DE102018101410B3 - Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine und einem Hohlradtopf - Google Patents

Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine und einem Hohlradtopf Download PDF

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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 erste und zweite Planetenstufe (4, 5) sowie eine Differentialstufe (6) aufweist, wobei die erste Planetenstufe (4) einen ersten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern (4a) aufweist, wobei die Planetenräder (4a) des ersten Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger (8a) angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad (9a) sowie mit einem ersten Hohlrad (10a) im Zahneingriff stehen, wobei die zweite Planetenstufe (5) einen zweiten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern (5a) aufweist, wobei die Planetenräder (5a) des zweiten Planetensatzes drehbar an einem zweiten Planetenträger (8b) angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad (9b) sowie mit einem zweiten Hohlrad (10b) im Zahneingriff stehen, und wobei das zweite Hohlrad (10b) eine Außenverzahnung (7a) aufweist, die mit einer ersten Innenverzahnung (16a) 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 2012 024 752 A1 beschreibt ein Übersetzungs- und Ausgleichsgetriebe mit einem gehäusefesten Hohlrad der Laststufe und einem über eine Kopplungsvorrichtung am Gehäuse festlegbaren Hohlrad der Eingangsstufe.
  • Die DE 693 01 386 T2 beschreibt einen Gehäuseaufbau eines Antriebssystem für ein Elektrofahrzeug
  • Die DE 10 2014 221 123 A1 beschreibt einen Elektroantrieb mit einem Getriebeabschnitt umfassend eine Planetenlaststufe und eine Planeteneingangsstufe und mit einem aus Gehäusegrundkörper und Gehäusehülse bestehenden Gehäuse, wobei die Gehäusehülse einen Abschnitt als Lasthohlrad und einen Abschnitt als Eingangshohlrad ausbildet.
  • 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 eine erste und zweite Planetenstufe sowie eine Differentialstufe aufweist, wobei die erste Planetenstufe einen ersten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern aufweist, wobei die Planetenräder des ersten Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad sowie mit einem ersten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei die zweite Planetenstufe einen zweiten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern aufweist, wobei die Planetenräder des zweiten Planetensatzes drehbar an einem zweiten Planetenträger angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad sowie mit einem zweiten Hohlrad im Zahneingriff stehen, und wobei das zweite Hohlrad eine Außenverzahnung aufweist, die mit einer ersten 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. Erfindungsgemäß ist der Hohlradtopf 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 Planetenrad eines Planetensatzes, ein Sonnenrad, ein Hohlrad sowie ein Planetenrad eines Stirnradsatzes zu verstehen.
  • In einer nicht von der Erfindung umfassten jedoch in 1 dargestellten Variante ist das erste Hohlrad drehfest mit dem zweiten Planetenträger verbunden. Insbesondere ist die erste und zweite Planetenstufe räumlich innerhalb des Hohlradtopfs angeordnet.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das erste Hohlrad eine Außenverzahnung auf, die mit einer zweiten Innenverzahnung des stationär an dem Gehäuse festgelegten Hohlradtopfs im Zahneingriff steht. Mithin weist der Hohlradtopf zwei Innenverzahnungen auf, die vorzugsweise axial voneinander getrennt sind. Alternativ ist es auch denkbar, eine durchgehende Innenverzahnung am Hohlradtopf auszubilden, die sowohl mit der Außenverzahnung des ersten Hohlrades als auch mit der Außenverzahnung des zweite Hohlrades im Zahneingriff steht.
  • Insbesondere 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. Vorzugsweise 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 dritten Planetenträger angeordnet sind und paarweise miteinander im Zahneingriff stehen.
  • 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 ersten Planetenstufe und somit mit der Getriebevorrichtung gekoppelt.
  • Bevorzugt ist der erste Planetenträger drehfest mit dem zweiten Sonnenrad verbunden. Dadurch wird die erste Planetenstufe mit der zweiten Planetenstufe gekoppelt.
  • Ferner bevorzugt ist der zweite Planetenträger drehfest mit dem dritten Planetenträger verbunden. Dadurch wird die zweite Planetenstufe mit der Differentialstufe gekoppelt.
  • Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung zwei bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiden Figuren näher dargestellt. Hierbei zeigt
    • 1 eine vereinfachte schematische Darstellung einer nicht erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung, und
    • 2 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • Gemäß der 2 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 erste und zweite Planetenstufe 4, 5 sowie eine Differentialstufe 6.
  • Die Differentialstufe 6 ist als Stirnraddifferential ausgebildet und weist einen ersten und zweiten Stirnradsatz mit jeweiligen Planetenrädern 6a, 6b auf. Die Differentialstufe 6 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 6 angeordnet.
  • Die zweite Planetenstufe 5 weist einen zweiten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern 5a auf, wobei die Planetenräder 5a des zweiten Planetensatzes drehbar an einem zweiten Planetenträger 8b angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad 9b sowie mit einem zweiten Hohlrad 10b im Zahneingriff stehen. Der zweite Planetenträger 8b ist drehfest mit dem dritten Planetenträger 8c verbunden. Das zweite Hohlrad 10b weist eine Außenverzahnung 7a auf, die mit einer ersten Innenverzahnung 16a eines stationär an einem Gehäuse 11 festgelegten Hohlradtopfs 14 im Zahneingriff steht. Der Hohlradtopf 14 ist konisch ausgebildet und über dazu vorgesehene Befestigungselemente 15 drehfest mit dem Gehäuse 11 verbunden. Vorliegend ist nur ein Befestigungselement 15 dargestellt.
  • Die erste Planetenstufe 4 weist einen ersten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern 4a auf, wobei die Planetenräder 4a des ersten Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger 8a angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad 9a sowie mit einem ersten Hohlrad 10a im Zahneingriff stehen.
  • Nach der nicht erfindungsgemäßen 1 ist das erste Hohlrad 10a drehfest mit dem zweiten Planetenträger 8b verbunden. Die Antriebswelle 2 ist drehfest mit dem ersten Sonnenrad 9a verbunden und der erste Planetenträger 8a ist drehfest mit dem zweiten Sonnenrad 9b verbunden. Der Hohlradtopf 14 umschließt die erste und zweite Planetenstufe 4, 5.
  • Gemäß 2 weist das erste Hohlrad 10a eine Außenverzahnung 7b auf, die mit einer zweiten Innenverzahnung 16b des stationär an dem Gehäuse 11 festgelegten Hohlradtopfs 14 im Zahneingriff steht. Der Hohlradtopf 14 umschließt die erste und zweite Planetenstufe 4, 5. Die Antriebswelle 2 ist drehfest mit dem ersten Sonnenrad 9a verbunden und der erste Planetenträger 8a ist drehfest mit dem zweiten Sonnenrad 9b verbunden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    elektrische Maschine
    2
    Antriebswelle
    3
    Getriebevorrichtung
    4
    erste Planetenstufe
    4a
    Planetenrad
    5
    zweite Planetenstufe
    5a
    Planetenrad
    6
    Differentialstufe
    6a, 6b
    Planetenrad
    7a, 7b
    Außenverzahnung
    8a, 8b, 8c
    Planetenträger
    9a, 9b
    Sonnenrad
    10a, 10b, 10c
    Hohlrad
    11
    Gehäuse
    12a, 12b
    Abtriebswelle
    13a, 13b
    Verzahnung
    14
    Hohlradtopf
    15
    Befestigungselement
    16a, 16b
    Innenverzahnung
    17
    Stator
    18
    Rotor

