DE102018005372A1 - Drive device for a motor vehicle, in particular for a hybrid or electric vehicle - Google Patents
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- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer elektrischen Maschine (12), welche einen Stator (14) und einen von dem Stator (14) antreibbaren und dadurch um eine Maschinendrehachse (18) relativ zu dem Stator (14) drehbaren Rotor (16) aufweist, mit einem Gehäuse (20), und mit einem in dem Gehäuse (20) angeordneten Planetengetriebe (22), welches einen ersten Planetenradsatz (24) mit einem ersten Sonnenrad (26), einem ersten Planetenträger (28) und einem ersten Hohlrad (30) und einen zweiten Planetenradsatz (34) mit einem permanent drehfest mit dem ersten Sonnenrad (26) verbundenen zweiten Sonnenrad (36), einem permanent drehfest mit dem ersten Hohlrad (30) verbundenen zweiten Planetenträger (38) und einem zweiten Hohlrad (40) aufweist. The invention relates to a drive device (10) for a motor vehicle, comprising an electric machine (12) which drives a stator (14) and one of the stator (14) and thereby about a machine axis of rotation (18) relative to the stator (14). rotatable rotor (16), comprising a housing (20), and having a planetary gear (22) arranged in the housing (20), which has a first planetary gear set (24) with a first sun gear (26), a first planet carrier (28). and a first ring gear (30) and a second planetary gear set (34) having a second sun gear (36) connected permanently to the first sun gear (26), a second planet carrier (38) permanently connected to the first ring gear (30) and one second ring gear (40).
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a drive device for a motor vehicle, in particular for a hybrid or electric vehicle, according to the preamble of patent claim 1.
Eine solche Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug ist beispielsweise bereits der
Des Weiteren offenbart die
Des Weiteren ist aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art zu verbessern.Object of the present invention is to improve a drive device of the type mentioned.
Diese Aufgabe wird durch eine Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a drive device having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.
Um eine Antriebseinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu verbessern, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Eingangswelle permanent drehfest mit dem Rotor der elektrischen Maschine sowie permanent drehfest mit den Sonnenrädern verbunden ist, sodass die Sonnenräder, insbesondere über die Eingangswelle, permanent drehfest mit dem Rotor verbunden sind. Treibt somit beispielsweise der Stator den Rotor an, sodass der Rotor um die Maschinendrehachse gedreht wird, so stellt die elektrische Maschine wenigstens ein Drehmoment, insbesondere über den Rotor, bereit. Das Drehmoment, welches von der elektrischen Maschine über den Rotor bereitgestellt wird, wird von dem Rotor auf die Eingangswelle und von der Eingangswelle auf die Sonnenräder übertragen, sodass die Sonnenräder mittels des von der elektrischen Maschine bereitgestellten Drehmoments angetrieben werden. Die Sonnenräder sind beispielsweise um eine auch als Hauptdrehachse bezeichnete Drehachse drehbar, insbesondere relativ zu dem Gehäuse, wobei die Drehachse beziehungsweise die Hauptdrehachse beispielsweise mit der Maschinendrehachse zusammenfällt. Somit sind beispielsweise die Sonnenräder koaxial zueinander und koaxial zu dem Rotor angeordnet. Unter dem Merkmal, dass die Eingangswelle permanent drehfest mit den Sonnenrädern verbunden ist, ist zu verstehen, dass das erste Sonnenrad und das zweite Sonnenrad permanent drehfest mit der Eingangswelle verbunden sind. Somit sind das erste Sonnenrad und das zweite Sonnenrad, insbesondere über die Eingangswelle, permanent drehfest mit dem Rotor verbunden, sodass das erste Sonnenrad und das zweite Sonnenrad über die Eingangswelle von dem Rotor angetrieben werden können, insbesondere dann, wenn die elektrische Maschine über den Rotor wenigstens ein Drehmoment bereitstellt.In order to improve a drive device specified in the preamble of claim 1 species, it is inventively provided that the input shaft permanently rotatably connected to the rotor of the electric machine and permanently rotatably connected to the sun gears, so that the sun gears, in particular permanently rotatably on the input shaft are connected to the rotor. Thus, for example, drives the stator to the rotor, so that the rotor is rotated about the machine rotation axis, the electric machine provides at least a torque, in particular via the rotor ready. The torque provided by the electric machine via the rotor is transmitted from the rotor to the input shaft and from the input shaft to the sun gears, so that the sun gears are driven by the torque provided by the electric machine. The sun gears are, for example, rotatable about an axis of rotation, also referred to as the main axis of rotation, in particular relative to the housing, wherein the axis of rotation or the main axis of rotation coincides, for example, with the machine axis of rotation. Thus, for example, the sun gears are coaxial with each other and arranged coaxially with the rotor. Under the feature that the input shaft is permanently connected non-rotatably to the sun gears, it is to be understood that the first sun gear and the second sun gear are permanently connected in a rotationally fixed manner to the input shaft. Thus, the first sun gear and the second sun gear, in particular via the input shaft, permanently rotatably connected to the rotor, so that the first sun gear and the second sun gear can be driven via the input shaft of the rotor, in particular, when the electric machine via the rotor provides at least one torque.
