DE102019119946B3 - Drive device for a motor vehicle with a non-rotatable ring gear-planet carrier double bond - Google Patents
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Abstract
Eine Antriebsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug weist eine elektrische Antriebsmaschine auf, die über eine Antriebswelle (2) mit einer Getriebevorrichtung (3) wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung (3) mindestens eine erste und zweite Planetenradstufe (4, 5) sowie eine Differentialstufe (6) aufweist, wobei die erste Planetenradstufe (4) einen ersten Planetenradsatz mit mehreren Planetenrädern (7a) aufweist, wobei die Planetenräder (7a) des ersten Planetenradsatzes drehbar an einem ersten Planetenradträger (8a) angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad (9a) sowie mit einem ersten Hohlrad (10a) im Zahneingriff stehen, wobei die zweite Planetenradstufe (5) einen zweiten Planetenradsatz mit mehreren Planetenrädern (7b) aufweist, wobei die Planetenräder (7b) des zweiten Planetenradsatzes drehbar an einem zweiten Planetenradträger (8b) angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad (9b) sowie mit einem zweiten Hohlrad (10b) im Zahneingriff stehen, wobei die erste und die zweite Planetenradstufe (4, 5) mit einer Doppelkupplungsvorrichtung (11) mit einer ersten und einer zweiten lastschaltbaren Kupplung (12a, 12b) wirkverbunden sind, und wobei der erste Planetenradträger (8a) drehfest mit dem zweiten Hohlrad (10b) und der zweite Planetenradträger (8b) drehfest mit dem ersten Hohlrad (10a) verbunden ist.A drive device (1) for a motor vehicle has an electric drive machine which is operatively connected to a transmission device (3) via a drive shaft (2), the transmission device (3) at least one first and second planetary gear stage (4, 5) and a differential stage (6), the first planetary gear set (4) having a first planetary gear set with several planetary gears (7a), the planetary gears (7a) of the first planetary gear set being rotatably arranged on a first planetary gear carrier (8a) and with a first sun gear (9a) as well as meshing with a first ring gear (10a), the second planetary gear set (5) having a second planetary gear set with several planet gears (7b), the planet gears (7b) of the second planetary gear set being rotatably arranged on a second planetary gear carrier (8b) and with a second sun gear (9b) and with a second ring gear (10b) are in meshing engagement, the first and the z wide planetary gear stage (4, 5) are operatively connected to a double clutch device (11) with a first and a second power shiftable clutch (12a, 12b), and wherein the first planetary gear carrier (8a) rotatably with the second ring gear (10b) and the second planetary gear carrier ( 8b) is rotatably connected to the first ring gear (10a).
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, mit einer elektrischen Antriebsmaschine, die über eine Antriebswelle mit einer Getriebevorrichtung wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung mindestens eine erste und zweite Planetenradstufe sowie eine Differentialstufe aufweist, wobei die erste Planetenradstufe einen ersten Planetenradsatz mit mehreren Planetenrädern aufweist, wobei die Planetenräder des ersten Planetenradsatzes drehbar an einem ersten Planetenradträger angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad sowie mit einem ersten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei die zweite Planetenradstufe einen zweiten Planetenradsatz mit mehreren Planetenrädern aufweist, wobei die Planetenräder des zweiten Planetenradsatzes drehbar an einem zweiten Planetenradträger angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad sowie mit einem zweiten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei die erste und die zweite Planetenradstufe mit einer Doppelkupplungsvorrichtung mit einer ersten und einer zweiten lastschaltbaren Kupplung wirkverbunden sind.The invention relates to a drive device for a motor vehicle, in particular for an electrically driven motor vehicle, with an electric drive machine which is operatively connected to a transmission device via a drive shaft, the transmission device having at least a first and second planetary gear stage and a differential stage, the first planetary gear stage having a having first planetary gear set with several planetary gears, wherein the planetary gears of the first planetary gear set are rotatably arranged on a first planetary gear carrier and mesh with a first sun gear and with a first ring gear, the second planetary gear set having a second planetary gear set with several planetary gears, the planetary gears of second planetary gear set are rotatably arranged on a second planet carrier and are in meshing engagement with a second sun gear and a second ring gear, the first and the second Planetary gear stage are operatively connected to a double clutch device with a first and a second power shiftable clutch.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Antriebsvorrichtungen für Kraftfahrzeuge bekannt. Beispielsweise zeigt
Auch zeigt die
Die
Die
Die
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug weiterzuentwickeln, wobei der Fokus auf einer möglichst einfachen Getriebestruktur mit vielen Gleichteilen und passender Übersetzungsaufteilung bzw. Spreizung liegt.The object of the invention is to further develop a drive device for a motor vehicle, the focus being on a transmission structure that is as simple as possible with many identical parts and a suitable gear ratio distribution or spread.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 2 gelöst.This object is achieved according to the invention in a device of the generic type by the features of
Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine elektrische Antriebsmaschine, die über eine Antriebswelle mit einer Getriebevorrichtung wirkverbunden ist.The drive device according to the invention for a motor vehicle comprises an electric drive machine which is operatively connected to a transmission device via a drive shaft.
