausgestaltung unterstützt weiter die Aufgabe, die Anzahl der Komponenten für die Antriebseinrichtung gering zu halten. Dies führt neben der Kostenersparnis auch zu einer Gewichtsersparnis der Antriebseinrichtung.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist der Elektromotor, insbesondere mit dessen Rotorwelle, parallel versetzt zu der Hauptgetriebeachse angeordnet. Die Rotorwelle treibt in dieser Ausgestaltung den als eine Stirnradstufe ausgebildeten Untersetzungsgetriebeabschnitt an. Diese Ausgestaltung ermöglicht ebenfalls eine sehr kompakte Realisierung der Antriebseinrichtung, wobei jedoch das Gewicht bzw. die Masse der Antriebseinrichtung anders verteilt ist, wie in der anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
1 in einer schematischen Darstellung den Aufbau einer Antriebseinrichtung als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 in gleicher Darstellung wie in 1 eine weitere Antriebseinrichtung als zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Einander entsprechende oder gleiche Teile bzw. Komponenten sind in den beiden Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die 1 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung eine Antriebseinrichtung 1 für ein Fahrzeug 2 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Fahrzeug 2 ist nur stark schematisiert angedeutet. Die Antriebseinrichtung 1 dient zum Antrieb einer Hauptgetriebeachse 3 des Fahrzeugs 2 mit zwei Rädern 4, wobei die Antriebseinrichtung 1 ausgebildet ist, die Räder 4 mit einem Antriebsdrehmoment zu beaufschlagen.
Die Antriebseinrichtung 1 weist vier Abschnitte auf, wobei in einem ersten Abschnitt 5 ein Elektromotor 6 mit einem Stator und einem Rotor zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für das Fahrzeug 2 angeordnet ist. In einem zweiten Abschnitt 7 ist ein Untersetzungsgetriebeabschnitt 8 angeordnet, welcher das Antriebsdrehmoment des Elektromotors 6 untersetzt und dadurch die Drehzahl verlangsamt. In einem dritten Abschnitt 9 ist ein Verteilungsgetriebeabschnitt 10 positioniert, welcher dazu dient, das untersetzte Antriebsdrehmoment auf zwei als Abtriebswellen 11a, b ausgebildete Ausgangswellen zu verteilen, wobei die Abtriebswellen 11a, b mit den Rädern 4 des Fahrzeugs 2 gekoppelt sind. In einem vierten Abschnitt 12 ist ein aktiver Ausgleichsmechanismus 13 angeordnet, welcher ausgebildet ist, die Drehmomentverteilung auf die Abtriebswellen 11a, b zu verändern.
Der Elektromotor 6 weist einen Stator 14 und einen Rotor 15 auf, wobei der Rotor 15 mit einer Hohlwelle 16 drehfest gekoppelt ist. Elektromotor 6, Stator 14, Rotor 15 und Hohlwelle 16 sind konzentrisch und koaxial zu der Hauptgetriebeachse 3 angeordnet.
Das von dem Elektromotor 6 erzeugte Antriebsdrehmoment wird an den Untersetzungsgetriebeabschnitt 8 übertragen. Der Untersetzungsgetriebeabschnitt 8 ist als ein Planetentrieb ausgebildet und umfasst ein Untersetzungssonnenrad 17, Untersetzungsplaneten 18 und ein Untersetzungshohlrad 19. Das Untersetzungssonnenrad 17, die Untersetzungsplaneten 18 und das Untersetzungshohlrad 19 sind als stirnradverzahnte Komponenten ausgebildet. Insbesondere sind diese als Stirnzahnräder realisiert, die an ihrem umlaufenden Umfang eine Kopplungsstruktur, wie z.B. Zähne, tragen. Die Hohlwelle 16 ist unmittelbar drehfest mit dem Untersetzungssonnenrad 17 gekoppelt, sodass diese im Betrieb gemeinsam um die Hauptgetriebeachse 3 rotieren. Das Untersetzungshohlrad 19 ist in der Antriebseinrichtung 1 ortsfest angeordnet. Auf einem umlaufenden Teilkreis sind die Untersetzungsplanetenräder 18 angeordnet und kämmen sowohl mit dem Untersetzungssonnenrad 17 als auch mit dem Untersetzungshohlrad 19. Der Teilkreis weist einen Teilkreisdurchmesser auf, der durch die Position der Drehachsen der Untersetzungsplanetenräder 18 und/oder durch die Position von Bolzen 20 definiert ist, auf denen die Untersetzungsplanetenräder 18 drehbar angeordnet sind. Die Bolzen 20 bzw. ein nicht dargestellter, die Bolzen 20 tragender Planetenträger bilden einen Ausgang des Verteilungsgetriebeabschnitts 8. Die am als das Untersetzungssonnenrad 17 ausgebildeten Eingang des Untersetzungsgetriebeabschnitts 8 anliegende Drehzahl ist größer als die an dem nicht dargestellten Träger bzw. den Bolzen 20 anliegende Drehzahl um die Hauptgetriebeachse 3.