Mittels des Planetengetriebes kann beispielsweise das von der elektrischen Maschine über den Rotor bereitgestellte Drehmoment, welches über die Eingangswelle in das Planetengetriebe eingeleitet und dabei zumindest im Wesentlichen direkt auf die Sonnenräder (erstes Sonnenrad und zweites Sonnenrad) übertragen wird, beispielsweise gewandelt beziehungsweise umgewandelt werden, insbesondere in ein von dem Drehmoment unterschiedliches weiteres Drehmoment. Das weitere Drehmoment kann über die Ausgangswelle aus dem Planetengetriebe ausgeleitet werden, sodass das Planetengetriebe das weitere Drehmoment über die Ausgangswelle bereitstellen kann. Die Ausgangswelle wird beispielsweise auch als erste Abtriebswelle bezeichnet.By means of the planetary gear, for example, provided by the electric machine via the rotor torque which is introduced via the input shaft in the planetary gear and thereby at least substantially directly to the sun gears (first sun and second sun) is for example converted or converted, in particular in a different torque from the torque. The additional torque can be discharged via the output shaft from the planetary gear, so that the planetary gear can provide the additional torque via the output shaft. The output shaft is for example also referred to as the first output shaft.
Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung ein über die Ausgangswelle und das Planetengetriebe von dem Rotor antreibbares Stirnradgetriebe aufweist. Das Stirnradgetriebe weist beispielsweise wenigstens oder genau eine Stirnradstufe auf. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Stirnradgetriebe wenigstens oder genau zwei Stirnradstufen aufweist. Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung ein Differentialgetriebe aufweist, welches über das Stirnradgetriebe, die Ausgangswelle und das Planetengetriebe von dem Rotor antreibbar ist. Das Differentialgetriebe ist vorzugsweise als Kegelraddifferential ausgebildet. Über das Differentialgetriebe können beispielsweise wenigstens oder genau zwei Räder des vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildeten Kraftfahrzeugs angetrieben werden, wobei die über das Differentialgetriebe antreibbaren Räder vorzugsweise genau einer Achse des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind. Die Räder beispielsweise koaxial zueinander angeordnet und in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandet, wobei sich die Räder um eine den Rädern gemeinsamer Raddrehachse relativ zu einem beispielsweise als selbsttragende Karosserie ausgebildeten Aufbau des Kraftfahrzeugs drehen können. Insgesamt ist erkennbar, dass die Räder über Differentialgetriebe, das Stirnradgetriebe, die Ausgangswelle, das Planetengetriebe, die Eingangswelle und den Rotor von der elektrischen Maschine angetrieben werden können, wodurch beispielsweise das Kraftfahrzeug insgesamt elektrisch angetrieben werden kann. Die Funktion des Differentialgetriebes ist hinlänglich bekannt und wird daher im Folgenden nur grob erläutert. Das Differentialgetriebe verteilt das weitere Drehmoment auf die Räder und lässt dabei insbesondere bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs unterschiedliche Drehzahlen der Räder zu, sodass sich beispielsweise das kurvenäußere Rad mit einer größeren Drehzahl als das kurveninnere Rad drehen kann. Furthermore, it is provided according to the invention that the drive device has a spur gear which can be driven by the rotor via the output shaft and the planetary gearing. The spur gear has, for example, at least or exactly one spur gear. It is preferably provided that the spur gear has at least or exactly two spur gear stages. Furthermore, it is inventively provided that the drive means comprises a differential gear which is drivable via the spur gear, the output shaft and the planetary gear from the rotor. The differential gear is preferably designed as a bevel gear differential. For example, at least or exactly two wheels of the motor vehicle, which is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, can be driven via the differential gear, wherein the wheels which can be driven via the differential gear are preferably associated with exactly one axis of the motor vehicle. The wheels, for example, arranged coaxially with each other and spaced from one another in the vehicle transverse direction, wherein the wheels can rotate about a wheel rotational axis common to the wheels relative to a construction of the motor vehicle designed, for example, as a self-supporting body. Overall, it can be seen that the wheels via differential gear, the spur gear, the output shaft, the planetary gear, the input shaft and the rotor can be driven by the electric machine, whereby, for example, the motor vehicle can be driven electrically as a whole. The function of the differential gear is well known and will therefore be explained only roughly below. The differential gear distributes the additional torque to the wheels and allows in particular during cornering of the motor vehicle different speeds of the wheels, so that, for example, the outside wheel can turn at a higher speed than the inside wheel.
