DE102013211301A1

DE102013211301A1 - driving means

Info

Publication number: DE102013211301A1
Application number: DE102013211301.3A
Authority: DE
Inventors: Achim Hawighorst; Mario Huesges
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2014-12-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung (1) mit einer elektrischen Maschine (5), die einen Stator (15) und einen Rotor (16) aufweist, und mit einem Planetenradgetriebe (7), das eine Abtriebswelle (8) aufweist, wobei der Rotor (16) der elektrischen Maschine (5) als ein Hohlrad (12) ausgebildet und das Planetenradgetriebe (7) in dem Hohlrad (12) angeordnet ist. Es ist vorgesehen, dass das Planetenradgetriebe (7) als Nabenschaltung (6) ausgebildet ist.The invention relates to a drive device (1) with an electrical machine (5), which has a stator (15) and a rotor (16), and with a planetary gear (7), which has an output shaft (8), the rotor ( 16) of the electrical machine (5) as a ring gear (12) and the planetary gear (7) is arranged in the ring gear (12). The planetary gear (7) is designed as a hub gear (6).

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung mit einer elektrischen Maschine, die einen Stator und einen Rotor aufweist, mit einem Planetenradgetriebe, das eine Abtriebswelle aufweist, wobei der Rotor der elektrischen Maschine als ein Hohlrad ausgebildet und das Planetenradgetriebe in dem Hohlrad angeordnet ist. The invention relates to a drive device with an electric machine having a stator and a rotor, with a planetary gear having an output shaft, wherein the rotor of the electric machine is formed as a ring gear and the planetary gear is arranged in the ring gear.

Stand der TechnikState of the art

Antriebseinrichtungen der Eingang genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. In modernen Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, werden immer häufiger elektrische Maschinen zum Antrieb des Kraftfahrzeugs und/oder als Stelleinrichtung für Funktionseinheiten des Fahrzeugs verwendet. Dabei steigen die Ansprüche an die Leistungsfähigkeit sowie die Bauraumoptimierung stetig. Drive devices of the type mentioned are known from the prior art. In modern vehicles, in particular motor vehicles, electrical machines are increasingly being used to drive the motor vehicle and / or as a setting device for functional units of the vehicle. At the same time, demands on performance and space optimization are steadily increasing.