Die Getriebevorrichtung weist mindestens eine erste und zweite Planetenradstufe sowie eine Differentialstufe auf, wobei die erste Planetenradstufe einen ersten Planetenradsatz mit mehreren Planetenrädern aufweist, wobei die Planetenräder des ersten Planetenradsatzes drehbar an einem ersten Planetenradträger angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad sowie mit einem ersten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei die zweite Planetenradstufe einen zweiten Planetenradsatz mit mehreren Planetenrädern aufweist, wobei die Planetenräder des zweiten Planetenradsatzes drehbar an einem zweiten Planetenradträger angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad sowie mit einem zweiten Hohlradrad im Zahneingriff stehen, und wobei die erste und die zweite Planetenradstufe mit einer Doppelkupplungsvorrichtung mit einer ersten und einer zweiten lastschaltbaren Kupplung wirkverbunden sind.The transmission device has at least a first and second planetary gear set as well as a differential stage, the first planetary gear set having a first planetary gear set with several planet gears, the planet gears of the first planetary gear set being rotatably arranged on a first planetary gear carrier and with a first sun gear and a first ring gear The second planetary gear set has a second planetary gear set with a plurality of planetary gears, the planetary gears of the second planetary gear set are rotatably arranged on a second planetary gear carrier and mesh with a second sun gear and a second ring gear, and the first and second planetary gear sets are operatively connected to a double clutch device with a first and a second power shiftable clutch.
Unter dem Begriff „wirkverbunden“ ist zu verstehen, dass zwei Getriebeelemente direkt miteinander verbunden sein können, oder dass sich zwischen zwei Getriebeelementen noch weitere Getriebeelemente befinden, beispielsweise ein oder mehrere Wellen oder Zahnräder. Zwei miteinander im Zahneingriff stehende bzw. kämmende Zahnräder sind zur Übertragung eines Drehmoments und einer Drehzahl von dem einen Zahnrad auf das andere Zahnrad vorgesehen. Unter einem Zahnrad sind beispielsweise ein Sonnenrad, ein Hohlrad sowie ein Planetenrad eines Planetenradsatzes zu verstehen.The term “operatively connected” means that two transmission elements can be directly connected to one another, or that further transmission elements are located between two transmission elements, for example one or more shafts or gears. Two gearwheels that are in meshing engagement with one another are provided for transmitting a torque and a speed from one gearwheel to the other gearwheel. A gear is to be understood as meaning, for example, a sun gear, a ring gear and a planet gear of a planetary gear set.
Unter einer Doppelkupplungsvorrichtung ist eine Vorrichtung mit zwei lastschaltbaren Kupplungen zu verstehen. Ferner ist unter dem Begriff „lastschaltbare Kupplung“ eine Vorrichtung zu verstehen, die zumindest einen geöffneten und einen geschlossenen Zustand aufweist und unter Last zwischen den mindestens zwei Zuständen schaltbar ist. Im geöffneten Zustand überträgt die Kupplung kein Drehmoment.A double clutch device is to be understood as a device with two power shift clutches. Furthermore, the term “load-shiftable clutch” is to be understood as a device which has at least one open and one closed state and can be switched between the at least two states under load. When open, the clutch does not transmit any torque.
Gemäß der erfindungsgemäßen Lösung kann das erste Sonnenrad drehfest mit der Antriebswelle verbunden oder ortsfest in einem Gehäuse festgelegt sein.According to the solution according to the invention, the first sun gear can be connected to the drive shaft in a rotationally fixed manner or fixed in a stationary manner in a housing.
Zudem ist es denkbar, dass das zweite Sonnenrad drehfest mit der Antriebswelle verbunden oder mit der Differentialstufe wirkverbunden sein kann.In addition, it is conceivable that the second sun gear can be connected non-rotatably to the drive shaft or operatively connected to the differential stage.
