DE102018131494A1

DE102018131494A1 - Elektromotorischer Antriebsstrang und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018131494A1
Application number: DE102018131494.9A
Authority: DE
Inventors: Peter Janssen; Yi Zhang
Original assignee: FEV Europe GmbH
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2018-12-10
Publication date: 2019-02-21
Also published as: DE102017129739A1

Abstract

Elektromotorischer Antriebsstrang,
- mit einem ersten Elektromotor (EM1),
- mit einem zweiten Elektromotor (EM2),
- mit einem ersten Planetenradsatz (PGS1),
- mit einem zweiten Planetenradsatz (PGS2),
- mit einer ersten Seitenwelle (W1), die zum Antrieb eines ersten Fahrzeugrads (R1) eingerichtet ist
- mit einer zweiten Seitenwelle (W2), die zum Antrieb eines zweiten Fahrzeugrads (R2) eingerichtet ist,
- mit einem ersten Stirnrad (SR1) und
- mit einem zweiten Stirnrad,
- wobei der erste Planetenradsatz (PGS1) und das erste Stirnrad (SR1) zum Übertragen einer Antriebsleistung von dem ersten Elektromotor (EM1) zur ersten Seitenwelle (W1) eingerichtet sind und
- wobei der zweite Planetenradsatz (PGS2) und das zweite Stirnrad (SR2) zum Übertragen einer Antriebsleistung von dem zweiten Elektromotor (EM2) zur zweiten Seitenwelle (W2) eingerichtet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektromotorischen Antriebsstrang und ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Antriebsstrang.
Bei der Herstellung eines elektromotorischen Antriebsstrangs mit zwei Elektromotoren bestehen die Herausforderungen, eine Überlagerung der Antriebsleitungen und eine geregelte Drehmomentverteilung zwischen den Abtriebswellen bzw. Seitenwellen einer Fahrzeugachse zu realisieren, wobei zugleich beim Ausfall eines Elektromotors die Fahrzeugstabilität nicht beeinträchtigt werden soll.
Der vorliegenden Erfindung liegt die technische Problemstellung zugrunde, einen elektromotorischen Antriebsstrang sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Antriebsstrang anzugeben, die den voranstehend genannten Herausforderungen zumindest teilweise gerecht werden. Die voranstehend beschriebene, technische Problemstellung wird gelöst durch einen elektromotorischen Antriebsstrang nach Anspruch 1 sowie ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 10. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung einen elektromotorischen Antriebsstrang mit einem ersten Elektromotor, mit einem zweiten Elektromotor, mit einem ersten Planetenradsatz, mit einem zweiten Planetenradsatz, mit einer ersten Seitenwelle, die zum Antrieb eines ersten Fahrzeugrads eingerichtet ist, mit einer zweiten Seitenwelle, die zum Antrieb eines zweiten Fahrzeugrads eingerichtet ist, mit einem ersten Stirnrad und mit einem zweiten Stirnrad, wobei der erste Planetenradsatz und das erste Stirnrad zum Übertragen einer Antriebsleistung von dem ersten Elektromotor zur ersten Seitenwelle eingerichtet sind und wobei der zweite Planetenradsatz und das zweite Stirnrad zum Übertragen einer Antriebsleistung von dem zweiten Elektromotor zur zweiten Seitenwelle eingerichtet sind.
Durch die Kombination der Planetenradsätze mit den Stirnrädern lassen sich auch hohe Gesamtübersetzungen zwischen Antrieb und Abtrieb realisieren.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Übersetzung zwischen einer ersten elektromotorseitigen Eingangswelle und der ersten Seitenwelle größer oder gleich 3 und kleiner oder gleich 12 ist und eine Übersetzung zwischen einer zweiten elektromotorseitigen Eingangswelle und der zweiten Seitenwelle größer oder gleich 3 und kleiner oder gleich 12 ist. Durch die Kombination der Planetenradsätze mit den jeweils zugeordneten Stirnrädern und einer definierten Übersetzung in einem Bereich zwischen einschließlich 3 bis einschließlich 12 kann auf eine zusätzliche Differenzialübersetzung verzichtet werden. Wenn vorliegend von einer Übersetzung gesprochen wird, so ist diese in bekannter Weise definiert als i = n1/n2, mit der Übersetzung i, der Antriebsdrehzahl n1 und der Abtriebsdrehzahl n2.