In der Offenlegungsschrift EP 2 073 358 A2 wurde bereits ein kompakter Stellantrieb vorgeschlagen, der ein Planetenradgetriebe aufweist, in welches eine elektrische Maschine integriert ausgebildet ist. Dabei wird ein Hohlrad des Planetenradgetriebes von einem Rotor der elektrischen Maschine gebildet. Hieraus ergibt sich eine kompakte Bauweise, die eine gewünschte Über- oder Untersetzung von Drehzahl/Drehmoment der elektrischen Maschine auf eine Abtriebswelle des Planetenradgetriebes erlaubt. In the published patent application EP 2 073 358 A2 has already been proposed a compact actuator, which has a planetary gear, in which an electrical machine is integrated. In this case, a ring gear of the planetary gear is formed by a rotor of the electric machine. This results in a compact design that allows a desired transmission or reduction of speed / torque of the electric machine to an output shaft of the planetary gear.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat gegenüber der bekannten Lösung den Vorteil, dass das Planetenradgetriebe nicht auf ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis beschränkt ist. Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das Planetenradgetriebe als Nabenschaltung ausgebildet ist. Dabei handelt es sich bei dem Planetenradgetriebe um ein schaltbares Planetenradgetriebe, dessen Übersetzungsverhältnis veränderbar ist. Dadurch wird der Anwendungsbereich der Antriebseinrichtung erweitert. Insbesondere wird es durch die Nabenschaltung ermöglicht, dass die Antriebseinrichtung stets in einem für den Anwendungsfall optimalen Leistungsbereich arbeitet, wodurch auch der Energieverbrauch der elektrischen Maschine optimiert wird. Unter einem Planetenradgetriebe ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung allgemein ein Umlaufrädergetriebe zu verstehen, das wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Getriebewellen besitzt, die selbst auf einer Kreisbahn um die Achse eines Sonnenrads oder Hohlrads umlaufen. Dabei kann das Planetenradgetriebe auch ohne Hohlrad oder Sonnenrad ausgebildet sein. Der als Hohlrad ausgebildete Rotor der elektrischen Maschine weist gemäß einer ersten Ausführungsform bevorzugt an seiner Innenseite eine Verzahnung auf, um einen Bestandteil des Planetenradgetriebes zu bilden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Hohlrad der elektrischen Maschine kein Hohlrad des Planetenradgetriebes, sondern weist ein innen liegendes Sonnenrad auf, das ein Sonnenrad des Planetenradgetriebes bildet. Das Sonnenrad ist zweckmäßigerweise einstückig mit dem Rotor ausgebildet und erstreckt sich axial zweckmäßigerweise über einen kürzeren Bereich als der Rotor.The drive device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage over the known solution that the planetary gear is not limited to a specific gear ratio. The drive device according to the invention is characterized in that the planetary gear is designed as a hub circuit. In this case, the planetary gear is a switchable planetary gear whose transmission ratio is variable. As a result, the scope of the drive device is extended. In particular, it is made possible by the hub circuit that the drive device always operates in an optimal power range for the application, whereby the energy consumption of the electric machine is optimized. Under a planetary gear in the context of the present application is generally to understand a planetary gear transmission having at least one, preferably a plurality of transmission shafts, which rotate even on a circular path about the axis of a sun gear or ring gear. In this case, the planetary gear can be formed without ring gear or sun gear. The trained as a ring gear rotor of the electric machine, according to a first embodiment, preferably on its inner side a toothing to form a part of the planetary gear. According to a further embodiment, the ring gear of the electric machine is not a ring gear of the planetary gear, but has an inner sun gear, which forms a sun gear of the planetary gear. The sun gear is expediently formed in one piece with the rotor and axially expediently extends over a shorter range than the rotor.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Nabenschaltung wenigstens zwei Schaltstufen aufweist. Die Schaltstufen zeichnen sich dadurch aus, dass sie unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse, übersetzend oder untersetzend, aufweisen. Dadurch kann beispielsweise bei gleich bleibender Drehzahl der elektrischen Maschine an der Abtriebswelle von einem drehmomenthohen Betrieb mit niedriger Drehzahl in einen drehmomentniedrigen Betrieb mit hoher Drehzahl gewechselt werden. Durch die Ausbildung der Nabenschaltung in wenigstens zwei Schaltstufen zeichnet sich die Nabenschaltung dadurch aus, dass das Übersetzungsverhältnis stufenartig veränderbar ist. According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the hub circuit has at least two switching stages. The switching stages are characterized by the fact that they have different transmission ratios, translating or reducing. As a result, for example, with the rotational speed of the electric machine remaining constant on the output shaft, it is possible to switch from a high-torque operation at low rotational speed to a high-torque operation at high rotational speed. Due to the design of the hub circuit in at least two switching stages, the hub circuit is characterized in that the transmission ratio is changed stepwise.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Nabenschaltung als stufenlose Nabenschaltung ausgebildet ist. Eine derartige stufenlose Nabenschaltung lässt sich beispielsweise durch ein Planetenradgetriebe bilden, das anstelle von Zahnrädern Kugeln aufweist, die zwischen Sonnenrad und Hohlrad abrollen. Durch Kippen von Drehachsen der Kugeln im Verhältnis zu seitlich angeordneten Scheiben wird das Übersetzungsverhältnis stufenlos variiert. Derartige Nabengetriebe sind unter dem Namen NuVinci-Getriebe bekannt geworden. Durch eine derartige, stufenlos verstellbare Nabenschaltung lässt sich der Anwendungsbereich der Nabenschaltung erweitern. According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the hub circuit is designed as a continuously variable hub circuit. Such a continuously variable hub gear can be formed for example by a planetary gear, which has instead of gears wheels that roll between the sun and ring gear. By tilting axes of rotation of the balls in relation to laterally arranged discs, the transmission ratio is varied continuously. Such hub gears have become known under the name NuVinci transmission. By such a continuously variable hub circuit, the scope of the hub circuit can be extended.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Rotor als Innenläuferrotor ausgebildet ist und mehrere Magnetelemente über seinen Umfang verteilt, insbesondere gleichmäßig über seinen Umfang verteilt, aufweist. Eine zum Betreiben der elektrischen Maschine notwendige und ansteuerbare Wicklung ist an einem Stator gehäusefest vorgesehen. Vorzugsweise weist der Rotor die Magnetelemente entsprechend an seiner Mantelaußenumfangsseite auf, während an seiner Innenseite das Hohlrad, gegebenenfalls mit einer Verzahnung, ausgebildet ist.According to an advantageous development of the invention, it is provided that the rotor is designed as an internal rotor rotor and distributes a plurality of magnetic elements over its circumference, in particular distributed uniformly over its circumference. A necessary for driving the electric machine and controllable winding is fixed to the housing fixed to the housing. Preferably, the rotor has the magnetic elements corresponding to its outer circumferential outer side, while on its inside the ring gear, optionally with a toothing, is formed.

