DE102017111051B3 - Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebsmaschine (1) und eine Getriebevorrichtung (2) mit mindestens einem ersten und zweiten Planetensatz (3a, 3b) mit jeweils mehreren Planetenrädern (4a, 4b) sowie einem Differentialgetriebe (5) und eine erste und zweite Kupplung (K1, K2), wobei das Differentialgetriebe (5) dazu vorgesehen ist, eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine (1) auf eine erste und zweite mit dem Differentialgetriebe (5) wirkverbundene Abtriebswelle (6a, 6b) zu verteilen, wobei die Planetenräder (4a) des ersten Planetensatzes (3a) drehbar an einem ersten Planetenträger (7a) angeordnet sind und radial zwischen einem ersten Sonnenrad (8a) und einem ersten Hohlrad (9a) im Zahneingriff stehen, wobei das erste Sonnenrad (8a) drehfest mit einer Antriebswelle (10) verbunden ist, wobei das erste Hohlrad (9a) drehfest an einem Gehäuse (11) festgelegt ist, wobei zumindest die Planetenräder (4b) des zweiten Planetensatzes (3b) drehbar an einem zweiten Planetenträger (7b) gelagert sind und radial zumindest mittelbar zwischen einem zweiten Sonnenrad (8b) und einem zweiten Hohlrad (9b) im Zahneingriff stehen, wobei entweder über die erste Kupplung (K1) der zweite Planetenträger (7b) mit dem Gehäuse (11) koppelbar ist, über die zweite Kupplung (K2) das zweite Sonnenrad (8b) mit dem zweiten Planetenträger (7b) koppelbar ist und das zweite Hohlrad (9b) mit dem Differentialgetriebe (5) wirkverbunden ist, oder über die erste Kupplung (K1) das zweite Sonnenrad (8b) mit dem Gehäuse (11) koppelbar ist, über die zweite Kupplung (K2) das zweite Sonnenrad (8b) mit dem zweiten Hohlrad (9b) koppelbar ist und der zweite Planetenträger (7b) mit dem Differentialgetriebe (5) wirkverbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit einer Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
  • Aus der WO 2016/150411 A1 geht ein elektrischer Achsantrieb für ein Kraftfahrzeug hervor. Der elektrische Achsantrieb umfasst eine Getriebeanordnung mit zwei Gängen, eine Elektromaschine zum Antreiben von zwei Abtriebswellen der Achse des Kraftfahrzeugs, eine mittels der Elektromaschine antreibbare erste Stirnradstufe zum Antreiben einer Zwischenwelle und eines fest mit der Zwischenwelle verbundenen, Planetenräder aufnehmenden Planetenträgers eines Planetengetriebes sowie ein Hohlrad zum Antreiben einer zweiten Stirnradstufe und ein Sonnenrad sowie Schaltelemente zum Schalten der beiden Gänge. Ein erstes Schaltelement ist als Kupplung ausgebildet, wobei über das erste Schaltelement das Hohlrad und das Sonnenrad oder das Hohlrad und der Planetenträger oder das Sonnenrad und der Planetenträger drehmomentübertragend verbindbar sind. Mittels eines zweiten Schaltelements sind das Sonnenrad und ein Getriebegehäuse der Getriebeanordnung drehfest verbindbar. Mit einem Ausgang der zweiten Stirnradstufe ist ein Differentialgetriebe drehmomentübertragend verbunden, dessen Ausgang die beiden Abtriebswellen zugeordnet sind, wobei das Differentialgetriebe mit einer Torque-Vectoring-Einheit oder einer Quersperre verbunden ist.
  • Die DE 11 2014 001 283 T5 beschreibt ein Zweigang-Antriebsmodul mit einer Getriebevorrichtung, einem Differentialgetriebe und zwei Kupplungen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine alternative Antriebsvorrichtung mit einer Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen.