Der Verteilungsgetriebeabschnitt 10 umfasst zwei Planetentriebe 21a, b, wobei jeder der beiden Planetentriebe 21a, b ein Sonnenrad 22a, b, ein Hohlrad 23a, b, sowie eine Mehrzahl von Planeten 24a, b aufweist.
In analoger Weise zu dem Planetentrieb des Untersetzungsgetriebeabschnitts 8 kämmen die Planeten 23a, b sowohl mit dem jeweils zugeordneten Sonnenrad 22a, b als auch mit dem zugeordneten Hohlrad 23a, b. Die Planeten 24a, b sitzen auf den Bolzen 20, sodass auf jedem Bolzen 20 ein Untersetzungsplanetenrad 18 und jeweils ein Planet 24a und ein Planet 24b drehbar gelagert sind. Insbesondere weisen die Planeten 24a, b den gleichen Durchmesser und/oder die gleiche Verzahnung auf. Optional kann auch der Untersetzungsplanet 18 den gleichen Durchmesser und die gleiche Zahnanzahl aufweisen. Der nicht dargestellte gemeinsame Planetenträger für die Bolzen 20 bildet somit sowohl einen Ausgang des Untersetzungsgetriebeabschnitts 8 als auch einen Eingang in den Verteilungsgetriebeabschnitt 10.
Die Hohlräder 23a, b sind unabhängig voneinander angeordnet, sodass diese sich relativ zueinander verdrehen können. Das Hohlrad 23a ist mit der Abtriebswelle 11a und das Hohlrad 23b mit der Abtriebswelle 11b drehfest verbunden. Die Abtriebswellen 11a, b sind koaxial zu der Hauptgetriebeachse 3 angeordnet. Die Abtriebswelle 11a ist zudem koaxial und konzentrisch zu der Hohlwelle 16 angeordnet.
In einem ersten möglichen Ausführungsbeispiel sind die Sonnenräder 22a, b in der Antriebseinrichtung 1 stationär oder ortsfest angeordnet. In diesem Fall wird das untersetzte Antriebsdrehmoment von dem Verteilungsgetriebeabschnitt 10 stets gleichmäßig auf die Abtriebswellen 11a, b verteilt.
In der hier dargestellten Ausführungsform sind die Sonnenräder 22a, b mit Hohlwellenabschnitten 25a, b drehfest gekoppelt, welche zueinander koaxial und konzentrisch angeordnet sind und welche von der Hohlwelle 16 umschlossen werden und die Abtriebswelle 11a umschließen. Die Hohlwellenabschnitte 25a, b sind drehfest mit Kegelrädern 26a, b verbunden. Die Hohlwellenabschnitte 25a, b verlaufen in einem Durchführungsbereich 27 durch den Elektromotor 6. Die Kegelräder 26a, b kämmen mit einem Kegelrad 28, dessen Drehachse senkrecht zu der Hauptgetriebeachse 3 angeordnet ist und welche über einen Hilfselektromotor 29 angetrieben werden kann. Kegelräder 26a, b, Kegelrad 28 sowie Hilfselektromotor 29 bilden gemeinsam den aktiven Ausgleichsmechanismus 13. Im Betrieb kann durch Rotation des Kegelrads 28 ein Drehmoment über die Kegelräder 26a, b, die Hohlwellenabschnitte 26a, b auf die Sonnenräder 22a, b und damit in die beiden Planetentriebe 21a, b eingeleitet werden.
Die in der 1 dargestellte Antriebseinrichtung 1 bietet eine sehr kompakte Ausführung, wobei zugleich nur eine geringe Anzahl von Komponenten benötigt werden.
Die 2 zeigt eine alternative Ausführungsform der Antriebseinrichtung 1, wobei der Verteilungsgetriebeabschnitt 10 und der aktive Ausgleichsmechanismus 13 entsprechend wie in der 1 ausgeführt sind, sodass auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen wird. Allerdings ist in der 2 der Elektromotor 6 mit seiner Rotorwelle 30 parallel zur Hauptgetriebeachse 3 angeordnet. Zudem ist der Elektromotor 6 auf einer dem aktiven Ausgleichsmechanismus 13 abgewandten Seite des Verteilungsgetriebeabschnitts 10 positioniert.
Das Antriebsdrehmoment wird über die Rotorwelle 30 in einen abgewandelten Untersetzungsgetriebeabschnitt 31 eingebracht, wobei der Eingang als ein Zahnrad 32 ausgebildet ist, welches mit einem zweiten Zahnrad 33 kämmt, das konzentrisch und koaxial zu der Hauptgetriebeachse 3 angeordnet ist. Das zweite Zahnrad 33 ist drehfest mit einem Träger 34 verbunden, welcher die Bolzen 20 des Verteilungsgetriebeabschnitts 10 trägt. Der Untersetzungsgetriebeabschnitt 31 ist in dieser Ausführungsform als eine Stirnradstufe ausgebildet. Funktional betrachtet findet jedoch wieder eine Untersetzung statt, sodass die Drehzahl an dem ersten Zahnrad 31 stets größer als die Drehzahl der Bolzen 20 bzw. des Trägers 34 ist. Die Bolzen 20 sind in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung als Doppelbolzen ausgebildet, welche die Planeten 24a, b tragen.
