DE102020000664A1

DE102020000664A1 - Elektrische Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102020000664A1
Application number: DE102020000664.7A
Authority: DE
Inventors: Tobias Schilder; Tobias Härter; Philip Gansloser; Heiner Kunckel
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2020-01-31
Filing date: 2020-01-31
Publication date: 2021-08-05
Also published as: US20230100344A1; US11679658B2; WO2021151568A1; CN115052772A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsvorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (12), mit einem in dem Gehäuse (12) angeordneten ersten Planetenradsatz (18), welcher als erste Elemente ein erstes Sonnenrad (22), einen ersten Planetenträger (24) und ein erstes Hohlrad (26) aufweist, mit einem in dem Gehäuse (12) angeordneten zweiten Planetenradsatz (20), welcher als zweite Elemente ein drehfest mit dem ersten Hohlrad (26) gekoppeltes oder koppelbares zweites Sonnenrad (30), einen zweiten Planetenträger (32) und ein zweites Hohlrad (34) aufweist, mit einer elektrischen Maschine (40), welche einen Stator (42) und einen Rotor (44) aufweist, mit einer von dem Rotor (44) antreibbaren und permanent drehfest mit dem ersten Sonnenrad (22) verbundenen Eingangswelle (50), mit einer Ausgangswelle (52), mit einem Differentialgetriebe (54), mit einer Seitenwelle (76) und mit einem ersten Schaltelement (56), welches dazu vorgesehen ist, das erste Hohlrad (26) drehfest mit dem Gehäuse (12) zu verbinden,wobei der Rotor (44), der erste Planetenradsatz (18), der zweite Planetenradsatz (20) und das Differentialgetriebe (54) koaxial zueinander angeordnet sind, und wobei die Seitenwelle (76) zwischen dem Differentialgetriebe (54) und einem Rad des Kraftfahrzeuges angeordnet ist und den Rotor (44) durchsetzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Eine solche elektrische Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug ist beispielsweise bereits der JP H05 116 549 A als bekannt zu entnehmen. Die elektrische Antriebsvorrichtung weist ein Gehäuse, einen ersten Planetenradsatz und einen zweiten Planetenradsatz auf. Die Planetenradsätze sind in dem Gehäuse angeordnet. Der Planetenradsatz weist ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetenträger und ein erstes Hohlrad auf, wobei das erste Sonnenrad, der erste Planetenträger und das erste Hohlrad erste Elemente des ersten Planetenradsatzes sind beziehungsweise auch als erste Elemente des ersten Planetenradsatzes bezeichnet werden. Der zweite Planetenradsatz weist ein drehfest mit dem ersten Hohlrad gekoppeltes oder koppelbares zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetenträger und ein drehfest mit dem ersten Planetenträger gekoppeltes oder koppelbares zweites Hohlrad auf. Das zweite Sonnenrad, der zweite Planetenträger und das zweite Hohlrad sind zweite Elemente des zweiten Planetenradsatzes beziehungsweise werden auch als zweite Elemente des zweiten Planetenradsatzes bezeichnet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders effizienter Betrieb und eine besonders kompakte Bauweise der Antriebsvorrichtung realisiert werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Ausgegangen wird von einer elektrischen Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche ein Gehäuse aufweist. In dem Gehäuse ist ein erster Planetenradsatz angeordnet, welcher als erste Elemente ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetenträger und ein erstes Hohlrad aufweist. Ferner ist in dem Gehäuse ein zweiter Planetenradsatz angeordnet, welcher als zweite Elemente ein drehfest mit dem ersten Hohlrad (26) gekoppeltes oder koppelbares zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetenträger und ein zweites Hohlrad aufweist. Ferner weist die elektrische Antriebsvorrichtung eine elektrische Maschine auf, welche einen Stator und einen Rotor aufweist. Ferner sind eine von dem Rotor antreibbare und permanent drehfest mit dem ersten Sonnenrad verbundenen Eingangswelle, eine Ausgangswelle, ein Differentialgetriebe und eine von dem Differentialgetriebe antreibbare Seitenwelle vorgesehen.
Ein erstes Schaltelement ist dazu vorgesehen, das erste Hohlrad (26) drehfest mit dem Gehäuse (12) zu verbinden, wobei der Rotor, der erste Planetenradsatz, der zweite Planetenradsatz und das Differentialgetriebe koaxial zueinander angeordnet sind, und wobei die Seitenwelle zwischen dem Differentialgetriebe und einem Rad des Kraftfahrzeuges angeordnet ist und den Rotor durchsetzt.
