DE102019103242A1

DE102019103242A1 - Elektrische Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102019103242A1
Application number: DE102019103242.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Mehlis; Andreas Kinigadner; Thorsten BIERMANN; Harald Martini
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-02-11
Filing date: 2019-02-11
Publication date: 2020-08-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Antriebsmaschine (1) mit einem Rotor (2) und einem Stator (3) sowie eine koaxial dazu angeordnete Getriebevorrichtung (4) mit einem Planetengetriebe (5) und einem Differentialgetriebe (6), wobei das Differentialgetriebe (6) mit einer ersten und zweiten Abtriebswelle (7a, 7b) wirkverbunden ist, wobei ein Drehmomentwandler (8) mit einer Wellendurchführung (9) wirksam zwischen der Antriebsmaschine (1) und der Getriebevorrichtung (4) angeordnet ist, wobei eine der beiden Abtriebswellen (7a, 7b) axial durch die Wellendurchführung (9) und die elektrische Antriebsmaschine (1) geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Mithin ist das Kraftfahrzeug zumindest teilweise elektrisch angetrieben. Beispielsweise ist zumindest eine Achse des Kraftfahrzeugs elektrisch angetrieben. Bevorzugt ist die elektrische Antriebsvorrichtung als elektrische Antriebsachse ausgebildet.
Die DE 10 2018 101 408 B3 offenbart eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Maschine, die über eine Antriebswelle mit einer Getriebevorrichtung wirkverbunden ist. Die Getriebevorrichtung weist mindestens einen Stufenplanetensatz und eine Differentialstufe auf, wobei der Stufenplanetensatz mehrere Stufenplanetenräder aufweist, wobei jedes Stufenplanetenrad ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad aufweist. Die Stufenplanetenräder sind drehbar an einem ersten Planetenträger angeordnet, wobei das erste Zahnrad mit einem Sonnenrad im Zahneingriff steht, wobei das zweite Zahnrad zumindest mit einem Hohlrad im Zahneingriff steht, und wobei das Hohlrad eine Außenverzahnung aufweist, die mit einer Innenverzahnung eines stationär an einem Gehäuse festgelegten Hohlradtopfs im Zahneingriff steht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine alternative Antriebsvorrichtung zu schaffen. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Eine erfindungsgemäße elektrische Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine elektrische Antriebsmaschine mit einem Rotor und einem Stator sowie eine koaxial dazu angeordnete Getriebevorrichtung mit einem Planetengetriebe und einem Differentialgetriebe, wobei das Differentialgetriebe mit einer ersten und zweiten Abtriebswelle wirkverbunden ist, wobei ein Drehmomentwandler mit einer Wellendurchführung wirksam zwischen der Antriebsmaschine und der Getriebevorrichtung angeordnet ist, wobei eine der beiden Abtriebswellen axial durch die Wellendurchführung und die elektrische Antriebsmaschine geführt ist.
Mit anderen Worten wird ein Antriebsdrehmoment der elektrischen Antriebsmaschine über den Drehmomentwandler in die Getriebevorrichtung eingeleitet, wobei das Differentialgetriebe das Antriebsdrehmoment im Wesentlichen hälftig auf die beiden Abtriebswellen verteilt. Der Drehmomentwandler ist insbesondere zur Drehmomentüberhöhung vorgesehen, wobei eine zusätzliche Anfahr- und Beschleunigungsleistung generiert wird. Die Wellendurchführung ist dazu ausgebildet, ein axiales Durchführen eines der beiden Abtriebswellen durch den Drehmomentwandler zu ermöglichen. Mithin ist auch der Drehmomentwandler koaxial zur elektrischen Antriebsmaschine und zur Getriebevorrichtung angeordnet.
Bevorzugt ist der Drehmomentwandler eingangsseitig mit einer Rotorwelle und ausgangsseitig mit einer Getriebeeingangswelle drehfest verbunden, wobei die Rotorwelle und die Getriebeeingangswelle als Hohlwellen ausgebildet sind. Über die Rotorwelle wird somit das Antriebsdrehmoment der elektrischen Antriebsmaschine in den Drehmomentwandler eingeleitet. Demgegenüber wird über die Getriebeeingangswelle das Antriebsdrehmoment aus dem Drehmomentwandler in die Getriebevorrichtung eingeleitet.
Vorzugsweise umfasst der Drehmomentwandler ein Pumpenrad und ein Turbinenrad, wobei das Pumpenrad drehfest mit der Rotorwelle verbunden ist, und wobei das Turbinenrad drehfest mit der Getriebeeingangswelle verbunden ist. Mithin ist der Drehmomentwandler hydraulisch ausgebildet. Zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad ist ein hydraulisches Fluid zur Leistungsübertragung angeordnet. Insbesondere ist der Drehmomentwandler als Trilok-Wandler ausgebildet und umfasst ein Leitrad, einen Freilauf und eine Überbrückungskupplung, wobei die Überbrückungskupplung außerhalb der Wandlerfunktion betätigbar ist, um eine direkte drehfeste Verbindung zwischen der Rotorwelle und der Getriebeeingangswelle zu realisieren. Dadurch wird insbesondere der Wirkungsgrad des Drehmomentwandlers erhöht. Sobald die Überbrückungskupplung geschlossen ist, findet keine Drehmomentwandlung mehr statt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Planetengetriebe ein Antriebssonnenrad, ein Hohlrad und mehrere an einem Planetenträger drehbar gelagerte Stufenplanetenräder, die jeweils ein erstes und zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad aufweisen, wobei das erste Zahnrad mit dem Antriebssonnenrad im Zahneingriff steht, wobei das zweite Zahnrad mit dem Hohlrad im Zahneingriff steht. Vorzugsweise weist das erste Zahnrad einen größeren Durchmesser als das zweite Zahnrad auf. Das Antriebssonnenrad ist vorzugsweise drehfest mit der Getriebeeingangswelle verbunden. Bevorzugt ist der Planetenträger mit dem Differentialgetriebe wirkverbunden. Insbesondere ist der Planetenträger drehfest mit einem Differentialkorb bzw. einem Planetenträger des Differentialgetriebes verbunden. Ferner bevorzugt ist das Hohlrad gehäusefest ausgebildet. Mithin ist das Hohlrad drehfest an einem Gehäuse der Getriebevorrichtung ausgebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Planetengetriebe ein Antriebssonnenrad, ein Hohlrad und mehrere an einem Planetenträger drehbar gelagerte Planetenräder. Das Antriebssonnenrad ist vorzugsweise drehfest mit der Getriebeeingangswelle verbunden. Bevorzugt ist der Planetenträger mit dem Differentialgetriebe wirkverbunden. Insbesondere ist der Planetenträger drehfest mit einem Differentialkorb bzw. einem Planetenträger des Differentialgetriebes verbunden. Ferner bevorzugt ist das Hohlrad gehäusefest ausgebildet. Mithin ist das Hohlrad drehfest an einem Gehäuse der Getriebevorrichtung ausgebildet.
Vorzugsweise ist das Differentialgetriebe als Stirnraddifferentialgetriebe ausgebildet. Mit anderen Worten umfasst das Stirnraddifferentialgetriebe ein erstes und zweites Abtriebssonnenrad sowie mehrere erste und zweite Ausgleichsräder, wobei die ersten Ausgleichsräder mit dem ersten Abtriebssonnenrad im Zahneingriff stehen, und wobei die zweiten Ausgleichsräder mit dem zweiten Abtriebssonnenrad im Zahneingriff stehen. Ferner steht jeweils ein erstes und ein zweites Ausgleichsrad paarweise miteinander im Zahneingriff. Das jeweilige Abtriebssonnenrad ist vorzugsweise über eine Steckverzahnung mit der jeweiligen Abtriebswelle drehfest verbunden.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung zwei bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiden Figuren näher dargestellt. Dabei zeigt

