DE102018101267A1

DE102018101267A1 - Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE102018101267A1
Application number: DE102018101267.5A
Authority: DE
Inventors: Franz Kurth
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-01-22
Filing date: 2018-01-22
Publication date: 2019-07-25
Anticipated expiration: 2038-01-23
Also published as: DE102018101267B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Maschine (1), die über eine Antriebswelle (2) mit einer Getriebevorrichtung (3) wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung (3) mindestens eine Planetenstufe (4), mindestens einen Stufenplanetensatz (5) sowie eine Differentialstufe (6) aufweist, wobei die Planetenstufe (4) einen Planetensatz mit mehreren Planetenrädern (7a) aufweist, wobei die Planetenräder (7a) drehbar an einem ersten Planetenträger (8a) angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad (9a) sowie mit einem ersten Hohlrad (10a) im Zahneingriff stehen, wobei der Stufenplanetensatz (5) mehrere Stufenplanetenräder (7b) aufweist, wobei jedes Stufenplanetenrad (7b) ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad (17a, 17b) aufweist, wobei die Stufenplanetenräder (7b) drehbar an einem zweiten Planetenträger (8b) angeordnet sind, wobei das erste Zahnrad (17a) mit einem zweiten Sonnenrad (9b) und einem zweiten Hohlrad (10b) im Zahneingriff steht, und wobei das zweite Zahnrad (17b) mit einem dritten Hohlrad (10c) im Zahneingriff steht, wobei die Antriebswelle (2) drehfest mit dem ersten Sonnenrad (9a) verbunden ist, wobei der erste Planetenträger (8a) drehfest mit dem zweiten Sonnenrad (9b) verbunden ist, und wobei der zweite Planetenträger (8b) mit der Differentialstufe (6) wirkverbunden ist, wobei ferner zwischen der Planetenstufe (4) und dem Stufenplanetensatz (5) eine Doppelkupplungsvorrichtung (11) mit einer ersten und zweiten lastschaltbaren Kupplung (12a, 12b) angeordnet ist, wobei das erste Hohlrad (10a) über die erste Kupplung (12a) mit dem zweiten Hohlrad (10b) verbindbar ist, und wobei das erste Hohlrad (10a) über die zweite Kupplung (12b) mit dem zweiten Planetenträger (8b) verbindbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine, insbesondere für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug.
Aus der DE 10 2011 088 668 A1 geht eine Antriebsvorrichtung mit wenigstens einer elektrischen Antriebsmaschine, mit wenigstens einem ersten Planetentrieb mit einer Schaltkupplung und mit einem Differenzial hervor. Eine Rotorwelle der Antriebsmaschine ist mit einer ersten Anschlusswelle des aus wenigstens drei Anschlusswellen gebildeten Planetentriebs drehfest gekoppelt. Eine zweite Anschlusswelle des ersten Planetentriebs ist mittels einer Schaltmuffe der Schaltkupplung gegen ein Bauteil der Antriebsvorrichtung rotationsfest festlegbar. Eine dritte Anschlusswelle des ersten Planetentriebs ist mit einer Summenwelle des Differenzials wirkverbunden. Die Schaltmuffe ist in formschlüssigen Eingriff entweder mit der zweiten Anschlusswelle des ersten Planetentriebs oder in eine drehmomentenübertragende Wirkverbindung mit der Summenwelle des Differenzials verschiebbar.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine weiterzuentwickeln. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine elektrische Maschine, die über eine Antriebswelle mit einer Getriebevorrichtung wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung mindestens eine Planetenstufe, mindestens einen Stufenplanetensatz sowie eine Differentialstufe aufweist, wobei die Planetenstufe einen Planetensatz mit mehreren Planetenrädern aufweist, wobei die Planetenräder drehbar an einem ersten Planetenträger angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad sowie mit einem ersten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei der Stufenplanetensatz mehrere Stufenplanetenräder aufweist, 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 einem zweiten Sonnenrad und einem zweiten Hohlrad im Zahneingriff steht, und wobei das zweite Zahnrad mit einem dritten Hohlrad im Zahneingriff steht, wobei die Antriebswelle drehfest mit dem ersten Sonnenrad verbunden ist, wobei der erste Planetenträger drehfest mit dem zweiten Sonnenrad verbunden ist, und wobei der zweite Planetenträger mit der Differentialstufe wirkverbunden ist, wobei ferner zwischen der Planetenstufe und dem Stufenplanetensatz eine Doppelkupplungsvorrichtung mit einer ersten und zweiten lastschaltbaren Kupplung angeordnet ist, wobei das erste Hohlrad über die erste Kupplung mit dem zweiten Hohlrad verbindbar ist, und wobei das erste Hohlrad über die zweite Kupplung mit dem zweiten Planetenträger verbindbar ist.
