DE102018111798A1 - Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine - Google Patents

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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 Planetenstufe (4), eine Schalteinrichtung (5) sowie eine Differentialstufe (6) mit zwei Abtriebswellen (15a, 15b) aufweist, wobei die Planetenstufe (4) einen ersten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern (7) aufweist, wobei die Planetenräder (7) des Planetensatzes drehbar an einem Planetenträger (8) angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad (9a) sowie mit einem Hohlrad (10), das an einem Gehäuse (16) der Getriebevorrichtung (3) stationär festgelegt ist, im Zahneingriff stehen, wobei die Schalteinrichtung (5) dazu ausgebildet ist, in einer ersten Gangstufe (A) den Planetenträger (8) zumindest über eine Zwischenwelle (11) mit der Differentialstufe (6) zu koppeln und in einer zweiten Gangstufe (B) ein zweites Sonnenrad (9b), das mit der Antriebswelle (2) drehfest verbunden ist, zumindest über die Zwischenwelle (11) mit der Differentialstufe (6) zu koppeln.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine, insbesondere für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug.
  • Die DE 10 2014 223 502 A1 offenbart eine Antriebsanordnung, umfassend einen Elektromotor, wobei der Elektromotor mit einer Rotorwelle eine erste Achse definiert, eine Differentialeinrichtung, die eine zweite Achse definiert, wobei die erste und die zweite Achse parallel versetzt zueinander angeordnet sind, und einen Gangabschnitt, der mindestens zwei Gänge aufweist. Der Gangabschnitt ist in einem Momentenpfad zwischen dem Elektromotor und der Differentialeinrichtung koaxial zu einer der beiden zuvor genannten Achsen angeordnet. Ferner umfasst die Antriebsanordnung einen Getriebestufenabschnitt, der ein Eingangsrad und ein Ausgangsrad aufweist, wobei das Eingangsrad koaxial zu der ersten Achse und das Ausgangsrad koaxial zu der zweiten Achse angeordnet ist. Der Getriebestufenabschnitt weist eine Zwischenradeinrichtung auf, wobei die Zwischenradeinrichtung mit dem Eingangsrad und dem Ausgangsrad in Eingriff steht. Ferner weist der Getriebestufenabschnitt genau ein Eingangsrad auf.
  • 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, eine Schalteinrichtung sowie eine Differentialstufe mit zwei Abtriebswellen aufweist, wobei die Planetenstufe einen ersten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern aufweist, wobei die Planetenräder des Planetensatzes drehbar an einem Planetenträger angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad sowie mit einem Hohlrad, das an einem Gehäuse der Getriebevorrichtung stationär festgelegt ist, im Zahneingriff stehen, wobei die Schalteinrichtung dazu ausgebildet ist, in einer ersten Gangstufe den Planetenträger zumindest über eine Zwischenwelle mit der Differentialstufe zu koppeln und in einer zweiten Gangstufe ein zweites Sonnenrad, das mit der Antriebswelle drehfest verbunden ist, zumindest über die Zwischenwelle mit der Differentialstufe zu koppeln. Insbesondere ist die Schalteinrichtung in einer Ebene mit der Differentialstufe angeordnet, wobei diese Ebene senkrecht zu der Antriebswelle angeordnet 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 Planetenrad eines Planetensatzes, ein Sonnenrad, ein Hohlrad sowie ein Festrad zu verstehen.
  • Unter einer Schalteinrichtung ist eine Kupplungsvorrichtung zu verstehen, die zumindest zwei von drei damit zusammenwirkenden Wellen koppeln und entkoppeln kann. Insbesondere ist die Schalteinrichtung in einem gekoppelten Zustand von zwei Wellen zwischen diesen beiden gekoppelten Wellen geschlossen, sodass diese beiden gekoppelten Wellen drehfest miteinander verbunden werden. In einem entkoppelten Zustand von zwei Wellen ist die Schalteinrichtung zwischen diesen beiden entkoppelten Wellen geöffneten, sodass diese beiden entkoppelten Wellen relativ zueinander rotieren und somit keine Drehzahl und kein Drehmoment untereinander übertragen. Das Schaltelement kann sowohl reibschlüssige Kupplungen als auch formschlüssige Kupplungen aufweisen. Insbesondere ist das Schaltelement als Synchronisationseinheit bzw. Sperrsynchronisationseinheit ausgebildet.
  • Bevorzugt ist die Schalteinrichtung von einem Aktuator schaltbar, um eine Kopplung bzw. Entkopplung von jeweils zwei der drei damit zusammenwirkenden Wellen einzuleiten. Der Aktuator kann hydraulisch, elektromechanisch, elektromagnetisch oder beispielsweise auch pneumatisch betätigbar ausgebildet sein.
