DE102017109762A1

DE102017109762A1 - Elektrische Achsantriebsvorrichtung mit Torque-Vectoring-Einheit

Info

Publication number: DE102017109762A1
Application number: DE102017109762.7A
Authority: DE
Inventors: Thorsten BIERMANN
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-05-08
Filing date: 2017-05-08
Publication date: 2018-11-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Achsantriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Antriebsmaschine (1), die über eine erste Rotorwelle (2a) mit einer Getriebevorrichtung (3) wirkverbunden ist, die Getriebevorrichtung (3) umfassend einen Stufenplanetenradsatz mit mehreren drehbar an einem ersten Planetenträger (5a) angeordneten Stufenplanetenrädern (4), wobei der erste Planetenträger (5a) drehfest mit einem zweiten Hohlrad (7b) verbunden ist, einen Doppelplanetenradsatz, bestehend aus einem ersten und einem zweiten Planetenradsatz mit jeweils mehreren Planetenrädern (8a, 8b), wobei die Planetenräder (8a) des ersten Planetenradsatzes mit dem zweiten Hohlrad (7b) und den Planetenrädern (8b) des zweiten Planetenradsatzes im Zahneingriff stehen, und wobei die Planetenräder (8b) des zweiten Planetenradsatzes ferner mit einem zweiten Sonnenrad (6b) im Zahneingriff stehen, wobei das zweite Sonnenrad (6b) mit einer ersten Abtriebswelle (9a) drehfest verbunden ist, und wobei der zweite Planetenträger (5b) mit einer zweiten Abtriebswelle (9b) drehfest verbunden ist, und eine Torque-Vectoring-Einheit (10) mit einer elektrischen Maschine (11) sowie einem dritten und einem vierten Planetenradsatz mit jeweils mehreren Planetenrädern (8c, 8d), wobei die Planetenräder (8c) des dritten Planetenradsatzes drehbar an einem dritten Planetenträger (5c) angeordnet und radial zwischen einem dritten Sonnenrad (6c) und einem dritten Hohlrad (7c) im Zahneingriff sind, wobei die Planetenrädern (8d) des vierten Planetenradsatzes drehbar an einem vierten Planetenträger (5d) angeordnet und radial zwischen einem vierten Sonnenrad (6d) und einem vierten Hohlrad (7d) im Zahneingriff sind, und wobei der dritte Planetenträger (5c) drehfest mit dem vierten Planetenträger (5d) verbunden ist, wobei die Torque-Vectoring-Einheit (10) zum Umverteilen eines Drehmoments zwischen der ersten und zweiten Abtriebswelle (9a, 9b) zumindest mittelbar mit der ersten und zweiten Abtriebswelle (9a, 9b) verbunden ist, und wobei die elektrische Maschine (11) koaxial zu den beiden Abtriebswellen (9a, 9b) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Achsantriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Antriebsmaschine, die über eine erste Rotorwelle mit einer Getriebevorrichtung wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung eine Torque-Vectoring-Einheit aufweist.
Aus der DE 10 2014 117 227 A1 geht ein elektrischer Achsantrieb für ein Kraftfahrzeug hervor. Der elektrische Achsantrieb umfasst eine Elektromaschine zum Antreiben mindestens einer Abtriebswelle der Achse des Kraftfahrzeugs und ein Stirnradgetriebe. Ferner weist der elektrische Achsantrieb zwei Gänge auf, wobei mittels der Elektromaschine über zwei Stirnradstufen ein Planetengetriebe antreibbar ist, sowie das Planetengetriebe zwischen zwei Gängen umschaltbar ist. Im ersten Gang ist eine Übersetzung im Planetengetriebe geschaltet und im zweiten Gang ist das Planetengetriebe als Block geschaltet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine elektrische Achsantriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug weiterzuentwickeln, und insbesondere kompaktbauender auszubilden.
Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Achsantriebsvorrichtung 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 elektrische Achsantriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Antriebsmaschine, die über eine erste Rotorwelle mit einer Getriebevorrichtung wirkverbunden ist. Die Getriebevorrichtung umfasst einen Stufenplanetenradsatz mit mehreren drehbar an einem ersten Planetenträger angeordneten Stufenplanetenrädern, wobei jedes Stufenplanetenrad ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad aufweist, wobei das erste Zahnrad mit einem ersten Sonnenrad im Zahneingriff steht und das zweite Zahnrad mit einem ersten Hohlrad im Zahneingriff steht, und wobei der erste Planetenträger drehfest mit einem zweiten Hohlrad verbunden ist. Ferner umfasst die Getriebevorrichtung einen Doppelplanetenradsatz, bestehend aus einem ersten und einem zweiten Planetenradsatz mit jeweils mehreren Planetenrädern, wobei die Planetenräder des ersten Planetenradsatzes mit dem zweiten Hohlrad und den Planetenrädern des zweiten Planetenradsatzes im Zahneingriff stehen, und wobei die Planetenräder des zweiten Planetenradsatzes ferner mit einem zweiten Sonnenrad im Zahneingriff stehen, wobei das zweite Sonnenrad mit einer ersten Abtriebswelle drehfest verbunden ist, und wobei der zweite Planetenträger mit einer zweiten Abtriebswelle drehfest verbunden ist. Die Getriebevorrichtung umfasst auch eine Torque-Vectoring-Einheit mit einer elektrischen Maschine sowie einem dritten und einem vierten Planetenradsatz mit jeweils mehreren Planetenrädern, wobei die Planetenräder des dritten Planetenradsatzes drehbar an einem dritten Planetenträger angeordnet und radial zwischen einem dritten Sonnenrad und einem dritten Hohlrad im Zahneingriff sind, wobei die Planetenrädern des vierten Planetenradsatzes drehbar an einem vierten Planetenträger angeordnet und radial zwischen einem vierten Sonnenrad und einem vierten Hohlrad im Zahneingriff sind, und wobei der dritte Planetenträger drehfest mit dem vierten Planetenträger verbunden ist, wobei die Torque-Vectoring-Einheit zum Umverteilen eines Drehmoments zwischen der ersten und zweiten Abtriebswelle zumindest mittelbar mit der ersten und zweiten Abtriebswelle verbunden ist, und wobei die elektrische Maschine koaxial zu den beiden Abtriebswellen angeordnet ist.
Die elektrische Maschine bewirkt die Umverteilung eines in die Getriebevorrichtung durch die Antriebsmaschine eingespeisten Drehmoments. Zum Einen ist so ein gleichmäßiger Antrieb des dritten und vierten Planetenradsatzes möglich. Zum Anderen ist es auch möglich das volle Drehmoment auf den dritten oder vierten Planetenradsatz einzuleiten. Die beiden Abtriebswellen sind mit dem dritten und vierten Planetenradsatz wirkverbunden und werden somit in Abhängigkeit der Antriebsmaschine sowie der Torque-Vectoring-Einheit betrieben. Mit anderen Worten wird die Antriebsleistung der Antriebsmaschine auf die beiden Abtriebswellen der Antriebsachse verteilt, wobei die jeweilige Abtriebswelle zumindest mittelbar mit einem jeweiligen Rad des Fahrzeugs verbunden ist.
Vorzugsweise ist das erste Hohlrad gehäusefest angeordnet. Mithin ist das erste Hohlrad stationär an einem Gehäuse der Getriebevorrichtung festgelegt und somit drehfest mit dem Gehäuse der Getriebevorrichtung verbunden.
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. Eine zumindest mittelbare Verbindung zwischen zwei Getriebebauteilen schließt sowohl eine direkte und somit unmittelbare, als auch eine indirekte und somit mittelbare Verbindung zwischen den beiden Getriebebauteilen ein.
