DE102016216802B3 - Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebsmaschine (1), die über eine Antriebswelle (2) mit einer Getriebevorrichtung (3), umfassend ein Wellgetriebe (4) und ein Differentialgetriebe (5), wirkverbunden ist, wobei das Differentialgetriebe (5) einen ersten und einen zweiten Planetensatz (6a, 6b) mit mehreren Planetenrädern (7a, 7b) umfasst, wobei jedes Planetenrad (7a) des ersten Planetensatzes (6a) mit einem Hohlrad (8) und einem jeweiligen Planetenrad (7b) des zweiten Planetensatzes (6b) im Zahneingriff steht, wobei jedes Planetenrad (7b) des zweiten Planetensatzes (6b) mit einer Sonne (9) und einem jeweiligen Planetenrad (7a) des ersten Planetensatzes (6a) im Zahneingriff steht, wobei die Sonne (9) drehfest mit einer ersten Abtriebswelle (10a) verbunden ist, und wobei die Planetenräder (7a, 7b) der beiden Planetensätze (6a, 6b) drehbar an einem Planetenträger (11) gelagert sind, wobei der Planetenträger (11) drehfest mit einer zweiten Abtriebswelle (10b) verbunden ist, wobei ferner das Wellgetriebe (4) ein ringförmiges, starres Innenzahnrad (12), ein ringförmiges, flexibles Außenzahnrad (13), und einen Wellengenerator (14) zum Biegen des Außenzahnrads (13) in Radialrichtung, um das Außenzahnrad (13) in partiellen Eingriff mit dem Innenzahnrad (12) zu bringen und dadurch das Außenzahnrad (13) in Umfangsrichtung zu bewegen, wobei das Hohlrad (8) und das Innenzahnrad (12) drehfest miteinander verbunden sind.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug.
- Beispielsweise geht aus der
DE 102 22 695 A1 eine Wellgetriebevorrichtung hervor. Die Wellgetriebevorrichtung umfasst ein ringförmiges, starres Innenzahnrad sowie ein ringförmiges, flexibles Außenzahnrad und einen Wellengenerator zum Biegen des Außenzahnrads in Radialrichtung, um dieses in partiellen Eingriff mit dem Innenzahnrad zu bringen, und zum Bewegen der miteinander in Eingriff tretenden Teile des Innenzahnrads und des Außenzahnrads in Umfangsrichtung. Das Innenzahnrad ist aus einer Aluminiumlegierung mit hoher Festigkeit oder aus einer Kupferlegierung gebildet, wobei das Außenzahnrad aus Baustahl oder nicht-rostendem Stahl gebildet ist. - Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, wobei die Antriebsvorrichtung besonders bauraumsparend und hochübersetzend ausgebildet ist.
- Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Antriebsmaschine, die über eine Antriebswelle mit einer Getriebevorrichtung wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung ein Wellgetriebe und ein Differentialgetriebe umfasst, wobei das Differentialgetriebe einen ersten und einen zweiten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern umfasst, wobei jedes Planetenrad des ersten Planetensatzes mit einem Hohlrad und einem jeweiligen Planetenrad des zweiten Planetensatzes im Zahneingriff steht, wobei jedes Planetenrad des zweiten Planetensatzes mit einer Sonne und einem jeweiligen Planetenrad des ersten Planetensatzes im Zahneingriff steht, wobei die Sonne drehfest mit einer ersten Abtriebswelle verbunden ist, und wobei die Planetenräder der beiden Planetensätze drehbar an einem gemeinsamen Planetenträger gelagert sind, wobei der Planetenträger drehfest mit einer zweiten Abtriebswelle verbunden ist, wobei ferner das Wellgetriebe ein ringförmiges, starres Innenzahnrad, ein ringförmiges, flexibles Außenzahnrad und einen Wellengenerator zum Biegen des Außenzahnrads in Radialrichtung, um das Außenzahnrad in partiellen Eingriff mit dem Innenzahnrad zu bringen und dadurch das Außenzahnrad in Umfangsrichtung zu bewegen, wobei das Hohlrad und das Innenzahnrad drehfest miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten verbinden das Hohlrad und das Innenzahnrad das Wellgetriebe und das Differentialgetriebe miteinander, wodurch eine bauraumsparende, hochübersetzende Getriebevorrichtung realisiert wird. Insbesondere ist das Hohlrad einteilig mit dem Innenzahnrad ausgebildet. Das Wellgetriebe ist ein Übersetzungsgetriebe mit einem Übersetzungsverhältnis, das größer als 20 ist.
