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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.
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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.
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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.
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Eine erfindungsgemäße elektrische Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine elektrische Antriebsmaschine mit einem Rotor und einem Stator sowie eine Getriebevorrichtung mit zumindest einem Differentialgetriebe, wobei das Differentialgetriebe achsparallel zu der elektrischen Antriebsmaschine angeordnet ist und mit einer ersten und zweiten Abtriebswelle wirkverbunden ist, wobei ein Drehmomentwandler wirksam zwischen der Antriebsmaschine und der Getriebevorrichtung angeordnet ist, wobei der Drehmomentwandler koaxial zu der elektrischen Antriebsmaschine sowie achsparallel zu dem Differentialgetriebe angeordnet ist.
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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. Der Drehmomentwandler ist zusammen mit der elektrischen Antriebsmaschine auf einer ersten Achse angeordnet, wobei das Differentialgetriebe zusammen mit den beiden Abtriebswellen auf einer zweiten Achse angeordnet sind, und wobei die erste und zweite Achse parallel zueinander ausgebildet sind.
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Bevorzugt ist der Drehmomentwandler eingangsseitig mit einer Rotorwelle und ausgangsseitig mit einer Getriebeeingangswelle drehfest verbunden. 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.
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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.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Getriebevorrichtung ferner ein Planetengetriebe. Beispielsweise umfasst das Planetengetriebe ein Antriebssonnenrad, ein gehäusefestes 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, und wobei das zweite Zahnrad mit dem Hohlrad im Zahneingriff steht. Vorzugsweise weist das erste Zahnrad einen kleineren Durchmesser als das zweite Zahnrad auf. Gemäß eines alternativen Ausführungsbeispiels umfasst das Planetengetriebe ein Antriebssonnenrad, ein gehäusefestes Hohlrad und mehrere an einem Planetenträger drehbar gelagerte Planetenräder.
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Unabhängig davon, ob das Planetengetriebe Planetenräder oder Stufenplanetenräder aufweist, ist das Antriebssonnenrad vorzugsweise drehfest mit der Getriebeeingangswelle verbunden, wobei der Planetenträger bevorzugt über eine Stirnradstufe mit dem Differentialgetriebe wirksam verbunden ist. Vorzugsweise ist der Planetenträger drehfest mit einer Stirnradwelle verbunden, wobei die Stirnradwelle mit einer Verzahnung am Differentialgetriebe, insbesondere an einem Gehäuse bzw. Differentialkorb oder an einem Planetenträger des Differentialgetriebes im Zahneingriff steht. Mithin bilden das Stirnrad an der Stirnradwelle und die Verzahnung an dem Differentialgetriebe zusammen eine Stirnradstufe aus.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Getriebevorrichtung zumindest ein achsparallel zu dem Drehmomentwandler und zu dem Differentialgetriebe angeordnetes Zwischenrad auf, wobei das mindestens eine Zwischenrad wirksam zwischen dem Drehmomentwandler und dem Differentialgetriebe angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Turbinenrad drehfest mit der Getriebeeingangswelle und einer Stirnradwelle verbunden, wobei die Stirnradwelle mit dem mindestens einen Zwischenrad im Zahneingriff steht, und wobei das mindestens eine Zwischenrad mit einer Verzahnung am Differentialgetriebe, insbesondere an einem Gehäuse bzw. Differentialkorb oder an einem Planetenträger des Differentialgetriebes im Zahneingriff steht. Vorzugsweise ist lediglich ein Zwischenrad vorgesehen, wobei das Zwischenrad auf einer dritten Achse angeordnet ist, die parallel zu der ersten und zweiten Achse angeordnet ist.
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Bevorzugt ist das mindestens eine Zwischenrad gestuft ausgebildet und weist ein erstes sowie zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad auf. Insbesondere weist das erste Zahnrad einen kleineren Durchmesser als das zweite Zahnrad auf. Das erste Zahnrad steht mit der Stirnradwelle im Zahneingriff, wobei das zweite Zahnrad mit der Verzahnung am Differentialgetriebe im Zahneingriff steht.
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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. Alternativ ist das Differentialgetriebe als Kegelraddifferential ausgebildet.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung vier bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Dabei zeigt
- 1 eine stark vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 eine stark vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel,
- 3 eine stark vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung nach einem dritten Ausführungsbeispiel, und
- 4 eine stark vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung nach einem vierten Ausführungsbeispiel.
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Gemäß den 1, 2, 3 und 4 umfasst eine elektrische Antriebsvorrichtung für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug eine elektrische Antriebsmaschine 1 mit einem Rotor 2 und einem Stator 3 sowie eine Getriebevorrichtung 4. Die Getriebevorrichtung 4 weist ein Differentialgetriebe 5 auf, wobei das Differentialgetriebe 5 vorliegend als Stirnraddifferentialgetriebe ausgebildet ist und mit einer ersten und zweiten Abtriebswelle 6a, 6b wirkverbunden ist. Unter einer Wirkverbindung oder einer wirksamen Verbindung ist zu verstehen, dass zwei Elemente unmittelbar, also direkt, oder zumindest mittelbar, beispielsweise über weitere Elemente, miteinander verbunden sind.