Bevorzugt weist das Planetenradgetriebe mindestens ein, insbesondere wenigstens zwei Planetenradsätze auf. Durch die Anzahl der Planetenradsätze lässt sich die Variabilität des Übersetzungsverhältnisses der Antriebseinrichtung weiter beeinflussen. Insbesondere wird durch Hinzufügen weiterer Planetenradsätze die Anzahl der Schaltstufen bei der mit Schaltstufen ausgebildeten Nabenschaltung erhöht. So ist es denkbar, mehrere Planetenradsätze axial hintereinander anzuordnen. Durch eine Betätigungseinrichtung, die zum Verändern des Übersetzungsverhältnisses beziehungsweise zum Verändern der eingestellten Schaltstufe ausgebildet ist, kann dann zwischen den Planetenradsätzen gewechselt beziehungsweise es können die Planetenradsätze und/oder jeweils vorgesehene Hohlräder in ihrer Bewegungsfreiheit beeinflusst werden.Preferably, the planetary gear at least one, in particular at least two planetary gear sets. Due to the number of planetary gear sets, the variability of the transmission ratio of the drive device can be further influence. In particular, by adding further planetary gear sets, the number of switching stages is increased in the case of switching stages formed with hub gears. Thus, it is conceivable to arrange several planetary gear sets axially one behind the other. By an actuating device which is designed to change the transmission ratio or for changing the set switching stage, can then be changed between the planetary gear sets or it can be the planetary gear sets and / or respectively provided ring gears are influenced in their freedom of movement.

Vorzugsweise weist das Planetenradgetriebe wenigstens ein weiteres Hohlrad auf. Bildet der Rotor der elektrischen Maschine das (erste) Hohlrad des Planetenradgetriebes, wie zuvor erwähnt, so weist das Planetenradgetriebe bereits ein eigenes Hohlrad auf. Durch das Vorsehen mindestens eines weiteren (zweiten) Hohlrads lässt sich die Variabilität der Schaltstufen beziehungsweise des Übersetzungsverhältnisses weiter erhöhen. Bildet der Rotor der elektrischen Maschine ein Hohlrad, das nicht Bestandteil beziehungsweise wirkender Bestandteil des Planetenradgetriebes ist, sondern ein Sonnenrad, so kann auch hier das Vorsehen eines weiteren Hohlrads für das Planetenradgetriebe die Variabilität der Schaltstufen entsprechend erweitert werden.Preferably, the planetary gear has at least one further ring gear. Forms the rotor of the electric machine, the (first) ring gear of the planetary gear, as mentioned above, the planetary gear already has its own ring gear. By providing at least one further (second) ring gear, the variability of the shift stages or the transmission ratio can be further increased. If the rotor of the electric machine forms a ring gear, which is not a component or effective component of the planetary gear, but a sun gear, then the provision of a further ring gear for the planetary gear can be extended accordingly the variability of the switching stages.