  • 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 und eine Getriebevorrichtung mit mindestens einem ersten und zweiten Planetensatz mit jeweils mehreren Planetenrädern sowie einem Differentialgetriebe und eine erste und zweite Kupplung, wobei das Differentialgetriebe dazu vorgesehen ist, eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine auf eine erste und zweite mit dem Differentialgetriebe wirkverbundene Abtriebswelle zu verteilen, wobei die Planetenräder des ersten Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger angeordnet sind und radial zwischen einem ersten Sonnenrad und einem ersten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei das erste Sonnenrad drehfest mit einer Antriebswelle verbunden ist, wobei das erste Hohlrad drehfest an einem Gehäuse festgelegt ist, wobei zumindest die Planetenräder des zweiten Planetensatzes drehbar an einem zweiten Planetenträger gelagert sind und radial zumindest mittelbar zwischen einem zweiten Sonnenrad und einem zweiten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei entweder über die erste Kupplung der zweite Planetenträger mit dem Gehäuse koppelbar ist, über die zweite Kupplung das zweite Sonnenrad mit dem zweiten Planetenträger koppelbar ist und das zweite Hohlrad mit dem Differentialgetriebe wirkverbunden ist, oder über die erste Kupplung das zweite Sonnenrad mit dem Gehäuse koppelbar ist, über die zweite Kupplung das zweite Sonnenrad mit dem zweiten Hohlrad koppelbar ist und der zweite Planetenträger mit dem Differentialgetriebe wirkverbunden ist.
  • Mit anderen Worten erfolgt die Anbindung der Antriebsmaschine an der Getriebevorrichtung über das erste Sonnenrad. Die Antriebsleistung der Antriebsmaschine wird über das erste Sonnenrad auf den ersten Planetensatz übertragen. Je nach Schaltstellung der ersten und zweiten Kupplung wird eine jeweilige Getriebeübersetzung oder eine Getriebebremse eingestellt.
  • Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass ein Schließen der ersten Kupplung und ein Öffnen der zweiten Kupplung eine erste Getriebeübersetzung realisiert, wobei ein Schließen der zweiten Kupplung und ein Öffnen der ersten Kupplung eine zweite Getriebeübersetzung realisiert. Ferner realisiert ein Schließen beider Kupplungen eine Getriebebremse beziehungsweise Getriebesperre.
  • Unter dem Begriff „wirkverbunden“ sowie unter einer zumindest „mittelbaren Verbindung“ 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 Sonnenrad, ein Hohlrad, ein Planetenrad und ein Festrad zu verstehen.
  • 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. Erfindungsgemäß 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. Die Antriebsmaschine ist koaxial zur Getriebevorrichtung und somit auch zum Differentialgetriebe angeordnet. Bevorzugt ist das Differentialgetriebe als Stirnraddifferential ausgebildet. Insbesondere weist das Differentialgetriebe dann einen ersten und einen zweiten Planetensatz auf, wobei die Planetenräder des ersten Planetensatzes des Differentialgetriebes mit einer Verzahnung an der ersten Abtriebswelle im Zahneingriff stehen, wobei ferner die Planetenräder des zweiten Planetensatzes des Differentialgetriebes mit einer Verzahnung an der zweiten Abtriebswelle im Zahneingriff stehen, und wobei die Planetenräder beider Planetensätze des Differentialgetriebes paarweise miteinander im Zahneingriff stehen.
  • Unter dem Begriff „Kupplung“ ist eine Vorrichtung zu verstehen, die 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 zwei mit der Kupplung zusammenwirkende Elemente. Die Kupplung kann sowohl als Lastschaltelement, insbesondere als Reibkupplung, als auch als formschlüssiges Schaltelement, insbesondere als Klauenkupplung ausgebildet sein. Insbesondere kann die Kupplung von einem Aktuator betätigt werden, um ein Öffnen oder Schließen der Kupplung zu bewirken. Der Aktuator kann hydraulisch, elektromechanisch, elektromagnetisch oder beispielsweise auch pneumatisch betätigbar ausgeführt sein.
  • Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung zwei bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiden Figuren näher dargestellt. Es zeigen
    • 1 eine vereinfachte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, und
    • 2 eine vereinfachte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • Gemäß 1 weist eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug eine Antriebsmaschine 1 und eine Getriebevorrichtung 2 mit einem ersten, zweiten und dritten Planetensatz 3a, 3b, 3c mit jeweils mehreren Planetenrädern 4a, 4b, 4c auf. Die Antriebsmaschine 1 ist als elektrische Maschine mit einem Stator 12 und einem Rotor 13 ausgebildet. Ferner weist die Getriebevorrichtung 2 ein Differentialgetriebe 5 und eine erste und zweite Kupplung K1, K2 auf. Das Differentialgetriebe 5 ist als Stirnradgetriebe ausgebildet und dazu vorgesehen, eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine 1 auf eine erste und zweite mit dem Differentialgetriebe 5 wirkverbundene Abtriebswelle 6a, 6b zu verteilen. Die Antriebswelle 10 ist koaxial zu den beiden Abtriebswellen 6a, 6b angeordnet, wobei die Antriebswelle 10 als Hohlwelle ausgebildet ist und die erste Abtriebswelle 6a durch die Antriebswelle 10 geführt ist. Ferner ist die Antriebswelle 10 als Rotorwelle ausgebildet. Die Planetenräder 5a des ersten Planetensatzes 4a sind drehbar an einem ersten Planetenträger 7a angeordnet und stehen radial zwischen einem ersten Sonnenrad 8a und einem ersten Hohlrad 9a im Zahneingriff. Das erste Sonnenrad 8a ist drehfest mit einer Antriebswelle 10 verbunden, wobei das erste Hohlrad 9a drehfest an einem Gehäuse 11 festgelegt ist.