1 eine stark vereinfachte sowie hälftig dargestellte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel, und
2 eine stark vereinfachte sowie hälftig dargestellte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Gemäß den 1 und 2 umfasst eine elektrische Antriebsvorrichtung für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug eine elektrische Antriebsmaschine 1 mit einem Rotor 2 und einem Stator 3 sowie eine koaxial dazu angeordnete Getriebevorrichtung 4. Die Getriebevorrichtung 4 weist ein Planetengetriebe 5 und ein Differentialgetriebe 6 auf, wobei das Differentialgetriebe 6 als Stirnraddifferentialgetriebe ausgebildet ist und mit einer ersten und zweiten Abtriebswelle 7a, 7b wirkverbunden ist. Unter einer Wirkverbindung ist zu verstehen, dass zwei Elemente unmittelbar, also direkt, oder zumindest mittelbar, beispielsweise über weitere Elemente, miteinander verbunden sind.
Zwischen der Antriebsmaschine 1 und der Getriebevorrichtung 4 ist ein Drehmomentwandler 8 mit einer Wellendurchführung 9 wirksam angeordnet. Der Drehmomentwandler 8 ist eingangsseitig mit einer Rotorwelle 18 und ausgangsseitig mit einer Getriebeeingangswelle 10 drehfest verbunden, wobei die Rotorwelle 18 und die Getriebeeingangswelle 10 als Hohlwellen ausgebildet sind. Die erste Abtriebswelle 7a ist axial durch die Wellendurchführung 9 und die elektrische Antriebsmaschine 1 geführt.
Der Drehmomentwandler 8 umfasst ein Pumpenrad 8a und ein Turbinenrad 8b. Mithin ist der Drehmomentwandler 8 hydraulisch ausgebildet. Das Pumpenrad 8a ist drehfest mit der Rotorwelle 18 verbunden, wobei das Turbinenrad 8b drehfest mit der Getriebeeingangswelle 10 verbunden ist. Ferner umfasst der Drehmomentwandler 8 ein Leitrad 8c mit einem Freilauf 8d und eine Überbrückungskupplung. Mithin ist der Drehmomentwandler 8 vorliegend als Trilok-Wandler mit Überbrückungskupplung ausgebildet. Das Leitrad 8c ist auf einem Freilauf 8d gelagert, sodass der Drehmomentwandler 8 zur reinen hydrodynamischen Kupplung selbsttätig umschaltet, wobei das Leitrad 8c nach dem Umschalten frei rotiert.
Gemäß 1 umfasst das Planetengetriebe 5 ein Antriebssonnenrad 11, ein Hohlrad 12 und mehrere an einem Planetenträger 13 drehbar gelagerte Stufenplanetenräder 14. Jedes Stufenplanetenrad 14 weist ein erstes und zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad 15a, 15b auf, wobei das erste Zahnrad 15a mit dem Antriebssonnenrad 11 im Zahneingriff steht, und wobei das zweite Zahnrad 15b mit dem Hohlrad 12 im Zahneingriff steht. Vorliegend ist aufgrund der Schnittdarstellung nur ein einziges Stufenplanetenrad 14 dargestellt. Das Hohlrad 12 ist gehäusefest ausgebildet und somit drehfest mit einem Gehäuse 17 der Getriebevorrichtung 4 verbunden. Ferner ist der Planetenträger 13 mit dem Differentialgetriebe 6 drehfest verbunden.
Gemäß 2 umfasst das Planetengetriebe 5 ein Antriebssonnenrad 11, ein Hohlrad 12 und mehrere an einem Planetenträger 13 drehbar gelagerte Planetenräder 16. Vorliegend ist aufgrund der Schnittdarstellung nur ein einziges Planetenrad 16 dargestellt. Das Hohlrad 12 ist gehäusefest ausgebildet und somit drehfest mit einem Gehäuse 17 der Getriebevorrichtung 4 verbunden. Ferner ist der Planetenträger 13 mit dem Differentialgetriebe 6 drehfest verbunden.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsmaschine
2: Rotor
3: Stator
4: Getriebevorrichtung
5: Planetengetriebe
6: Differentialgetriebe
7a, 7b: Abtriebswelle
8: Drehmomentwandler
8a: Pumpenrad
8b: Turbinenrad
8c: Leitrad
8d: Freilauf
9: Wellendurchführung
10: Getriebeeingangswelle
11: Antriebssonnenrad
12: Hohlrad
13: Planetenträger
14: Stufenplanetenrad
15a, 15b: Zahnrad
16: Planetenrad
17: Gehäuse
18: Rotorwelle