Es kann vorgesehen sein, dass die Planetenradsätze ein gemeinsames Hohlrad haben, um die Antriebsleistungen beider Elektromotoren zu kombinieren und eine geregelte Drehmomentverteilung zwischen der ersten Seitenwelle und der zweiten Seitenwelle zu ermöglichen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des elektromotorischen Antriebsstrangs ist eine Bremse zum mechanischen Koppeln und Entkoppeln der Elektromotoren und der Seitenwellen vorgesehen, wobei die Bremse dazu eingerichtet ist, im geschlossenen Zustand das Hohlrad an einem Gehäuse festzulegen, um eine Leistungsübertragung von den Elektromotoren zu den Seitenwellen zu ermöglichen, und wobei die Bremse dazu eingerichtet ist, im geöffneten Zustand die Elektromotoren von den Seitenwellen zu entkoppeln.
Der erste Elektromotor kann mit einem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes verbunden sein, um eine Antriebsleistung in den ersten Planetenradsatz einzuleiten, während der zweite Elektromotor mit einem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden sein kann, um eine Antriebsleistung in den zweiten Planetenradsatz einzuleiten.
Zum Ausgleich von Drehungleichförmigkeiten und gyroskopischen Effekten der Elektromotoren kann vorgesehen sein, dass der erste Elektromotor und der zweite Elektromotor gemäß einer weiteren Ausgestaltung des elektromotorischen Antriebsstrangs dazu eingerichtet sind, mit entgegengesetztem Drehsinn zu rotieren, wobei zwischen dem ersten Planetenradsatz und dem ersten Stirnrad eine Zwischenwelle zur Drehrichtungsumkehr angeordnet ist und zwischen dem zweiten Planetenradsatz und dem zweiten Stirnrad keine Zwischenwelle zur Drehrichtungsumkehr angeordnet ist, um eine gegensinnige Rotation der Elektromotoren in eine gleichsinnige Rotation der Seitenwellen umzusetzen. Es kann vorgesehen sein, dass auf der Zwischenwelle zwei Stirnräder angeordnet sind, wobei ein Stirnrad der Zwischenwelle mit einem Rad des ersten Planetenradsatzes kämmt und ein weiteres Stirnrad der Zwischenwelle mit dem ersten Stirnrad kämmt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des elektromotorischen Antriebsstrangs ist vorgesehen, dass eine Übersetzung zwischen einer ersten elektromotorseitigen Eingangswelle der ersten Seitenwelle gleich einer Übersetzung zwischen einer zweiten elektromotorseitigen Eingangswelle und der zweiten Seitenwelle ist.
Soweit keine Zwischenwelle zur Drehrichtungsumkehr vorgesehen ist, laufen die Elektromotoren demnach gleichsinnig mit gleicher Drehzahl um, wenn die Seitenwellen ihrerseits gleichsinnig mit gleicher Drehzahl umlaufen sollen. Falls eine Zwischenwelle zur Drehrichtungsumkehr vorgesehen ist, laufen die Elektromotoren mit gleicher Drehzahl gegensinnig um, während die Seitenwellen ihrerseits gleichsinnig mit gleicher Drehzahl umlaufen.
Der erste Elektromotor und der zweite Elektromotor können koaxial angeordnet sein.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, mit einem Antriebsstrang, der in erfindungsgemäßer Weise ausgestaltet ist, wobei das Kraftfahrzeug rein elektromotorisch angetrieben ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen jeweils schematisch:

1 einen erfindungsgemäßen elektromotorischen Antriebsstrang;
2 einen weiteren erfindungsgemäßen elektromotorischen Antriebsstrang.