  • Vorzugsweise ist die Schalteinrichtung ferner dazu ausgebildet, die Antriebswelle von den beiden Abtriebswellen zu entkoppeln. Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass ein Entkoppeln des Planetenträgers und des zweiten Sonnenrades von der Differentialstufe eine Leistungsabschaltung realisiert. Ein Koppeln des Planetenträgers mit der Differentialstufe geht mit einem Entkoppeln des zweiten Sonnenrades von der Differentialstufe einher und realisiert die erste Gangstufe mit einer ersten Getriebeübersetzung. Ein Koppeln des zweiten Sonnenrades mit der Differentialstufe geht mit einem Entkoppeln des Planetenträgers von der Differentialstufe einher und realisiert die zweite Gangstufe mit einer zweiten Getriebeübersetzung. 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 ist im Leistungsfluss zwischen der Schalteinrichtung und der Zwischenwelle eine Zahnradwelle angeordnet. Mithin ist die Schalteinrichtung über die Zahnradwelle und die Zwischenwelle mit der Differentialstufe verbunden. Unter einer Zahnradwelle ist eine Welle mit einem fest daran angeordnetem Zahnrad, also einem Festrad zu verstehen. Vorzugsweise ist die Zahnradwelle koaxial zur Antriebswelle angeordnet. Bevorzugt ist die Zahnradwelle als Hohlwelle ausgebildet, wobei die Antriebswelle axial durch die Zahnradwelle geführt ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Zwischenwelle ein erstes und zweites Festrad auf, wobei das erste Festrad im Zahneingriff mit der Zahnradwelle steht, und wobei das zweite Festrad im Zahneingriff mit einem Differentialkorb der Differentialstufe steht. Insbesondere ist die Differentialstufe als Stirnraddifferential ausgebildet, wobei der Differentialkorb als Planetenträger vorgesehen und zur drehbaren Lagerung der Stirnräder ausgebildet ist. Über den Differentialkorb wird somit eine Antriebsleistung in die Differentialstufe eingeleitet.
  • Vorzugsweise weist das erste Festrad einen größeren Durchmesser auf als das zweite Festrad. Alternativ weist das zweite Festrad einen größeren Durchmesser auf als das erste Festrad.
  • Bevorzugt weist die elektrische Maschine einen Stator und einen Rotor auf, wobei der Rotor drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist. Die Antriebswelle ist als Eingangswelle der Getriebevorrichtung ausgebildet und sowohl mit dem ersten als auch mit dem zweiten Sonnenrad drehfest verbunden.
  • Vorzugsweise ist die Antriebswelle achsparallel zur Zwischenwelle angeordnet. Mit anderen Worten ist die Antriebswelle auf einer Antriebsachse angeordnet, wobei die Antriebsachse achsparallel zur Zwischenwelle angeordnet ist.
  • Ferner bevorzugt ist die Antriebswelle achsparallel zu den beiden Abtriebswellen angeordnet. Insbesondere sind die beiden Abtriebswellen auf einer gemeinsamen Abtriebsachse angeordnet, wobei die Abtriebsachse achsparallel zur Zwischenwelle und zur Antriebsachse ausgebildet ist.
  • Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung zwei bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiden Figuren näher dargestellt. Dabei zeigen
    • 1 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform, und
    • 2 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
  • Gemäß den 1 und 2 umfasst eine jeweilige erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug eine elektrische Maschine 1, die über eine Antriebswelle 2 mit einer Getriebevorrichtung 3 wirkverbunden ist. 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 die Antriebswelle 2, die zwischen der elektrischen Maschine 1 und der Getriebevorrichtung 3 angeordnet ist, in die Getriebevorrichtung 3 eingeleitet.
  • Die Getriebevorrichtung 3 umfasst eine Planetenstufe 4, eine Schalteinrichtung 5 sowie eine Differentialstufe 6 mit zwei Abtriebswellen 15a, 15b, die mit einem jeweiligen - hier nicht dargestellten - Rad des Kraftfahrzeugs verbunden sind. Die Planetenstufe 4 weist einen erste Planetensatz mit mehreren Planetenrädern 7 auf, wobei die Planetenräder 7 des Planetensatzes drehbar an einem Planetenträger 8 angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad 9a sowie mit einem Hohlrad 10, das an einem Gehäuse 16 der Getriebevorrichtung 3 stationär festgelegt ist, im Zahneingriff stehen. Vorliegend ist aufgrund der vereinfachten schematischen Darstellung nur ein Planetenrad 7 abgebildet.