Besonders bevorzugt ist das wenigstens eine weitere Hohlrad gehäusefest unverdrehbar angeordnet und/oder ausgebildet. Das weitere Hohlrad wird insbesondere von einem Gehäuse oder einem die Antriebseinrichtung tragenden Element gebildet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das weitere Hohlrad von einem separaten Bauteil gebildet wird, das an das die Einrichtung tragende Element beziehungsweise an dem Gehäuse befestigbar ist. Besonders bevorzugt weist das weitere Hohlrad einen Außendurchmesser auf, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Rotors, wobei das weitere Hohlrad zumindest bereichsweise – axial gesehen – in den Rotor der elektrischen Maschine hineinragt.Particularly preferably, the at least one further ring gear fixed to the housing is arranged non-rotatably and / or formed. The further ring gear is formed, in particular, by a housing or an element carrying the drive device. According to a further embodiment, it is provided that the further ring gear is formed by a separate component which can be fastened to the element carrying the device or to the housing. Particularly preferably, the further ring gear has an outer diameter which is smaller than the inner diameter of the rotor, wherein the further ring gear projects at least in regions - seen axially - into the rotor of the electric machine.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens zwei weitere Hohlräder vorgesehen sind, von denen das eine wie oben beschrieben ausgebildet ist und das andere (dritte) Hohlrad drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist. Vorteilhafterweise weist das andere Hohlrad einen kleineren Durchmesser als das eine weitere Hohlrad auf und ist innerhalb des einen weiteren Hohlrads angeordnet. In dem Fall, in welchem der Rotor der elektrischen Maschine das Sonnenrad bildet, sind das eine und das andere weitere Hohlrad die einzigen Hohlräder der Nabenschaltung.According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that at least two further ring gears are provided, one of which is formed as described above and the other (third) ring gear rotatably connected to the output shaft. Advantageously, the other ring gear has a smaller diameter than the one further ring gear and is disposed within the one further ring gear. In the case where the rotor of the electric machine forms the sun gear, the one and the other other ring gear are the only ring gears of the hub gear.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Planetenradgetriebe wenigstens eine betätigbare Kupplung aufweist. Die Kupplung ist vorteilhafterweise als mechanische, elektromechanische, hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Kupplung ausgebildet. Mittels der Kupplung lässt sich der Kraftfluss beispielsweise von einem Planetenradsatz zum nächsten unterbrechen oder herstellen, um das Übersetzungsverhältnis der Nabenschaltung weiter zu beeinflussen.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the planetary gear has at least one actuatable clutch. The coupling is advantageously designed as a mechanical, electromechanical, hydraulically or pneumatically actuated coupling. By means of the coupling, the power flow can be interrupted or produced, for example, from one planetary gear set to the next in order to further influence the gear ratio of the hub gear.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mit der Abtriebswelle ein Antriebsrad, insbesondere ein Kraftfahrzeugrad, das eine Radfelge und einen auf der Radfelge angeordneten Reifen aufweist, drehfest verbunden ist. Insgesamt ist somit die Antriebseinrichtung als eine Radnabenmaschine mit integrierter Nabenschaltung ausgebildet. Ein Kraftfahrzeug kann ein oder mehrere derartiger Radnabenmaschinen aufweisen, die zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und/oder zur Erzeugung elektrischer Energie aus der Bewegungsenergie des Kraftfahrzeugs vorgesehen sind. Die erfindungsgemäße Ausbildung der Antriebseinrichtung führt zu einer besonders kompakten Bauweise, die aufgrund der Nabenschaltung einen optimalen Betrieb der elektrischen Maschine bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen und/oder Drehmomentanforderungen ermöglicht.According to a preferred development of the invention, it is provided that a drive wheel, in particular a motor vehicle wheel, which has a wheel rim and a tire arranged on the wheel rim, is rotatably connected to the output shaft. Overall, therefore, the drive device is designed as a wheel hub machine with integrated hub circuit. A motor vehicle may comprise one or more of such wheel hub machines, which are provided for driving the motor vehicle and / or for generating electrical energy from the kinetic energy of the motor vehicle. The construction of the drive device according to the invention leads to a particularly compact construction which, due to the hub circuit, enables optimum operation of the electric machine under different operating conditions and / or torque requirements.

Vorzugsweise sind dazu die elektrische Maschine und die Nabenschaltung innerhalb der Radfelge angeordnet. Dadurch ergibt sich – in axialer Richtung gesehen – eine besonders kurz bauende Antriebseinrichtung, die in das Fahrzeugrad des Kraftfahrzeugs integrierbar beziehungsweise integriert ist. Preferably, for this purpose, the electric machine and the hub circuit are arranged within the wheel rim. This results - seen in the axial direction - a particularly short-built drive device which is integrated or integrated into the vehicle wheel of the motor vehicle.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigenIn the following, the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Show this

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Radnabenmaschine, 1 A first embodiment of a wheel hub machine,

2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Radnabenmaschine und 2 a second embodiment of the wheel hub and

3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Radnabenmaschine, jeweils in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung. 3 a third embodiment of the wheel hub machine, each in a simplified longitudinal sectional view.

