DE102018101408B3

DE102018101408B3 - Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine und einem Hohlradtopf

Info

Publication number: DE102018101408B3
Application number: DE102018101408.2A
Authority: DE
Inventors: Franz Kurth
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-01-23
Filing date: 2018-01-23
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2038-01-24

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 einen Stufenplanetensatz (4) und eine Differentialstufe (5) aufweist, wobei der Stufenplanetensatz (4) mehrere Stufenplanetenräder (6) aufweist, wobei jedes Stufenplanetenrad (6) ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad (7a, 7b) aufweist, wobei die Stufenplanetenräder (6) drehbar an einem ersten Planetenträger (8a) angeordnet sind, wobei das erste Zahnrad (7a) mit einem Sonnenrad (9) im Zahneingriff steht, wobei ferner das zweite Zahnrad (7b) zumindest mit einem Hohlrad (10) im Zahneingriff steht, und wobei das Hohlrad (10) eine Außenverzahnung (15) aufweist, die mit einer Innenverzahnung (16) eines stationär an einem Gehäuse (11) festgelegten Hohlradtopfs (14) im Zahneingriff steht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine, insbesondere für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug.
Beispielsweise geht aus der DE 10 2014 213 142 A1 eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsmotor und einem damit verbundenen Doppeldifferential hervor. Das Doppeldifferential umfasst ein erstes und ein zweites Differential. Die Einleitung eines Antriebsdrehmoments in das Doppeldifferential erfolgt über ein Außenrad, das mit einem Planetenträger des ersten Differentials verbunden ist. Das erste Differential umfasst den Planetenträger, auf dem ein erster und ein zweiter Planentensatz drehbar gelagert sind, wobei die Planeten des jeweiligen Planetensatzes paarweise miteinander kämmen. Die Planeten des ersten Planetensatzes kämmen ferner mit einem ersten Hohlrad, das gleichzeitig mit einem ersten Planetensatz des zweiten Differentials kämmt und somit das erste Differential mit dem zweiten Differential getrieblich verbindet. Das zweite Differential weist neben dem ersten Planetensatz einen zweiten Planetensatz auf, wobei die beiden Planetensätze auf einem gemeinsamen Planetenträger des zweiten Differentials drehbar gelagert sind, und wobei die Planeten der beiden Planetensätze paarweise miteinander kämmen.
Die DE 10 2011 079 975 A1 beschreibt eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Achsdifferentialgetriebe und einem diesem vorgelagerten Umlaufrädergetriebe, dessen Planetenradstufe mit gestuften Planeten mit zwei Stirnradabschnitten ausgebildet ist, die mit Sonnenrad bzw. mit dem Hohlrad kämmen.
Die DE 10 2014 202 494 A1 beschreibt eine Getriebestufe mit zwei parallel geschalteten und leistungsverzweigenden Planetenstufen, wobei das Hohlrad einer Planetenstufe in radialer Richtung einstellbeweglich ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine weiterzuentwickeln, insbesondere die akustischen Eigenschaften bei einem Zahneingriff an einem Hohlrad zu verbessern. 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 einen Stufenplanetensatz und eine Differentialstufe aufweist, 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 ersten Planetenträger angeordnet sind, wobei das erste Zahnrad mit einem Sonnenrad im Zahneingriff steht, wobei ferner das zweite Zahnrad zumindest mit einem Hohlrad im Zahneingriff steht, und wobei das Hohlrad eine Außenverzahnung aufweist, die mit einer Innenverzahnung eines stationär an einem Gehäuse festgelegten Hohlradtopfs im Zahneingriff steht.
Mit anderen Worten ist das Hohlrad sowohl mit dem zweiten Zahnrad als auch mit der Innenverzahnung am Hohlradtopf im Zahneingriff. Somit kämmt das Hohlrad radial zwischen dem zweiten Zahnrad und dem Hohlradtopf.
Unter einem Hohlradtopf ist ein Getriebeelement zu verstehen, das zumindest teilweise topfförmig beziehungsweise zylinderförmig ausgebildet ist und an einer Innenumfangsfläche mindestens eine Innenverzahnung aufweist, die dazu vorgesehen ist, mit mindestens einer Verzahnung eines weiteren Getriebeelements im Zahneingriff zu stehen. Der Hohlradtopf ist vorzugsweise konisch ausgebildet. Insbesondere ist der Hohlradtopf über dazu vorgesehene Befestigungsmittel mit dem Gehäuse der Getriebevorrichtung verbunden. Die Kopplung zwischen dem Hohlrad und dem Gehäuse mittels des Hohlradtopfs dient insbesondere zur Schwingungsentkopplung und damit einhergehend zur akustischen Optimierung der Zahneingriffe am Hohlrad.