1 zeigt einen elektromotorischen Antriebsstrang, mit einem ersten Elektromotor EM1, mit einem zweiten Elektromotor EM2, mit einem ersten Planetenradsatz PGS1, mit einem zweiten Planetenradsatz PGS2, mit einer ersten Seitenwelle W1, der zum Antrieb eines ersten Fahrzeugrads R1 eingerichtet ist, mit einer zweiten Seitenwelle W2, die zum Antrieb eines zweiten Fahrzeugrads R2 eingerichtet ist, mit einem ersten Stirnrad SR1 und einem zweiten Stirnrad SR2, wobei der erste Planetenradsatz PGS1 und das erste Stirnrad SR1 zum Übertragen einer Antriebsleistung von dem ersten Elektromotor EM1 zur ersten Seitenwelle W1 eingerichtet sind und wobei der zweite Planetenradsatz PGS2 und das zweite Stirnrad SR2 zum Übertragen einer Antriebsleistung von dem zweiten Elektromotor EM2 zur zweiten Seitenwelle W2 eingerichtet sind.
Eine Übersetzung zwischen einer ersten elektromotorseitigen Eingangswelle EW1 und der ersten Seitenwelle W1 ist vorliegend größer oder gleich 3 und kleiner oder gleich 12. Eine Übersetzung zwischen einer zweiten elektromotorseitigen Eingangswelle EW2 und der zweiten Seitenwelle W2 ist vorliegend größer oder gleich 3 und kleiner oder gleich 12. Weiter ist die Übersetzung zwischen der ersten elektromotorseitigen Eingangswelle EW1 und der ersten Seitenwelle W1 gleich der Übersetzung zwischen der zweiten elektromotorseitigen Eingangswelle EW2 und der zweiten Seitenwelle W2.
Die Planetenradsätze PGS1, PGS2 haben ein gemeinsames Hohlrad R12.
Es ist eine Bremse B1 zum mechanischen Koppeln und Entkoppeln der Elektromotoren EM1, EM2 und der Seitenwellen W1, W2 vorgesehen, wobei die Bremse B1 dazu eingerichtet ist, im geschlossenen Zustand das Hohlrad R12 an einem Gehäuse G festzulegen, um eine Leistungsübertragung von den Elektromotoren EM1, EM2 zu den Seitenwellen W1, W2 zu ermöglichen. Die Bremse B1 ist weiter dazu eingerichtet, im geöffneten Zustand die Elektromotoren EM1 und EM2 von den Seitenwellen W1, W2 zu entkoppeln.
Der erste Elektromotor EM1 ist mit einem Sonnenrad S1 des ersten Planetenradsatzes PGS1 verbunden, um eine Antriebsleistung in den ersten Planetenradsatz PGS1 einzuleiten. Der zweite Elektromotor EM2 ist mit einem Sonnenrad S2 des zweiten Planetenradsatzes PGS2 verbunden, um eine Antriebsleistung in den zweiten Planetenradsatz PGS2 einzuleiten.
Der erste Elektromotor EM1 und der zweite Elektromotor EM2 sind vorliegend koaxial angeordnet.
2 zeigt einen weiteren elektromotorischen Antriebsstrang, mit einem ersten Elektromotor EM1, mit einem zweiten Elektromotor EM2, mit einem ersten Planetenradsatz PGS1, mit einem zweiten Planetenradsatz PGS2, mit einer ersten Seitenwelle W1, der zum Antrieb eines ersten Fahrzeugrads R1 eingerichtet ist, mit einer zweiten Seitenwelle W2, die zum Antrieb eines zweiten Fahrzeugrads R2 eingerichtet ist, mit einem ersten Stirnrad SR1 und einem zweiten Stirnrad SR2, wobei der erste Planetenradsatz PGS1 und das erste Stirnrad SR1 zum Übertragen einer Antriebsleistung von dem ersten Elektromotor EM1 zur ersten Seitenwelle W1 eingerichtet sind und wobei der zweite Planetenradsatz PGS2 und das zweite Stirnrad SR2 zum Übertragen einer Antriebsleistung von dem zweiten Elektromotor EM2 zur zweiten Seitenwelle W2 eingerichtet sind.
