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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für einen Kraftwagen, insbesondere für einen Personenkraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Eine solche Antriebsvorrichtung für einen Kraftwagen, insbesondere für einen Personenkraftwagen, ist beispielsweise bereits der
DE 10 2010 010 438 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Antriebsvorrichtung umfasst wenigstens ein eine Achse des Kraftwagens zugeordnetes erstes Rad sowie wenigstens ein derselben Achse zugeordnetes zweites Rad. Außerdem sind eine erste elektrische Maschine, eine zweite elektrische Maschine, eine erste Getriebeeinrichtung und eine zweite Getriebeeinrichtung vorgesehen. Dabei ist das erste Rad über die erste Getriebeeinrichtung von der ersten elektrischen Maschine antreibbar, wobei das zweite Rad über die zweite Getriebeeinrichtung von der zweiten elektrischen Maschine antreibbar ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Betrieb realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Antriebsvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Betrieb realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die jeweilige Getriebeeinrichtung wenigstens zwei in Reihe geschaltete Planetenradsätze aufweist. Mit anderen Worten umfasst beispielsweise die erste Getriebeeinrichtung zwei erste Planetengetriebe, welche in Reihe zueinander geschaltet sind. Ferner umfasst die zweite Getriebeeinrichtung wenigstens zwei zweite Planetengetriebe, welche in Reihe zueinander geschaltet sind. Somit ist das erste Rad über die ersten Planetengetriebe von der ersten elektrischen Maschine antreibbar, wobei das zweite Rad über die zweiten Planetengetriebe von der zweiten elektrischen Maschine antreibbar ist. Durch die Getriebeeinrichtungen der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung können besonders vorteilhafte Übersetzungen realisiert werden, sodass sich eine besonders bauraumgünstige Platzierung der elektrischen Maschine und der Getriebeeinrichtungen an der beispielsweise als Hinter- oder Vorderachse ausgebildeten Achse realisieren lässt. Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung ist somit ein elektrischer Antrieb, welcher besonders vorteilhaft und insbesondere bauraumgünstig in die Achse integriert werden kann, insbesondere bei bestehendem Bauraum. Die Planetenradsätze, welche auch einfach als Planetensätze bezeichnet werden, ermöglichen dabei besonders bedarfsgerechte Positionierungen der elektrischen Maschine, insbesondere bezüglich der Räder, sodass unterschiedliche Anwendungsmöglichkeiten wie eine Niederflurachse, eine Portalachse oder eine Standard-Achse darstellbar sind.
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Die jeweilige elektrische Maschine ist dabei beispielsweise in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betreibbar, das jeweilige Rad antreiben zu können. Dadurch, dass je Rad eine elektrische Maschine vorgesehen ist, werden beispielsweise zwei als Elektromotoren betreibbare elektrische Maschinen verwendet, wobei die jeweilige elektrische Maschine je auf ein Rad derselben Achse geht beziehungsweise wirkt. Somit ist das jeweilige Rad als angetriebenes oder antreibbares Rad ausgebildet, welches auch als Antriebsrad bezeichnet wird. Dabei ist es durch die jeweilige Getriebeeinrichtung möglich, eine jeweilige Drehzahl der elektrischen Maschine besonders vorteilhaft übersetzen beziehungsweise untersetzen zu können, um dadurch besonders vorteilhafte Drehzahlen der Räder realisieren zu können. Insbesondere erfolgt durch die zwei hintereinander angeschalteten Planetengetriebe eine Untersetzung der Drehzahl der elektrischen Maschine.
