DE102018108669A1 - Antriebsvorrichtung mit einem wälzenden Differential - Google Patents

Antriebsvorrichtung mit einem wälzenden Differential 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 einem wälzenden Differential (3) wirkverbunden ist, wobei das wälzende Differential (3) einen ersten Stufenplanetensatz mit mehreren ersten Stufenplanetenrädern (4) und einen zweiten Stufenplanetensatz mit mehreren zweiten Stufenplanetenrädern (5) aufweist, wobei jedes der Stufenplanetenräder (4, 5) ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad (4a, 4b, 5a, 5b) aufweist, wobei die ersten Stufenplanetenräder (4) drehbar an einem ersten Planetenträger (6a), der mit einer ersten Abtriebswelle (7a) drehfest verbunden ist, angeordnet sind, wobei die zweiten Stufenplanetenräder (5) drehbar an einem zweiten Planetenträger (6b), der mit einer zweiten Abtriebswelle (7b) drehfest verbunden ist, angeordnet sind, und wobei die Stufenplanetenräder (4, 5) beider Stufenplanetensätze mit einem gemeinsamen Hohlrad (8) im Zahneingriff stehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit einem wälzenden Differential und einer elektrischen Maschine, insbesondere für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug.
  • Aus der DE 10 2014 213 146 B4 geht eine Antriebsanordnung für ein Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine und eine damit verbundene Getriebevorrichtung hervor. Die Getriebevorrichtung umfasst ein Differential und ein Stirnrad, die eine erste und eine zweite Abtriebswelle getrieblich mit der elektrischen Maschine koppeln. Das Differential ist als wälzendes Differential ausgebildet, wobei die erste Abtriebswelle getrieblich mit dem wälzenden Differential verbunden ist und die zweite Abtriebswelle getrieblich mit dem Stirnrad verbunden ist.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung mit einem wälzenden Differential und einer elektrischen Maschine weiterzuentwickeln, insbesondere hochübersetzend sowie fertigungstechnisch einfach und kompakt auszubilden. 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 einem wälzenden Differential wirkverbunden ist, wobei das wälzende Differential einen ersten Stufenplanetensatz mit mehreren ersten Stufenplanetenrädern und einen zweiten Stufenplanetensatz mit mehreren zweiten Stufenplanetenrädern aufweist, wobei jedes der Stufenplanetenräder ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad aufweist, wobei die ersten Stufenplanetenräder drehbar an einem ersten Planetenträger, der mit einer ersten Abtriebswelle drehfest verbunden ist, angeordnet sind, wobei die zweiten Stufenplanetenräder drehbar an einem zweiten Planetenträger, der mit einer zweiten Abtriebswelle drehfest verbunden ist, angeordnet sind, und wobei die Stufenplanetenräder beider Stufenplanetensätze mit einem gemeinsamen Hohlrad im Zahneingriff stehen. Unter einem „gemeinsamen Hohlrad“ ist sowohl ein einziges also monolithisches Hohlrad als auch zwei drehfest miteinander verbundene Hohlräder zu verstehen. Mithin sind die Stufenplanetenräder beider Stufenplanetensätze über das gemeinsame Hohlrad miteinander wirkverbunden und somit sind auch die beiden Abtriebswellen über das gemeinsame Hohlrad miteinander wirkverbunden.
  • Unter dem Begriff „wirkverbunden“ ist zu verstehen, dass zwei Getriebeelemente direkt miteinander verbunden sein können, oder dass sich zwischen zwei Getriebeelementen 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 Zahnrad eines Stufenplanetenrads, ein Sonnenrad und ein Hohlrad zu verstehen.