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 Sonnenrad, ein Hohlrad, ein Planetenrad sowie ein Stufenplanetenrad zu verstehen.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das dritte Sonnenrad gehäusefest ausgebildet ist, wobei das vierte Sonnenrad zumindest mittelbar mit der elektrischen Maschine verbunden ist. Mithin ist das dritte Sonnenrad drehfest am Gehäuse angeordnet, wobei das vierte Sonnenrad direkt oder über weitere Getriebeelemente mit der elektrischen Maschine verbunden ist.
Bevorzugt ist das dritte Hohlrad drehfest mit dem zweiten Planetenträger verbunden, wobei das vierte Hohlrad drehfest mit der ersten Abtriebswelle verbunden ist. Vorzugsweise weist die elektrische Maschine eine zweite Rotorwelle auf, wobei die zweite Rotorwelle drehfest mit dem vierten Sonnenrad verbunden ist.
Bevorzugt ist die erste Rotorwelle koaxial zu den beiden Abtriebswellen angeordnet, wobei die erste Rotorwelle als Hohlwelle ausgebildet ist und die zweite Abtriebswelle durch die erste Rotorwelle geführt ist. Des Weiteren bevorzugt ist die zweite Rotorwelle koaxial zu den beiden Abtriebswellen angeordnet, wobei die zweite Rotorwelle als Hohlwelle ausgebildet ist und die erste Abtriebswelle durch die zweite Rotorwelle geführt ist.
Ferner bevorzugt sind das dritte und vierte Sonnenrad koaxial zu den beiden Abtriebswellen angeordnet und als Hohlwellen ausgebildet, wobei die erste Abtriebswelle durch das dritte und vierte Sonnenrad geführt ist.
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 einer erfindungsgemäßen Achsantriebsvorrichtung.
Gemäß der einzigen Figur weist eine jeweilige erfindungsgemäße elektrische Achsantriebsvorrichtung für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug eine elektrische Antriebsmaschine 1 und eine Getriebevorrichtung 3 auf. Die elektrische Antriebsmaschine 1 umfasst einen gehäusefesten Stator 13a sowie einen beweglich darin angeordneten Rotor 12a, der drehfest auf einer ersten Rotorwelle 2a angeordnet ist. Die Getriebevorrichtung 3 ist vorliegend an die Antriebsmaschine 1 angeflanscht. Eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine 1 wird über die erste Rotorwelle 2a in die Getriebevorrichtung 3 eingeleitet.
Die Getriebevorrichtung 3 umfasst einen Stufenplanetenradsatz mit mehreren drehbar an einem ersten Planetenträger 5a angeordneten Stufenplanetenrädern 4. Jedes Stufenplanetenrad 4 weist ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad 4a, 4b auf. Das erste Zahnrad 4a steht mit einem ersten Sonnenrad 6a im Zahneingriff und das zweite Zahnrad 4b steht mit einem ersten Hohlrad 7a im Zahneingriff, wobei das erste Hohlrad 7a gehäusefest angeordnet ist. Der erste Planetenträger 5a ist drehfest mit einem zweiten Hohlrad 7b verbunden.
Ferner umfasst die Getriebevorrichtung 3 einen als Stirnraddifferential ausgebildeten Doppelplanetenradsatz, bestehend aus einem ersten und einem zweiten Planetenradsatz mit jeweils mehreren Planetenrädern 8a, 8b. Die Planetenräder 8a des ersten Planetenradsatzes stehen mit dem zweiten Hohlrad 7b und den Planetenrädern 8b des zweiten Planetenradsatzes im Zahneingriff. Demgegenüber stehen die Planetenräder 8b des zweiten Planetenradsatzes nicht nur mit den Planetenrädern 8a des ersten Planetenradsatzes sonder auch mit einem zweiten Sonnenrad 6b im Zahneingriff. Das zweite Sonnenrad 6b ist mit einer ersten Abtriebswelle 9a drehfest verbunden.