Eine Übersetzung zwischen einer ersten elektromotorseitigen Eingangswelle EW1 und der ersten Seitenwelle W1 ist vorliegend größer oder gleich 3 und kleiner oder gleich 12. Eine Übersetzung zwischen einer zweiten elektromotorseitigen Eingangswelle EW2 und der zweiten Seitenwelle W2 ist vorliegend größer oder gleich 3 und kleiner oder gleich 12. Weiter ist die Übersetzung zwischen der ersten elektromotorseitigen Eingangswelle EW1 und der ersten Seitenwelle W1 gleich der Übersetzung zwischen der zweiten elektromotorseitigen Eingangswelle EW2 und der zweiten Seitenwelle W2.
Die Planetenradsätze PGS1, PGS2 haben ein gemeinsames Hohlrad R12.
Der erste Elektromotor EM1 ist mit einem Sonnenrad S1 des ersten Planetenradsatzes PGS1 verbunden, um eine Antriebsleistung in den ersten Planetenradsatz PGS1 einzuleiten. Der zweite Elektromotor EM2 ist mit einem Sonnenrad S2 des zweiten Planetenradsatzes PGS2 verbunden, um eine Antriebsleistung in den zweiten Planetenradsatz PGS2 einzuleiten.
Der erste Elektromotor EM1 und der zweite Elektromotor EM2 sind koaxial angeordnet.
Der erste Elektromotor EM1 und der zweite Elektromotor EM2 sind vorliegend dazu eingerichtet, mit entgegengesetztem Drehsinn zu rotieren, wie durch die Pfeile um die Eingangswellen EW1 und EW2 angedeutet.
Zwischen dem ersten Planetenradsatz PGS1 und dem ersten Stirnrad SR1 ist eine Zwischenwelle G1 einem Stirnrad G11 und einem Stirnrad G12 zur Drehrichtungsumkehr angeordnet, wobei zwischen dem zweiten Planetenradsatz PGS2 und dem zweiten Stirnrad SR2 keine Zwischenwelle zur Drehrichtungsumkehr angeordnet ist.
Durch die Zwischenwelle G1 wird eine gegensinnige Rotation der Elektromotoren EM1 und EM2 in eine gleichsinnige Rotation der Seitenwellen W1 und W2 umgesetzt.
Auf der Zwischenwelle G1 sind demnach zwei Stirnräder G11 und G12 angeordnet, wobei das Stirnrad G11 der Zwischenwelle G1 mit einem Rad des ersten Planetenradsatzes PGS1 kämmt und das Stirnrad G12 der Zwischenwelle G1 mit dem ersten Stirnrad SR1 kämmt. Es versteht sich, dass vorliegend trotz der zusätzlichen Zwischenwelle G1 die Übersetzung zwischen der Eingangswelle EW1 und der zweiten Welle W1 gleich der Übersetzung zwischen der Eingangswelle EW2 und der Seitenwelle W2 ist.
Bezugszeichenliste

EM1: erster Elektromotor
EM2: zweiter Elektromotor
PGS1: erster Planetenradsatz
PGS2: zweiter Planetenradsatz
W1: erste Seitenwelle
R1: erstes Fahrzeugrad
W2: zweite Seitenwelle
R2: zweites Fahrzeugrad
SR1: erstes Stirnrad
SR2: zweites Stirnrad
EW1: erste elektromotorseitige Eingangswelle
EW2: zweite elektromotorseitige Eingangswelle
R12: gemeinsames Hohlrad
B1: Bremse
G: Gehäuse
S1: Sonnenrad
S2: Sonnenrad
G1: Zwischenwelle
G11: Stirnrad
G12: Stirnrad

Claims

Elektromotorischer Antriebsstrang, - mit einem ersten Elektromotor (EM1), - mit einem zweiten Elektromotor (EM2), - mit einem ersten Planetenradsatz (PGS1), - mit einem zweiten Planetenradsatz (PGS2), - mit einer ersten Seitenwelle (W1), die zum Antrieb eines ersten Fahrzeugrads (R1) eingerichtet ist, - mit einer zweiten Seitenwelle (W2), die zum Antrieb eines zweiten Fahrzeugrads (R2) eingerichtet ist, - mit einem ersten Stirnrad (SR1) und - mit einem zweiten Stirnrad (SR2), - wobei der erste Planetenradsatz (PGS1) und das erste Stirnrad (SR1) zum Übertragen einer Antriebsleistung von dem ersten Elektromotor (EM1) zur ersten Seitenwelle (W1) eingerichtet sind und - wobei der zweite Planetenradsatz (PGS2) und das zweite Stirnrad (SR2) zum Übertragen einer Antriebsleistung von dem zweiten Elektromotor (EM2) zur zweiten Seitenwelle (W2) eingerichtet sind.