- Unter einem Innenzahnrad, ist ein Zahnrad mit einer Innenverzahnung, somit mit einer Verzahnung an einem Innenumfang zu verstehen. Insbesondere ist das Innenzahnrad als Hohlrad ausgebildet. Ein Außenzahnrad ist ein Zahnrad mit einer Außenverzahnung, somit mit einer Verzahnung an einer Außenumfangsfläche. Insbesondere ist das Außenzahnrad als außenverzahnte Stahlbüchse ausgebildet. Der Wellengenerator verformt das Außenzahnrad derart umlaufend in Radialrichtung, dass das Außenzahnrad umlaufend mit dem Innenzahnrad im Zahneingriff kommt, wobei das Außenzahnrad weniger Zähne, insbesondere zwei Zähne weniger als das Innenzahnrad aufweist. Dadurch bringt das Außenzahnrad das Innenzahnrad in eine rotierende Bewegung. Insbesondere ergeben sich dadurch eine Teilungsverschiebung der Verzahnung und eine damit verbundene Zwangseinspurung. Bei einer vollen Umdrehung des Außenzahnrads wird das Innenzahnrad somit um zwei Zähne gedreht. Das Wellgetriebe oder Spannungswellengetriebe weist eine hohe Übersetzung und Steifigkeit auf.
- Unter dem Begriff „wirkverbunden” ist zu verstehen, dass zwei Elemente direkt miteinander verbunden sein können, oder sich zwischen zwei Elemente noch weitere Elemente befinden, beispielsweise ein oder mehrere Zahnräder oder Wellen.
- Zwei miteinander im Zahneingriff stehende Zahnräder sind zur Übertragung eines Drehmoments und einer Drehzahl von dem einen Zahnrad auf das andere Zahnrad vorgesehen. Unter einem „Zahnrad” ist beispielsweise ein Innen- oder Außenzahnrad aber auch eine Sonne, ein Hohlrad sowie ein Planetenrad eines Planetensatzes zu verstehen.
- Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Antriebsmaschine als elektrische Maschine mit einem Stator und einem Rotor ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Antriebswelle koaxial zu den beiden Abtriebswellen angeordnet. Insbesondere ist die Antriebswelle als Hohlwelle ausgebildet, wobei eine der beiden Abtriebswellen axial durch die Antriebswelle verläuft.
- Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Wellengenerator einen starren Einsatz und ein Wälzlager umfasst, wobei das Wälzlager zwischen eine Außenumfangsfläche des Einsatzes und eine Innenumfangsfläche des Außenzahnrads angeordnet ist. Insbesondere ist der Einsatz elliptisch ausgebildet. Das Wälzlager ist auf dem Einsatz aufgeschrumpft.
- Vorzugsweise umfasst das Wälzlager einen flexiblen Außenring, einen Innenring und eine Vielzahl von zwischen dem Außenring und dem Innenring angeordneten Wälzkörpern, wobei eine Außenumfangsfläche des Außenrings mit einer Innenumfangsfläche des Außenzahnrads in Berührung steht, und wobei eine Innenumfangsfläche des Innenrings mit einer Außenumfangsfläche des Einsatzes in Berührung steht. Mit anderen Worten ist der Innenring an der Außenumfangsfläche des Einsatzes aufgenommen. Die Wälzkörper sind zur drehbaren Lagerung zwischen Außenring und Innenring vorgesehen. Ferner ist der Außenring am Außenzahnrad angeordnet, wobei das Außenzahnrad über den elliptischen Einsatz und dem damit zusammenwirkenden Wälzlager umlaufend elastisch verformt wird.
- Vorzugsweise ist die Antriebswelle drehfest mit dem Einsatz des Wellgetriebes verbunden. Mithin treibt die Antriebsmaschine über die Antriebswelle die Getriebevorrichtung, insbesondere das Wellgetriebe an.
