DE102014213146B4

DE102014213146B4 - Antriebsanordnung mit einem wälzenden Differential

Info

Publication number: DE102014213146B4
Application number: DE102014213146.4A
Authority: DE
Inventors: Franz Kurth
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-07-07
Filing date: 2014-07-07
Publication date: 2017-01-12
Anticipated expiration: 2034-07-08
Also published as: US20170198792A1; WO2016004937A1; CN106660446A; US10132395B2; DE102014213146A1; CN106660446B

Abstract

Antriebsanordnung für ein Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine (1) und eine damit verbundene Getriebevorrichtung (2), umfassend ein Differential (3) und ein Stirnrad (4), die eine erste und eine zweite Abtriebswelle (5a, 5b) getrieblich mit der elektrischen Maschine (1) koppeln, wobei das Differential (3) als wälzendes Differential (3) ausgebildet ist, und wobei die erste Abtriebswelle (5a) getrieblich mit dem wälzenden Differential (3) verbunden ist und die zweite Abtriebswelle (5b) getrieblich mit dem Stirnrad (4) verbunden ist, wobei ferner ein Planetensatz (8) radial zwischen einer Sonnenwelle (6) und einem Hohlrad (9) kämmt, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (9) eine Außenverzahnung (10) aufweist und mit dem Stirnrad (4) kämmt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine und eine damit verbundene Getriebevorrichtung, umfassend ein Differential und ein Stirnrad, die eine erste und eine zweite Abtriebswelle getrieblich mit der elektrischen Maschine koppeln.
Gebiet der Erfindung
Aus der DE 10 2007 055 767 A1 geht ein elektrischer Antrieb für ein Fahrzeug mit einem elektrischen Motor, welcher über ein Stirnradgetriebe und ein Ausgleichsgetriebe zwei Abtriebe antreibt, hervor. Insbesondere treibt der elektrische Motor mit seiner Motorwelle ein erstes Stirnrad an, das in Wirkverbindung mit einem zweiten Stirnrad steht, welches über eine Zwischenwelle drehfest mit einem dritten Stirnrad verbunden ist. Das dritte Stirnrad ist in Wirkverbindung mit einem vierten Stirnrad, welches drehfest mit einem Differentialkorb des Ausgleichsgetriebes verbunden ist. Somit weist das Stirnradgetriebe insgesamt vier Stirnräder auf.
Der Nachteil des zuvor genannten Standes der Technik besteht darin, dass die Getriebeanordnung, insbesondere das Stirnradgetriebe viele Getriebeteile, insbesondere Stirnräder aufweist. Dadurch benötigt die gesamte Getriebeanordnung relativ viel Bauraum. Ferner wird aufgrund der vier Stirnräder der Wirkungsgrad des Getriebes gesenkt und das Gewicht erhöht.
DE 10 2011 102 749 A1 zeigt eine Antriebsanordnung für ein Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine und eine damit verbundene Getriebevorrichtung. Zwei Abtriebswellen sind über die Getriebevorrichtung getrieblich mit der elektrischen Maschine gekoppelt. Die Getriebevorrichtung weist ein dauerhaft wälzendes Differenzial auf, das mit einer der Abtriebswellen verbunden ist und über das die elektrische Maschine getrieblich mit dieser Abtriebswelle gekoppelt ist. Die andere Abtriebswelle ist über eine Stirnradstufe der Getriebevorrichtung getrieblich mit der elektrischen Maschine gekoppelt.
Aufgabenstellung
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebsanordnung mit einem Differential und einem Stirnrad zu schaffen, die kompaktbauend und gewichtsoptimiert ist sowie einen hohen Wirkungsgrad aufweist.
Erfindungsgemäße Lösung
Erfindungsgemäß ist das Differential als wälzendes Differential ausgebildet, wobei die erste Abtriebswelle getrieblich mit dem wälzenden Differential verbunden ist und die zweite Abtriebswelle getrieblich mit dem Stirnrad verbunden ist. An den beiden Abtriebswellen ist zumindest mittelbar jeweils ein Rad zum Antrieb des Fahrzeugs angeordnet. Somit stellt die erste Abtriebswelle einen ersten Leistungsausgang und die zweite Abtriebswelle einen zweiten Leistungsausgang der Antriebsanordnung dar.
Vorzugsweise ist die elektrische Maschine über eine Sonnenwelle mit dem wälzenden Differential getrieblich verbunden. Die Sonnenwelle ist vorteilhafterweise unmittelbar mit der elektrischen Maschine verbunden. Ferner kann die Sonnenwelle aber auch zweiteilig ausgebildet sein. Als elektrische Maschine dient, insbesondere ein Elektromotor, umfassend einen Rotor und einen Stator.
Besonders bevorzugt kämmt die Sonnenwelle mit einem auf einem Planetenträger drehbar gelagerten Planetensatz. Insbesondere kämmt der Planetensatz radial zwischen der Sonnenwelle und einem Hohlrad. Mit anderen Worten umfasst das wälzende Differential die als Leistungseingang dienende Sonnenwelle sowie den auf den Planetenträger drehbar gelagerten Planetensatz, der radial zwischen der Sonnenwelle und dem Hohlrad angeordnet ist. Dadurch ist das wälzende Differential besonders kompakt ausgebildet.