Erfindungsgemäß kann der erste Planetenradträger und das damit drehfest verbundene zweite Hohlrad, insbesondere über die zweite Kupplung, ortsfest in dem Gehäuse festlegbar sein. Auch ist es vorstellbar, dass der erste Planetenradträger und das damit drehfest verbundene zweite Hohlrad mit der Differentialstufe wirkverbunden sind.According to the invention, the first planetary gear carrier and the second ring gear connected to it in a rotationally fixed manner can be fixed in a stationary manner in the housing, in particular via the second clutch. It is also conceivable that the first planet carrier and the second ring gear connected to it in a rotationally fixed manner are operatively connected to the differential stage.
In der erfindungsgemäßen Lösung kann der zweite Planetenradträger und das damit drehfest verbundene erste Hohlrad mit der Differentialstufe wirkverbunden sein. Alternativ kann der drehfeste Verbund aus dem zweiten Planetenradträger und dem ersten Hohlrad auch ortsfest, vorzugsweise über die zweite Kupplung, in dem Gehäuse festlegbar sein.In the solution according to the invention, the second planet carrier and the first ring gear connected to it in a rotationally fixed manner can be operatively connected to the differential stage. Alternatively, the non-rotatable combination of the second planetary gear carrier and the first ring gear can also be fixed in a fixed position in the housing, preferably via the second clutch.
Die erste und zweite Kupplung der Doppelkupplungsvorrichtung können vorzugsweise als Reibkupplung ausgebildet sein. Ferner können die beiden Kupplungen bevorzugt koaxial zueinander angeordnet sein. Insbesondere kann die jeweilige Kupplung von einem jeweiligen Aktuator betätigt werden, um ein Öffnen oder Schließen der jeweiligen Kupplung einzuleiten. Der Aktuator kann hydraulisch, elektromechanisch, elektromagnetisch oder beispielsweise auch pneumatisch betätigbar ausgeführt sein.The first and second clutch of the double clutch device can preferably be designed as a friction clutch. Furthermore, the two couplings can preferably be arranged coaxially to one another. In particular, the respective clutch can be actuated by a respective actuator in order to initiate opening or closing of the respective clutch. The actuator can be implemented hydraulically, electromechanically, electromagnetically or, for example, also pneumatically.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn ein Öffnen beider Kupplungen zugleich eine Leistungsabschaltung realisieren kann. Ein Schließen der ersten Kupplung und ein Öffnen der zweiten Kupplung kann eine erste Getriebeübersetzung realisieren, wohingegen ein Schließen der zweiten Kupplung und ein Öffnen der ersten Kupplung eine zweite Getriebeübersetzung realisieren kann. Um einen weitestgehend zugkraftunterbrechungsfreien Schaltvorgang von der einen Kupplung zur anderen Kupplung zu gewährleisten, kann die eine Kupplung in einem zeitlichen Übergangsbereich, während sich die andere schließt, öffnen. Über den Schlupf in den Kupplungen, ausgebildet als Reibkupplungen, kann so eine drehmomentunterbrechungsfreie Umschaltung zwischen zwei Getriebestufen stattfinden, welche als zugkraftunterbrechungsfreier Umschaltmodus zwischen zwei Getriebestufen vom Betreiber der Antriebsvorrichtung wahrgenommen werden kann, wodurch wiederum der Schaltkomfort für den Betreiber der Antriebvorrichtung gesteigert wird. Vorzugsweise ist die erste Getriebeübersetzung ungleich der zweiten Getriebeübersetzung. Beispielsweise kann die erste Getriebeübersetzung größer als die zweite Getriebeübersetzung sein. Alternativ kann die erste Getriebeübersetzung kleiner als die zweite Getriebeübersetzung sein.It is useful here if opening both clutches can realize a power cut-off at the same time. Closing the first clutch and opening the second clutch can realize a first gear ratio, whereas closing the second clutch and opening the first clutch can realize a second gear ratio. In order to ensure that the shifting process from one clutch to the other clutch is largely free of traction force interruption, one clutch can open in a transitional period while the other closes. Via the slip in the clutches, designed as friction clutches, a torque-free switchover between two gear stages can take place, which can be perceived by the operator of the drive device as a switchover mode between two gear stages without traction, which in turn increases the switching comfort for the operator of the drive device. The first gear ratio is preferably not the same as the second gear ratio. For example, the first gear ratio can be greater than the second gear ratio. Alternatively, the first gear ratio can be smaller than the second gear ratio.