1 zeigt in einer schematischen Längsschnittdarstellung eine Antriebseinrichtung 1 für ein nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug weist ein Trägerelement 2 auf, das beispielsweise von einer Radaufhängung des Kraftfahrzeugs gebildet wird. Das Trägerelement 2 weist einen nach außen weisenden Lagerzapfen 3 sowie eine koaxial zu dem Lagerzapfen 3 angeordnete Zylinderwand 4 auf. Innerhalb der Zylinderwand 4 sind eine elektrische Maschine 5 sowie eine Nabenschaltung 6 angeordnet, wobei die Nabenschaltung 6 ein Planetenradgetriebe 7 aufweist, dessen Abtriebswelle 8 drehfest mit einer Radfelge 9 verbunden ist, an deren Mantelaußenseite ein Reifen 10 angeordnet ist, der in Kontakt mit einer Fahrbahn 11 steht. 1 shows a schematic longitudinal sectional view of a drive device 1 for a motor vehicle not shown in detail. The motor vehicle has a carrier element 2 on, which is formed for example by a suspension of the motor vehicle. The carrier element 2 has an outwardly facing journal 3 and a coaxial with the journal 3 arranged cylinder wall 4 on. Inside the cylinder wall 4 are an electrical machine 5 and a hub gear 6 arranged, wherein the hub gear 6 a planetary gear 7 has, whose output shaft 8th rotatably with a wheel rim 9 is connected, at the outer shell of a tire 10 is arranged, in contact with a roadway 11 stands.

Das Planetenradgetriebe 7 weist ein Hohlrad 12 auf, das durch ein Wälzkörperlager 13 drehbar auf dem Lagerzapfen 3 angeordnet ist. Das Hohlrad 12 weist über seinen Außenumfang verteilt mehrere Magnetelemente 14 auf, die als Permanentmagnete ausgebildet sind. An der Innenseite der Zylinderwand 4 ist ein Stator 15 mit einer Wicklung dem Hohlrad 12 gegenüberliegend angeordnet. Das Hohlrad 12 mit den daran befindlichen Magnetelementen 14 bildet ein mit dem Stator 15 zusammenwirkenden Rotor 16 der elektrischen Maschine 5.The planetary gear 7 has a ring gear 12 on that through a rolling element bearing 13 rotatable on the journal 3 is arranged. The ring gear 12 has distributed over its outer circumference several magnetic elements 14 on, which are designed as permanent magnets. On the inside of the cylinder wall 4 is a stator 15 with a winding the ring gear 12 arranged opposite. The ring gear 12 with the magnetic elements located thereon 14 forms with the stator 15 interacting rotor 16 the electric machine 5 ,

Das Hohlrad 12 weist auf seiner Innenseite eine Verzahnung 17 auf, die mit einem ersten Planetenradsatz 18 kämmend in Eingriff steht. Der Planetenradsatz 18 weist mehrere Planetenräder 19 auf, die mit einem auf dem Lagerzapfen 3 fest angeordneten Sonnenrad 20 kämmen. Die Planetenräder 19 des Planetenradsatzes 18 sind an einem Planetenradträger 21 insbesondere wälzkörpergelagert gehalten, der eine Innenverzahnung 22 aufweist.The ring gear 12 has on its inside a toothing 17 on that with a first planetary gear set 18 combing engaged. The planetary gear set 18 has several planet gears 19 on, with one on the journal 3 fixed sun gear 20 comb. The planet wheels 19 of the planetary gear set 18 are on a planet carrier 21 kept in particular rolling stock, which has an internal toothing 22 having.

Axial beabstandet zu dem Planetenradträger 21 ist ein weiteres Zahnrad 23 vorgesehen, das außen mit der Verzahnung 17 des Hohlrads 12 zusammenwirkt und ebenfalls eine Innenverzahnung 24 aufweist.Axially spaced from the planet carrier 21 is another gear 23 provided, the outside with the teeth 17 of the ring gear 12 interacts and also an internal toothing 24 having.