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 oder kämmende 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 Stirnradsatzes zu verstehen.
Erfindungsgemäß ist die Differentialstufe als Stirnraddifferential ausgebildet und weist einen ersten und zweiten Stirnradsatz mit jeweiligen Planetenrädern auf, wobei die Differentialstufe dazu vorgesehen ist, eine Antriebsleistung der elektrischen Maschine auf eine erste und zweite Abtriebswelle zu verteilen. Erfindungsgemäß stehen die Planetenräder des ersten Stirnradsatzes mit einer Verzahnung an der ersten Abtriebswelle im Zahneingriff, wobei die Planetenräder des zweiten Stirnradsatzes mit einer Verzahnung an der zweiten Abtriebswelle im Zahneingriff stehen, und wobei die Planetenräder beider Stirnradsätze drehbar an einem zweiten Planetenträger angeordnet sind und paarweise miteinander im Zahneingriff stehen.
Erfindungsgemäß steht das zweite Zahnrad auch mit einem jeweiligen Planetenrad des ersten Stirnradsatzes im Zahneingriff. Somit kämmen die Planetenräder des ersten Stirnradsatzes mit der Verzahnung an der ersten Abtriebswelle sowie mit dem zweiten Zahnrad des Stufenplanetenrades. Mithin erfolgt die Kopplung des Stufenplanetensatzes mit der Differentialstufe über die Verbindung zwischen dem zweiten Zahnrad des Stufenplanetenrades und den Planetenrädern des ersten Stirnradsatzes.
Ferner 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.
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.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Antriebswelle drehfest mit dem Sonnenrad verbunden ist. Dadurch wird die elektrische Maschine mit der Stirnradstufe und somit mit der Getriebevorrichtung gekoppelt.
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 17 sowie einen Rotor 18 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 einen Stufenplanetensatz 4 sowie eine Differentialstufe 5.
Die Differentialstufe 5 ist als Stirnraddifferential ausgebildet und weist einen ersten und zweiten Stirnradsatz mit jeweiligen Planetenrädern 5a, 5b auf. Die Planetenräder 5a, 5b beider Planetensätze der Differentialstufe 5 sind drehbar an einem zweiten Planetenträger 8b angeordnet. Die Planetenräder 5a des ersten Stirnradsatzes stehen zumindest mit einer Verzahnung 13a an der ersten Abtriebswelle 12a im Zahneingriff. Demgegenüber stehen die Planetenräder 5b des zweiten Stirnradsatzes mit einer Verzahnung 13b an der zweiten Abtriebswelle 12b im Zahneingriff. Ferner stehen die Planetenräder 5a, 5b beider Planetensätze paarweise miteinander im Zahneingriff. Aufgrund der vereinfachten schematischen Darstellung ist nur jeweils ein Planetenrad 5a, 5b des jeweiligen Stirnradsatzes dargestellt.
Die Differentialstufe 5 ist dazu vorgesehen, eine Antriebsleistung der elektrische Maschine 1 auf eine erste und zweite Abtriebswelle 12a, 12b der Getriebevorrichtung 3 zu verteilen. Die Antriebswelle 2 ist koaxial zu den beiden Abtriebswellen 12a, 12b angeordnet. Die Antriebswelle 2 ist dazu als Hohlwelle ausgebildet, wobei die erste Abtriebswelle 12a durch die Antriebswelle 2 geführt ist. Ferner ist die elektrische Maschine 1 koaxial zur Differentialstufe 5 angeordnet.
Der Stufenplanetensatz 4 weist mehrere Stufenplanetenräder 6 auf, wobei jedes Stufenplanetenrad 6 ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad 7a, 7b aufweist. Die Stufenplanetenräder 6 sind drehbar an einem ersten Planetenträger 8a angeordnet, wobei das erste Zahnrad 7a mit einem Sonnenrad 9 im Zahneingriff steht, und wobei das zweite Zahnrad 7b mit einem Hohlrad 10 und dem jeweiligen Planetenrad 5a des ersten Stirnradsatzes im Zahneingriff steht.
Das Hohlrad 10 weist an einer Außenumfangsfläche eine umlaufende Außenverzahnung 15 auf, die mit einer umlaufenden Innenverzahnung 16 eines stationär an einem Gehäuse 11 festgelegten Hohlradtopfs 14 im Zahneingriff steht. Der Hohlradtopf 14 ist konisch ausgebildet und über dazu vorgesehene Befestigungselemente 19 drehfest mit dem Gehäuse 11 verbunden. Vorliegend ist nur ein Befestigungselement 19 dargestellt. Insbesondere umschließt der Hohlradtopf 14 die gesamte Differentialstufe sowie teilweise den Stufenplanetensatz.
Bezugszeichenliste