Um eine elektrische Antriebsvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass sich ein besonders verlustarmer und somit effizienter Betrieb sowie eine besonders kompakte Bauweise der elektrischen Antriebsvorrichtung realisieren lassen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zum einen der zweite Planetenträger permantent drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist.
Ferner ist erfindungsgemäß ein zweites Schaltelement vorgesehen, mittels welchem eines der zweiten Elemente drehfest mit einem der ersten Elemente verbunden werden kann.
Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Differentialgetriebe ein Kugeldifferential mit einem Ausgleichsgehäuse aufweist, wobei das Ausgleichsgehäuse permanent drehfest mit dem ersten Planetenträger verbunden ist.
Das Kugeldifferential ist vorzugsweise ein Kegelraddifferential, welches drehbar an dem Ausgleichsgehäuse gelagerte Ausgleichsräder aufweist. Außerdem weist das Kugeldifferential Abtriebsräder auf, welche, insbesondere gleichzeitig, mit den Ausgleichsrädern kämmen. Die Ausgleichsräder und die Abtriebsräder sind auf bekannte Weise Zahnräder des Kugeldifferentials, wobei die Zahnräder vorzugsweise als Kegelräder ausgebildet sind. Die Abtriebsräder sind von den Ausgleichsrädern antreibbar, wobei über die Abtriebsräder Abtriebswellen angetrieben werden können. Über die Abtriebswellen, welche beispielsweise als Gelenkwellen ausgebildet sind und auch als Seitenwellen bezeichnet werden, können jeweilige Räder des Kraftfahrzeugs angetrieben werden. Das Kugeldifferential zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass das Ausgleichsgehäuse einen Aufnahmeraum oder Aufnahmebereich begrenzt, in welchem die genannten Zahnräder zumindest teilweise, insbesondere überwiegend oder vollständig, angeordnet beziehungsweise aufgenommen sind. Dabei ist der Aufnahmeraum beziehungsweise Aufnahmebereich innenumfangsseitig zumindest im Wesentlichen rund beziehungsweise kugelförmig oder kugelsegmentförmig ausgebildet.
Das Kugeldifferential weist eine Funktion auf, welche aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt ist.
Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das erste Sonnenrad axial, das heißt in axialer Richtung der koaxial zueinander angeordneten Planetenradsätze, neben dem Ausgleichsgehäuse angeordnet ist. Dabei ist der größte Außendurchmesser des Ausgleichsgehäuses größer als ein Außendurchmesser, insbesondere der größte Außendurchmesser, des ersten Sonnenrades.
Das jeweilige Element des jeweiligen Planetenradsatzes ist dann, wenn das jeweilige Element nicht drehfest mit dem Gehäuse verbunden, das heißt nicht drehfest an dem Gehäuse festgelegt ist, um eine auch als Hauptdrehachse bezeichnete Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar, beziehungsweise dreht sich um die Hauptdrehachse relativ zu dem Gehäuse, wenn der jeweilige Planetenradsatz angetrieben wird, das heißt wenn ein Drehmoment in den jeweiligen Planetenradsatz eingeleitet wird. Dabei fällt die axiale Richtung des jeweiligen Planetenradsatzes mit der genannten Hauptdrehachse zusammen, wobei die axiale Richtung der elektrischen Antriebsvorrichtung insgesamt mit der Hauptdrehachse zusammenfällt. Dabei verläuft die radiale Richtung des jeweiligen Planetenradsatzes senkrecht zur axialen Richtung. Die ersten Elemente, die zweiten Elemente und das Gehäuse sind jeweilige Bauelemente der Antriebsvorrichtung beziehungsweise werden auch als jeweilige Bauelemente der Antriebsvorrichtung bezeichnet.
Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das zweite Sonnenrad axial, das heißt in axialer Richtung des jeweiligen Planetenradsatzes, überlappend zu dem Ausgleichsgehäuse angeordnet ist, sodass beispielsweise zumindest ein Teilbereich des Ausgleichsgehäuses in einem mit der axialen Richtung des jeweiligen Planetenradsatzes zusammenfallende Richtung durch das erste Sonnenrad überdeckt beziehungsweise überlappt ist.