Die Abtriebswelle 8 ist als Hohlwelle ausgebildet und auf den Lagerzapfen 3 axial aufgeschoben, wobei zwischen der Abtriebswelle 8 und dem Lagerzapfen 3 Wälzkörperlager zur reibungsarmen Lagerung vorgesehen sind. Die Hohlwelle 8 weist in ihrer Mantelwand Schlitze beziehungsweise durchgehende Nuten 25 auf, die sich axial parallel zueinander erstrecken. In den Nuten sind Radialvorsprünge eines Mitnahmerads 26 angeordnet, die insbesondere zahnradsegmentförmig ausgebildet sind, um mit den Verzahnungen 22 oder 24 zu kämmen. Die Mitnahmeelemente des Mitnahmerads 26 ragen durch die Schlitze radial nach außen, um in Eingriff mit den Verzahnungen 22, 24 gelangen zu können. Das Mitnahmerad 26 ist dabei längsverschieblich gelagert, um zwischen den Verzahnungen 22 und 24 zu wechseln. Das Mitnahmerad 26 ist dazu auf einem axial verlagerbaren Stößel 27 angeordnet, der T-förmig ausgebildet ist, und in dem Lagerzapfen 3 koaxial geführt ist. Der Lagerzapfen 3 weist dabei Aussparungen auf, durch welche der Stößel 27 oder die Mitnahmeelemente des Mitnahmerads 26 radial den Lagerzapfen 3 nach außen durchgreift. Durch ein axiales Verschieben des Stößels 27, wie durch einen Doppelpfeil 28 angedeutet, lassen sich die Mitnahmeelemente außer Eingriff mit der Innenverzahnung 22 und in Eingriff mit der Innenverzahnung 24 bringen. Durch das Verschieben des Stößels 27 wird damit das Übersetzungsverhältnis des Planetenradgetriebes 7 verändert.The output shaft 8th is designed as a hollow shaft and on the bearing pin 3 axially slid, being between the output shaft 8th and the journal 3 Rolling element bearings are provided for low-friction storage. The hollow shaft 8th has slots or continuous grooves in its jacket wall 25 on, which extend axially parallel to each other. In the grooves are radial projections of a driving wheel 26 arranged, which are formed in particular gear segment-shaped, with the teeth 22 or 24 to comb. The driving elements of the driving wheel 26 protrude through the slots radially outward to engage the gears 22 . 24 to get to. The driving wheel 26 is mounted longitudinally displaceable to between the teeth 22 and 24 switch. The driving wheel 26 is on an axially displaceable plunger 27 arranged, which is T-shaped, and in the journal 3 is guided coaxially. The journal 3 has recesses through which the plunger 27 or the driving elements of the driving wheel 26 radially the journal 3 penetrates to the outside. By an axial displacement of the plunger 27 as by a double arrow 28 indicated, the driving elements can be disengaged from the internal teeth 22 and in engagement with the internal teeth 24 bring. By moving the plunger 27 thus becomes the gear ratio of the planetary gear 7 changed.

Insgesamt wird somit durch die beschriebene Antriebseinrichtung 1 eine Radnabenmaschine 37 geboten, die eine integrierte Nabenschaltung 6 aufweist. Dadurch lässt sich die elektrische Maschine 5 stets in einem optimalen Leistungsbereich betreiben, da die Schaltstufen der Nabenschaltung 6 die Drehzahl des Rotors 16 unter- oder übersetzen können. Durch die Nabenschaltung 6 kann die elektrische Maschine im optimalen Arbeitsbereich und dadurch wirtschaftlicher arbeiten. Es ergeben sich insbesondere Energieeinsparungspotentiale. Durch die kompakte Bauweise wird darüber hinaus eine optimierte Bauraumausnutzung erreicht. Die Anordnung an dem Trägerelement 2 ermöglicht darüber hinaus eine universell einsetzbare Einarmaufhängung, die nicht nur bei Personenkraftfahrzeugen, sondern beispielsweise zwei Zweirädern oder dergleichen zur Anwendung kommen kann. Dabei kann die Antriebseinrichtung 1 auch generatorisch betrieben werden, um elektrische Energie zu erzeugen. Vorzugsweise erfasst die Ansteuerung der elektrischen Maschine 5 eine ABS-Funktion (ABS = Antiblockiersystem). Durch Vorgeben eines entsprechenden negativen beziehungsweise generatorischen Drehmoments lässt sich die elektrische Maschine 5 auch als Bremse für das Fahrzeug nutzen. Weist das Kraftfahrzeug auch ein Bremssystem mit einer dem in 1 dargestellten Rad zugeordneten mechanischen Bremseinrichtung auf, so wird diese bevorzugt von der Motorregelung der Antriebseinrichtung 1 mit gesteuert. Overall, therefore, by the described drive device 1 a wheel hub machine 37 commanded an integrated hub gear 6 having. This allows the electric machine 5 Always operate in an optimal power range, since the switching stages of the hub gear 6 the speed of the rotor 16 can translate or translate. Through the hub gear 6 the electric machine can work in the optimum working range and thus more economically. This results in particular energy savings potential. Due to the compact design, an optimized space utilization is also achieved. The arrangement on the carrier element 2 also allows a universally applicable Einarmaufhängung that can be used not only in passenger cars, but for example, two two-wheelers or the like. In this case, the drive device 1 can also be operated as a generator to generate electrical energy. Preferably, the control of the electrical machine detects 5 an ABS function (ABS = anti-lock braking system). By specifying a corresponding negative or regenerative torque can be the electric machine 5 also use as a brake for the vehicle. Does the motor vehicle and a brake system with a in. In 1 shown wheel associated mechanical braking device, it is preferred by the engine control of the drive device 1 with controlled.