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 102018101408 B3 [0002]

Claims

Elektrische Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Antriebsmaschine (1) mit einem Rotor (2) und einem Stator (3) sowie eine koaxial dazu angeordnete Getriebevorrichtung (4) mit einem Planetengetriebe (5) und einem Differentialgetriebe (6), wobei das Differentialgetriebe (6) mit einer ersten und zweiten Abtriebswelle (7a, 7b) wirkverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehmomentwandler (8) mit einer Wellendurchführung (9) wirksam zwischen der Antriebsmaschine (1) und der Getriebevorrichtung (4) angeordnet ist, wobei eine der beiden Abtriebswellen (7a, 7b) axial durch die Wellendurchführung (9) und die elektrische Antriebsmaschine (1) geführt ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentwandler (8) eingangsseitig mit einer Rotorwelle (18) und ausgangsseitig mit einer Getriebeeingangswelle (10) drehfest verbunden ist, wobei die Rotorwelle (18) und die Getriebeeingangswelle (10) als Hohlwellen ausgebildet sind.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentwandler (8) ein Pumpenrad (8a) und ein Turbinenrad (8b) umfasst, wobei das Pumpenrad (8a) drehfest mit der Rotorwelle (18) verbunden ist, und wobei das Turbinenrad (8b) drehfest mit der Getriebeeingangswelle (10) verbunden ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (5) ein Antriebssonnenrad (11), ein Hohlrad (12) und mehrere an einem Planetenträger (13) drehbar gelagerte Stufenplanetenräder (14) umfasst, die jeweils ein erstes und zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad (15a, 15b) aufweisen, wobei das erste Zahnrad (15a) mit dem Antriebssonnenrad (11) im Zahneingriff steht, wobei das zweite Zahnrad (15b) mit dem Hohlrad (12) im Zahneingriff steht.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (12) gehäusefest ausgebildet ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (13) mit dem Differentialgetriebe (6) wirkverbunden ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (5) ein Antriebssonnenrad (11), ein Hohlrad (12) und mehrere an einem Planetenträger (13) drehbar gelagerte Planetenräder (16) umfasst.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (12) gehäusefest ausgebildet ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (13) mit dem Differentialgetriebe (6) wirkverbunden ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgetriebe (6) als Stirnraddifferentialgetriebe ausgebildet ist.