  • Die Planetenräder 4b, 4c des zweiten und dritten Planetensatzes 3b, 3c sind drehbar an einem zweiten Planetenträger 7b gelagert. Jedes Planetenrad 4b des zweiten Planetensatzes 3b steht mit dem zweiten Sonnenrad 8b und einem jeweiligen Planetenrad 4c des dritten Planetensatzes 3c im Zahneingriff. Ferner steht jedes Planetenrad 4c des dritten Planetensatzes 3c mit einem zweiten Hohlrad 9b und ebenso mit einem jeweiligen Planetenrad 4b des zweiten Planetensatzes 3b im Zahneingriff. Der erste Planetenträger 7a ist drehfest mit dem zweiten Sonnenrad 8b verbunden. Über die erste Kupplung K1 ist der zweite Planetenträger 7b mit dem Gehäuse 11 koppelbar. Über die zweite Kupplung K2 ist das zweite Sonnenrad 8b mit dem zweiten Planetenträger 7b koppelbar. Ferner ist das zweite Hohlrad 9b eingangsseitig mit dem Differentialgetriebe 5 wirkverbunden.
  • Nach 2 weist eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug eine Antriebsmaschine 1 und eine Getriebevorrichtung 2 mit einem ersten und zweiten Planetensatz 3a, 3b mit jeweils mehreren Planetenrädern 4a, 4b auf. Die Antriebsmaschine 1 ist als elektrische Maschine mit einem Stator 12 und einem Rotor 13 ausgebildet. Ferner weist die Getriebevorrichtung 2 ein Differentialgetriebe 5 und eine erste und zweite Kupplung K1, K2 auf. Das Differentialgetriebe 5 ist als Stirnradgetriebe ausgebildet und dazu vorgesehen, eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine 1 auf eine erste und zweite mit dem Differentialgetriebe 5 wirkverbundene Abtriebswelle 6a, 6b zu verteilen. Die Antriebswelle 10 ist koaxial zu den beiden Abtriebswellen 6a, 6b angeordnet, wobei die Antriebswelle 10 als Hohlwelle ausgebildet ist und die erste Abtriebswelle 6a durch die Antriebswelle 10 geführt ist. Ferner ist die Antriebswelle 10 als Rotorwelle ausgebildet. Die Planetenräder 5a des ersten Planetensatzes 4a sind drehbar an einem ersten Planetenträger 7a angeordnet und stehen radial zwischen einem ersten Sonnenrad 8a und einem ersten Hohlrad 9a im Zahneingriff. Das erste Sonnenrad 8a ist drehfest mit einer Antriebswelle 10 verbunden, wobei das erste Hohlrad 9a drehfest an einem Gehäuse 11 festgelegt ist.
  • Die Planetenräder 4b des zweiten Planetensatzes 3b sind drehbar an einem zweiten Planetenträger 7b gelagert und stehen radial zwischen einem zweiten Sonnenrad 8b und einem zweiten Hohlrad 9b im Zahneingriff. Der erste Planetenträger 7a ist drehfest mit dem zweiten Hohlrad 9b verbunden. Über die erste Kupplung K1 ist das zweite Sonnenrad 8b mit dem Gehäuse 11 koppelbar. Über die zweite Kupplung K2 ist das zweite Sonnenrad 8b mit dem zweiten Hohlrad 9b koppelbar. Ferner ist der zweite Planetenträger 7b eingangsseitig mit dem Differentialgetriebe 5 wirkverbunden.