Bezugszeichenliste

1: Antriebseinrichtung
2: Fahrzeug
3: Hauptgetriebeachse
4: Rad
5: 1. Abschnitt
6: Elektromotor
7: 2. Abschnitt
8: Untersetzungsgetriebeabschnitt
9: 3. Abschnitt
10: Verteilungsgetriebeabschnitt
11a, b: Abtriebswelle
12: 4. Abschnitt
13: Ausgleichsmechanismus
14: Stator
15: Rotor
16: Hohlwelle
17: Untersetzungssonnenrad
18: Untersetzungsplanet
19: Untersetzungshohlrad
20: Bolzen
21a, b: Planetentrieb
22a, b: Sonnenrad
23a, b: Hohlrad
24a, b: Planet
25a, b: Hohlwellenabschnitt
26a, b: Kegelrad
27: Durchführungsbereich
28: Kegelrad
29: Hilfselektromotor
30: Rotorwelle
31: Untersetzungsgetriebeabschnitt
32: erstes Zahnrad
33: zweites Zahnrad
34: Träger

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2000, Seiten 360–365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge [0003]

Claims

Antriebseinrichtung (1) für ein Fahrzeug (2) mit einem Elektromotor (6) zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für das Fahrzeug (2), mit einem Untersetzungsgetriebeabschnitt (8, 31), wobei der Untersetzungsgetriebeabschnitt (8, 31) mit dem Elektromotor (6) wirkverbunden ist und das Antriebsdrehmoment untersetzt, mit einem Verteilungsgetriebeabschnitt (10), welcher mit dem Untersetzungsgetriebeabschnitt (8, 311) wirkverbunden ist, wobei der Verteilungsgetriebeabschnitt (10) das untersetzte Antriebsdrehmoment auf zwei Ausgangswellen (11a, b) verteilt, wobei der Verteilungsgetriebeabschnitt (10) und der Untersetzungsgetriebeabschnitt (8, 31) koaxial zu einer Hauptgetriebeachse (3) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilungsgetriebeabschnitt (10) als ein Planetenradgetriebe ausgebildet ist, wobei jedem der Ausgangswellen (11a, b) ein Planetentrieb (21a, b) zugeordnet ist, wobei die Planeten (24a, b) der beiden Planetentriebe (21a, b) auf einem gemeinsamen Planetenträger (34) in einem gemeinsamen Teilkreisdurchmesser angeordnet sind.
Antriebseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilungsgetriebeabschnitt (10) eine Mehrzahl von Bolzen (20) aufweist, wobei auf den Bolzen (20) jeweils ein Planet (24a, b) der beiden Planetentriebe (21a, b) gelagert ist.
Antriebseinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilungsgetriebeabschnitt (10) zwei unabhängig voneinander angeordnete und/oder zueinander verdrehbar gelagerte Hohlräder (23a, b) aufweist, wobei die Hohlräder (23a, b) jeweils mit Planeten (24a, b) eines der Planetentriebe (21a, b) kämmen und jeweils mit einem der Ausgangswellen (11a, b) wirkverbunden und insbesondere drehfest gekoppelt sind.
Antriebseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilungsgetriebeabschnitt (10) zwei unabhängig voneinander gelagerte Sonnenräder (22a, b) aufweist, wobei die Sonnenräder (22a, b) jeweils mit Planeten (24a, b) eines der Planetentriebe (21a, b) kämmen.
Antriebseinrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenräder (22a, b) über einen aktiven Ausgleichsmechanismus (13) miteinander gekoppelt sind.
Antriebseinrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenräder (22a, b) über Holwellenabschnitte (25a, b), welche in einem Durchführungsbereich (27) koaxial und konzentrisch zu einem der Ausgangswellen (11a) angeordnet sind, mit dem Ausgleichsmechanismus (13) gekoppelt sind.
Antriebseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Durchführungsbereich (27) der Untersetzungsgetriebeabschnitt (8, 31) angeordnet ist.
Antriebseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (6) koaxial zu der Getriebehauptachse (3) angeordnet ist und dass der Untersetzungsgetriebeabschnitt (8) als ein Planetentrieb ausgebildet ist, wobei eine Rotorwelle (30) des Elektromotors (6) als eine Hohlwelle (16) ausgebildet ist und mit einem Untersetzungssonnenrad (17) wirkverbunden ist und zudem ein Untersetzungsplanetenträger mit dem gemeinsamen Planetenträger (34) drehfest gekoppelt ist oder einen Teil davon bildet.
Antriebseinrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Untersetzungsplaneten (18) des Untersetzungsgetriebeabschnitts (8) auf den Bolzen (20) des Verteilungsgetriebeabschnitts (10) gelagert sind.
Antriebseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (6) parallel versetzt zu der Getriebehauptachse (3) angeordnet ist, wobei eine Rotorwelle (30) des Elektromotors (6) den als Stirnradstufe ausgebildeten Untersetzungsgetriebeabschnitt (31) antreibt, wobei ein Zahnrad (33) der Stirnradstufe mit dem gemeinsamen Planetenträger (34) drehfest gekoppelt ist.