Des Weiteren bevorzugt ist der Planetenträger mit der ersten Abtriebswelle gekoppelt. Mithin dient der Planetenträger als ein erster Leistungsausgang des wälzenden Differentials.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das Hohlrad eine Außenverzahnung aufweist und mit dem Stirnrad kämmt. Somit kämmt das Hohlrad sowohl mit dem Planetensatz des wälzenden Differentials als auch mit dem Stirnrad. Dabei stellt das Hohlrad einen zweiten Leistungsausgang des wälzenden Differentials dar.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die erste und die zweite Abtriebswelle parallel angeordnet und weisen einen Achsversatz auf. Mit anderen Worten befinden sich die beiden Abtriebswellen nicht auf einer gemeinsamen Achse, sondern sind radial voneinander beabstandet. Daraus resultiert, insbesondere eine Bauraumeinsparung in axialer Richtung der Abtriebswellen.
Vorzugsweise ist der Achsversatz der beiden Abtriebswellen durch jeweils eine mit der ersten und mit der zweiten Abtriebswelle verbundene Gelenkwelle kompensierbar. Somit erlauben die beiden Gelenkwellen unter Verwendung einfacher und kompakter Bauteile die Kompensation des Achsversatzes. Ebenfalls denkbar ist beispielsweise die Verwendung von Gleichlaufgelenken oder dergleichen zur Kompensation des Achsversatzes.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die erste und die zweite Abtriebswelle auf einer gemeinsamen Achse angeordnet, wobei zumindest die Getriebevorrichtung einen Drehwinkel aufweist, der bezogen auf die gemeinsame Achse der beiden Abtriebswellen zwischen 10° und 80° beträgt. Mit anderen Worten ist zumindest die Getriebevorrichtung um den Drehwinkel gedreht, so dass die beiden Abtriebswellen aufgrund dieser Drehung auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind. Dadurch entfallen die zuvor genannten Gelenkwellen zur Kompensation des Achsversatzes. Ferner ist es denkbar neben der Getriebevorrichtung auch die elektrische Maschine um den Drehwinkel zu drehen, so dass bis auf die beiden Abtriebswellen die gesamte Antriebsanordnung gedreht wird. Ein Drehwinkel von 0° stellt dabei den Quereinbau der Antriebsanordnung im Fahrzeug dar, wobei ein Drehwinkel von 90° einen Längseinbau der Antriebsanordnung im Fahrzeug darstellt.
Besonders bevorzugt beträgt der Drehwinkel bezogen auf die gemeinsame Achse der beiden Abtriebswellen zwischen 30° und 60°. Insbesondere beträgt der Drehwinkel bezogen auf die gemeinsame Achse der beiden Abtriebswellen zwischen 40° und 50°.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen
1 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, und
2 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Gemäß 1 und 2 weist eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung für ein Fahrzeug eine elektrischen Maschine 1 und eine damit verbundene Getriebevorrichtung 2 auf. Die Getriebevorrichtung 2 beinhaltet ein wälzendes Differential 3 und ein Stirnrad 4, wobei das wälzende Differential 3 über einen Planetenträger 7 mit einer ersten Abtriebswelle 5a trieblich zusammenwirkt und das Stirnrad 4 mit einer zweiten Abtriebswelle 5b trieblich zusammenwirkt. Eine Sonnenwelle 6 verbindet die elektrische Maschine 1 mit dem wälzenden Differential 3 und stellt somit einen Leistungseingang des wälzenden Differentials 3 dar. Die Sonnenwelle 6 kämmt dabei mit einem auf dem Planetenträger 7 drehbar gelagerten Planetensatz 8, der seinerseits mit einem Hohlrad 9 kämmt. Das Hohlrad 9 weist ferner eine Außenverzahnung 10 auf und kämmt darüber mit dem Stirnrad 4. Die Antriebsanordnung erlaubt somit eine Leistungsteilung im wälzenden Differential 3, das als Planetengetriebe ausgebildet ist, sowie eine hohe Übersetzung bei einem hohen Wirkungsgrad.
Nach 1 sind die erste und die zweite Abtriebswelle 5a, 5b parallel angeordnet und weisen einen Achsversatz auf. Der Achsversatz der beiden Abtriebswellen 5a, 5b wird jedoch durch jeweils eine mit der ersten und mit der zweiten Abtriebswelle 5a, 5b verbundene Gelenkwelle 11a, 11b kompensiert. Die beiden Gelenkwellen 11a, 11b verbinden die beiden Abtriebswellen 5a, 5b mit jeweils einem – hier nicht dargestellten – auf einer gemeinsamen Achse 12 angeordnetem Rad des Fahrzeugs.
Gemäß 2 sind die erste und die zweite Abtriebswelle 5a, 5b auf einer gemeinsamen Achse 12 angeordnet, wobei die Getriebevorrichtung 2 und die elektrische Maschine 1 einen Drehwinkel 13 aufweisen, der bezogen auf die gemeinsame Achse 12 der beiden Abtriebswellen 5a, 5b 50° beträgt. Die beiden Abtriebswellen 5a, 5b sind jeweils mit einem – hier nicht dargestellten – Rad des Fahrzeugs verbunden.
Bezugszeichenliste

