DE102017107803B3 - Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebsmaschine (1), die über eine Antriebswelle (2) mit einer Getriebevorrichtung (3) wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung (3) einen ersten Planetensatz (4a) mit mehreren Planetenrädern (5a), einen Stufenplanetensatz (9) mit mehreren Stufenplanetenrädern (10) und ein Differentialgetriebe (16) mit einem zweiten und dritten Planetensatz (4b, 4c) mit jeweils mehreren Planetenrädern (5b, 5c) aufweist, wobei die Planetenräder (5a) des ersten Planetensatzes (4a) drehbar an einem ersten Planetenträger (6a) angeordnet sind und radial zwischen einer ersten Sonne (7a) und einem ersten Hohlrad (8a) im Zahneingriff stehen, wobei jedes Stufenplanetenrad (10) ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad (11a, 11b) aufweist, wobei die Stufenplanetenräder (10) drehbar an einem zweiten Planetenträger (6b) angeordnet sind, wobei das erste Zahnrad (11a) mit einer zweiten Sonne (7b) im Zahneingriff steht und das zweite Zahnrad (11 b) mit einem zweiten Hohlrad (8b) im Zahneingriff steht, und wobei der erste Planetenträger (6a) drehfest mit der zweiten Sonne (7b) verbunden ist und das erste Hohlrad (8a) stationär an einem Gehäuse (12) festgelegt ist, wobei ferner die jeweiligen Planetenräder (5b, 5c) des zweiten und dritten Planetensatzes (4b, 4c) an dem zweiten Planetenträger (6b) drehbar gelagert sind, wobei die Planetenräder (5b) des zweiten Planetensatzes (4b) mit einer dritten Sonne (7c) im Zahneingriff stehen und die Planetenräder (5c) des dritten Planetensatzes (4c) mit einer vierten Sonne (7d) im Zahneingriff stehen, und wobei die Planetenräder (5b) des zweiten Planetensatzes (4b) paarweise mit den Planetenrädern (5c) des dritten Planetensatzes (4c) im Zahneingriff stehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit einer Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
  • Die DE 10 2012 011 686 A1 offenbart ein Übersetzungs- und Ausgleichsgetriebe mit einem Gehäuse, mit einer Eingangswelle und zwei koaxial zu der Eingangswelle angeordneten Ausgangswellen. Ein Übersetzungsabschnitt und ein als Stirnraddifferential ausgebildeter Ausgleichsabschnitt sind vorgesehen, wobei der Übersetzungsabschnitt zwei Planetenstufen aufweist, nämlich eine Eingangsstufe und eine Laststufe. Das Sonnenrad der Eingangsstufe ist mit der Eingangswelle wirksam verbunden. Die Laststufe weist ein gehäusefestes Hohlrad auf und das Sonnenrad der Laststufe ist über einen Steg mit mindestens einem Planetenrad der Eingangsstufe wirksam verbunden. Mindestens ein Planetenrad der Laststufe ist über einen Steg mit dem Hohlrad der Eingangsstufe wirksam verbindbar. Über eine entsprechend vorgesehene und/oder angeordnete Kopplungsvorrichtung ist das Hohlrad der Eingangsstufe wirksam mit dem Steg der Laststufe koppelbar bzw. entkoppelbar.
  • Ferner offenbart die DE 10 2011 007 260 A1 eine Antriebsvorrichtung mit wenigstens einer elektrischen Maschine, mit einem Schaltgetriebe, mit einem durch die elektrische Maschine über das Schaltgetriebe antreibbaren Differenzial, mit mindestens einer drehmomentenfesten ersten Wirkverbindung zwischen einer ersten Antriebswelle der elektrischen Maschine und dem Schaltgetriebe, mit einer koaxial zur elektrischen Maschine ausgerichteten Schaltkupplung in einer zweiten Wirkverbindung zwischen der ersten Antriebswelle und dem Schaltgetriebe. An der Schaltkupplung greift eine Ein- und Ausrückvorrichtung an. Ferner umfasst die Antriebsvorrichtung einen Stellantrieb für die Ein- und Ausrückvorrichtung, welcher eine zweite Antriebswelle mit einer Achse aufweist, um welche die zweite Antriebswelle zumindest schwenkbar ist. Die Rotationsachse der ersten Antriebswelle und die Achse der zweiten Antriebswelle sind zueinander parallel. Die Antriebsvorrichtung weist eine dritte drehmomentenfeste Wirkverbindung zwischen der zweiten Antriebswelle und einem Stellwandler auf, welcher mittels der zweiten Antriebswelle zumindest mittelbar antreibbar ist und welcher linearbeweglich an der Schaltkupplung angreift.
