DE102015216385B4

DE102015216385B4 - Elektrische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015216385B4
Application number: DE102015216385.7A
Authority: DE
Inventors: Thorsten BIERMANN
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-08-27
Filing date: 2015-08-27
Publication date: 2019-03-28
Anticipated expiration: 2035-08-28
Also published as: DE102015216385A1

Abstract

Elektrische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen elektrischen Antriebsmotor (1), ein Differential (2) für zwei Abtriebswellen (3a, 3b) sowie eine im Leistungsfluss zwischen dem elektrischen Antriebsmotor (1) und dem Differential (2) angeordnete Getriebeeinheit (4), die über eine Antriebswelle (5) mit dem elektrischen Antriebsmotor (1) verbunden ist, wobei die Getriebeeinheit (4) zwei Gangstufen aufweist, die über ein jeweiliges Kupplungselement (6a, 6b) schaltbar sind, wobei die Getriebeeinheit (4) einen ersten und einen zweiten Leistungsstrang (7a, 7b) aufweist, wobei die beiden Leistungsstränge (7a, 7b) parallel zueinander angeordnet sind, und wobei die beiden Kupplungselemente (6a, 6b) eine Doppelkupplung (8) bilden und im ersten Leistungsstrang (7a) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (5) radial zwischen einer ersten Stirnradwelle (9a) und einer zweiten Stirnradwelle (9b) kämmt, wobei die erste Stirnradwelle (9a) in dem ersten Leistungsstrang (7a) angeordnet ist, und wobei die zweite Stirnradwelle (9b) in dem zweiten Leistungsstrang (7b) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen elektrischen Antriebsmotor, ein Differential für zwei Abtriebswellen sowie eine im Leistungsfluss zwischen dem elektrischen Antriebsmotor und dem Differential angeordnete Getriebeeinheit, die über eine Antriebswelle mit dem elektrischen Antriebsmotor verbunden ist, wobei die Getriebeeinheit zwei Gangstufen aufweist, die über ein jeweiliges Kupplungselement schaltbar sind.
Gebiet der Erfindung
Aus der DE 20 2005 019 438 U1 geht eine elektrische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor hervor. Die Antriebseinheit weist ferner ein Wechselgetriebe, das wenigstens zwei Gangstufen umfasst, und ein Ausgleichsgetriebe, das ein Eingangsglied und ein erstes und zweites Ausgangsglied umfasst, auf. Die beiden Ausgangsglieder sind jeweils mit einer Radantriebswelle verbunden, wobei der elektrische Antriebsmotor über eine Getriebeantriebswelle mit einem Eingang des Wechselgetriebes verbunden ist, und wobei ein Ausgang des Wechselgetriebes mit dem Eingangsglied des Ausgleichsgetriebes verbunden ist. Die Getriebeantriebswelle ist als Hohlwelle ausgebildet. Ferner ist eine der beiden Radantriebswellen durch die Getriebeantriebswelle hindurch geführt.
Die US 2002 / 0 010 050 A1 beschreibt eine elektrische Antriebseinheit mit einem elektrischen Motor, einem Differential für zwei Abtreibswellen und einer dazwischen angeordneten Getriebeeinheit mit zwei Gangstufen, die jeweils über ein Kupplungselement schaltbar sind, Die Getriebeeinheit weist zwei parallel zueinander angeordnete Leistungsstränge auf.
Aufgabenstellung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine elektrische Antriebseinheit mit einem leistungsstarken Elektromotor und einer Getriebeanordnung mit zwei Gangstufen weiter zu entwickeln, wobei die Gangstufen unter Last schaltbar sind, und wobei die elektrische Antriebseinheit kompakt ausgebildet ist.