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Bezogen auf einen jeweiligen Drehmomentenfluss von der jeweiligen elektrischen Maschine zu dem jeweiligen, mittels der jeweiligen elektrischen Maschine antreibbaren Rad sind die Planetengetriebe hintereinander beziehungsweise aufeinanderfolgend und somit seriell angeordnet beziehungsweise geschaltet. Dabei ist es denkbar, dass die jeweilige Getriebeeinrichtung wenigstens eine Stirnrad- oder Hohlradgruppe aufweist, welche beispielsweise in einem Drehmomentenfluss von der jeweiligen elektrischen Maschine zum jeweiligen Rad nach den jeweiligen Planetenradsätzen angeordnet ist. Durch die Stirnrad- beziehungsweise Hohlradgruppe kann beispielsweise die jeweilige Drehzahl der jeweiligen elektrischen Maschine weiter reduziert werden. Ferner ist dadurch eine Desachsierung beziehungsweise ein Achsversatz darstellbar, sodass beispielsweise eine jeweilige erste Drehachse, um die das jeweilige Rad drehbar ist, von einer jeweiligen zweiten Drehachse, um welche ein jeweiliger Rotor der jeweiligen elektrischen Maschine drehbar ist, desachsiert ist. Dieser Achsversatz kann zu einer vorteilhaften Bauraumschachtelung der beiden elektrischen Maschinen und der jeweiligen Planetengetriebe vorteilhaft genutzt werden.
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Die Hohlrad- beziehungsweise Stirnradgruppe weist beispielsweise ein als Achswellenstirnrad ausgebildetes Stirnrad auf, über welches das jeweilige Rad antreibbar ist. Dabei ist eine zumindest nahezu freie Positioniermöglichkeit der elektrischen Maschinen um die Achswellenstirnräder denkbar, sodass verschiedenste Achstypen und Bauraumrestriktionen dargestellt werden können. Mit anderen Worten können unterschiedliche Achsvarianten wie eine Portalachse, eine Hinterflurachse oder eine Standard-Achse mit minimalem Bauraumbedarf dargestellt werden. Außerdem kann eine spezifische Anpassung an bestehende Bauräume flexibel durchgeführt werden. Auch weitere Anwendungen wie Torque-Vectoring, Schaltbarkeit sowie Leerlaufstellung ist möglich.
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Somit ist es beispielsweise vorgesehen, dass zumindest einer der jeweiligen Planetenradsätze schaltbar ist, wodurch die jeweilige Getriebeeinrichtung wenigstens zwei schaltbare Gänge, insbesondere mit voneinander unterschiedlichen Übersetzungen, aufweist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass dasjenige der Planetengetriebe der jeweiligen Getriebeeinrichtung schaltbar ist, das bezogen auf den jeweiligen Drehmomentenfluss zwischen dem Rad und dem jeweils anderen Planetengetriebe angeordnet ist. Dieses zwischen dem jeweils anderen Planetengetriebe und dem Rad angeordnetes Planetengetriebe wird auch als zweiter Planetensatz oder zweites Planetengetriebe bezeichnet. Dabei ist es denkbar, dass der zweite Planetensatz gesperrt oder mit einem zweistufigen Planetensatz versehen ist, wodurch die jeweilige Getriebeeinrichtung und somit die Achse insgesamt schaltbar ist.
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Eine Leerlaufstellung kann ebenfalls dargestellt werden, insbesondere durch eine Koppeleinrichtung, mittels welcher das jeweilige Rad mit der jeweiligen elektrischen Maschine koppelbar und von der jeweiligen elektrischen Maschine entkoppelbar ist. Mit anderen Worten ist die Koppeleinrichtung beispielsweise zwischen einem Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umschaltbar. In dem Koppelzustand ist beispielsweise das Rad über die Koppeleinrichtung mit der elektrischen Maschine gekoppelt, sodass jeweilige Rad über die jeweilige Koppeleinrichtung von der jeweiligen elektrischen Maschine angetrieben werden kann. In der Entkoppelstellung jedoch ist das Rad von der elektrischen Maschine entkoppelt, sodass beispielsweise das Rad relativ zu der elektrischen Maschine beziehungsweise relativ zu dem genannten Rotor gedreht werden kann. Mit anderen Worten kann dann das Rad beispielsweise gedreht werden, ohne den Rotor der elektrischen Maschine anzutreiben. Die Entkoppelstellung korrespondiert mit der zuvor genannten Leerlaufstellung, welche dazu genutzt werden kann, um das Fahrzeug abzuschleppen oder um Energie zu sparen in den Segelbetrieb zu schalten. Hierbei werden beispielsweise die Räder angetrieben. Da sich jedoch die Koppeleinrichtung in der Leerlaufstellung befindet, werden beispielsweise die jeweiligen Rotoren der jeweiligen elektrischen Maschinen nicht angetrieben, obwohl die Räder angetrieben werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung für einen Kraftwagen, insbesondere für einen Personenkraftwagen; und
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2a–e jeweilige Ausführungsformen der Antriebsvorrichtung.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Draufsicht eine Antriebsvorrichtung 10 für einen Kraftwagen, insbesondere für einen Personenkraftwagen. Die Antriebsvorrichtung 10 umfasst wenigstens ein eine Achse 12 des Kraftwagens zugeordnetes erstes Rad 14 sowie ein derselben Achse 12 zugeordnetes zweites Rad 16, welche beispielsweise in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind und jeweilige Felgen 18 und auf die Felgen 18 aufgezogene Reifen 20 umfassen.