Elektromotorischer Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Übersetzung zwischen einer ersten elektromotorseitigen Eingangswelle (EW1) und der ersten Seitenwelle (W1) größer oder gleich 3 und kleiner oder gleich 12 ist und - eine Übersetzung zwischen einer zweiten elektromotorseitigen Eingangswelle (EW2) und der zweiten Seitenwelle (W2) größer oder gleich 3 und kleiner oder gleich 12 ist.
Elektromotorischer Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass - die Planetenradsätze (PGS1, PGS2) eine gemeinsames Hohlrad (R12) haben.
Elektromotorischer Antriebsstrang nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch - eine Bremse (B1) zum mechanischen Koppeln und Entkoppeln der Elektromotoren (EM1, EM2) und der Seitenwellen (W1, W2), - wobei die Bremse (B1) dazu eingerichtet ist, im geschlossenen Zustand das Hohlrad (R12) an einem Gehäuse (G) festzulegen, um eine Leistungsübertragung von den Elektromotoren (EM1, EM2) zu den Seitenwellen (W1, W2) zu ermöglichen, und - wobei die Bremse (B1) dazu eingerichtet ist, im geöffneten Zustand die Elektromotoren (EM1, EM2) von den Seitenwellen (W1, W2) zu entkoppeln.
Elektromotorischer Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass - der erste Elektromotor (EM1) mit einem Sonnenrad (S1) des ersten Planetenradsatzes (PGS1) verbunden ist, um eine Antriebsleistung in den ersten Planetenradsatz (PGS2) einzuleiten, und - der zweite Elektromotor (EM2) mit einem Sonnenrad (S2) des zweiten Planetenradsatzes (PGS2) verbunden ist, um eine Antriebsleistung in den zweiten Planetenradsatz (PGS2) einzuleiten.
Elektromotorischer Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass - der erste Elektromotor (EM1) und der zweite Elektromotor (EM2) dazu eingerichtet sind, mit entgegengesetztem Drehsinn zu rotieren, - wobei zwischen dem ersten Planetenradsatz (PGS1) und dem ersten Stirnrad (SR1) eine Zwischenwelle (G1) zur Drehrichtungsumkehr angeordnet ist, und - zwischen dem zweiten Planetenradsatz (PGS2) und dem zweiten Stirnrad (SR2) keine Zwischenwelle zur Drehrichtungsumkehr angeordnet ist, - um eine gegensinnige Rotation der Elektromotoren (EM1, EM2) in eine gleichsinnige Rotation der Seitenwellen (W1, W2) umzusetzen.
Elektromotorischer Antriebsstrang nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass - auf der Zwischenwelle (G1) zwei Stirnräder (G11, G12) angeordnet sind, wobei ein Stirnrad (G11) der Zwischenwelle (G1) mit einem Rad des ersten Planetenradsatzes (PGS1) kämmt und ein weiteres Stirnrad (G12) der Zwischenwelle (G1) mit dem ersten Stirnrad (SR1) kämmt.
Elektromotorischer Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Übersetzung zwischen einer ersten elektromotorseitigen Eingangswelle (EW1) und der ersten Seitenwelle (W1) gleich einer Übersetzung zwischen einer zweiten elektromotorseitigen Eingangswelle (EW2) und der zweiten Seitenwelle (W2) ist.
Elektromotorischer Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass - der erste Elektromotor (EM1) und der zweite Elektromotor (EM2) koaxial angeordnet sind.
Kraftfahrzeug, - mit einem Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 9, - wobei das Kraftfahrzeug rein elektromotorisch angetrieben ist.