Erfindungsgemäße Lösung
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Patentanspruch 1. Weiterbildungen der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß weist die Getriebeeinheit einen ersten und einen zweiten Leistungsstrang auf, wobei die beiden Leistungsstränge parallel zueinander angeordnet sind, und wobei die beiden Kupplungselemente eine Doppelkupplung bilden und im ersten Leistungsstrang angeordnet sind. Vorzugsweise weisen die beiden Kupplungselemente jeweils einen Aktuator auf, wodurch eine überschneidende Lastschaltung realisierbar ist. Ferner ist es auch denkbar, dass beide Kupplungselemente gemeinsam mit einem Aktuator verbunden sind und somit nur zusammen schaltbar sind. Mit anderen Worten wird das eine Kupplungselement geschlossen sobald das andere Kupplungselement geöffnet wird. Die Doppelkupplung realisiert zwei Gangstufen, die unter Last schaltbar sind. Vorteilhafterweise sind die beiden Kupplungselemente koaxial angeordnet. Ferner dienen die beiden Leistungsstränge dazu, die Drehzahl und das Drehmoment, die über die Antriebswelle in die Getriebeeinheit eingespeist werden, aufzuteilen. Dieses sogenannte Powersplit ermöglicht, dass bei einer maximalen Drehzahl der Antriebswelle von vorzugsweise 18000 Umdrehungen pro Minute eine maximale Drehzahl der ersten Stirnradwelle von vorzugsweise 6000 Umdrehungen pro Minute nicht überschreitet. Des Weiteren wird ein Drehmoment von vorzugsweise 900Nm in dem ersten Leistungsstrang nicht überschritten.
Vorzugsweise kämmt die Antriebswelle radial zwischen einer ersten Stirnradwelle und einer zweiten Stirnradwelle, wobei die erste Stirnradwelle in dem ersten Leistungsstrang angeordnet ist, und wobei die zweite Stirnradwelle in dem zweiten Leistungsstrang angeordnet ist. Mithin werden die Drehzahl und das Drehmoment der Antriebswelle auf die beiden Stirnradwellen aufgeteilt. Das jeweilige Übersetzungsverhältnis ist über die Zähnezahl der jeweiligen Stirnradwelle sowie der Zähnezahl der Antriebswelle einstellbar.
Insbesondere ist die Doppelkupplung dazu vorgesehen, die erste Stirnradwelle mit einer Vorgelegewelle zu koppeln. Vorzugsweise ist das erste Kupplungselement mit einer ersten Welle verbunden, wobei die erste Welle mit der Vorgelegewelle kämmt. Des Weiteren bevorzugt ist das zweite Kupplungselement mit einer zweiten Welle verbunden, wobei die zweite Welle mit der Vorgelegewelle kämmt. Über die Vorgelegewelle werden die beiden Gangstufen realisiert. Vorzugsweise weisen die beiden Wellen ein jeweiliges Stirnrad auf, das mit dem jeweiligen Verzahnungsdurchmesser der Vorgelegewelle kämmt.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Getriebeeinheit ein Planetengetriebe aufweist, umfassend einen Planetensatz, der radial zwischen einer Sonne und einem Hohlrad kämmt sowie drehbar an einem Planetenträger gelagert ist, wobei der Planetenträger drehfest mit einem Differentialkorb des Differentials verbunden ist, und wobei die Sonne drehfest mit der Vorgelegewelle verbunden ist. Insbesondere ist die zweite Stirnradwelle drehfest mit einem Stirnrad verbunden, das radial mit einer Außenverzahnung am Hohlrad kämmt. Mit anderen Worten werden die beiden Leistungsstränge über das in die Getriebeeinheit integrierte Planetengetriebe wieder zusammengeführt. Dabei erfolgt die Leistungseinspeisung aus dem ersten Leistungsstrang über die Sonne auf den Planetensatz. Die Leistungseinspeisung aus dem zweiten Leistungsstrang erfolgt über das Hohlrad auf den Planetensatz. Der Planetensatz ist auf dem Planetenträger gelagert, wobei der Planetenträger als Abtriebswelle des Planetengetriebes vorgesehen ist und drehfest mit dem Differentialkopf des Differentials verbunden ist. Vorzugsweise ist das Differential als Kegelrad-Differential ausgebildet. Besonders bevorzugt ist das Differential als Stirnrad-Differential ausgebildet. Unabhängig von der jeweiligen Ausbildung des Differentials ist das Differential dazu vorgesehen, das Drehmoment hälftig auf die beiden Abtriebswellen einer Antriebsachse des Kraftfahrzeugs zu verteilen. Insbesondere ist das Differential in einem Gehäuse der Getriebeeinheit integriert.