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Die Antriebsvorrichtung 10 umfasst ferner eine der Achse 12 zugeordnete erste elektrische Maschine 22 und ein derselben Achse 12 zugeordnete zweite elektrische Maschine 24. Die jeweilige elektrische Maschine 22 beziehungsweise 24 ist zumindest in einem Generatorbetrieb und somit als Elektromotor betreibbar. Dabei umfasst die jeweilige elektrische Maschine 22 beziehungsweise 24 einen in den Fig. nicht dargestellten Stator und einen in den Fig. nicht dargestellten Rotor, welcher von dem Stator antreibbar und dadurch um eine erste Drehachse relativ zu dem Stator drehbar ist. Die jeweilige erste Drehachse wird auch als Maschinenachse bezeichnet. Das jeweilige Rad 14 beziehungsweise 16 ist um eine jeweilige zweite Drehachse drehbar, welche auch als Raddrehachse bezeichnet wird. Insbesondere ist das jeweilige Rad 14 beziehungsweise 16 um die Raddrehachse relativ zu dem Stator drehbar.
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Die Antriebsvorrichtung 10 umfasst ferner eine der elektrischen Maschine 22 zugeordnete erste Getriebeeinrichtung 26 und eine der elektrischen Maschine 24 zugeordnete zweite Getriebeeinrichtung 28. Über die Getriebeeinrichtung 26 ist das Rad 14 von der elektrischen Maschine 22, insbesondere in deren Motorbetrieb, antreibbar. Über die Getriebeeinrichtung 28 ist das Rad 16 von der elektrischen Maschine 24, insbesondere in ihrem Motorbetrieb, antreibbar.
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Um nun einen besonders vorteilhaften Betrieb der Antriebsvorrichtung 10 und somit des Kraftwagens insgesamt realisieren zu können, umfasst die jeweilige Getriebeeinrichtung 26 beziehungsweise 28 jeweils zwei Planetengetriebe 30 und 32 beziehungsweise 34 und 36, welche, insbesondere bezogen auf einen Drehmomentenfluss von der jeweiligen elektrischen Maschine 22 beziehungsweise 24 zu dem jeweiligen Rad 14 beziehungsweise 16 hintereinander beziehungsweise aufeinanderfolgend und somit in Reihe geschaltet sind. Dabei ist bezogen auf den genannten Drehmomentenfluss das jeweilige Planetengetriebe 32 beziehungsweise 36 zwischen dem jeweiligen Rad 14 beziehungsweise 16 und der jeweiligen elektrischen Maschine 22 beziehungsweise 24 angeordnet, sodass das jeweilige Planetengetriebe 30 beziehungsweise 34 als erstes Planetengetriebe und das jeweilige Planetengetriebe 32 beziehungsweise 36 als zweites Planetengetriebe bezeichnet wird. Das jeweilige Planetengetriebe 30, 32, 34 beziehungsweise 36 wird auch einfach als Planetensatz oder Planetenradsatz bezeichnet.