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Zwischen der Antriebsmaschine 1 und der Getriebevorrichtung 4 ist ein Drehmomentwandler 8 wirksam angeordnet. Der Drehmomentwandler 8 ist eingangsseitig mit einer Rotorwelle 7 und ausgangsseitig mit einer Getriebeeingangswelle 9 drehfest verbunden. Der Drehmomentwandler 8 umfasst ein Pumpenrad 8a, ein Turbinenrad 8b, 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 dem Freilauf 8d gelagert, sodass der Drehmomentwandler 8 zur reinen hydrodynamischen Kupplung selbsttätig umschaltet, wobei das Leitrad 8c nach dem Umschalten frei rotiert. Der Drehmomentwandler 8 ist hydraulisch ausgebildet. Das Pumpenrad 8a ist drehfest mit der Rotorwelle 7 verbunden, wobei das Turbinenrad 8b drehfest mit der Getriebeeingangswelle 9 verbunden ist. Der Drehmomentwandler 8 ist koaxial zu der elektrischen Antriebsmaschine 1 sowie achsparallel zu dem Differentialgetriebe 5 angeordnet. Ferner ist das Differentialgetriebe 5 achsparallel zu der elektrischen Antriebsmaschine 1 angeordnet.
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Gemäß 1 umfasst die Getriebevorrichtung 4 auch ein Planetengetriebe 10, wobei das Planetengetriebe 10 ein Antriebssonnenrad 11, ein gehäusefestes Hohlrad 12 und mehrere an einem Planetenträger 13 drehbar gelagerte Stufenplanetenräder 14 aufweist. 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 Antriebssonnenrad 11 ist drehfest mit der Getriebeeingangswelle 9 verbunden. Das Hohlrad 12 ist gehäusefest ausgebildet und somit drehfest mit einem Gehäuse 20 der Getriebevorrichtung 4 verbunden. Ferner ist der Planetenträger 13 mit einer Stirnradwelle 21 drehfest verbunden, wobei die Stirnradwelle 21 mit einer Verzahnung 22 am Differentialgetriebe 5 im Zahneingriff steht. Mithin bilden die Stirnradwelle 21 und die Verzahnung 22 an dem Differentialgetriebe 5 zusammen eine Stirnradstufe 17 aus. Die elektrische Antriebsmaschine 1 ist zusammen mit dem Drehmomentwandler 8 und dem Planetengetriebe 10 sowie der Stirnradwelle 21 auf einer ersten Achse A angeordnet, wobei das Differentialgetriebe 5 zusammen mit den beiden Abtriebswellen 6a, 6b auf einer zweiten Achse B angeordnet sind, wobei die erste und zweite Achse A, B parallel zueinander sind.
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Die Ausführungsform gemäß 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 1 lediglich dadurch, dass das Planetengetriebe 10 statt Stufenplanetenräder 14 einfache Planetenräder 16 aufweist. Vorliegend ist aufgrund der Schnittdarstellung nur ein einziges Planetenrad 16 dargestellt. Die Planetenräder 16 sind drehbar am Planetenträger 13 gelagert und stehen sowohl mit dem Antriebssonnenrad 11 als auch mit dem gehäusefesten Hohlrad 12 im Zahneingriff. Alle anderen Gegenstände der Ausführungsform gemäß 2 entsprechen den Gegenständen der Ausführungsform gemäß 1, auf die Bezug genommen wird.
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Gemäß den 3 und 4 umfasst die Getriebevorrichtung 4 ein achsparallel zu dem Drehmomentwandler 8 und zu dem Differentialgetriebe 5 angeordnetes Zwischenrad 18, das wirksam zwischen dem Drehmomentwandler 8 und dem Differentialgetriebe 5 angeordnet ist. Mithin ist das Zwischenrad 18 auf einer dritten Achse C angeordnet, wobei die dritte Achse C sowohl parallel zu der ersten Achse A als auch parallel zu der zweiten Achse B ist. Die dritte Achse C ist räumlich zwischen der ersten und zweiten Achse A, B angeordnet.
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In 3 ist die Getriebeeingangswelle 9 mit einer Stirnradwelle 21 drehfest verbunden, wobei die Stirnradwelle 21 mit dem Zwischenrad 18 im Zahneingriff steht. Ferner steht das Zwischenrad 18 mit einer Verzahnung 22 am Differentialgetriebe 5 im Zahneingriff.
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Gemäß 4 ist das Zwischenrad 18 gestuft ausgebildet und weist ein erstes sowie zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad 19a, 19b auf. Die Getriebeeingangswelle 9 ist mit einer Stirnradwelle 21 drehfest verbunden, wobei die Stirnradwelle 21 mit dem ersten Zahnrad 19a am Zwischenrad 18 im Zahneingriff steht. Ferner steht das zweite Zahnrad 19b am Zwischenrad 18 mit einer Verzahnung 22 am Differentialgetriebe 5 im Zahneingriff. Das erste Zahnrad 19a ist vorliegend kleiner als das zweite Zahnrad 19b am Zwischenrad 18.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsmaschine
- 2
- Rotor
- 3
- Stator
- 4
- Getriebevorrichtung
- 5
- Differentialgetriebe
- 6a, 6b
- Abtriebswelle
- 7
- Rotorwelle
- 8
- Drehmomentwandler
- 8a
- Pumpenrad
- 8b
- Turbinenrad
- 8c
- Leitrad
- 8d
- Freilauf
- 9
- Getriebeeingangswelle
- 10
- Planetengetriebe
- 11
- Antriebssonnenrad
- 12
- Hohlrad
- 13
- Planetenträger
- 14
- Stufenplanetenrad
- 15a, 15b
- Zahnrad
- 16
- Planetenrad
- 17
- Stirnradstufe
- 18
- Zwischenrad
- 19a, 19b
- Zahnrad
- 20
- Gehäuse
- 21
- Stirnradwelle
- 22
- Verzahnung
- A
- erste Achse
- B
- zweite Achse
- C
- dritte Achse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018101408 B3 [0002]