1: elektrische Maschine
2: Antriebswelle
3: Getriebevorrichtung
4: Stufenplanetensatz
5: Differentialstufe
5a, 5b: Planetenrad
6: Stufenplanetenrad
7a, 7b: Zahnrad
8a, 8b: Planetenträger
9: Sonnenrad
10: Hohlrad
11: Gehäuse
12a, 12b: Abtriebswelle
13a, 13b: Verzahnung
14: Hohlradtopf
15: Außenverzahnung
16: Innenverzahnung
17: Stator
18: Rotor
19: Befestigungselement

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 einen Stufenplanetensatz (4) und eine Differentialstufe (5) aufweist, wobei der Stufenplanetensatz (4) mehrere Stufenplanetenräder (6) aufweist, wobei jedes Stufenplanetenrad (6) ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad (7a, 7b) aufweist, wobei die Stufenplanetenräder (6) drehbar an einem ersten Planetenträger (8a) angeordnet sind, wobei das erste Zahnrad (7a) mit einem Sonnenrad (9) im Zahneingriff steht, wobei ferner das zweite Zahnrad (7b) zumindest mit einem Hohlrad (10) im Zahneingriff steht, und wobei das Hohlrad (10) eine Außenverzahnung (15) aufweist, die mit einer Innenverzahnung (16) eines stationär an einem Gehäuse (11) festgelegten Hohlradtopfs (14) im Zahneingriff steht, wobei die Differentialstufe (5) als Stirnraddifferential ausgebildet ist und einen ersten und zweiten Stirnradsatz mit jeweiligen Planetenrädern (5a, 5b) aufweist, wobei die Differentialstufe (5) dazu vorgesehen ist, eine Antriebsleistung der elektrischen Maschine (1) auf eine erste und zweite Abtriebswelle (12a, 12b) zu verteilen, wobei die Planetenräder (5a) des ersten Stirnradsatzes mit einer Verzahnung (13a) an der ersten Abtriebswelle (12a) im Zahneingriff stehen, die Planetenräder (5b) des zweiten Stirnradsatzes mit einer Verzahnung (13b) an der zweiten Abtriebswelle (12b) im Zahneingriff stehen, die Planetenräder (5a, 5b) beider Planetensätze drehbar an einem zweiten Planetenträger (8b) angeordnet sind und paarweise miteinander im Zahneingriff stehen, und wobei das zweite Zahnrad (7b) auch mit einem jeweiligen Planetenrad (5a) des ersten Stirnradsatzes im Zahneingriff steht.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (1) einen Stator (17) und einen Rotor (18) aufweist, wobei der Rotor (18) drehfest mit der Antriebswelle (2) verbunden ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (1) koaxial zur Differentialstufe (6) angeordnet ist, wobei die Antriebswelle (2) als Hohlwelle ausgebildet ist und die erste Abtriebswelle (12a) durch die Antriebswelle (2) geführt ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (2) drehfest mit dem Sonnenrad (9) verbunden ist.