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Außerdem umfasst die jeweilige Getriebeeinrichtung 26 beziehungsweise 28 eine Übersetzungsstufe 38 beziehungsweise 40, welche bezogen auf den jeweiligen Drehmomentenfluss zwischen dem jeweils zweiten Planetengetriebe und dem jeweiligen Rad 14 beziehungsweise 16 angeordnet ist. Bei dem in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist die jeweilige Übersetzungsstufe 38 beziehungsweise 40 als Stirnradstufe beziehungsweise als Stirnradgruppe ausgebildet. Alternativ dazu ist es denkbar, dass die jeweilige übersetzungsstufe 38 beziehungsweise 40 als Hohlradgruppe ausgebildet ist. Die jeweilige Übersetzungsstufe 38 beziehungsweise 40 bewirkt eine Desachsierung beziehungsweise einen Achsversatz, sodass die jeweilige Maschinenachse desachsiert zu der jeweiligen Raddrehachse angeordnet ist. Insbesondere ist die jeweilige Maschinenachse in Fahrzeuglängsrichtung von der jeweiligen Raddrehachse beabstandet. Bei dem in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind die Maschinenachsen der elektrischen Maschinen 22, 24, insbesondere in Fahrzeuglängsrichtung, voneinander beabstandet und somit desachsiert. Die jeweiligen Raddrehachsen der Räder 14 und 16 jedoch fallen beispielsweise zusammen.
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Die jeweilige Übersetzungsstufe 38 beziehungsweise 40 umfasst ein erstes Stirnrad 42 und ein bezogen auf den jeweiligen Drehmomentenfluss auf das jeweilige Stirnrad 42 folgendes weiteres Stirnrad 44, welches auch als Achswellenstirnrad bezeichnet wird.
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Die jeweilige Getriebeeinrichtung 26 beziehungsweise 28 umfasst ein in 1 besonders schematisch dargestelltes Gehäuse 46, in welchem die Planetengetriebe 30 und 32 beziehungsweise 34 und 36 angeordnet sind. Das jeweilige Planetengetriebe 30, 32, 34 beziehungsweise 36 umfasst dabei ein Sonnenrad 48 beziehungsweise 50, ein Hohlrad 52 beziehungsweise 54 und jeweils wenigstens ein Planetenrad 56 beziehungsweise 58, welches mit dem jeweiligen Hohlrad 52 beziehungsweise 54 und mit dem jeweiligen Sonnenrad 48 beziehungsweise 50 kämmt. Außerdem umfasst das jeweilige Planetengetriebe 30, 32, 34 beziehungsweise 36 einen jeweiligen Planetenträger 60 beziehungsweise 62, an welchem das jeweilige Planetenrad 56 beziehungsweise 58 drehbar gelagert ist.
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Bei dem in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass das jeweilige Sonnenrad 48 drehfest mit dem jeweiligen Rotor verbunden ist. Ferner ist das jeweilige Hohlrad 52 beziehungsweise 54 an dem Gehäuse festgelegt und somit drehfest an dem Gehäuse gehalten. Ferner ist der jeweilige Planetenträger 60 ein jeweiliger Abtrieb des jeweiligen Planetengetriebes 30 beziehungsweise 34, wobei das jeweilige Sonnenrad 50 drehfest mit dem jeweiligen Planetenträger 60 verbunden und somit von dem jeweiligen Planetenträger 60 antreibbar ist. Ferner ist der jeweilige Planetenträger 62 ein Abtrieb des jeweiligen zweiten Planetengetriebes 32 beziehungsweise 36, wobei beispielsweise das jeweilige Stirnrad 42 drehfest mit dem jeweiligen Planetenträger 58 verbunden ist. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Übersetzung realisiert werden.