Claims (8)

  1. Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse (11), einen stationär an dem Gehäuse (11) festgelegten konisch ausgebildeten Hohlradtopf (14) und eine elektrische Maschine (1), die über eine Antriebswelle (2) mit einer Getriebevorrichtung (3) wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung (3) mindestens eine erste und zweite Planetenstufe (4, 5) sowie eine Differentialstufe (6) aufweist, wobei die erste Planetenstufe (4) einen ersten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern (4a) aufweist, wobei die Planetenräder (4a) des ersten Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger (8a) angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad (9a) sowie mit einem ersten Hohlrad (10a) im Zahneingriff stehen, wobei die zweite Planetenstufe (5) einen zweiten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern (5a) aufweist, wobei die Planetenräder (5a) des zweiten Planetensatzes drehbar an einem zweiten Planetenträger (8b) angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad (9b) sowie mit einem zweiten Hohlrad (10b) im Zahneingriff stehen, und wobei die erste und die zweite Planetenstufe (4,5) räumlich innerhalb des Hohlradtopfes (14) angeordnet sind, das zweite Hohlrad (10b) eine Außenverzahnung (7a) aufweist, die mit einer ersten Innenverzahnung (16a) des Hohlradtopfs (14) im Zahneingriff steht, und das erste Hohlrad (10a) eine Außenverzahnung (7b) aufweist, die mit einer zweiten Innenverzahnung (16b) des Hohlradtopfs (14) im Zahneingriff steht.
  2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Differentialstufe (6) als Stirnraddifferential ausgebildet ist und einen ersten und zweiten Stirnradsatz mit jeweiligen Planetenrädern (6a, 6b) aufweist, wobei die Differentialstufe (6) dazu vorgesehen ist, eine Antriebsleistung der elektrischen Maschine (1) auf eine erste und zweite Abtriebswelle (12a, 12b) zu verteilen.
  3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenräder (5a) des ersten Stirnradsatzes mit einer Verzahnung (13a) an der ersten Abtriebswelle (12a) im Zahneingriff stehen, wobei die Planetenräder (5b) des zweiten Stirnradsatzes mit einer Verzahnung (13b) an der zweiten Abtriebswelle (12b) im Zahneingriff stehen, und wobei die Planetenräder (5a, 5b) beider Stirnradsätze drehbar an einem dritten Planetenträger (8c) angeordnet sind und paarweise miteinander im Zahneingriff stehen.
  4. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 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.
  5. 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.
  6. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (2) drehfest mit dem ersten Sonnenrad (9a) verbunden ist.
  7. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planetenträger (8a) drehfest mit dem zweiten Sonnenrad (9b) verbunden ist.
  8. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Planetenträger (8b) drehfest mit dem dritten Planetenträger (8c) verbunden ist.
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