- Bevorzugt ist das Differentialgetriebe als Stirnraddifferential ausgebildet, wobei das Differentialgetriebe dazu vorgesehen ist, eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine auf die beiden Abtriebswellen zu verteilen. Insbesondere sind die beiden Abtriebswellen auf einer gemeinsamen Antriebsachse des Kraftfahrzeugs angeordnet.
- Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der einzigen Figur näher dargestellt. Die einzige Figur zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung.
- Gemäß der einzigen Figur weist eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein – hier nicht dargestelltes – Kraftfahrzeug eine Antriebsmaschine
1 und eine Getriebevorrichtung3 auf. Die Antriebsmaschine1 ist als elektrische Maschine ausgebildet und weist einen Stator15 sowie einen Rotor16 auf. Ferner ist die Getriebevorrichtung3 an die Antriebsmaschine1 angeflanscht. Eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine1 wird über eine Antriebswelle2 , die zwischen der Antriebsmaschine1 und der Getriebevorrichtung3 angeordnet ist, in die Getriebevorrichtung3 eingeleitet. Die Getriebevorrichtung3 umfasst ein Wellgetriebe4 und ein Differentialgetriebe5 . - Das Differentialgetriebe
5 weist einen ersten und einen zweiten Planetensatz6a ,6b mit mehreren Planetenrädern7a ,7b auf. Aufgrund der Schnittdarstellung ist jeweils nur ein Planetenrad7a ,7b des jeweiligen Planetensatzes6a ,6b dargestellt. Jedes Planetenrad7a des ersten Planetensatzes6a steht mit einem Hohlrad8 und einem jeweiligen Planetenrad7b des zweiten Planetensatzes6b im Zahneingriff. Demgegenüber steht jedes Planetenrad7b des zweiten Planetensatzes6b mit einer Sonne9 und einem jeweiligen Planetenrad7a des ersten Planetensatzes6a im Zahneingriff. Die Sonne9 ist drehfest mit einer ersten Abtriebswelle10a verbunden. Die Planetenräder7a ,7b der beiden Planetensätze6a ,6b sind drehbar an einem Planetenträger11 gelagert, wobei der Planetenträger11 drehfest mit einer zweiten Abtriebswelle10b verbunden ist. Das Differentialgetriebe5 ist als Stirnraddifferential ausgebildet und dazu vorgesehen, eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine1 auf die erste und zweite Abtriebswelle10a ,10b zu verteilen. Die Antriebswelle2 ist koaxial zu den beiden Abtriebswellen10a ,10b angeordnet. - Das Wellgetriebe
4 umfasst ein ringförmiges, starres Innenzahnrad12 , ein ringförmiges, flexibles Außenzahnrad13 und einen Wellengenerator14 zum Biegen des Außenzahnrads13 in Radialrichtung. Eine Verzahnung am Außenzahnrad13 weist weniger Zähne als eine Verzahnung am Innenzahnrad12 auf. Das Hohlrad8 des Differentialgetriebes5 und das Innenzahnrad12 des Wellgetriebes4 sind drehfest miteinander verbunden. Der Wellengenerator14 weist ferner einen starren Einsatz17 und ein Wälzlager18 auf, wobei das Wälzlager18 zwischen eine Außenumfangsfläche des Einsatzes17 und eine Innenumfangsfläche des Außenzahnrads13 angeordnet ist. Das Wälzlager18 besteht aus einem flexiblen Außenring19 , einem Innenring20 sowie einer Vielzahl von zwischen dem Außenring19 und dem Innenring20 angeordneten Wälzkörpern21 . Eine Außenumfangsfläche des Außenrings19 steht dabei mit einer Innenumfangsfläche des Außenzahnrads13 in Berührung, wobei eine Innenumfangsfläche des Innenrings20 mit einer Außenumfangsfläche des Einsatzes17 in Berührung steht. Die Antriebswelle2 ist drehfest mit dem Einsatz17 des Wellgetriebes4 verbunden. Mithin treibt die Antriebsmaschine1 über die Antriebswelle2 den Einsatz17 an, wodurch das Außenzahnrad13 in partiellen Eingriff mit dem Innenzahnrad12 gebracht wird und dadurch das Außenzahnrad13 in Umfangsrichtung bewegt wird. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Antriebsmaschine
