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Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für einen Kraftwagen, insbesondere für einen Personenkraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Eine solche Antriebseinrichtung für einen Kraftwagen, insbesondere für einen Personenkraftwagen, ist beispielsweise bereits der
DE 10 2017 123 250 B3 als bekannt zu entnehmen. Die Antriebseinrichtung weist einen ersten Elektromotor auf, welcher einen ersten Rotor und einen ersten Stator umfasst. Die Antriebseinrichtung umfasst ferner einen zweiten Elektromotor, welcher einen zweiten Rotor und einen zweiten Stator aufweist. Außerdem umfasst die Antriebseinrichtung ein von dem ersten Elektromotor antreibbares und koaxial zu dem ersten Elektromotor angeordnetes erstes Getriebe und ein von dem zweiten Elektromotor antreibbares, koaxial zu dem zweiten Elektromotor angeordnetes und achsparallel zu dem ersten Elektromotor und zu dem ersten Getriebe angeordnetes zweites Getriebe.
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Des Weiteren ist der
DE 10 2017 123 264 B3 eine elektromechanische Antriebseinrichtung für ein mehrspuriges Kraftfahrzeug als bekannt zu entnehmen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass sich eine besonders kompakte Bauweise der Antriebseinrichtung realisieren lässt.
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Diese Aufgabe wird durch eine Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Antriebseinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders kompakte Bauweise der Antriebseinrichtung realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der erste Rotor eine Hohlwelle aufweist, durch welche eine Abtriebswelle des ersten Getriebes hindurch auf eine dem ersten Getriebe in axialer Richtung des ersten Rotors abgewandte Seite des ersten Elektromotors verläuft. Das erste Getriebe kann beispielsweise über die Abtriebswelle wenigstens ein Abtriebsdrehmoment bereitstellen, welches aus einem von dem ersten Elektromotor bereitgestellten Antriebsdrehmoment, mittels welchem das erste Getriebe von dem ersten Elektromotor antreibbar ist beziehungsweise angetrieben wird, resultiert. Mittels des Abtriebsdrehmoments kann beispielsweise wenigstens ein Rad oder mehrere Räder des Kraftwagens und somit der Kraftwagen insgesamt, insbesondere rein elektrisch, angetrieben werden. Da die Abtriebswelle die Hohlwelle und somit den ersten Rotor, insbesondere in axialer Richtung des ersten Rotors, durchdringt, kann das erste Getriebe das Abtriebsdrehmoment auf der dem ersten Getriebe abgewandten Seite bereitstellen, während das erste Getriebe auf einer in axialer Richtung des ersten Rotors der Seite abgewandten zweiten Seite des ersten Elektromotors angeordnet ist. In der Folge kann der Bauraumbedarf der Antriebseinrichtung besonders gering gehalten werden. Vorzugsweise ist die Antriebseinrichtung eine elektrische Antriebseinrichtung, mittels welcher die beispielsweise zu einer Achse gehörenden Räder und somit der Kraftwagen, insbesondere rein beziehungsweise ausschließlich, elektrisch angetrieben werden können.
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Insbesondere kann die Antriebseinrichtung eine elektrische Antriebseinheit sein, die dank einer kompakten, durch die Getriebe realisierbaren Getriebestruktur und einer vorteilhaften Anbindung der auch als elektrische Maschinen bezeichneten Elektromotoren, insbesondere an die Getriebe, in der Lage ist, besonders hohe Leistungsanforderungen wie beispielsweise ein besonders hohes, maximales Abtriebsdrehmoment, eine maximale installierte Leistung und eine Höchstgeschwindigkeit des Kraftwagens in einem nur geringen Bauraum zu erfüllen. Insbesondere kann durch die Erfindung eine Kombination aus nicht-symmetrischen Hälften mit den zwei Elektromotoren realisiert werden, die jeweils mit einem koaxialen Getriebe koppelbar oder gekoppelt sind, wobei die Getriebe und die Elektromotoren achsparallel zueinander angeordnet sind. Dadurch, dass der erste Rotor die Hohlwelle aufweist und die Abtriebswelle durch die Hohlwelle hindurch verläuft, ist es ferner möglich, jeweilige, beispielsweise durch ein Gehäuse der Antriebseinheit begrenzte Räume für die Elektromotoren und für die Getriebe vorteilhaft voneinander zu trennen. In der Folge können beispielsweise die Elektromotoren und die Getriebe vorteilhaft und somit zeit- und kostengünstig montiert werden. Insbesondere ist durch die Erfindung eine Topologie darstellbar, welche eine vorteilhafte Ausnutzung eines gegebenen Bauraums insbesondere mit einer außermittigen Seitenwellenlage ermöglicht. Außerdem sind eine Integration der auch als Getriebehälften oder Teilgetriebe bezeichneten Getriebe in dem gleichen Getrieberaum und eine Integration der zwei Elektromotoren in dem gleichen Motorraum möglich. Gegenüber einem rein achsparallelen Konzept kann darüber hinaus ein verbesserter Wirkungsgrad realisiert werden, da beispielsweise die Anzahl an Zahneingriffen gering gehalten werden kann.