  • Allgemein wird unter einem „wälzenden Differential“ ein Differential verstanden, dessen Ausgleichsglieder und Zentralwellen des Abtriebs (wie Planetenräder bzw. Stufenplanetenräder, Hohlräder, Planetenträger und Sonnenräder) auch bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs ohne Schlupf der angetriebenen Fahrzeugräder aneinander im Zahneingriff abwälzen bzw. rotieren. In einem klassischen Differential dagegen laufen die Ausgleichsräder (wie Kegelräder oder Planetenräder) sowie die Abtriebswellen und Abtriebsräder (wie Kegelräder oder Sonnen- bzw. Hohlräder) und der Differentialkorb bei Geradeausfahrt ohne Schlupf der über dieses Differential angetriebenen Fahrzeugräder miteinander im Block um und wälzen erst beim Ausgleich aneinander ab. Mithin unterscheidet sich das wälzende Differential in der Funktion wesentlich von einem klassischen Differential.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das gemeinsame Hohlrad eine erste und eine zweite Innenverzahnung auf, wobei das zweite Zahnrad der ersten Stufenplanetenräder mit der ersten Innenverzahnung im Zahneingriff steht, und wobei das erste Zahnrad der zweiten Stufenplanetenräder mit der zweiten Innenverzahnung im Zahneingriff steht. Die beiden Innenverzahnungen des gemeinsamen Hohlrades sind axial benachbart angeordnet. Ferner bevorzugt ist ein Durchmesser der ersten Innenverzahnung des gemeinsamen Hohlrades kleiner als ein Durchmesser der zweiten Innenverzahnung des gemeinsamen Hohlrades. Insbesondere ist eine Zähnezahl der ersten Innenverzahnung des Hohlrades kleiner als eine Zähnezahl der zweiten Innenverzahnung des Hohlrades.
  • Vorzugsweise steht das erste Zahnrad der ersten Stufenplanetenräder mit einem Sonnenrad im Zahneingriff, wobei das Sonnenrad drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist. Mithin werden über das Sonnenrad ein Drehmoment und eine Drehzahl von der elektrischen Maschine in das wälzende Differential eingeleitet.
  • Bevorzugt steht das zweite Zahnrad der zweiten Stufenplanetenräder mit einem Hohlrad im Zahneingriff, wobei das Hohlrad drehfest mit einem Gehäuse des wälzenden Differentials verbunden ist. Mit anderen Worten ist das Hohlrad an dem Gehäuse des wälzenden Differentials stationär festgelegt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Durchmesser des ersten Zahnrades der ersten Stufenplanetenräder größer als ein Durchmesser des zweiten Zahnrades der ersten Stufenplanetenräder. Insbesondere ist eine Zähnezahl des ersten Zahnrades der ersten Stufenplanetenräder größer als eine Zähnezahl des zweiten Zahnrades der ersten Stufenplanetenräder.
  • Vorzugsweise ist ein Durchmesser des ersten Zahnrades der zweiten Stufenplanetenräder größer als ein Durchmesser des zweiten Zahnrades der zweiten Stufenplanetenräder. Insbesondere ist eine Zähnezahl des ersten Zahnrades der zweiten Stufenplanetenräder größer als eine Zähnezahl des zweiten Zahnrades der zweiten Stufenplanetenräder.
  • Bevorzugt ist ein Durchmesser des ersten Zahnrades der zweiten Stufenplanetenräder größer als ein Durchmesser des zweiten Zahnrades der ersten Stufenplanetenräder. Insbesondere ist eine Zähnezahl des ersten Zahnrades der zweiten Stufenplanetenräder größer als eine Zähnezahl des zweiten Zahnrades der ersten Stufenplanetenräder.
  • Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die elektrische Maschine koaxial zum wälzenden Differential angeordnet ist, wobei die Antriebswelle als Hohlwelle ausgebildet ist und die erste Abtriebswelle durch die Antriebswelle geführt ist. Insbesondere ist die elektrische Maschine koaxial zu den beiden Abtriebswellen angeordnet. Vorzugsweise sind die beiden Abtriebswellen auf einer gemeinsamen Antriebsachse angeordnet. Insbesondere 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 weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme sind die ersten Stufenplanetenräder baugleich zu den zweiten Stufenplanetenrädern ausgebildet. Mit anderen Worten werden sowohl im ersten Stufenplanetensatz als auch im zweiten Stufenplanetensatz baugleiche Stufenplanetenräder verwendet. Dies erhöht insbesondere die Anzahl an Gleichteilen und vereinfacht dadurch sowohl die Fertigung als auch die Montage des wälzenden Differentials.