  • Aus der DE 10 2015 214 031 A1 geht eine Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug hervor, umfassend eine Getriebeeingangsstufe und ein über einen gemeinsamen Planetenträger damit verbundenes Differential. Das Differential weist einen ersten und einen zweiten Planetensatz auf, wobei der erste Planetensatz mit einer ersten Sonne kämmt und der zweite Planetensatz mit einer zweiten Sonne kämmt. Ferner kämmen die beiden Planetensätze des Differentials paarweise miteinander. Die Getriebeeingangsstufe weist eine Antriebssonne auf, die mit einem ersten Planetensatz kämmt, wobei der erste Planetensatz mit einem zweiten Planetensatz drehfest verbunden ist. Die beiden Planetensätze der Getriebeeingangsstufe sind zusammen mit dem ersten Planetensatz des Differentials auf einem am Planetenträger angeordneten ersten Bolzen drehbar gelagert.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung mit einer Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, wobei die Getriebevorrichtung eine höhere Übersetzung und Leistungsdichte aufweisen soll als die Getriebeanordnung aus dem zuletzt genannten Dokument zum Stand der Technik.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen der nachfolgenden Beschreibung sowie der beigefügten Figuren.
  • Eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Antriebsmaschine, die über eine Antriebswelle mit einer Getriebevorrichtung wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung einen ersten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern, einen Stufenplanetensatz mit mehreren Stufenplanetenrädern und ein Differentialgetriebe mit einem zweiten und dritten Planetensatz mit jeweils mehreren Planetenrädern aufweist, wobei die Planetenräder des ersten Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger angeordnet sind und radial zwischen einer ersten Sonne und einem ersten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei jedes Stufenplanetenrad ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad aufweist, wobei die Stufenplanetenräder drehbar an einem zweiten Planetenträger angeordnet sind, wobei das erste Zahnrad mit einer zweiten Sonne im Zahneingriff steht und das zweite Zahnrad mit einem zweiten Hohlrad im Zahneingriff steht, und wobei der erste Planetenträger drehfest mit der zweiten Sonne verbunden ist und das erste Hohlrad stationär an einem Gehäuse festgelegt ist, wobei ferner die jeweiligen Planetenräder des zweiten und dritten Planetensatzes an dem zweiten Planetenträger drehbar gelagert sind, wobei die Planetenräder des zweiten Planetensatzes mit einer dritten Sonne im Zahneingriff stehen und die Planetenräder des dritten Planetensatzes mit einer vierten Sonne im Zahneingriff stehen, und wobei die Planetenräder des zweiten Planetensatzes paarweise mit den Planetenrädern des dritten Planetensatzes im Zahneingriff stehen.
  • Mit anderen Worten erfolgt die Anbindung des Stufenplanetensatzes am ersten Planetensatz über den ersten Planetenträger, der mit der zweiten Sonne drehfest verbunden ist. Über das vorzugsweise als Stirnraddifferential ausgebildete Differentialgetriebe wird die Antriebsleistung der Antriebsmaschine auf zwei Abtriebswellen einer Antriebsachse des Fahrzeugs verteilt. Die jeweilige Abtriebswelle ist zumindest mittelbar mit einem jeweiligen Rad verbunden. Vorzugsweise ist die dritte Sonne drehfest mit einer ersten Abtriebswelle und die vierte Sonne drehfest mit einer zweiten Abtriebswelle verbindbar. Insbesondere ist an der dritten und vierten Sonne eine jeweilige Steckverzahnung zur Aufnahme der jeweiligen Abtriebswelle vorgesehen. Der Stufenplanetensatz und der zweite und dritte Planetensatz des Differentialgetriebes sind gemeinsam am zweiten Planetenträger aufgenommen.