2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Antriebseinrichtung 1. Aus 1 bereits bekannte Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so dass insofern auf die oben stehende Beschreibung verwiesen wird. Im Folgenden soll im Wesentlichen nur auf die Unterschiede eingegangen werden. 2 shows a second embodiment of the drive device 1 , Out 1 already known elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the above description. In the following, essentially only the differences will be discussed.

Die Antriebseinrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich im Wesentlichen von dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel dahingehend, dass das Hohlrad 12 nicht mehr ein Hohlrad des Planetenradgetriebes 7, sondern ein Sonnenrad 29 bildet, das mit dem ersten Planetenradsatz 18 kämmt. Die Planetenräder 19 sind dabei durch den Planetenradträger 21, der auch weiterhin drehfest auf dem Lagerzapfen 3 angeordnet ist, mit drei weiteren Planetenradsätzen 30, 31 und 32 drehfest verbunden, die unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse bewirken, wie in 2 gezeigt. Je nach Schaltstellung des Stößels 27 werden die Mitnahmeelemente 26 mit einem der drei Planetenradsätze 30, 31 oder 32 in kämmende Verbindung gebracht. Dadurch ergeben sich für die Antriebswelle 8 bei einer gleichbleibenden Drehzahl der elektrischen Maschine 5 entsprechend unterschiedliche Drehmomente und Drehzahlen.The drive device 1 According to the second embodiment differs substantially from the previous embodiment in that the ring gear 12 no longer a ring gear of the planetary gear 7 but a sun gear 29 forms with the first planetary gear set 18 combs. The planet wheels 19 are there by the planet carrier 21 , which continues to rotate on the journal 3 is arranged, with three other planetary gear sets 30 . 31 and 32 rotatably connected, which cause different ratios, as in 2 shown. Depending on the switching position of the plunger 27 become the driving elements 26 with one of the three planetary gear sets 30 . 31 or 32 in a close connection. This results in the drive shaft 8th at a constant speed of the electric machine 5 correspondingly different torques and speeds.

Das Planetenradgetriebe 7 weist außerdem ein weiteres Hohlrad 33 auf, das einerseits mit den Planetenrädern des Planetenradsatzes 32 kämmt, und andererseits mit den Mitnahmeelementen 26 des Stößels 27 durch eine weitere Verlagerung des Stößels 27 in Wirkverbindung bringbar ist. Das Hohlrad 33 überfängt dabei die Planetenräder des Planetenradsatzes 32, so dass dieses mit einer Innenverzahnung des Hohlrads 33 in Eingriff stehen. Der Stößel 27 lässt sich somit auf vier verschiedene Positionen verfahren, in welchen unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse eingestellt werden. Die dadurch realisierte Nabenschaltung 6 weist somit vier Schaltstufen auf.The planetary gear 7 also has another ring gear 33 on the one hand with the planetary gears of the planetary gear set 32 meshes, and on the other hand with the driving elements 26 of the plunger 27 by a further displacement of the plunger 27 can be brought into operative connection. The ring gear 33 overcomes the planet gears of the planetary gear set 32 , so this with an internal toothing of the ring gear 33 engage. The pestle 27 can thus be moved to four different positions in which different ratios are set. The hub gear realized thereby 6 thus has four switching stages.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Antriebseinrichtung 1, das eine Weiterbildung des zweiten Ausführungsbeispiels darstellt, wobei aus der 2 bereits bekannte Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass insofern auf die oben stehende Beschreibung verwiesen wird. Im Folgenden soll im Wesentlichen auf die Unterschiede eingegangen werden. 3 shows a further embodiment of the drive device 1 , which represents a development of the second embodiment, wherein from the 2 already known elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the above description. In the following, the differences should be dealt with essentially.

Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist ein zusätzliches Hohlrad 34 vorgesehen, dass gehäusefest mit dem Trägerelement 2 verbunden ist. Das Hohlrad 34 ragt dabei zwischen dem Hohlrad 12 des Rotors 16 und den Planetenradsätzen 30, 31, 32 in das Getriebe 7 axial hinein. Dabei weist das Hohlrad 34 an seiner Innenseite eine Innenverzahnung 35 auf, die mit den Planetenrädern des Planetenradsatzes 30, die von den drei Planetenradsätzen 30, 31, 32 den größten Durchmesser aufweisen, zusammen.According to the third embodiment is an additional ring gear 34 provided that housing fixed to the support element 2 connected is. The ring gear 34 protrudes between the ring gear 12 of the rotor 16 and the planetary gear sets 30 . 31 . 32 in the transmission 7 axially into it. In this case, the ring gear 34 on its inside an internal toothing 35 on that with the planetary gears of the planetary gear set 30 that of the three planetary gear sets 30 . 31 . 32 the largest diameter, together.