Mit anderen Worten betrifft die Erfindung ein Zwei-Gang-Getriebe für elektrische Achsen mit Hohlrad-Planetenradträger-Doppelbindung. Auf der Suche nach Getrieben für zwei Gänge mit vorteilhafter Übersetzungsaufteilung in achsparalleler und koaxialer Anordnung soll eine möglichst einfache Getriebestruktur mit vielen Gleichteilen und passender Übersetzungsaufteilung bzw. Spreizung durch eine Kombination zweier Planetenradstufen mit einer Stirnradstufe und einem als Doppelkupplung oder Synchroeinheit ausgestalteten Schaltelement bereitgestellt werden, wobei die Grundstruktur des Getriebes eine Hohlrad-Planetenradträger-Doppelbindung aufweist. Bei einer ersten möglichen achsparallelen Ausgestaltung kann über das Schaltelement wahlweise die feste Welle gewechselt werden, was eine hohe Übersetzung bei moderater Spreizung gewährleistet. Optional kann eine beispielsweise als Stirnraddifferenzial ausgeführte, zusätzliche Stirnradstufe sowohl vorangestellt als auch nachgeschaltet werden. Eine zweite und eine dritte achsparallele Ausgestaltung mit abtriebsseitigem Schaltelement und optionaler, vorangestellter bzw. nachgeschalteter Stirnradstufe ermöglicht eine moderate Übersetzung bei moderater Spreizung.In other words, the invention relates to a two-speed transmission for electric axles with a ring gear-planet carrier double bond. Looking for two-speed gearboxes with more advantageous Gear ratio distribution in an axially parallel and coaxial arrangement is to provide the simplest possible gear structure with many identical parts and a suitable gear ratio distribution or spread through a combination of two planetary gear stages with a spur gear stage and a shift element designed as a double clutch or synchro unit, with the basic structure of the transmission being a ring gear-planetary gear carrier double bond having. In a first possible axially parallel embodiment, the fixed shaft can optionally be changed via the switching element, which ensures a high gear ratio with a moderate spread. Optionally, an additional spur gear stage, designed, for example, as a spur gear differential, can be placed both upstream and downstream. A second and a third axially parallel configuration with a shift element on the output side and an optional upstream or downstream spur gear stage enables a moderate gear ratio with a moderate spread.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.Advantageous embodiments are claimed in the subclaims and are explained in more detail below.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass im Drehmomentfluss zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und der Differentialstufe ein zusätzliches Reduziergetriebe angeordnet ist. Dabei kann das Reduziergetriebe eingangsseitig zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und der ersten Planetenradstufe oder ausgangsseitig zwischen der zweiten Planetenradstufe und der Differentialstufe angeordnet sein. Das zusätzliche Reduziergetriebe erhöht die Spreizung der Getriebevorrichtung und kann beispielsweise als Stirnradstufe oder als weitere Planetenradstufe ausgeführt sein.An advantageous embodiment provides that an additional reduction gear is arranged in the torque flow between the electric drive machine and the differential stage. The reduction gear can be arranged on the input side between the electric drive machine and the first planetary gear stage or on the output side between the second planetary gear stage and the differential stage. The additional reduction gear increases the spread of the gear device and can be designed, for example, as a spur gear stage or as a further planetary gear stage.
Ferner weist die elektrische Antriebsmaschine bevorzugt einen Stator und einen Rotor auf, wobei der Rotor drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist. Die Antriebswelle kann als Rotorwelle ausgebildet sein oder es besteht ein Achsversatz zwischen der Antriebs- und der Rotorwelle, wobei eine Drehmomentübertragungsvorrichtung (Reduziergetriebe) zwischen beiden Wellen angeordnet ist.Furthermore, the electric drive machine preferably has a stator and a rotor, the rotor being non-rotatably connected to the drive shaft. The drive shaft can be designed as a rotor shaft or there is an axial offset between the drive shaft and the rotor shaft, a torque transmission device (reduction gear) being arranged between the two shafts.
Ferner ist die Differentialstufe bevorzugt als Stirnraddifferential ausgebildet, wobei die Differentialstufe dazu vorgesehen ist, eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine auf eine erste und zweite Abtriebswelle zu verteilen. Alternativ kann die Differentialstufe jedoch auch als weiteres Planetengetriebe, insbesondere als Doppelplanetengetriebe, ausgestaltet sein.Furthermore, the differential stage is preferably designed as a spur gear differential, the differential stage being provided to distribute a drive power of the drive machine to a first and a second output shaft. Alternatively, however, the differential stage can also be designed as a further planetary gear, in particular as a double planetary gear.
