DE102017108005B4

DE102017108005B4 - Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102017108005B4
Application number: DE102017108005.8A
Authority: DE
Inventors: Franz Kurth
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-04-13
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2020-11-19
Anticipated expiration: 2037-04-14
Also published as: DE102017108005A1; CN110546023A; WO2018188682A1

Abstract

Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebsmaschine (1), die über eine Antriebswelle (2) mit einer Getriebevorrichtung (3) wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung (3) eine Eingangsstufe (4) und eine Differentialstufe (5) aufweist, wobei die Differentialstufe (5) dazu vorgesehen ist, eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine (1) auf eine erste und zweite Abtriebswelle (11a, 11b) zu verteilen, und wobei die Eingangsstufe (4) als Planetengetriebe ausgebildet ist und einen Planetenträger (9a) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsstufe (4) einen Stufenplanetenradsatz (7) mit mehreren Stufenplanetenrädern (8) aufweist, wobei jedes Stufenplanetenrad (8) ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad (8a, 8b) aufweist, wobei die Stufenplanetenräder (8) drehbar an dem Planetenträger (9a) angeordnet sind, wobei ferner die Differentialstufe (5) einen ersten und einen zweiten Planetenradsatz (12a, 12b) mit mehreren Planetenrädern (13a, 13b) umfasst, wobei die Planetenräder (13a, 13b) des ersten und zweiten Planetenradsatzes (12a, 12b) drehbar an einem als Planetenträger ausgebildeten Differentialkorb (9b) angeordnet sind, und wobei eine Kupplung (6) ein- und ausrückbar zwischen dem Planetenträger (9a) der Eingangsstufe (4) und dem als Planetenträger ausgebildeten Differentialkorb (9b) der Differentialstufe (5) angeordnet ist, um die Eingangsstufe (4) von der Differentialstufe (5) zu entkoppeln und eine Getriebeabschaltung einzuleiten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit einer Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
Die DE 10 2004 026 039 A1 offenbart eine Antriebsachse mit einem Elektromotor, einem koaxial dazu angeordneten Differentialgetriebe eines Fahrantriebs und einem Planetengetriebe, das zwischen den Elektromotor und das Differentialgetriebe geschaltet ist. Der Elektromotor ist mittels einer in Wirkverbindung mit dem Planetengetriebe stehenden Kupplungseinrichtung mit dem Differentialgetriebe des Fahrantriebs und/oder einem Arbeitsantrieb in Antriebsverbindung bringbar.
Die DE 10 2011 079 975 A1 zeigt eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug die als solche ein Achsdifferentialgetriebe und ein diesem Achsdifferentialgetriebe vorgelagertes Umlaufrädergetriebe umfasst. Das Umlaufrädergetriebe ist als Planetenradstufe ausgeführt deren Planetenräder gestuft ausgebildet sind und jeweils einen ersten Planetenstirnradabschnitt und einen gleichachsig und axial zu diesem versetzt angeordneten zweiten Planetenstirnradabschnitt bilden. Der erste Planetenstirnradabschnitt steht mit dem Sonnenrad und der zweite Planentenstirnradabschnitt steht mit dem Hohlrad in Eingriff. Die gestuft ausgebildeten Planetenräder laufe gemeinsam mit dem Umlaufgehäuse um eine Getriebeachse.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung mit einer Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug weiterzuentwickeln.
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 Figur.
Eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Antriebsmaschine, die über eine Antriebswelle mit einer Getriebevorrichtung wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung eine Eingangsstufe und eine Differentialstufe aufweist, wobei die Differentialstufe dazu vorgesehen ist, eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine auf eine erste und zweite Abtriebswelle zu verteilen, und wobei eine Kupplung zwischen der Eingangsstufe und der Differentialstufe wirksam angeordnet ist, um die Eingangsstufe von der Differentialstufe zu entkoppeln und dadurch eine Getriebeabschaltung einzuleiten, wobei die Eingangsstufe als Planetengetriebe ausgebildet ist und einen Planetenträger umfasst, wobei die Differentialstufe einen Differentialkorb umfasst, und wobei die Kupplung ein- und ausrückbar zwischen dem Planetenträger der Eingangsstufe und dem Differentialkorb der Differentialstufe angeordnet ist.