  • Die Schalteinrichtung 5 ist dazu ausgebildet, in einer ersten - hier gestrichelt dargestellten - Gangstufe A den Planetenträger 8 über eine Zahnradwelle 12 und eine Zwischenwelle 11 mit der Differentialstufe 6 zu koppeln. In einer zweiten - hier gestrichelt dargestellten - Gangstufe B wird ein zweites Sonnenrad 9b, das mit der Antriebswelle 2 drehfest verbunden ist, über die Zahnradwelle 12 und die Zwischenwelle 11 mit der Differentialstufe 6 gekoppelt. Die Schalteinrichtung 5 ist ferner dazu ausgebildet, die Antriebswelle 2 von den beiden Abtriebswellen 15a, 15b zu entkoppeln, indem weder die erste noch die zweite Gangstufe A, B, sondern eine Zwischenstellung eingenommen wird.
  • Im Leistungsfluss zwischen der Schalteinrichtung 5 und der Zwischenwelle 11 ist die Zahnradwelle 12 angeordnet. Die Zwischenwelle 11 weist ein erstes und zweites Festrad 11a, 11b auf, wobei das erste Festrad 11a im Zahneingriff mit der Zahnradwelle 12 steht, und wobei das zweite Festrad 11b im Zahneingriff mit einem Differentialkorb 17 der Differentialstufe 6 steht. Vorliegend weist das erste Festrad 11a einen größeren Durchmesser als das zweite Festrad 11b auf. Die Zahnradwelle 12 ist koaxial zur Antriebswelle 2 angeordnet. Die Antriebswelle 2 ist achsparallel zur Zwischenwelle 11 angeordnet. Ferner ist die Antriebswelle 2 achsparallel zu den beiden Abtriebswellen 15a, 15b angeordnet. Die Schalteinrichtung 5 ist in einer gemeinsamen Ebene, die senkrecht zur Antriebswelle 2 ausgebildet ist, mit der Differentialstufe 6 angeordnet.
  • Gemäß 1 ist die Zahnradwelle 12 als Hohlwelle ausgebildet, wobei die Antriebswelle 2 axial durch die Zahnradwelle 12 geführt ist. Nach 2 ist die Zahnradwelle 12 als Vollwelle ausgebildet, wobei die Antriebswelle 2 axial benachbart zur Zahnradwelle 12 angeordnet ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    elektrische Maschine
    2
    Antriebswelle
    3
    Getriebevorrichtung
    4
    Planetenstufe
    5
    Schalteinrichtung
    6
    Differentialstufe
    7
    Planetenrad
    8
    Planetenträger
    9a, 9b
    Sonnenrad
    10
    Hohlrad
    11
    Zwischenwelle
    11a, 11b
    Festrad
    12
    Zahnradwelle
    13
    Stator
    14
    Rotor
    15a, 15b
    Abtriebswelle
    16
    Gehäuse
    17
    Differentialkorb
    A
    erste Gangstufe
    B
    zweite Gangstufe
  • 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 102014223502 A1 [0002]

Claims (10)

  1. 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), eine Schalteinrichtung (5) sowie eine Differentialstufe (6) mit zwei Abtriebswellen (15a, 15b) aufweist, wobei die Planetenstufe (4) einen ersten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern (7) aufweist, wobei die Planetenräder (7) des Planetensatzes drehbar an einem Planetenträger (8) angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad (9a) sowie mit einem Hohlrad (10), das an einem Gehäuse (16) der Getriebevorrichtung (3) stationär festgelegt ist, im Zahneingriff stehen, wobei die Schalteinrichtung (5) dazu ausgebildet ist, in einer ersten Gangstufe (A) den Planetenträger (8) zumindest über eine Zwischenwelle (11) mit der Differentialstufe (6) zu koppeln und in einer zweiten Gangstufe (B) ein zweites Sonnenrad (9b), das mit der Antriebswelle (2) drehfest verbunden ist, zumindest über die Zwischenwelle (11) mit der Differentialstufe (6) zu koppeln.
  2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Leistungsfluss zwischen der Schalteinrichtung (5) und der Zwischenwelle (11) eine Zahnradwelle (12) angeordnet ist.
  3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle (11) ein erstes und zweites Festrad (11a, 11b) aufweist, wobei das erste Festrad (11a) im Zahneingriff mit der Zahnradwelle (12) steht, und wobei das zweite Festrad (11b) im Zahneingriff mit einem Differentialkorb (17) der Differentialstufe (6) steht.
  4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Festrad (11a) einen größeren Durchmesser als das zweite Festrad (11b) aufweist.
  5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradwelle (12) koaxial zur Antriebswelle (2) angeordnet ist.
  6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradwelle (12) als Hohlwelle ausgebildet ist, wobei die Antriebswelle (2) axial durch die Zahnradwelle (12) geführt ist.
  7. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (5) ferner dazu ausgebildet ist, die Antriebswelle (2) von den beiden Abtriebswellen (15a, 15b) zu entkoppeln.
  8. 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.
  9. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (2) achsparallel zur Zwischenwelle (11) angeordnet ist.
  10. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (2) achsparallel zu den beiden Abtriebswellen (15a, 15b) angeordnet ist.
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