Unter dem Begriff „wirkverbunden“ ist zu verstehen, dass zwei Getriebeelemente direkt miteinander verbunden sein können, oder dass sich zwischen zwei Getriebeelemente noch weitere Getriebeelemente befinden, beispielsweise ein oder mehrere Wellen oder Zahnräder. 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 sind beispielsweise ein Stufenplanetenrad eines Stufenplanetensatzes, ein Sonnenrad, ein Hohlrad sowie ein Planetenrad eines Planetensatzes zu verstehen.
Unter einer Doppelkupplungsvorrichtung ist eine Vorrichtung mit zwei lastschaltbaren Kupplungen zu verstehen. Ferner ist unter dem Begriff „lastschaltbare Kupplung“ eine Vorrichtung zu verstehen, die zumindest einen geöffneten und einen geschlossenen Zustand aufweist und unter Last zwischen den mindestens zwei Zuständen schaltbar ist. Im geöffneten Zustand überträgt die jeweilige Kupplung kein Drehmoment. Somit überträgt die jeweilige Kupplung nur in einem zumindest teilweise geschlossenen Zustand ein Drehmoment zwischen zwei mit dieser jeweiligen Kupplung wirkverbundenen Wellen, wobei die beiden Wellen im geschlossenen Zustand dieser jeweiligen Kupplung drehfest miteinander verbunden werden. Mithin sind im geschlossenen Zustand der ersten Kupplung das erste Hohlrad und das zweite Hohlrad drehfest miteinander verbunden, wobei im geschlossenen Zustand der zweiten Kupplung das erste Hohlrad und der zweite Planetenträger drehfest miteinander verbunden sind. Der zweite Planetenträger ist ferner mit der Differentialstufe wirkverbunden. Insbesondere ist der zweite Planetenträger mit einer Abtriebswelle der zweiten Planetenstufe einteilig verbunden, wobei die Abtriebswelle der zweiten Planetenstufe mit der Differentialstufe wirkverbunden ist. Beispielsweise ist die Abtriebswelle der zweiten Planetenstufe drehfest mit einer Antriebswelle oder einem Differentialgehäuse der Differentialstufe ausgebildet.
Die jeweilige Kupplung ist als Reibkupplung ausgebildet. Ferner bevorzugt sind die beiden Kupplungen koaxial zueinander angeordnet. Insbesondere kann die jeweilige Kupplung von einem jeweiligen Aktuator betätigt werden, um ein Öffnen oder Schließen der jeweiligen Kupplung einzuleiten. Der Aktuator kann hydraulisch, elektromechanisch, elektromagnetisch oder beispielsweise auch pneumatisch betätigbar ausgebildet sein.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass ein Öffnen beider Kupplungen eine Leistungsabschaltung realisiert. Ein Schließen der ersten Kupplung und ein Öffnen der zweiten Kupplung realisiert eine erste Getriebeübersetzung, wobei ein Schließen der zweiten Kupplung und ein Öffnen der ersten Kupplung eine zweite Getriebeübersetzung realisiert. Vorzugsweise ist die erste Getriebeübersetzung ungleich der zweiten Getriebeübersetzung. Beispielsweise ist die erste Getriebeübersetzung größer als die zweite Getriebeübersetzung. Alternativ ist die erste Getriebeübersetzung kleiner als die zweite Getriebeübersetzung.
Bevorzugt weist die elektrische Maschine einen Stator und einen Rotor auf, wobei der Rotor drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist. Mithin ist die Antriebswelle als Rotorwelle ausgebildet.
Ferner bevorzugt ist die Differentialstufe als Stirnraddifferential ausgebildet, wobei die Differentialstufe dazu vorgesehen ist, eine Antriebsleistung der elektrischen Maschine auf eine erste und zweite Abtriebswelle der Getriebevorrichtung zu verteilen. Die Differentialstufe weist einen ersten und einen zweiten Planetensatz mit jeweiligen Planetenrädern auf, wobei die Planetenräder des ersten Planetensatzes der Differentialstufe mit einer Verzahnung an der ersten Abtriebswelle im Zahneingriff stehen, wobei ferner die Planetenräder des zweiten Planetensatzes mit einer Verzahnung an der zweiten Abtriebswelle im Zahneingriff stehen, und wobei die Planetenräder beider Planetensätze paarweise miteinander im Zahneingriff stehen.