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Insgesamt ist erkennbar, dass die Achse 12 wenigstens zwei als Elektromotoren betreibbare elektrische Maschinen 22 und 24 aufweist, welche jeweils eine Radseite antreiben. Die jeweilige Drehzahl der jeweiligen elektrischen Maschine 22 beziehungsweise 24, insbesondere des jeweiligen Rotors, kann über die jeweiligen, hintereinander geschalteten Planetensätze besonders vorteilhaft umgewandelt, insbesondere untersetzt, werden. Da die jeweiligen Planetengetriebe 30 und 32 beziehungsweise 34 und 36 hintereinander geschaltet sind, ist die jeweilige Getriebeeinrichtung 26 beziehungsweise 28 als zweistufige Planetengetriebevorrichtung ausgebildet, sodass die Achse 12 als elektrisch antreibbare beziehungsweise als elektrische Achse und damit als zweistufige Planetengetriebeachse ausgebildet ist.
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Beispielsweise kann der jeweilige zweite Planetensatz gesperrt oder mit einem zweistufigen Planetensatz versehen werden, wodurch beispielsweise die jeweilige Getriebeeinrichtung 26 beziehungsweise 28 und somit die Achse 12 schaltbar ist. Somit weist beispielsweise die jeweilige Getriebeeinrichtung 26 beziehungsweise 28 wenigstens zwei schaltbare Gänge auf, welche sich insbesondere in ihren jeweiligen Übersetzungen voneinander unterscheiden. Ferner ist es denkbar, eine Leerlaufstellung darzustellen, in welcher beispielsweise die Räder 14 und 16 von den elektrischen Maschinen 22 und 24 entkoppelt sind, um dadurch beispielsweise den Kraftwagen besonders vorteilhaft abschleppen zu können.
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Durch den zuvor beschriebenen Achsversatz können die jeweilige elektrische Maschine 22 beziehungsweise 24 und die jeweilige zugehörige Getriebeeinrichtung 26 beziehungsweise 28 kompakt in einem gegebenen Bauraum gegeneinander verschachtelt werden. Darüber hinaus ist es möglich, das jeweilige Stirnrad 42 und somit die zugehörige elektrische Maschine 22 beziehungsweise 24 in Umfangsrichtung des Achswellenstirnrads bedarfsgerecht anordnen zu können, wodurch die Achse 12 eine Vielzahl an unterschiedlichen Fahrzeuganforderungen und Bauraumgegebenheiten bedarfsgerecht angepasst werden kann.
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Dabei zeigt 2a eine erste Ausführungsform, bei welcher die Achse 12 als Standard-Achse, insbesondere als Standard-Hinterachse, in einer ersten Variante ausgebildet ist. 2b zeigt eine zweite Ausführungsform, bei welcher die Achse 12 als Standard-Achse, insbesondere als Standard-Hinterachse, in einer zweiten Variante ausgebildet ist. Außerdem zeigt 2c eine dritte Ausführungsform, bei welcher die Achse 12 als Standard-Achse, insbesondere als Standard-Hinterachse, in einer dritten Variante ausgebildet ist. 2d zeigt eine vierte Ausführungsform der Achse 12, welche bei der vierten Ausführungsform als Portalachse ausgebildet ist. Schließlich zeigt 2e eine fünfte Ausführungsform der Achse 12, welche bei der fünften Ausführungsform als Niederflurachse ausgebildet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Antriebsvorrichtung
- 12
- Achse
- 14
- Rad
- 16
- Rad
- 18
- Felge
- 20
- Reifen
- 22
- elektrische Maschine
- 24
- elektrische Maschine
- 26
- Getriebeeinrichtung
- 28
- Getriebeeinrichtung
- 30
- Planetengetriebe
- 32
- Planetengetriebe
- 34
- Planetengetriebe
- 36
- Planetengetriebe
- 38
- Übersetzungsstufe
- 40
- Übersetzungsstufe
- 42
- Stirnrad
- 44
- Stirnrad
- 46
- Gehäuse
- 48
- Sonnenrad
- 50
- Sonnenrad
- 52
- Hohlrad
- 54
- Hohlrad
- 56
- Planetenrad
- 58
- Planetenrad
- 60
- Planetenträger
- 62
- Planetenträger
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010010438 A1 [0002]