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein Gehäuse vorgesehen ist, in welchem die Elektromotoren und/oder die Getriebe angeordnet sind.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Getriebe in einem einzigen, gemeinsamen und durch das Gehäuse gebildeten Getrieberaum angeordnet sind.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Elektromotoren in einem einzigen, gemeinsamen und durch das Gehäuse gebildeten Motorraum angeordnet sind.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Motorraum und der Getrieberaum in axialer Richtung des jeweiligen Elektromotors zumindest überwiegend, insbesondere vollständig, voneinander getrennt sind.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Abtriebswelle des ersten Getriebes und eine zweite Abtriebswelle des zweiten Getriebes über ein Stirnradgetriebe miteinander gekoppelt sind.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Elektromotoren in dem gleichen, den Elektromotoren gemeinsamen Kühlkreis zum Kühlen der Elektromotoren angeordnet sind.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine schematische Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung für einen Kraftwagen, insbesondere für einen Personenkraftwagen;
- 2 eine schematische Längsschnittansicht einer weiteren Antriebseinrichtung für einen Kraftwagen;
- 3 eine schematische Längsschnittansicht einer weiteren Antriebseinrichtung für einen Kraftwagen; und
- 4 eine schematische Längsschnittansicht einer weiteren Antriebseinrichtung für einen Kraftwagen.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Längsschnittansicht eine insbesondere elektrische Antriebseinrichtung 10 für einen Kraftwagen, insbesondere für einen Personenkraftwagen. Dies bedeutet, dass der Kraftwagen in seinem vollständig hergestellten Zustand die Antriebseinrichtung 10 umfasst und mittels der Antriebseinrichtung 10, insbesondere rein elektrisch, angetrieben werden kann. Der Kraftwagen weist beispielsweise wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung hintereinander angeordnete Achsen auf, wobei die jeweilige Achse wenigstens oder genau zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete und auch als Fahrzeugräder bezeichnete Räder aufweist. Genau eine der Achsen umfasst die Antriebseinrichtung 10, sodass die Räder der einen Achse mittels der Antriebseinrichtung 10, insbesondere rein elektrisch, angetrieben werden können. In der Folge kann der Kraftwagen, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden.
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Die Antriebseinrichtung 10 weist je Rad der einen Achse einen auch als elektrische Maschine bezeichneten Elektromotor 12 beziehungsweise 14 auf. Der Elektromotor 12 weist einen Stator 16 und einen von dem Stator 16 antreibbaren und dadurch um eine erste Motordrehachse 18 relativ zu dem Stator 16 drehbaren Rotor 20 auf. Der Elektromotor 14 weist einen zweiten Stator 22 und einen von dem zweiten Stator 22 antreibbaren und dadurch um eine zweite Motordrehachse 24 relativ zu dem zweiten Stator 22 drehbaren zweiten Rotor 26 auf. Die Antriebseinrichtung 10 umfasst darüber hinaus ein Gehäuse 28, welches vorliegend beispielsweise wenigstens oder genau zwei separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene Gehäuseteile 30 und 32 umfasst. Dabei sind die Statoren 16 und 22 zumindest mittelbar drehfest an dem Gehäuse 28 festgelegt, wobei sich die Rotoren 20 und 26 um die jeweilige Motordrehachse 18 beziehungsweise 24 drehen können. Der jeweilige Elektromotor 12 beziehungsweise 14 kann über seinen jeweiligen Rotor 20 beziehungsweise 26 wenigstens ein Antriebsmoment bereitstellen, mittels welchem der Kraftwagen, insbesondere rein elektrisch, angetrieben werden kann. Wie aus 1 erkennbar ist, verlaufen die Motordrehachsen 18 und 24 parallel zueinander, wobei die Motordrehachsen 18 und 24 voneinander beabstandet sind. Somit sind die Elektromotoren 12 und 14 achsparallel zueinander angeordnet.