  • 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 ein wälzendes Differential 3 auf. Die elektrische Maschine 1 ist als Antriebsmaschine ausgebildet und weist einen gehäusefesten Stator 12 sowie einen Rotor 13 auf. Eine Antriebsleistung der elektrischen Maschine 1 wird über eine Antriebswelle 2, die zwischen der elektrischen Maschine 1 und dem wälzenden Differential 3 angeordnet und als Rotorwelle ausgebildet ist, in das wälzende Differential 3 eingeleitet. Mithin wird über die Antriebswelle 2 eine Drehzahl und ein Drehmoment zum Antrieb des Kraftfahrzeugs in das wälzende Differential 3 eingespeist.
  • Das wälzende Differential 3 umfasst einen ersten Stufenplanetensatz mit mehreren ersten Stufenplanetenrädern 4 und einen zweiten Stufenplanetensatz mit mehreren zweiten Stufenplanetenrädern 5. Aufgrund der vereinfachten schematischen Darstellung ist nur ein erstes Stufenplanetenrad 4 des ersten Stufenplanetensatzes und ein zweites Stufenplanetenrad 5 des zweiten Stufenplanetensatzes dargestellt. Die jeweiligen Stufenplanetenräder 4, 5 des jeweiligen Stufenplanetensatzes sind identisch bzw. baugleich ausgebildet. Die ersten Stufenplanetenräder 4 sind drehbar an einem ersten Planetenträger 6a angeordnet, wobei der erste Planetenträger 6a mit einer ersten Abtriebswelle 7a drehfest verbunden ist. Ferner sind die zweiten Stufenplanetenräder 5 drehbar an einem zweiten Planetenträger 6b angeordnet, wobei der zweite Planetenträger 6b mit einer zweiten Abtriebswelle 7b drehfest verbunden ist. Die Stufenplanetenräder 4, 5 beider Stufenplanetensätze stehen mit einem gemeinsamen Hohlrad 8 im Zahneingriff. Die elektrische Maschine 1 ist koaxial zum wälzenden Differential 3 angeordnet, wobei die Antriebswelle 2 als Hohlwelle ausgebildet ist und die erste Abtriebswelle 7a durch die Antriebswelle 2 geführt ist.
  • Das erste Stufenplanetenrad 4 weist ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad 4a, 4b auf. Ferner weist auch das zweite Stufenplanetenrad 5 ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad 5a, 5b auf. Demgegenüber weist das gemeinsame Hohlrad 8 eine erste und eine zweite Innenverzahnung 8a, 8b auf. Das erste Zahnrad 4a der ersten Stufenplanetenräder 4 steht mit einem Sonnenrad 9 im Zahneingriff, wobei das Sonnenrad 9 drehfest mit der Antriebswelle 2 verbunden ist. Das zweite Zahnrad 4b der ersten Stufenplanetenräder 4 steht mit der ersten Innenverzahnung 8a des gemeinsamen Hohlrades 8 im Zahneingriff. Das erste Zahnrad 5a der zweiten Stufenplanetenräder 5 steht mit der zweiten Innenverzahnung 8b des gemeinsamen Hohlrades 8 im Zahneingriff. Das zweite Zahnrad 5b der zweiten Stufenplanetenräder 5 steht mit einem Hohlrad 10, das drehfest mit einem Gehäuse 11 des wälzenden Differentials 3 verbunden ist, im Zahneingriff.