Mittels der Erfindung kann ein Mehrstufengetriebe auf Basis von gekoppelten Planetenradsätzen mit nur geringer Verlustleistung geschaffen werden. Insbesondere ist es möglich, sechs Vorwärtsfahrgänge und einen auch als Rückwärtsgang bezeichneten Rückwärtsgang darzustellen. Hierzu werden die vorzugsweise als Einfachplanetenradsätze ausgebildeten Planetenradsätze miteinander gekoppelt, wobei ein dritter, vorzugsweise als Einfachplanetenradsatz ausgebildeter Planetenradsatz des Planetengetriebes vorgesehen sein kann. Ferner können höchstens fünf Schaltelemente zum Einsatz kommen, um die sechs Vorwärtsfahrgänge und den einen Rückwärtsgang auf gewichts-, bauraum- und kostengünstige Weise darstellen zu können. Mindestens zwei der Schaltelemente können als formschlüssige Schaltelemente und dabei insbesondere als formschlüssige Kupplungen, insbesondere als Klauenkupplungen, mit oder ohne Synchronisiereinheit zur weiteren Verlustreduktion ausgeführt werden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, ein Hybrid- und/oder Allradfunktionalität auf bauraumgünstige Weise darzustellen. Außerdem lassen sich über eine geschickte Integration der elektrischen Maschine diverse elektrische Gänge einstellen, wodurch ein weiteres Anfahrelement wie beispielsweise eine Reibkupplung oder ein hydrodynamischer Drehmomentwandler entfallen beziehungsweise vermieden werden kann. Dadurch können die Teileanzahl, das Gewicht, die Kosten und der Bauraumbedarf der Antriebseinrichtung in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden. Bei einer besonders vorteilhaften Integration der elektrischen Maschine können auch diverse stufenlose Fahrbereiche dargestellt werden, sodass ein besonders effizienter Betrieb realisierbar ist. Die Antriebseinrichtung eignet sich für einen Quer- und Längseinbau. Unter Quereinbau ist zu verstehen, dass beispielsweise die Maschinendrehachse beziehungsweise die Hauptdrehachse in Fahrzeuglängsquerrichtung und somit zur Fahrzeuglängsrichtung verläuft. Unter einem Längseinbau ist zu verstehen, dass die Maschinendrehachse beziehungsweise die Hauptdrehachse in Fahrzeuglängsrichtung und somit senkrecht zur Fahrzeugquerrichtung verläuft.By means of the invention, a multi-step transmission based on coupled planetary gear sets can be created with only low power loss. In particular, it is possible to represent six forward driving gears and one reverse gear, also referred to as reverse gear. For this purpose, preferably designed as Einfachplanetenradsätze planetary gear sets are coupled together, wherein a third, preferably designed as Einfachplanetenradsatz planetary gear set of the planetary gear can be provided. Furthermore, at most five switching elements can be used to represent the six forward gears and one reverse gear in a weight, space and cost-effective manner. At least two of the switching elements can be designed as form-locking switching elements and in particular as positive clutches, in particular as jaw clutches, with or without synchronization unit for further loss reduction. Furthermore, it is possible to present a hybrid and / or four-wheel functionality in a space-saving manner. In addition, various electrical gears can be adjusted via a clever integration of the electric machine, whereby a further starting element such as a friction clutch or a hydrodynamic torque converter can be dispensed with or avoided. As a result, the number of parts, the weight, the cost and the space requirement of the drive device can be kept in a very small frame. In a particularly advantageous integration of the electric machine and various stepless driving ranges can be displayed, so that a particularly efficient operation can be realized. The drive device is suitable for transverse and longitudinal installation. Under transverse installation is to be understood that, for example, the machine rotational axis or the main axis of rotation extends in the vehicle longitudinal transverse direction and thus to the vehicle longitudinal direction. Under a longitudinal installation is to be understood that the machine rotation axis or the main axis of rotation in the vehicle longitudinal direction and thus perpendicular to the vehicle transverse direction.
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.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.
Die Zeichnung zeigt in:
-
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform; -
2 eine schematische Darstellung der Antriebseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform; -
3 eine schematische Darstellung der Antriebseinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform; und -
4 eine schematische Darstellung einer weiteren Antriebseinrichtung.
-
1 a schematic representation of a drive device according to the invention according to a first embodiment; -
2 a schematic representation of the drive device according to a second embodiment; -
3 a schematic representation of the drive device according to a third embodiment; and -
4 a schematic representation of another drive device.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
Die Antriebseinrichtung
Des Weiteren umfasst das Planetengetriebe
Die Sonnenräder
Das Planetengetriebe
Außerdem umfasst das Planetengetriebe
Um nun einen besonders effizienten und somit verlustarmen Betrieb sowie einen besonders kompakten Aufbau der Antriebseinrichtung
Die Antriebseinrichtung
Die Antriebseinrichtung
Die Antriebseinrichtung
Ein weiterer Unterschied zwischen der dritten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform ist, dass die elektrische Maschine
Ferner ist es denkbar, dass das Stirnradgetriebe
Außerdem ist es denkbar, dass die Verbrennungskraftmaschine
Die dritte Ausführungsform ist beispielsweise derart modifizierbar, dass die Zahnräder
Bezogen auf die zweite Ausführungsform ist es denkbar, dass das Schaltelement
Ausgehend von der zweiten Ausführungsform und insbesondere unter Entfall der elektrischen Maschine
Als weitere Modifikation ist es dabei denkbar, dass der Planetenträger
Schließlich zeigt
Ausgehend von der zweiten Ausführungsform ist eine Modifikation denkbar, bei welcher sowohl die Verbrennungskraftmaschine
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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