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Dem Elektromotor 12 ist ein erstes Getriebe 34 zugeordnet, welches koaxial zu dem Elektromotor 12 angeordnet und von dem Elektromotor 12, insbesondere von dem Rotor 20, antreibbar ist. Dies bedeutet, dass das von dem Elektromotor 12 über dessen Rotor 20 bereitgestellte oder bereitstellbare und auch als erstes Antriebsmoment bezeichnetes Antriebsmoment entlang eines Drehmomentenflusses von dem Rotor 20 auf das erste Getriebe 34 übertragen und dadurch in das erste Getriebe 34 eingeleitet werden kann, wodurch das erste Getriebe 34 von dem ersten Elektromotor 12 angetrieben wird beziehungsweise antreibbar ist. Aus dem in das erste Getriebe 34 eingeleiteten ersten Antriebsmoment resultiert beispielsweise ein erstes Abtriebsdrehmoment, welches von dem ersten Getriebe 34 über eine Abtriebswelle 36 des Getriebes 34 bereitgestellt werden kann. Die Abtriebswelle 36 wird auch als Abtrieb des Getriebes 34 beziehungsweise des Elektromotors 12 bezeichnet, wobei mittels des Abtriebsdrehmoments wenigstens eines der Räder oder die Räder und somit der Kraftwagen insgesamt elektrisch angetrieben werden kann. Beispielsweise weist das Getriebe 34 wenigstens ein Planetengetriebe auf oder das Getriebe 34 ist als ein Planetengetriebe ausgebildet. Die Abtriebswelle 36 ist um die Motordrehachse 18 relativ zu dem Gehäuse 28 drehbar, sodass das Getriebe 34 koaxial zu dem Elektromotor 12 angeordnet ist.
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Dem Elektromotor 14 ist ein zweites Getriebe 38 zugeordnet, welches von dem Elektromotor 14, insbesondere von dessen Rotor 26, antreibbar und koaxial zu dem Elektromotor 14 angeordnet ist. Das von dem Elektromotor 14 über dessen Rotor 26 bereitgestellte oder bereitstellbare und auch als zweites Antriebsmoment bezeichnete Antriebsmoment kann von dem Rotor 26 entlang eines zweiten Drehmomentflusses auf das zweite Getriebe 38 übertragen und dadurch in das Getriebe 38 eingeleitet werden, wodurch das Getriebe 38 von dem Elektromotor 14 antreibbar ist beziehungsweise angetrieben wird. Dabei ist unter den Merkmalen, dass das Getriebe 34 von dem Elektromotor 12 und das Getriebe 38 von dem Elektromotor 14 antreibbar ist, zu verstehen, dass der Elektromotor 14 das Getriebe 38 außerhalb des ersten Drehmomentflusses oder in dem ersten Drehmomentfluss stromab des Elektromotors 12 und stromab des Getriebes 34 angeordnet sind, und dass der Elektromotor 12 und das Getriebe 34 außerhalb des zweiten Drehmomentflusses oder in dem zweiten Drehmomentfluss stromab des Elektromotors 14 und stromab des Getriebes 38 angeordnet sind.
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Um nun eine besonders kompakte Bauweise der Antriebseinrichtung 10 zu realisieren, weist der erste Rotor 20 eine Hohlwelle 40 auf, durch welche die Abtriebswelle 36 hindurch auf eine dem ersten Getriebe 34 in axialer Richtung des ersten Rotors 20 abgewandte erste Seite 42 des ersten Elektromotors 12 verläuft. Dabei ist das Getriebe 34 auf einer in axialer Richtung des Elektromotors 12 der Seite 42 abgewandten zweiten Seite 44 des Elektromotors 12 angeordnet. Dies bedeutet, dass die zweite Seite 44 des Elektromotors 12 dem Getriebe 34 zugewandt ist. Dementsprechend weist der Elektromotor 14 eine dem Getriebe 38 zugewandte Seite 46 auf, wobei die Seiten 44 und 46 auf derselben Seite angeordnet beziehungsweise in dieselbe Richtung weisen. Dies bedeutet, dass die Getriebe 34 und 38 auf derselben Seite der Elektromotoren 12 und 14 angeordnet sind beziehungsweise die Elektromotoren 12 und 14 sind auf derselben Seite der Getriebe 34 und 38 angeordnet.