1: elektrische Maschine
2: Getriebevorrichtung
3: Differential
4: Stirnrad
5a, 5b: Abtriebswelle
6: Sonnenwelle
7: Planetenträger
8: Planetensatz
9: Hohlrad
10: Außenverzahnung
11a, 11b: Gelenkwelle
12: Achse
13: Drehwinkel

Claims

Antriebsanordnung für ein Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine (1) und eine damit verbundene Getriebevorrichtung (2), umfassend ein Differential (3) und ein Stirnrad (4), die eine erste und eine zweite Abtriebswelle (5a, 5b) getrieblich mit der elektrischen Maschine (1) koppeln, wobei das Differential (3) als wälzendes Differential (3) ausgebildet ist, und wobei die erste Abtriebswelle (5a) getrieblich mit dem wälzenden Differential (3) verbunden ist und die zweite Abtriebswelle (5b) getrieblich mit dem Stirnrad (4) verbunden ist, wobei ferner ein Planetensatz (8) radial zwischen einer Sonnenwelle (6) und einem Hohlrad (9) kämmt, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (9) eine Außenverzahnung (10) aufweist und mit dem Stirnrad (4) kämmt.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (1) über die Sonnenwelle (6) mit dem wälzenden Differential (3) getrieblich verbunden ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenwelle (6) mit dem auf einem Planetenträger (7) drehbar gelagerten Planetensatz (8) kämmt.
Antriebsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (7) mit der ersten Abtriebswelle (5a) gekoppelt ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Abtriebswelle (5a, 5b) parallel angeordnet sind und einen Achsversatz aufweisen.
Antriebsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsversatz der beiden Abtriebswellen (5a, 5b) durch jeweils eine mit der ersten und mit der zweiten Abtriebswelle (5a, 5b) verbundene Gelenkwelle (11a, 11b) kompensierbar ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Abtriebswelle (5a, 5b) auf einer gemeinsamen Achse (12) angeordnet sind, wobei zumindest die Getriebevorrichtung (2) einen Drehwinkel (13) aufweist, der bezogen auf die gemeinsame Achse (12) der beiden Abtriebswellen (5a, 5b) zwischen 10° und 80° beträgt.
Antriebsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkel (13) bezogen auf die gemeinsame Achse (12) der beiden Abtriebswellen (5a, 5b) zwischen 30° und 60° beträgt.