  • 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 kämmende oder 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 eine Sonne, ein Hohlrad, ein Planetenrad sowie ein Stufenplanetenrad zu verstehen.
  • Insbesondere erstrecken sich die Planetenräder des dritten Planetensatzes zumindest teilweise in einem axialen Bauraum des zweiten Zahnrads der Stufenplanetenräder. Mithin sind am Umfang des zweiten Planetenträgers abwechselnd die Planetenräder des dritten Planetensatzes und die Stufenplanetenräder des Stufenplanetensatzes angeordnet, wobei das zweite Zahnrad der Stufenplanetenräder zumindest teilweise auf einer axialen Höhe in Umfangsrichtung benachbart zu den Planetenräder des dritten Planetensatzes angeordnet sind.
  • Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Standübersetzung am ersten Planetensatz zwischen 2,7 und 3,5 beträgt. Ferner bevorzugt beträgt die Standübersetzung am Stufenplanetensatz zwischen 4 und 7,5.
  • Bevorzugt ist das zweite Hohlrad stationär an dem Gehäuse festgelegt und somit drehfest mit dem Gehäuse verbunden. Ferner bevorzugt ist die Antriebswelle koaxial zu den beiden Abtriebswellen angeordnet, wobei die Antriebswelle als Hohlwelle ausgebildet ist und die erste Abtriebswelle durch die Antriebswelle geführt ist. Ferner sind insbesondere die erste, zweite, dritte und vierte Sonne koaxial zueinander angeordnet.
  • Vorzugsweise ist die Antriebsmaschine als elektrische Maschine mit einem Stator und einem Rotor ausgebildet. Insbesondere ist die Antriebsvorrichtung für eine elektrische Achse eines Kraftfahrzeugs vorgesehen.
  • Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der beiden Figuren näher dargestellt. Es zeigen
    • 1 eine vereinfachte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung mit einer Getriebevorrichtung, und
    • 2 eine schematische Explosivdarstellung der teilweise dargestellten Getriebevorrichtung gemäß 1.
  • Gemäß 1 weist eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug eine Antriebsmaschine 1 und eine Getriebevorrichtung 3 auf. Die Antriebsmaschine 1 ist als elektrische Maschine ausgebildet und weist einen gehäusefesten Stator 13 sowie einen beweglich darin angeordneten Rotor 14 auf. Die Getriebevorrichtung 3 ist vorliegend an die Antriebsmaschine 1 angeflanscht. Eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine 1 wird über eine Antriebswelle 2, die zwischen der Antriebsmaschine 1 und der Getriebevorrichtung 3 angeordnet ist, in die Getriebevorrichtung 3 eingeleitet. Die Getriebevorrichtung 3 umfasst einen ersten Planetensatz 4a mit mehreren Planetenrädern 5a, einen Stufenplanetensatz 9 mit mehreren Stufenplanetenrädern 10 und ein Differentialgetriebe 16 mit einem zweiten und dritten Planetensatz 4b, 4c, die jeweils mehrere Planetenräder 5b, 5c aufweisen. Aufgrund der Schnittdarstellung sind nur ein Planetenrad 5a des ersten Planetensatzes 4a, ein Stufenplanetenrad 10 des Stufenplanetensatzes 9 und jeweils ein Planetenrad 5b, 5c des zweiten und dritten Planetensatz 4b, 4c dargestellt. Die Planetenräder 5a des ersten Planetensatzes 4a sind drehbar an einem ersten Planetenträger 6a angeordnet und stehen radial zwischen einer ersten Sonne 7a und einem ersten Hohlrad 8a im Zahneingriff. Das erste Hohlrad 8a ist stationär an einem Gehäuse 12 der Getriebevorrichtung 3 festgelegt. Jedes Stufenplanetenrad 10 weist ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad 11a, 11b auf, wobei die Stufenplanetenräder 10 drehbar an einem zweiten Planetenträger 6b angeordnet sind. Das erste Zahnrad 11a steht mit einer zweiten Sonne 7b im Zahneingriff und das zweite Zahnrad 11b steht mit einem zweiten Hohlrad 8b im Zahneingriff. Das erste Zahnrad 11a weist einen größeren Durchmesser als das zweite Zahnrad 11b auf. Der erste Planetenträger 6a ist drehfest mit der zweiten Sonne 7b verbunden.