Der zweite Planetenträger 5b ist mit einer zweiten Abtriebswelle 9b drehfest verbunden. Die erste Rotorwelle 2a ist koaxial zu den beiden Abtriebswellen 9a, 9b angeordnet, wobei die erste Rotorwelle 2a als Hohlwelle ausgebildet ist und die zweite Abtriebswelle 9b durch die erste Rotorwelle 2a geführt ist.
Des Weiteren umfasst die Getriebevorrichtung 3 eine Torque-Vectoring-Einheit 10 mit einer elektrischen Maschine 11 sowie einem dritten und einem vierten Planetenradsatz mit jeweils mehreren Planetenrädern 8c, 8d. Die Torque-Vectoring-Einheit 10 ist zum Umverteilen des Drehmoments zwischen der ersten und zweiten Abtriebswelle 9a, 9b zumindest mittelbar mit der ersten und zweiten Abtriebswelle 9a, 9b verbunden. Die elektrischen Maschine 11 umfasst einen gehäusefesten Stator 13b sowie einen beweglich darin angeordneten Rotor 12b, der drehfest auf einer zweiten Rotorwelle 2b angeordnet ist. Ferner ist die elektrischen Maschine 11 koaxial zu den beiden Abtriebswellen 9a, 9b angeordnet. Die zweite Rotorwelle 2b ist koaxial zu den beiden Abtriebswellen 9a, 9b angeordnet, wobei die zweite Rotorwelle 2b als Hohlwelle ausgebildet ist und die erste Abtriebswelle 9a durch die zweite Rotorwelle 2b geführt ist.
Die Planetenräder 8c des dritten Planetenradsatzes sind drehbar an einem dritten Planetenträger 5c angeordnet und befinde sich radial zwischen einem dritten Sonnenrad 6c und einem dritten Hohlrad 7c im Zahneingriff. Die Planetenrädern 8d des vierten Planetenradsatzes sind drehbar an einem vierten Planetenträger 5d angeordnet und befinden sich radial zwischen einem vierten Sonnenrad 6d und einem vierten Hohlrad 7d im Zahneingriff. Das dritte Hohlrad 7c ist drehfest mit dem zweiten Planetenträger 5b verbunden. Ferner ist das vierte Hohlrad 7d ist drehfest mit der ersten Abtriebswelle 9a verbunden. Der dritte Planetenträger 5c ist drehfest mit dem vierten Planetenträger 5d verbunden. Ferner ist das dritte Sonnenrad 6c gehäusefest ausgebildet. Demgegenüber ist das vierte Sonnenrad 6d mittelbar mit der elektrischen Maschine 11 verbunden. Die zweite Rotorwelle 2b ist drehfest mit dem vierten Sonnenrad 6d verbunden. Das dritte und das vierte Sonnenrad 6c, 6d sind koaxial zu den beiden Abtriebswellen 9a, 9b angeordnet und als Hohlwellen ausgebildet, wobei die erste Abtriebswelle 9a durch das dritte und durch das vierte Sonnenrad 6c, 6d geführt ist.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsmaschine
2a, 2b: Rotorwelle
3: Getriebevorrichtung
4: Stufenplanetenrad
4a, 4b: Zahnrad
5a, 5b, 5c, 5d: Planetenträger
6a, 6b, 6c, 6d: Sonnenrad
7a, 7b, 7c, 7d: Hohlrad
8a, 8b, 8c, 8d: Planetenrad
9a, 9b: Abtriebswelle
10: Torque-Vectoring-Einheit
11: elektrische Maschine
12a, 12b: Rotor
13a, 13b: Stator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014117227 A1 [0002]

Claims

Elektrische Achsantriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Antriebsmaschine (1), die über eine erste Rotorwelle (2a) mit einer Getriebevorrichtung (3) wirkverbunden ist, die Getriebevorrichtung (3) umfassend - einen Stufenplanetenradsatz mit mehreren drehbar an einem ersten Planetenträger (5a) angeordneten Stufenplanetenrädern (4), wobei jedes Stufenplanetenrad (4) ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad (4a, 4b) aufweist, wobei das erste Zahnrad (4a) mit einem ersten Sonnenrad (6a) im Zahneingriff steht und das zweite Zahnrad (4b) mit einem ersten Hohlrad (7a) im Zahneingriff steht, und