Unter einer Kupplung ist ein Schaltelement zu verstehen, das zumindest einen geöffneten und einen geschlossenen Zustand aufweist. Im geöffneten Zustand überträgt die Kupplung kein Drehmoment. Somit überträgt die Kupplung nur in einem zumindest teilweise geschlossenen Zustand ein Drehmoment zwischen dem Planetenträger der Eingangsstufe und dem Differentialkorb der Differentialstufe. Die Kupplung kann sowohl als Lastschaltelement, insbesondere als Reibkupplung, als auch als formschlüssiges Schaltelement, insbesondere als Klauenkupplung ausgebildet sein. Insbesondere wird die Kupplung von einem Aktuator betätigt beziehungsweise ein- und ausgerückt, um ein Öffnen oder Schließen zu bewirken. Der Aktuator kann mechanisch, hydraulisch, elektromechanisch, elektromagnetisch oder beispielsweise auch pneumatisch betätigbar sein.
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.
Erfindungsgemäß weist die Eingangsstufe einen Stufenplanetenradsatz mit mehreren Stufenplanetenrädern auf, wobei jedes Stufenplanetenrad ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad aufweist, wobei die Stufenplanetenräder drehbar an dem Planetenträger angeordnet sind, wobei das erste Zahnrad mit einem ersten Sonnenrad im Zahneingriff steht und das zweite Zahnrad mit einem Hohlrad im Zahneingriff steht. 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 auch ein Sonnenrad, ein Hohlrad, ein Planetenrad sowie ein Stufenplanetenrad zu verstehen. Insbesondere ist das erste Zahnrad größer als das zweite Zahnrad ausgebildet.
Bevorzugt ist das erste Sonnenrad mit der Antriebswelle verbunden. Mithin wird die Antriebsleistung des Antriebsmotors über das erste Sonnenrad in die Getriebevorrichtung eingespeist.
Erfindungsgemäß umfasst die Differentialstufe einen ersten und einen zweiten Planetenradsatz mit mehreren Planetenrädern, wobei die Planetenräder des ersten und zweiten Planetenradsatzes drehbar an dem als Planetenträger ausgebildeten Differentialkorb angeordnet sind, wobei jedes Planetenrad des ersten Planetenradsatzes mit einem zweiten Sonnenrad und einem jeweiligen Planetenrad des zweiten Planetenradsatzes im Zahneingriff steht, wobei jedes Planetenrad des zweiten Planetenradsatzes mit einem dritten Sonnenrad im Zahneingriff steht, wobei das zweite Sonnenrad drehfest mit der ersten Abtriebswelle verbunden ist, und wobei das dritte Sonnenrad drehfest mit der zweiten Abtriebswelle verbunden ist. Somit ist die Differentialstufe als Stirnraddifferential ausgebildet. Insbesondere ist am zweiten und dritten Sonnenrad eine jeweilige Steckverzahnung zur Aufnahme der jeweiligen Abtriebswelle vorgesehen. Die Planetenräder der beiden Planetenradsätze kämmen paarweise miteinander.
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. Die elektrische Achse kann vorteilhafterweise mit einer durch einen Verbrennungsmotor angetriebenen Achse zu einem Hybridantrieb kombiniert werden.
Bevorzugt ist das Hohlrad stationär an einem 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. Mithin sind das erste, zweite und dritte Sonnenrad koaxial zueinander angeordnet.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figur näher dargestellt. Die einzige Figur zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung mit einer Getriebevorrichtung.
Gemäß der einzigen Figur 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 16 sowie einen beweglich darin angeordneten Rotor 17 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.