- 2
- Antriebswelle
- 3
- Getriebevorrichtung
- 4
- Wellgetriebe
- 5
- Differentialgetriebe
- 6a, 6b
- Planetensatz
- 7a, 7b
- Planetenrad
- 8
- Hohlrad
- 9
- Sonne
- 10a, 10b
- Abtriebswelle
- 11
- Planetenträger
- 12
- Innenzahnrad
- 13
- Außenzahnrad
- 14
- Wellengenerator
- 15
- Stator
- 16
- Rotor
- 17
- Einsatz
- 18
- Wälzlager
- 19
- Außenring
- 20
- Innenring
- 21
- Wälzkörper
Claims (7)
- Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebsmaschine (
1 ), die über eine Antriebswelle (2 ) mit einer Getriebevorrichtung (3 ), umfassend ein Wellgetriebe (4 ) und ein Differentialgetriebe (5 ), wirkverbunden ist, wobei das Differentialgetriebe (5 ) einen ersten und einen zweiten Planetensatz (6a ,6b ) mit mehreren Planetenrädern (7a ,7b ) umfasst, wobei jedes Planetenrad (7a ) des ersten Planetensatzes (6a ) mit einem Hohlrad (8 ) und einem jeweiligen Planetenrad (7b ) des zweiten Planetensatzes (6b ) im Zahneingriff steht, wobei jedes Planetenrad (7b ) des zweiten Planetensatzes (6b ) mit einer Sonne (9 ) und einem jeweiligen Planetenrad (7a ) des ersten Planetensatzes (6a ) im Zahneingriff steht, wobei die Sonne (9 ) drehfest mit einer ersten Abtriebswelle (10a ) verbunden ist, und wobei die Planetenräder (7a ,7b ) der beiden Planetensätze (6a ,6b ) drehbar an einem Planetenträger (11 ) gelagert sind, wobei der Planetenträger (11 ) drehfest mit einer zweiten Abtriebswelle (10b ) verbunden ist, wobei ferner das Wellgetriebe (4 ) ein ringförmiges, starres Innenzahnrad (12 ), ein ringförmiges, flexibles Außenzahnrad (13 ), und einen Wellengenerator (14 ) zum Biegen des Außenzahnrads (13 ) in Radialrichtung, um das Außenzahnrad (13 ) in partiellen Eingriff mit dem Innenzahnrad (12 ) zu bringen und dadurch das Außenzahnrad (13 ) in Umfangsrichtung zu bewegen, wobei das Hohlrad (8 ) und das Innenzahnrad (12 ) drehfest miteinander verbunden sind. - Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellengenerator (
14 ) einen starren Einsatz (17 ) und ein Wälzlager (18 ) umfasst, wobei das Wälzlager (18 ) zwischen eine Außenumfangsfläche des Einsatzes (17 ) und eine Innenumfangsfläche des Außenzahnrads (13 ) angeordnet ist. - Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (
18 ) einen flexiblen Außenring (19 ), einen Innenring (20 ) und eine Vielzahl von zwischen dem Außenring (19 ) und dem Innenring (20 ) angeordneten Wälzkörpern (21 ) umfasst, wobei eine Außenumfangsfläche des Außenrings (19 ) mit einer Innenumfangsfläche des Außenzahnrads (13 ) in Berührung steht, und wobei eine Innenumfangsfläche des Innenrings (20 ) mit einer Außenumfangsfläche des Einsatzes (17 ) in Berührung steht. - Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (
2 ) drehfest mit dem Einsatz (17 ) des Wellgetriebes (4 ) verbunden ist. - Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmaschine (
1 ) als elektrische Maschine mit einem Stator (15 ) und einem Rotor (16 ) ausgebildet ist. - Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (
2 ) koaxial zu den beiden Abtriebswellen (10a ,10b ) angeordnet ist. - Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgetriebe (
5 ) dazu vorgesehen ist, eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine (1 ) im Wesentlichen hälftig auf die Abtriebswellen (10a ,10b ) zu verteilen.
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