  • Gemäß den 1 und 2 bewirkt ein Schließen der ersten Kupplung K1 und ein Öffnen der zweiten Kupplung K2 eine erste Getriebeübersetzung, wobei ein Schließen der zweiten Kupplung K2 und ein Öffnen der ersten Kupplung K1 eine zweite Getriebeübersetzung realisiert. Ferner bewirkt ein Schließen beider Kupplungen K1, K2 eine Getriebebremse.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebsmaschine
    2
    Getriebevorrichtung
    3a, 3b, 3c
    Planetensatz
    4a, 4b, 4c
    Planetenrad
    5
    Differentialgetriebe
    6a, 6b
    Abtriebswelle
    7a, 7b
    Planetenträger
    8a, 8b
    Sonnenrad
    9a, 9b
    Hohlrad
    10
    Antriebswelle
    11
    Gehäuse
    12
    Stator
    13
    Rotor
    K1
    erste Kupplung
    K2
    zweite Kupplung

Claims (9)

  1. Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebsmaschine (1) und eine Getriebevorrichtung (2) mit mindestens einem ersten und zweiten Planetensatz (3a, 3b) mit jeweils mehreren Planetenrädern (4a, 4b) sowie einem Differentialgetriebe (5) und eine erste und zweite Kupplung (K1, K2), wobei das Differentialgetriebe (5) dazu vorgesehen ist, eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine (1) auf eine erste und zweite mit dem Differentialgetriebe (5) wirkverbundene Abtriebswelle (6a, 6b) zu verteilen, wobei die Planetenräder (4a) des ersten Planetensatzes (3a) drehbar an einem ersten Planetenträger (7a) angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad (8a) und einem ersten Hohlrad (9a) im Zahneingriff stehen, wobei das erste Sonnenrad (8a) drehfest mit einer Antriebswelle (10) verbunden ist, wobei das erste Hohlrad (9a) drehfest an einem Gehäuse (11) festgelegt ist, wobei zumindest die Planetenräder (4b) des zweiten Planetensatzes (3b) drehbar an einem zweiten Planetenträger (7b) gelagert sind und radial zumindest mittelbar zwischen einem zweiten Sonnenrad (8b) und einem zweiten Hohlrad (9b) im Zahneingriff stehen, wobei entweder über die erste Kupplung (K1) der zweite Planetenträger (7b) mit dem Gehäuse (11) koppelbar ist, über die zweite Kupplung (K2) das zweite Sonnenrad (8b) mit dem zweiten Planetenträger (7b) koppelbar ist und das zweite Hohlrad (9b) mit dem Differentialgetriebe (5) wirkverbunden ist, oder über die erste Kupplung (K1) das zweite Sonnenrad (8b) mit dem Gehäuse (11) koppelbar ist, über die zweite Kupplung (K2) das zweite Sonnenrad (8b) mit dem zweiten Hohlrad (9b) koppelbar ist und der zweite Planetenträger (7b) mit dem Differentialgetriebe (5) wirkverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (10) koaxial zu den beiden Abtriebswellen (6a, 6b) angeordnet ist, wobei die Antriebswelle (10) als Hohlwelle ausgebildet ist und die erste Abtriebswelle (6a) durch die Antriebswelle (10) geführt ist.
  2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmaschine (1) als elektrische Maschine mit einem Stator (12) und einem Rotor (13) ausgebildet ist.
  3. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgetriebe (5) als Stirnraddifferential ausgebildet ist.
  4. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planetenträger (7a) drehfest mit dem zweiten Sonnenrad (8b) verbunden ist.
  5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebevorrichtung (2) ferner einen dritten Planetensatz (3c) mit mehreren Planetenrädern (4c) aufweist, wobei jedes Planetenrad (4b) des zweiten Planetensatzes (3b) mit dem zweiten Sonnenrad (8b) und einem jeweiligen Planetenrad (4c) des dritten Planetensatzes (3c) im Zahneingriff steht, und wobei jedes Planetenrad (4c) des dritten Planetensatzes (3c) mit dem zweiten Hohlrad (9b) und ebenso mit einem jeweiligen Planetenrad (4b) des zweiten Planetensatzes (3b) im Zahneingriff steht.
  6. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planetenträger (7a) drehfest mit dem zweiten Hohlrad (9b) verbunden ist.
  7. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schließen der ersten Kupplung (K1) und ein Öffnen der zweiten Kupplung (K2) eine erste Getriebeübersetzung realisiert, wobei ein Schließen der zweiten Kupplung (K2) und ein Öffnen der ersten Kupplung (K1) eine zweite Getriebeübersetzung realisiert.
  8. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schließen beider Kupplungen (K1, K2) eine Getriebebremse realisiert.
  9. Antriebsachse für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
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