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Die Elektromotoren 12 und 14 und die Getriebe 34 und 38 sind in dem Gehäuse 28 angeordnet. Dabei sind die Elektromotoren 12 und 14 in dem den Elektromotoren 12 und 14 gemeinsamen Gehäuseteil 30 angeordnet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass beide Elektromotoren 12 und 14 in demselben, den Elektromotoren 12 und 14 gemeinsamen, durch das Gehäuse 28, insbesondere durch das Gehäuseteil 30, gebildeten beziehungsweise begrenzten Motorraum angeordnet sind.
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Alternativ oder zusätzlich sind die Getriebe 34 und 38 in dem den Getrieben 34 und 38 gemeinsamen Gehäuseteil 32 angeordnet. Insbesondere ist es denkbar, dass die Getriebe 34 und 38 in demselben, den Getrieben 34 und 38 gemeinsamen und durch das Gehäuse 28, insbesondere durch das Gehäuseteil 32, begrenzten beziehungsweise gebildeten Getrieberaum angeordnet sind. Während in 1 der zuvor genannte Motorraum mit 48 bezeichnet ist, ist der zuvor genannte Getrieberaum in 1 mit 50 bezeichnet.
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Beispielsweise ist dem Getriebe 38 eine Endgetriebestufe oder ein Endabtrieb zugeordnet, welcher auch als Final Stage bezeichnet wird und beispielsweise bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel als Stirnradgetriebe 52 ausgebildet ist. Dabei weist das Getriebe 38 eine zweite Abtriebswelle 54 auf, über welche das Getriebe 38 wenigstens ein zweites Abtriebsdrehmoment bereitstellen kann, welches aus dem von dem Elektromotor 14 bereitgestellten und in das Getriebe 38 eingeleiteten zweiten Antriebsdrehmoment resultiert. Alternativ oder zusätzlich weist das Getriebe 38 ein Planetengetriebe auf oder ist als Planetengetriebe ausgebildet. Insbesondere dann, wenn das Stirnradgetriebe 52 eine Übersetzung von 1 aufweist, ist es möglich, dass die Getriebe 34 und 38 identisch beziehungsweise baugleich ausgebildet sind.
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Alternativ oder zusätzlich kann das jeweilige Getriebe 34 und/oder 38 eine, insbesondere genau eine, feste Übersetzung aufweisen. Ferner ist es denkbar, dass das jeweilige Getriebe 34 und/oder 38 mehrere, wechselbare und somit schaltbare Übersetzungen aufweist. Hierzu hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das jeweilige Getriebe 34 und/oder 38 wenigstens ein Planetengetriebe umfasst. Alternativ oder zusätzlich weisen die Getriebe 34 und 38 dieselben Übersetzungen auf. Außerdem ist es möglich, von der in 1 veranschaulichten Antriebseinrichtung 10 Bauvarianten abzuzweigen, welche beispielsweise lediglich genau einen Elektromotor aufweisen. Dies wird im Folgenden näher erläutert.
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Bei dem in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel umfasst das Stirnradgetriebe 52 ein drehfest mit der Abtriebswelle 54 verbundenes erstes Zahnrad 56, ein zumindest mittelbar, insbesondere direkt, drehbar an dem Gehäuse 28, insbesondere an dem Gehäuseteil 32, gelagertes und mit dem Zahnrad 56 kämmendes zweites Zahnrad 58 und ein mit dem Zahnrad 58 kämmendes drittes Zahnrad 60, welches vorzugsweise drehfest mit der Abtriebswelle 36 verbunden ist.
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Dadurch, dass die Elektromotoren 12 und 14 in dem gemeinsamen, einzigen Motorraum 48 und die Getriebe 34 und 38 in dem gemeinsamen, einzigen Getrieberaum 50 angeordnet sind, ist es möglich, den Motorraum 48 von dem Getrieberaum 50 insbesondere in axialer Richtung des jeweiligen Elektromotors 12 beziehungsweise 14 vorteilhaft voneinander zu trennen. Somit ist vorzugsweise der Motorraum 48 in axialer Richtung der Antriebseinrichtung 10 zumindest überwiegend, insbesondere vollständig, von dem Getrieberaum 50 getrennt. Hierzu weist das Gehäuse 28 beispielsweise wenigstens eine Trennwand 62 auf, welche in axialer Richtung der Antriebseinrichtung 10 zwischen dem Motorraum 48 und dem Getrieberaum 50 angeordnet ist. Vorzugsweise sind die auch als Teilgetriebe bezeichneten Getriebe 34 und 38 identisch, vorzugsweise bis auf ein zusätzliches Untergetriebe, welches vorzugsweise vorliegend durch das Stirnradgetriebe 52 gebildet ist und/oder eine Übersetzung von 1 aufweist. Das Stirnradgetriebe 52 kann genau zwei oder genau drei Zahnräder aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann der Endabtrieb ein Zugmittelgetriebe wie beispielsweise ein Kettengetriebe aufweisen oder als Kettengetriebe ausgebildet sein.