Die Antriebsmaschine kann koaxial oder achsparallel zur Differentialstufe angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Antriebswelle koaxial zu den beiden Abtriebswellen angeordnet. Insbesondere ist die Antriebswelle als Hohlwelle ausgebildet, wobei wenigstens eine der beiden Abtriebswellen axial durch die Antriebswelle geführt ist. Vorzugsweise sind die beiden Abtriebswellen auf einer gemeinsamen Antriebsachse angeordnet. Alternativ ist die Antriebswelle achsparallel zu den beiden Abtriebswellen angeordnet, wobei achsparallel bedeutet, dass ein Achsversatz zwischen Antriebswelle und Abtriebswellen vorhanden ist.The drive machine can be arranged coaxially or axially parallel to the differential stage. The drive shaft is preferably arranged coaxially to the two output shafts. In particular, the drive shaft is designed as a hollow shaft, at least one of the two output shafts being guided axially through the drive shaft. The two output shafts are preferably arranged on a common drive axle. Alternatively, the drive shaft is arranged axially parallel to the two output shafts, axially parallel means that there is an axial offset between the drive shaft and the output shafts.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Die Figuren zeigen jeweils eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus der Antriebsvorrichtungen. Es zeigen:
-
1 eine erste nicht erfindungsgemäße Ausführungsform einer Antriebsvorrichtung in koaxialer Bauweise, -
2 eine erste Modifikation der Antriebsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform in koaxialer Bauweise, -
3 eine zweite Modifikation der Antriebsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform in achsparalleler Bauweise, -
4 eine zweite nicht erfindungsgemäße Ausführungsform einer in koaxialer Bauweise, -
5 eine Modifikation der Antriebsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform in koaxialer Bauweise, -
6 eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform einer Antriebsvorrichtung in koaxialer Bauweise, -
7 eine Modifikation der Antriebsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform in achsparalleler Bauweise, -
8 eine vierte erfindungsgemäße Ausführungsform einer Antriebsvorrichtung in koaxialer Bauweise, und -
9 eine Modifikation der Antriebsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform in achsparalleler Bauweise.
-
1 a first embodiment, not according to the invention, of a drive device in a coaxial design, -
2 a first modification of the drive device according to the first embodiment in a coaxial design, -
3 a second modification of the drive device according to the first embodiment in an axially parallel construction, -
4th a second embodiment, not according to the invention, of a coaxial design, -
5 a modification of the drive device according to the second embodiment in a coaxial design, -
6th a third embodiment according to the invention of a drive device in coaxial construction, -
7th a modification of the drive device according to the third embodiment in an axially parallel construction, -
8th a fourth embodiment according to the invention of a drive device in a coaxial design, and -
9 a modification of the drive device according to the fourth embodiment in an axially parallel construction.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen können untereinander ausgetauscht werden.The figures are merely of a schematic nature and are used exclusively for understanding the invention. The same elements are provided with the same reference symbols. The features of the individual embodiments can be interchanged.
Die Antriebsvorrichtung
Die Getriebevorrichtung
Des Weiteren ist eine Doppelkupplungsvorrichtung
Mit anderen Worten ausgedrückt, kann durch Schalten der Doppelkupplungsvorrichtung
In der Antriebsvorrichtung
Des Weiteren ist in der Antriebsvorrichtung
Darüber hinaus ist in der Antriebsvorrichtung
In
In der Antriebsvorrichtung
Die in
In der Antriebsvorrichtung
In der Antriebsvorrichtung
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- AntriebsvorrichtungDrive device
- 22
- Antriebswelledrive shaft
- 33
- GetriebevorrichtungTransmission device
- 44th
- erste Planetenradstufefirst planetary gear stage
- 55
- zweite Planetenradstufesecond planetary gear stage
- 66th
- DifferentialstufeDifferential stage
- 7a7a
- erstes Planetenrad/-räderfirst planet gear (s)
- 7b7b
- zweites Planetenrad/-rädersecond planet gear (s)
- 8a8a
- erster Planetenradträgerfirst planet carrier
- 8b8b
- zweiter Planetenradträgersecond planet carrier
- 9a9a
- erstes Sonnenradfirst sun gear
- 9b9b
- zweites Sonnenradsecond sun gear
- 10a10a
- erstes Hohlradfirst ring gear
- 10b10b
- zweites Hohlradsecond ring gear
- 1111
- DoppelkupplungsvorrichtungDouble clutch device
- 12a12a
- erste Kupplungfirst clutch
- 12b12b
- zweite Kupplungsecond clutch
- 13a, 13b13a, 13b
- AbtriebswelleOutput shaft
- 1414th
- ReduziergetriebeReduction gear
- 1515th
- Gehäusecasing
Claims (7)
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Citations (5)
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- 2019-07-24 DE DE102019119946.8A patent/DE102019119946B3/en active Active
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