  • Die jeweiligen Planetenräder 5b, 5c des zweiten und dritten Planetensatzes 4b, 4c sind drehbar an dem zweiten Planetenträger 6b gelagert. Die Planetenräder 5b des zweiten Planetensatzes 4b stehen mit einer dritten Sonne 7c im Zahneingriff und die Planetenräder 5c des dritten Planetensatzes 4c stehen mit einer vierten Sonne 7d im Zahneingriff. Ferner stehen die Planetenräder 5b des zweiten Planetensatzes 4b paarweise mit den Planetenrädern 5c des dritten Planetensatzes 4c im Zahneingriff.
  • Die dritte Sonne 7c ist drehfest mit einer ersten Abtriebswelle 15a verbunden und die vierte Sonne 7d ist drehfest mit einer zweiten Abtriebswelle 15b verbunden. Das Differentialgetriebe 16 ist als Stirnraddifferential ausgebildet. Die Antriebswelle 2 ist koaxial zu den beiden Abtriebswellen 15a, 15b angeordnet, wobei die Antriebswelle 2 als Hohlwelle ausgebildet ist und die erste Abtriebswelle 15a durch die Antriebswelle 2 geführt ist. Die beiden Abtriebswellen 15a, 15b gehören zu einer Antriebsachse des Kraftfahrzeugs. Mithin ist die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung als elektrische Antriebsachse des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Die Standübersetzung am ersten Planetensatz 4a beträgt vorteilhafterweise zwischen 2,7 und 3,5, wobei die Standübersetzung am Stufenplanetensatz 9 vorteilhafterweise zwischen 4 und 7,5 beträgt. Mithin realisiert der dargestellte Aufbau der Getriebevorrichtung 3 eine relativ hohe Übersetzung und Leistungsdichte.
  • Gemäß 2 ist die Getriebevorrichtung 3 aus 1 teilweise dargestellt. Es wird darauf hingewiesen, dass der erste Planetensatz 4a sowie die erste Sonne 7a und das erste Hohlrad 8a nicht dargestellt sind. Die zweite Sonne 7b ist im Zahneingriff mit dem ersten Zahnrad 11a des am zweiten Planetenträger 6b aufgenommenen Stufenplanetenrads 10. Das zweite Zahnrad 11b des Stufenplanetenrads 10 ist im Zahneingriff mit dem zweiten gehäusefesten Hohlrad 8b. Aus 2 geht besonders gut hervor, in welcher Weise die jeweiligen Stufenplanetenräder 10 des Stufenplanetensatzes 9 und die jeweiligen Planetenräder 5b, 5c des zweiten und dritten Planetensatzes 4b, 4c an dem zweiten Planetenträger 6b drehbar gelagert sind. An dieser Stelle wird zur Erklärung dieser Anordnung insbesondere auf die Figurenbeschreibung in den Absätzen [0019] bis [0024] sowie auf die 1 bis 4 des eingangs genannten Dokumentes zum Stand der Technik DE 10 2015 214 031 A1 verwiesen. Die Getriebeanordnung aus der DE 10 2015 214 031 A1 ist identisch und somit baugleich zum in 2 dargestellten Stufenplanetensatz 9 mit dem damit verbundenen Differentialgetriebe 16. Insbesondere wird darauf hingewiesen, dass sich die Planetenräder 5c des dritten Planetensatzes 4c zumindest teilweise in einem axialen Bauraum des zweiten Zahnrads 11b der Stufenplanetenräder 10 erstrecken. Der Stufenplanetensatz 9 bildet zusammen mit dem Differentialgetriebe 16 eine besonders kompakte Einheit.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebsmaschine
    2
    Antriebswelle
    3
    Getriebevorrichtung
    4a, 4b, 4c
    Planetensatz
    5a, 5b, 5c
    Planetenrad
    6a, 6b
    Planetenträger
    7a, 7b, 7c, 7d
    Sonne
    8a, 8b
    Hohlrad
    9
    Stufenplanetensatz
    10
    Stufenplanetenrad
    11a, 11b
    Zahnrad
    12
    Gehäuse
    13
    Stator
    14
    Rotor
    15a, 15b
    Abtriebswelle
    16