wobei der erste Planetenträger (5a) drehfest mit einem zweiten Hohlrad (7b) verbunden ist, - einen Doppelplanetenradsatz, bestehend aus einem ersten und einem zweiten Planetenradsatz mit jeweils mehreren Planetenrädern (8a, 8b), wobei die Planetenräder (8a) des ersten Planetenradsatzes mit dem zweiten Hohlrad (7b) und den Planetenrädern (8b) des zweiten Planetenradsatzes im Zahneingriff stehen, und wobei die Planetenräder (8b) des zweiten Planetenradsatzes ferner mit einem zweiten Sonnenrad (6b) im Zahneingriff stehen, wobei das zweite Sonnenrad (6b) mit einer ersten Abtriebswelle (9a) drehfest verbunden ist, und wobei der zweite Planetenträger (5b) mit einer zweiten Abtriebswelle (9b) drehfest verbunden ist, - und eine Torque-Vectoring-Einheit (10) mit einer elektrischen Maschine (11) sowie einem dritten und einem vierten Planetenradsatz mit jeweils mehreren Planetenrädern (8c, 8d), wobei die Planetenräder (8c) des dritten Planetenradsatzes drehbar an einem dritten Planetenträger (5c) angeordnet und radial zwischen einem dritten Sonnenrad (6c) und einem dritten Hohlrad (7c) im Zahneingriff sind, wobei die Planetenrädern (8d) des vierten Planetenradsatzes drehbar an einem vierten Planetenträger (5d) angeordnet und radial zwischen einem vierten Sonnenrad (6d) und einem vierten Hohlrad (7d) im Zahneingriff sind, und wobei der dritte Planetenträger (5c) drehfest mit dem vierten Planetenträger (5d) verbunden ist, wobei die Torque-Vectoring-Einheit (10) zum Umverteilen eines Drehmoments zwischen der ersten und zweiten Abtriebswelle - (9a, 9b) zumindest mittelbar mit der ersten und zweiten Abtriebswelle (9a, 9b) verbunden ist, und wobei die elektrische Maschine (11) koaxial zu den beiden Abtriebswellen (9a, 9b) angeordnet ist.
Achsantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Sonnenrad (6c) gehäusefest ausgebildet ist, wobei das vierte Sonnenrad (6d) zumindest mittelbar mit der elektrischen Maschine (11) verbunden ist.
Achsantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Hohlrad (7c) drehfest mit dem zweiten Planetenträger (5b) verbunden ist, wobei das vierte Hohlrad (7d) drehfest mit der ersten Abtriebswelle (9a) verbunden ist.
Achsantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Hohlrad (7a) gehäusefest angeordnet ist.
Achsantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (11) eine zweite Rotorwelle (2b) aufweist, wobei die zweite Rotorwelle (2b) drehfest mit dem vierten Sonnenrad (6d) verbunden ist.
Achsantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rotorwelle (2a) koaxial zu den beiden Abtriebswellen (9a, 9b) angeordnet ist, wobei die erste Rotorwelle (2a) als Hohlwelle ausgebildet ist und die zweite Abtriebswelle (9b) durch die erste Rotorwelle (2a) geführt ist.
Achsantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Rotorwelle (2b) koaxial zu den beiden Abtriebswellen (9a, 9b) angeordnet ist, wobei die zweite Rotorwelle (2b) als Hohlwelle ausgebildet ist und die erste Abtriebswelle (9a) durch die zweite Rotorwelle (2b) geführt ist.
Achsantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte und vierte Sonnenrad (6c, 6d) koaxial zu den beiden Abtriebswellen (9a, 9b) angeordnet und als Hohlwellen ausgebildet sind, wobei die erste Abtriebswelle (9a) durch das dritte und vierte Sonnenrad (6c, 6d) geführt ist.
Antriebsachse für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Achsantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.