Vorzugsweise ist das dritte Hohlrad stationär an einem Gehäuse festgelegt. Mithin ist das dritte Hohlrad drehfest mit dem Gehäuse ausgebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die elektrische Maschine koaxial zur Differentialstufe angeordnet. Insbesondere ist die elektrische Maschine koaxial zu den beiden Abtriebswellen der Getriebevorrichtung angeordnet. Bevorzugt ist die Antriebswelle als Hohlwelle ausgebildet, wobei die erste Abtriebswelle axial durch die Antriebswelle geführt ist. Alternativ kann auch die zweite Abtriebswelle axial durch die als Hohlwelle ausgebildete Antriebswelle geführt sein. Vorzugsweise sind die beiden Abtriebswellen auf einer gemeinsamen Antriebsachse angeordnet.
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 zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung.
Gemäß der einzigen Figur weist die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug eine elektrische Maschine 1 und eine Getriebevorrichtung 3 auf. Die elektrische Maschine 1 ist als Antriebsmaschine vorgesehen und weist einen Stator 13 sowie einen Rotor 14 auf. Eine Antriebsleistung der elektrischen Maschine 1 wird über eine Antriebswelle 2, die zwischen der elektrischen Maschine 1 und der Getriebevorrichtung 3 angeordnet und als Rotorwelle ausgebildet ist, in die Getriebevorrichtung 3 eingeleitet. Mithin wird über die Antriebswelle 2 eine Drehzahl und ein Drehmoment zum Antrieb des Kraftfahrzeugs in die Getriebevorrichtung 3 eingespeist.
Die Getriebevorrichtung 3 umfasst eine Planetenstufe 4, einen Stufenplanetensatz 5 sowie eine Differentialstufe 6. Die Differentialstufe 6 ist als Stirnraddifferential ausgebildet und dazu vorgesehen, eine Antriebsleistung der elektrische Maschine 1 auf eine erste und zweite Abtriebswelle 15a, 15b der Getriebevorrichtung 3 zu verteilen. Die Antriebswelle 2 ist koaxial zu den beiden Abtriebswellen 15a, 15b angeordnet. Die Antriebswelle 2 ist dazu als Hohlwelle ausgebildet, wobei die erste Abtriebswelle 15a durch die Antriebswelle 2 geführt ist. Ferner ist die elektrische Maschine 1 koaxial zur Differentialstufe 6 angeordnet.
Die Planetenstufe 4 weist einen Planetensatz mit mehreren Planetenrädern 7a auf, wobei die Planetenräder 7a des Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger 8a angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad 9a sowie mit einem ersten Hohlrad 10a im Zahneingriff stehen. Mithin kämmen die Planetenräder 7a radial zwischen dem ersten Sonnenrad 9a und dem ersten Hohlrad 10a. Die Antriebswelle 2 ist drehfest mit dem ersten Sonnenrad 9a verbunden. Aufgrund der vereinfachten schematischen Darstellung ist nur ein Planetenrad 7a des Planetensatzes dargestellt.
Ferner weist der Stufenplanetensatz 5 mehrere Stufenplanetenräder 7b auf, wobei jedes Stufenplanetenrad 7b ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad 17a, 17b aufweist. Die Stufenplanetenräder 7b sind drehbar an einem zweiten Planetenträger 8b angeordnet. Aufgrund der vereinfachten schematischen Darstellung ist nur ein Stufenplanetenrad 7b des Stufenplanetensatzes 5 dargestellt. Das erste Zahnrad 17a steht mit einem zweiten Sonnenrad 9b und einem zweiten Hohlrad 10b im Zahneingriff, wobei der erste Planetenträger 8a drehfest mit dem zweiten Sonnenrad 9b verbunden ist. Demgegenüber steht das zweite Zahnrad 17b mit einem dritten Hohlrad 10c im Zahneingriff. Das dritte Hohlrad 10c ist stationär am Gehäuse 16 der Getriebevorrichtung 3 festgelegt und somit drehfest mit dem Gehäuse 16 verbunden. Der zweite Planetenträger 8b ist mit der Differentialstufe 6 wirkverbunden.
Axial zwischen der Planetenstufe 4 und dem Stufenplanetensatz 5 ist eine Doppelkupplungsvorrichtung 11 mit einer ersten und zweiten lastschaltbaren Kupplung 12a, 12b angeordnet. Das erste Hohlrad 10a ist über die erste Kupplung 12a mit dem zweiten Hohlrad 10b verbindbar. Ferner ist das erste Hohlrad 10a über die zweite Kupplung 12b mit dem zweiten Planetenträger 8b verbindbar. Mithin befindet sich die Doppelkupplungsvorrichtung 11 im Leistungsfluss zwischen der Planetenstufe 4 und dem Stufenplanetensatz 5.