Eine Kupplung 6 ist zwischen der Antriebsmaschine 1 und der Eingangsstufe 4 wirksam angeordnet, um die Getriebevorrichtung 3 in einem geöffneten Zustand der Kupplung 6 von der Antriebsmaschine 1 zu entkoppeln. Demgegenüber wird die Getriebevorrichtung 3 in einem geschlossenen Zustand der Kupplung 6 mit der Antriebsmaschine 1 gekoppelt.
Die Getriebevorrichtung 3 umfasst eine Eingangsstufe 4 und eine Differentialstufe 5, wobei die Differentialstufe 5 dazu vorgesehen ist, die Antriebsleistung der Antriebsmaschine 1 auf eine erste und zweite Abtriebswelle 11a, 11b zu verteilen. Eine Kupplung 6 ist zwischen der Eingangsstufe 4 und der Differentialstufe 5 wirksam angeordnet, um die Eingangsstufe 4 von der Differentialstufe 5 zu entkoppeln und eine Getriebeabschaltung einzuleiten. Die Eingangsstufe 4 ist als Planetengetriebe ausgebildet und umfasst einen Planetenträger 9a. Die Differentialstufe 5 ist als Stirnraddifferential ausgebildet und umfasst einen als Planetenträger ausgebildeten Differentialkorb 9b. Die Kupplung 6 ist ein- und ausrückbar zwischen dem Planetenträger 9a der Eingangsstufe 4 und dem Differentialkorb 9b der Differentialstufe 5 angeordnet. In einem geöffneten Zustand der Kupplung 6 wird die Eingangsstufe 4 von der Differentialstufe 5 entkoppelt. Demgegenüber wird die Eingangsstufe 4 in einem geschlossenen Zustand der Kupplung 6 mit der Differentialstufe 5 gekoppelt.
Die Eingangsstufe 4 weist einen Stufenplanetenradsatz 7 mit mehreren Stufenplanetenrädern 8 auf, wobei jedes Stufenplanetenrad 8 ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad 8a, 8b aufweist. Das erste Zahnrad 8a ist größer als das zweite Zahnrad 8b ausgebildet. Die Stufenplanetenräder 8 sind drehbar an dem Planetenträger 9a angeordnet, wobei das erste Zahnrad 8a mit einem ersten Sonnenrad 10a im Zahneingriff steht und das zweite Zahnrad 8b mit einem Hohlrad 14 im Zahneingriff steht. Das erste Sonnenrad 10a ist mit der Antriebswelle 2 verbunden. Ferner ist das Hohlrad 14 stationär an einem Gehäuse 15 festgelegt.
Die Differentialstufe 5 weist einen ersten und einen zweiten Planetenradsatz 12a, 12b mit mehreren Planetenrädern 13a, 13b auf. Die Planetenräder 13a, 13b des ersten und zweiten Planetenradsatzes 12a, 12b sind drehbar an dem Differentialkorb 9b angeordnet. Jedes Planetenrad 13a des ersten Planetenradsatzes 12a ist mit einem zweiten Sonnenrad 11b und einem jeweiligen Planetenrad 13b des zweiten Planetenradsatzes 12b im Zahneingriff. Ferner ist jedes Planetenrad 13b des zweiten Planetenradsatzes 12b nicht nur mit jedem Planetenrad 13a des ersten Planetenradsatzes 12a sondern auch mit einem dritten Sonnenrad 10c im Zahneingriff. Das zweite Sonnenrad 10b ist drehfest mit der ersten Abtriebswelle 11 a verbunden und das dritte Sonnenrad 10c ist drehfest mit der zweiten Abtriebswelle 11b verbunden. Die Antriebswelle 2 ist koaxial zu den beiden Abtriebswellen 11a, 11b angeordnet, wobei die Antriebswelle 2 als Hohlwelle ausgebildet ist und die erste Abtriebswelle 11a durch die Antriebswelle 2 geführt ist. Mithin sind die Antriebsmaschine 1 sowie die Eingangsstufe 4 und die Differentialstufe 5 koaxial zueinander angeordnet.