  • Wie besonders gut aus der einzigen Figur erkennbar ist, ist ein Durchmesser des ersten Zahnrades 4a der ersten Stufenplanetenräder 4 größer als ein Durchmesser des zweiten Zahnrades 4b der ersten Stufenplanetenräder 4. Ferner ist ein Durchmesser des ersten Zahnrades 5a der zweiten Stufenplanetenräder 5 größer als ein Durchmesser des zweiten Zahnrades 5b der zweiten Stufenplanetenräder 5. Des Weiteren ist ein Durchmesser des ersten Zahnrades 5a der zweiten Stufenplanetenräder 5 größer als ein Durchmesser des zweiten Zahnrades 4b der ersten Stufenplanetenräder 4. Ferner ist ein Durchmesser der ersten Innenverzahnung 8a des gemeinsamen Hohlrades 8 kleiner als ein Durchmesser der zweiten Innenverzahnung 8b des gemeinsamen Hohlrades 8.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    elektrische Maschine
    2
    Antriebswelle
    3
    wälzendes Differential
    4
    erste Stufenplanetenräder
    4a, 4b
    Zahnrad
    5
    zweite Stufenplanetenräder
    5a, 5b
    Zahnrad
    6a, 6b
    Planetenträger
    7a, 7b
    Abtriebswelle
    8
    gemeinsames Hohlrad
    8a, 8b
    Innenverzahnung
    9
    Sonnenrad
    10
    Hohlrad
    11
    Gehäuse
    12
    Stator
    13
    Rotor
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014213146 B4 [0002]

Claims (10)

  1. Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Maschine (1), die über eine Antriebswelle (2) mit einem wälzenden Differential (3) wirkverbunden ist, wobei das wälzende Differential (3) einen ersten Stufenplanetensatz mit mehreren ersten Stufenplanetenrädern (4) und einen zweiten Stufenplanetensatz mit mehreren zweiten Stufenplanetenrädern (5) aufweist, wobei jedes der Stufenplanetenräder (4, 5) ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad (4a, 4b, 5a, 5b) aufweist, wobei die ersten Stufenplanetenräder (4) drehbar an einem ersten Planetenträger (6a), der mit einer ersten Abtriebswelle (7a) drehfest verbunden ist, angeordnet sind, wobei die zweiten Stufenplanetenräder (5) drehbar an einem zweiten Planetenträger (6b), der mit einer zweiten Abtriebswelle (7b) drehfest verbunden ist, angeordnet sind, und wobei die Stufenplanetenräder (4, 5) beider Stufenplanetensätze mit einem gemeinsamen Hohlrad (8) im Zahneingriff stehen.
  2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gemeinsame Hohlrad (8) eine erste und eine zweite Innenverzahnung (8a, 8b) aufweist, wobei das zweite Zahnrad (4b) der ersten Stufenplanetenräder (4) mit der ersten Innenverzahnung (8a) im Zahneingriff steht, und wobei das erste Zahnrad (5a) der zweiten Stufenplanetenräder (5) mit der zweiten Innenverzahnung (8b) im Zahneingriff steht.
  3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser der ersten Innenverzahnung (8a) des gemeinsamen Hohlrades (8) kleiner als ein Durchmesser der zweiten Innenverzahnung (8b) des gemeinsamen Hohlrades (8) ist.
  4. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zahnrad (4a) der ersten Stufenplanetenräder (4) mit einem Sonnenrad (9) im Zahneingriff steht, wobei das Sonnenrad (9) drehfest mit der Antriebswelle (2) verbunden ist.
  5. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zahnrad (5b) der zweiten Stufenplanetenräder (5) mit einem Hohlrad (10) im Zahneingriff steht, wobei das Hohlrad (10) drehfest mit einem Gehäuse (11) des wälzenden Differentials (3) verbunden ist.
  6. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser des ersten Zahnrades (4a) der ersten Stufenplanetenräder (4) größer als ein Durchmesser des zweiten Zahnrades (4b) der ersten Stufenplanetenräder (4) ist.
  7. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser des ersten Zahnrades (5a) der zweiten Stufenplanetenräder (5) größer als ein Durchmesser des zweiten Zahnrades (5b) der zweiten Stufenplanetenräder (5) ist.
  8. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser des ersten Zahnrades (5a) der zweiten Stufenplanetenräder (5) größer als ein Durchmesser des zweiten Zahnrades (4b) der ersten Stufenplanetenräder (4) ist.
  9. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (1) koaxial zum wälzenden Differential (3) angeordnet ist, wobei die Antriebswelle (2) als Hohlwelle ausgebildet ist und die erste Abtriebswelle (7a) durch die Antriebswelle (2) geführt ist.
  10. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Stufenplanetenräder (4) baugleich zu den zweiten Stufenplanetenrädern (5) ausgebildet sind.
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