Das Hohlrad 34 wird dabei von einem scheibenförmigen Deckelelement 36 gebildet, das auf die freie Stirnseite der Zylinderwand 4 aufgebracht und drehfest mit dieser verbunden ist. Wird gemäß einem weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel, eine Kupplung vorgesehen, die beispielsweise zwischen dem Hohlrad 34 und Planetenradsatz 30 wirkt, lassen sich weitere Schaltstufen in das Getriebe 7 integrieren.The ring gear 34 is doing of a disc-shaped cover element 36 formed on the free end face of the cylinder wall 4 applied and rotatably connected to this. Is provided according to a further, not shown embodiment, a clutch, for example, between the ring gear 34 and planetary gear set 30 acts, can be further switching stages in the transmission 7 integrate.

Gemäß einem weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel, ist die Nabenschaltung 6 als stufenlose Nabenschaltung, insbesondere in der Art eines NoVinci-Getriebes ausgebildet. According to a further, not shown embodiment, the hub circuit 6 formed as a continuously variable hub, in particular in the nature of a NoVinci transmission.

Die elektrische Maschine 5 ist vorzugsweise eine Synchronmaschine, wobei die Nabenschaltung 6 die Rotordrehzahl je nach Auslegung unter- und/oder übersetzen kann. Die Regelung der Nabenschaltung 6 erfolgt bevorzugt ganz oder teilweise in und/oder an der elektrischen Maschine 5. Die Regelung kann auch extern erfolgen. Insbesondere ist es denkbar, eine Steuerung zur Regelung vorzusehen, die nicht nur eine Antriebseinrichtung 1, sondern mehrere der Antriebseinrichtung 1 an einem Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, regelt. Es ist auch vorstellbar, dass die Regelung – wie bereits erwähnt – andere Funktionen, wie beispielsweise eine ABS-Funktion, eine ESP-Funktion (ESP = Elektronisches Stabilitätsprogramm) oder eine Kühlung der elektrischen Maschine 15 wahrnimmt beziehungsweise durchführt. The electric machine 5 is preferably a synchronous machine, wherein the hub circuit 6 Depending on the design, the rotor speed can be reduced and / or translated. The regulation of the hub gear 6 preferably takes place wholly or partly in and / or on the electric machine 5 , The regulation can also be done externally. In particular, it is conceivable to provide a controller for the control, which is not just a drive device 1 but a plurality of the drive means 1 on a vehicle, in particular a motor vehicle. It is also conceivable that the control - as already mentioned - other functions, such as an ABS function, an ESP function (ESP = Electronic Stability Program) or a cooling of the electric machine 15 perceives or performs.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2073358 A2 [0003]

Claims

Drive device ( 1 ) with an electric machine ( 5 ), which has a stator ( 15 ) and a rotor ( 16 ), and with a planetary gear ( 7 ), which has an output shaft ( 8th ), wherein the rotor ( 16 ) of the electric machine ( 5 ) as a ring gear ( 12 ) and the planetary gear ( 7 ) in the ring gear ( 12 ), characterized in that the planetary gear ( 7 ) as hub gear ( 6 ) is trained.

Drive device according to claim 1, characterized in that the hub circuit ( 6 ) has at least two switching stages.

Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the hub circuit ( 6 ) is designed as a continuously variable hub circuit.

Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor ( 16 ) is designed as an internal rotor rotor and a plurality of magnetic elements ( 14 ) distributed over its circumference, in particular evenly distributed, has.

Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the planetary gear ( 7 ) at least one, in particular at least two planetary gear sets ( 18 . 30 . 31 . 32 ) having.

Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the planetary gear ( 7 ) at least one further ring gear ( 33 . 34 ) having.

Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one further ring gear ( 34 ) is fixed to the housing or non-rotatably arranged or formed.

Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the planetary gear ( 7 ) has at least one actuatable clutch.

Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that with the output shaft ( 8th ) a drive wheel, in particular motor vehicle wheel, is rotatably connected, which is a wheel rim ( 9 ) and one on the wheel rim ( 9 ) ( 10 ) having.

Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the electric machine ( 5 ) and the hub gear ( 6 ) as wheel hub machine ( 37 ) within the wheel rim ( 9 ) are arranged / arranged.