Ein Schließen der ersten Kupplung 12a und ein Öffnen der zweiten Kupplung 12b realisiert eine erste Getriebeübersetzung, wobei ein Schließen der zweiten Kupplung 12b und ein Öffnen der ersten Kupplung 12a eine zweite Getriebeübersetzung realisiert. Die erste Getriebeübersetzung ist ungleich der zweiten Getriebeübersetzung. Durch ein Öffnen beider Kupplungen 12a, 12b wird eine Leistungsabschaltung realisiert, wobei dadurch die elektrische Maschine 1 von den beiden Abtriebswellen 15a, 15b entkoppelt wird.
Bezugszeichenliste

1: elektrische Maschine
2: Antriebswelle
3: Getriebevorrichtung
4: Planetenstufe
5: Stufenplanetensatz
6: Differentialstufe
7a: Planetenrad
7b: Stufenplanetenrad
8a, 8b: Planetenträger
9a, 9b: Sonnenrad
10a, 10b, 10c: Hohlrad
11: Doppelkupplungsvorrichtung
12a, 12b: Kupplung
13: Stator
14: Rotor
15a, 15b: Abtriebswelle
16: Gehäuse
17a, 17b: Zahnrad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011088668 A1 [0002]

Claims

Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Maschine (1), die über eine Antriebswelle (2) mit einer Getriebevorrichtung (3) wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung (3) mindestens eine Planetenstufe (4), mindestens einen Stufenplanetensatz (5) sowie eine Differentialstufe (6) aufweist, wobei die Planetenstufe (4) einen Planetensatz mit mehreren Planetenrädern (7a) aufweist, wobei die Planetenräder (7a) drehbar an einem ersten Planetenträger (8a) angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad (9a) sowie mit einem ersten Hohlrad (10a) im Zahneingriff stehen, wobei der Stufenplanetensatz (5) mehrere Stufenplanetenräder (7b) aufweist, wobei jedes Stufenplanetenrad (7b) ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad (17a, 17b) aufweist, wobei die Stufenplanetenräder (7b) drehbar an einem zweiten Planetenträger (8b) angeordnet sind, wobei das erste Zahnrad (17a) mit einem zweiten Sonnenrad (9b) und einem zweiten Hohlrad (10b) im Zahneingriff steht, und wobei das zweite Zahnrad (17b) mit einem dritten Hohlrad (10c) im Zahneingriff steht, wobei die Antriebswelle (2) drehfest mit dem ersten Sonnenrad (9a) verbunden ist, wobei der erste Planetenträger (8a) drehfest mit dem zweiten Sonnenrad (9b) verbunden ist, und wobei der zweite Planetenträger (8b) mit der Differentialstufe (6) wirkverbunden ist, wobei ferner zwischen der Planetenstufe (4) und dem Stufenplanetensatz (5) eine Doppelkupplungsvorrichtung (11) mit einer ersten und zweiten lastschaltbaren Kupplung (12a, 12b) angeordnet ist, wobei das erste Hohlrad (10a) über die erste Kupplung (12a) mit dem zweiten Hohlrad (10b) verbindbar ist, und wobei das erste Hohlrad (10a) über die zweite Kupplung (12b) mit dem zweiten Planetenträger (8b) verbindbar ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Öffnen beider Kupplungen (12a, 12b) eine Leistungsabschaltung realisiert.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schließen der ersten Kupplung (12a) und ein Öffnen der zweiten Kupplung (12b) eine erste Getriebeübersetzung realisiert, wobei ein Schließen der zweiten Kupplung (12b) und ein Öffnen der ersten Kupplung (12a) eine zweite Getriebeübersetzung realisiert.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Getriebeübersetzung ungleich der zweiten Getriebeübersetzung ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (1) einen Stator (13) und einen Rotor (14) aufweist, wobei der Rotor (14) drehfest mit der Antriebswelle (2) verbunden ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Differentialstufe (6) als Stirnraddifferential ausgebildet ist, wobei die Differentialstufe (6) dazu vorgesehen ist, eine Antriebsleistung der elektrischen Maschine (1) auf eine erste und zweite Abtriebswelle (15a, 15b) zu verteilen.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Hohlrad (10c) stationär an einem Gehäuse (16) festgelegt ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (1) koaxial zur Differentialstufe (6) angeordnet ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (2) als Hohlwelle ausgebildet ist und die erste Abtriebswelle (15a) durch die Antriebswelle (2) geführt ist.