    Differentialgetriebe

Claims (10)

  1. Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebsmaschine (1), die über eine Antriebswelle (2) mit einer Getriebevorrichtung (3) wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung (3) einen ersten Planetensatz (4a) mit mehreren Planetenrädern (5a), einen Stufenplanetensatz (9) mit mehreren Stufenplanetenrädern (10) und ein Differentialgetriebe (16) mit einem zweiten und dritten Planetensatz (4b, 4c) mit jeweils mehreren Planetenrädern (5b, 5c) aufweist, wobei die Planetenräder (5a) des ersten Planetensatzes (4a) drehbar an einem ersten Planetenträger (6a) angeordnet sind und radial zwischen einer ersten Sonne (7a) und einem ersten Hohlrad (8a) im Zahneingriff stehen, wobei jedes Stufenplanetenrad (10) ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad (11a, 11b) aufweist, wobei die Stufenplanetenräder (10) drehbar an einem zweiten Planetenträger (6b) angeordnet sind, wobei das erste Zahnrad (11a) mit einer zweiten Sonne (7b) im Zahneingriff steht und das zweite Zahnrad (11b) mit einem zweiten Hohlrad (8b) im Zahneingriff steht, und wobei der erste Planetenträger (6a) drehfest mit der zweiten Sonne (7b) verbunden ist und das erste Hohlrad (8a) stationär an einem Gehäuse (12) festgelegt ist, wobei ferner die jeweiligen Planetenräder (5b, 5c) des zweiten und dritten Planetensatzes (4b, 4c) an dem zweiten Planetenträger (6b) drehbar gelagert sind, wobei die Planetenräder (5b) des zweiten Planetensatzes (4b) mit einer dritten Sonne (7c) im Zahneingriff stehen und die Planetenräder (5c) des dritten Planetensatzes (4c) mit einer vierten Sonne (7d) im Zahneingriff stehen, und wobei die Planetenräder (5b) des zweiten Planetensatzes (4b) paarweise mit den Planetenrädern (5c) des dritten Planetensatzes (4c) im Zahneingriff stehen.
  2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmaschine (1) als elektrische Maschine mit einem Stator (13) und einem Rotor (14) ausgebildet ist.
  3. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Sonne (7c) drehfest mit einer ersten Abtriebswelle (15a) verbindbar ist und die vierte Sonne (7d) drehfest mit einer zweiten Abtriebswelle (15b) verbindbar ist.
  4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (2) koaxial zu den beiden Abtriebswellen (15a, 15b) angeordnet ist, wobei die Antriebswelle (2) als Hohlwelle ausgebildet ist und die erste Abtriebswelle (15a) durch die Antriebswelle (2) geführt ist.
  5. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Hohlrad (8b) stationär an dem Gehäuse (12) festgelegt ist.
  6. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenräder (5c) des dritten Planetensatzes (4c) sich zumindest teilweise in einem axialen Bauraum des zweiten Zahnrads (11b) der Stufenplanetenräder (10) erstrecken.
  7. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Standübersetzung am ersten Planetensatz (4a) zwischen 2,7 und 3,5 beträgt.
  8. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Standübersetzung am Stufenplanetensatz (9) zwischen 4 und 7,5 beträgt.
  9. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Planetenräder (5c) des dritten Planetensatzes (4c) zumindest teilweise in einem axialen Bauraum des zweiten Zahnrads (11b) der Stufenplanetenräder (10) erstrecken.
  10. Antriebsachse für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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