Des Weiteren bevorzugt sind die Antriebswelle und die Vorgelegewelle als Hohlwellen ausgebildet, wobei eine der beiden Abtriebswellen durch die Antriebswelle und die Vorgelegewelle hindurch geführt ist. Ferner bevorzugt ist das Differential koaxial zur Antriebswelle angeordnet. Dadurch wird eine besonders kompakte elektrische Antriebsachse realisiert.
Figurenliste
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen elektrische Antriebseinheit für eine Fahrzeugachse, und
2 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen elektrische Antriebseinheit gemäß 1.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Gemäß 1 umfasst eine elektrische Antriebseinheit für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug einen elektrischen Antriebsmotor 1, eine Getriebeeinheit 4 sowie ein Differential 2. Die elektrische Antriebseinheit 1 ist dabei über eine Antriebswelle 5 mit der Getriebeeinheit 4 verbunden. Ferner ist die Getriebeeinheit 4 ausgangsseitig mit dem Differential 2 verbunden, wobei das Differential 2 mit einer ersten und einer zweiten Abtriebswelle 3a, 3b verbunden ist. An der jeweiligen Abtriebswelle 3a, 3b ist ein jeweiliges Rad 19a, 19b angeordnet. Mithin bilden die beiden Abtriebswellen 3a, 3b eine Antriebsachse des Kraftfahrzeugs.
Nach 2 umfasst der elektrische Antriebsmotor 1 einen Stator 20, der stationär festgelegt ist, sowie einen Rotor 21, der mit einer Antriebswelle 5 drehfest verbunden ist. Ferner kämmt die Antriebswelle 5 radial zwischen einer ersten Stirnradwelle 9a und einer zweiten Stirnradwelle 9b, wobei die erste Stirnradwelle 9a in einem ersten Leistungsstrang 7a angeordnet ist und wobei die zweite Stirnradwelle 9b in einem zweiten Leistungsstrang 7b angeordnet ist. Die beiden Leistungsstränge 7a, 7b der Getriebeeinheit 4 sind dabei parallel zueinander angeordnet. In dem ersten Leistungsstrang 7a ist eine Doppelkupplung 8 ausgebildet, die ein erstes Kupplungselement 6a und ein zweites Kupplungselement 6b aufweist. Über die beiden Kupplungselemente 6a, 6b sind zwei Gangstufen schaltbar.
Ferner ist die Doppelkupplung 8 dazu vorgesehen, die erste Stirnradwelle 9a mit einer Vorgelegewelle 10 zu koppeln, die ebenfalls im ersten Leistungsstrang 7a angeordnet ist. Dazu ist das erste Kupplungselement 6a mit einer ersten Welle 11a verbunden, wobei die erste Welle 11a mit der Vorgelegewelle 10 kämmt. Das zweite Kupplungselement 6b ist mit einer zweiten Welle 11b verbunden, wobei die zweite Welle 11b mit der Vorgelegewelle 10 kämmt. Die Vorgelegewelle 10 ist mit einer Sonne 13 drehfest verbunden. Ein Planetensatz 12, der auf einem Planetenträger 18 drehbar gelagert ist, kämmt radial zwischen der Sonne 13 und einem Hohlrad 14. Ferner weist das Hohlrad 14 eine Außenverzahnung 17 auf, die mit einem Stirnrad 16 kämmt, das in dem zweiten Leistungsstrang 7b angeordnet ist. Das Stirnrad 16 ist drehfest mit der zweiten Stirnradwelle 9b verbunden. Mit anderen Worten wird die auf die beiden Leistungsstränge 7a, 7b aufgeteilte Leistung über den Planetensatz 12 wieder zusammengeführt und über einen mit dem Planetenträger 18 drehfest verbundenen Differentialkopf 15 des Differentials 2 auf die jeweilige Abtriebswelle 3a, 3b verteilt. Die Antriebswelle 5 und die Vorgelegewelle 10 sind als Hohlwellen ausgebildet, wobei die Abtriebswelle 3a durch die Antriebswelle 5 und die Vorgelegewelle 10 hindurchgeführt ist. Ferner ist das Differential 2 koaxial zur Antriebswelle 5 angeordnet.