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Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Elektromotoren 12 und 14 in dem den Elektromotoren 12 und 14 gemeinsamen, selben Kühlkreislauf angeordnet sind. Der Kühlkreislauf ist beispielsweise von einer Kühlflüssigkeit, insbesondere von einem Kühlöl, durchströmbar, sodass die Elektromotoren 12 und 14 mittels desselben Kühlöls gekühlt werden können. Der Getrieberaum 50 ist beispielsweise ein den Getrieben 34 und 38 gemeinsamer Ölraum, welcher zur Schmierung und Kühlung der Getriebe 34 und 38, insbesondere deren Zahnräder, und/oder Lager genutzt wird. Mit anderen Worten kann in dem Ölraum ein Öl zum Kühlen und/oder Schmieren der Getriebe 34 und 38 aufgenommen werden.
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Außerdem ermöglicht die in 1 gezeigte Anordnung eine vorteilhafte Kontaktierung der Elektromotoren 12 und 14 beispielsweise zu einem Inverter. Des Weiteren ist ein Modulbaukasten darstellbar. Falls eine koaxiale Einheit für eine weitere elektrische Achse mit nur einem Elektromotor abgeleitet werden sollte, kann die koaxiale Hälfte mit Übernahme des Elektromotors und Teilgetriebes und durch Erweiterung mit einem Differential verwendet werden. Analog gilt dies für die achsparallele Hälfte, falls eine achsparallele Einheit mit nur einem Elektromotor abgeleitet werden sollte.
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2 zeigt eine weitere, insbesondere elektrische, Antriebseinrichtung 64 für einen Kraftwagen. Die Antriebseinrichtung 64 umfasst genau einen Elektromotor 12 und ein dem Elektromotor 12 zugeordnetes Getriebe 34. Außerdem ist das zuvor genannte Differential Bestandteil der Antriebseinrichtung 64 und in 2 mit 66 bezeichnet. Dabei ist das auch als Differentialgetriebe bezeichnete Differential 66 beispielsweise Bestandteil des Getriebes 34.
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Schließlich zeigen 3 und 4 weitere Antriebseinrichtungen 68 und 70, bei welchen eine achsparallele Anordnung vorgesehen ist. Die zuvor genannten Räder der Achse sind um jeweilige Raddrehachsen relativ zu einem beispielsweise als selbsttragende Karosserie ausgebildeten Aufbau des Kraftwagens drehbar. Dabei fallen die Raddrehachsen zusammen. Bezüglich der Antriebseinrichtung 10 ist es beispielsweise vorgesehen, dass die Raddrehachsen mit der Motordrehachse 18 zusammenfallen. Dies ist beispielsweise auch bei der Antriebseinrichtung 64 vorgesehen. Im Gegensatz dazu ist bei den Antriebseinrichtungen 68 und 70 eine achsparallele Anordnung des Elektromotors 12 und des Getriebes 34 zu den zusammenfallenden, in 3 mit 72 bezeichneten Raddrehachsen vorgesehen. Das Differential 66 kann als Stirnraddifferential oder Kugelbeziehungsweise Kegelraddifferential ausgebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Antriebseinrichtung
- 12
- Elektromotor
- 14
- Elektromotor
- 16
- Stator
- 18
- Motorachse
- 20
- Rotor
- 22
- Stator
- 24
- Motordrehachse
- 26
- Rotor
- 28
- Gehäuse
- 30
- Gehäuseteil
- 32
- Gehäuseteil
- 34
- Getriebe
- 36
- Abtriebswelle
- 38
- Getriebe
- 40
- Hohlwelle
- 42
- erste Seite
- 44
- zweite Seite
- 46
- Seite
- 48
- Motorraum
- 50
- Getrieberaum
- 52
- Stirnradgetriebe
- 54
- Abtriebswelle
- 56
- Zahnrad
- 58
- Zahnrad
- 60
- Zahnrad
- 62
- Trennwand
- 64
- Antriebseinrichtung
- 66
- Differential
- 68
- Antriebseinrichtung
- 70
- Antriebseinrichtung
- 72
- Raddrehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017123250 B3 [0002]
- DE 102017123264 B3 [0003]