Aufgrund der vereinfachten Schnittdarstellung sind nur jeweils ein Planetenrad 13a, 13b des jeweiligen Planetenradsatzes 12a, 12b sowie ein Stufenplanetenrad 8 des Stufenplanetenradsatzes 7 dargestellt.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsmaschine
2: Antriebswelle
3: Getriebevorrichtung
4: Eingangsstufe
5: Differentialstufe
6: Kupplung
7: Stufenplanetenradsatz
8: Stufenplanetenrad
8a, 8b: Zahnrad
9a: Planetenträger
9b: Differentialkorb
10a, 10b, 10c: Sonnenrad
11a, 11b: Abtriebswelle
12a, 12b: Planetenradsatz
13a, 13b: Planetenrad
14: Hohlrad
15: Gehäuse
16: Stator
17: Rotor

Claims

Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebsmaschine (1), die über eine Antriebswelle (2) mit einer Getriebevorrichtung (3) wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung (3) eine Eingangsstufe (4) und eine Differentialstufe (5) aufweist, wobei die Differentialstufe (5) dazu vorgesehen ist, eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine (1) auf eine erste und zweite Abtriebswelle (11a, 11b) zu verteilen, und wobei die Eingangsstufe (4) als Planetengetriebe ausgebildet ist und einen Planetenträger (9a) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsstufe (4) einen Stufenplanetenradsatz (7) mit mehreren Stufenplanetenrädern (8) aufweist, wobei jedes Stufenplanetenrad (8) ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad (8a, 8b) aufweist, wobei die Stufenplanetenräder (8) drehbar an dem Planetenträger (9a) angeordnet sind, wobei ferner die Differentialstufe (5) einen ersten und einen zweiten Planetenradsatz (12a, 12b) mit mehreren Planetenrädern (13a, 13b) umfasst, wobei die Planetenräder (13a, 13b) des ersten und zweiten Planetenradsatzes (12a, 12b) drehbar an einem als Planetenträger ausgebildeten Differentialkorb (9b) angeordnet sind, und wobei eine Kupplung (6) ein- und ausrückbar zwischen dem Planetenträger (9a) der Eingangsstufe (4) und dem als Planetenträger ausgebildeten Differentialkorb (9b) der Differentialstufe (5) angeordnet ist, um die Eingangsstufe (4) von der Differentialstufe (5) zu entkoppeln und eine Getriebeabschaltung einzuleiten.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zahnrad (8a) mit einem ersten Sonnenrad (10a) im Zahneingriff steht und das zweite Zahnrad (8b) mit einem Hohlrad (14) im Zahneingriff steht.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Planetenrad (13a) des ersten Planetenradsatzes (12a) mit einem zweiten Sonnenrad (11b) und einem jeweiligen Planetenrad (13b) des zweiten Planetenradsatzes (12b) im Zahneingriff steht, wobei jedes Planetenrad (13b) des zweiten Planetenradsatzes (12b) mit einem dritten Sonnenrad (10c) im Zahneingriff steht, wobei das zweite Sonnenrad (10b) drehfest mit der ersten Abtriebswelle (11a) verbunden ist, und wobei das dritte Sonnenrad (10c) drehfest mit der zweiten Abtriebswelle (11b) verbunden ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmaschine (1) als elektrische Maschine mit einem Stator (16) und einem Rotor (17) ausgebildet ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (2) koaxial zu den beiden Abtriebswellen (11a, 11b) angeordnet ist, wobei die Antriebswelle (2) als Hohlwelle ausgebildet ist und die erste Abtriebswelle (11a) durch die Antriebswelle (2) geführt ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (14) stationär an einem Gehäuse (15) festgelegt ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zahnrad (8a) größer als das zweite Zahnrad (8b) ausgebildet ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sonnenrad (10a) mit der Antriebswelle (2) verbunden ist.
Antriebsachse für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.