Bezugszeichenliste

1: elektrischer Antriebsmotor
2: Differential
3a, 3b: Abtriebswellen
4: Getriebeeinheit
5: Antriebswelle
6a, 6b: Kupplungselement
7a, 7b: Leistungsstrang
8: Doppelkupplung
9a, 9b: Stirnradwelle
10: Vorgelegewelle
11a, 11b: Welle
12: Planetensatz
13: Sonne
14: Hohlrad
15: Differentialkorb
16: Stirnrad
17: Außenverzahnung
18: Planetenträger
19a, 19b: Rad
20: Stator
21: Rotor
22: Planetengetriebe

Claims

Elektrische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen elektrischen Antriebsmotor (1), ein Differential (2) für zwei Abtriebswellen (3a, 3b) sowie eine im Leistungsfluss zwischen dem elektrischen Antriebsmotor (1) und dem Differential (2) angeordnete Getriebeeinheit (4), die über eine Antriebswelle (5) mit dem elektrischen Antriebsmotor (1) verbunden ist, wobei die Getriebeeinheit (4) zwei Gangstufen aufweist, die über ein jeweiliges Kupplungselement (6a, 6b) schaltbar sind, wobei die Getriebeeinheit (4) einen ersten und einen zweiten Leistungsstrang (7a, 7b) aufweist, wobei die beiden Leistungsstränge (7a, 7b) parallel zueinander angeordnet sind, und wobei die beiden Kupplungselemente (6a, 6b) eine Doppelkupplung (8) bilden und im ersten Leistungsstrang (7a) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (5) radial zwischen einer ersten Stirnradwelle (9a) und einer zweiten Stirnradwelle (9b) kämmt, wobei die erste Stirnradwelle (9a) in dem ersten Leistungsstrang (7a) angeordnet ist, und wobei die zweite Stirnradwelle (9b) in dem zweiten Leistungsstrang (7b) angeordnet ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Doppelkupplung (8) dazu vorgesehen ist, die erste Stirnradwelle (9a) mit einer Vorgelegewelle (10) zu koppeln.
Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungselement (6a) mit einer ersten Welle (11a) verbunden ist, wobei die erste Welle (11a) mit der Vorgelegewelle (10) kämmt.
Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kupplungselement (6b) mit einer zweiten Welle (11b) verbunden ist, wobei die zweite Welle (11b) mit der Vorgelegewelle (10) kämmt.
Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (4) ein Planetengetriebe (22) aufweist, umfassend einen Planetensatz (12), der radial zwischen einer Sonne (13) und einem Hohlrad (14) kämmt sowie drehbar an einem Planetenträger (18) gelagert ist, wobei der Planetenträger (18) drehfest mit einem Differentialkorb (15) des Differentials (2) verbunden ist, und wobei die Sonne (13) drehfest mit der Vorgelegewelle (10) verbunden ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stirnradwelle (9b) drehfest mit einem Stirnrad (16) verbunden ist, das radial mit einer Außenverzahnung (17) am Hohlrad (14) kämmt.
Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (5) und die Vorgelegewelle (10) als Hohlwellen ausgebildet sind, wobei eine der beiden Abtriebswellen (3a, 3b) durch die Antriebswelle (5) und die Vorgelegewelle (10) hindurch geführt ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Differential (2) koaxial zur Antriebswelle (5) angeordnet ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale Drehzahl der Antriebswelle (5) höchstens 18000 min^-1 beträgt, wobei eine maximale Drehzahl der ersten Stirnradwelle (9a) höchstens 6000 min^-1 beträgt.