Unter dem Merkmal, dass die Planetenradsätze koaxial zu dem Differentialgetriebe angeordnet sind, ist insbesondere zu verstehen, dass die Hauptdrehachse mit der Differentialdrehachse zusammenfällt. Die Hauptdrehachse entspricht auch einer Drehachse der Eingangswelle sowie einer Drehachse der Ausgangswelle.
Außerdem ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest ein Teil des ersten Schaltelementes radial umgebend und axial überlappend zu dem ersten Planetenradsatz angeordnet ist. Unter dem Merkmal, dass zumindest ein Teil des ersten Schaltelementes radial umgebend zu dem ersten Planetenradsatz angeordnet ist, ist zu verstehen, dass zumindest ein axialer Teilbereich des ersten Planetenradsatzes in radialer Richtung des ersten Planetenradsatzes nach außen hin durch zumindest einen Teilbereich des ersten Schaltelementes überdeckt ist. Besonders vorteilhaft ist ein Kraftübertragungsbereich des ersten Schaltelementes radial umgebend zu dem ersten Planetenradsatz angeordnet, was bedeutet, dass ein Innendurchmesser des Kraftübertragungsbereiches größer ist als ein Außendurchmesser des ersten Planetenradsatzes. Der erste Kraftübertragungsbereich ist dabei vorteilhaft durch ein Lamellenpaket, bestehend aus Außenlamellen und Innenlamellen, des ersten Schaltelementes gebildet.
Insgesamt ergibt sich so eine kompakte elektrische Antriebsvorrichtung bei welcher zwei vorteilhaft abgestufte Getriebegänge möglich sind, wobei trotz der hohen Kompaktheit auch eine gute Beölung der zugehörigen Elemente ermöglicht wird.
Unter einer drehfesten Verbindung zweier drehbar gelagerter Elemente ist im Rahmen der Erfindung insbesondere zu verstehen, dass die beiden drehfest miteinander verbundenen Elemente koaxial zueinander angeordnet sind und derart miteinander verbunden sind, dass sie sich mit gleicher Winkelgeschwindigkeit drehen, insbesondere dann, wenn sie angetrieben werden.
Unter einer drehfeste Verbindung eines drehbar gelagerten Elementes, mit dem Gehäuse ist zu verstehen, dass das drehfest mit dem Gehäuse verbundene Element derart mit dem Gehäuse verbunden ist, dass das drehfest mit dem Gehäuse verbundene Element relativ zu dem Gehäuse nicht gedreht werden kann, das heißt, dass das drehfest mit dem Gehäuse verbundene Element gegen relativ zu dem Gehäuse erfolgende Relativdrehungen gesichert ist.
Unter einer permanent drehfesten Kopplung beziehungsweise Verbindung ist im Rahmen der Erfindung insbesondere zu verstehen, dass zwei permanent drehfest miteinander verbundene Bauelemente permanent, das heißt stets oder dauerhaft drehfest miteinander verbunden beziehungsweise gekoppelt sind, sodass keine Kopplungseinrichtung beziehungsweise kein Schaltelement vorgesehen ist, mittels welcher beziehungsweise mittels welchem diese permanent drehfeste Kopplung beziehungsweise Verbindung aufgehoben werden könnte beziehungsweise welche oder welches zwischen einem die drehfeste Kopplung bewirkenden Koppelzustand und einem die drehfeste Kopplung aufhebenden Entkoppelzustand umschaltbar ist.
Das erste Schaltelement kann beispielsweise zwischen einem ersten Verbindungszustand und einem ersten Freigabezustand umgeschaltet werden. Der erste Verbindungszustand korrespondiert beispielsweise mit wenigstens einer ersten Verbindungsstellung, wobei der erste Freigabezustand beispielsweise mit wenigstens einer ersten Freigabestellung korrespondiert. Somit kann beispielsweise das erste Schaltelement, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder translatorisch, zwischen der ersten Verbindungsstellung und der ersten Freigabestellung bewegt werden. In dem ersten Verbindungszustand ist das erste Hohlrad mittels des ersten Schaltelements drehfest mit dem Gehäuse verbunden, sodass sich das erste Hohlrad insbesondere auch dann nicht relativ zu dem Gehäuse dreht beziehungsweise drehen kann, wenn der ersten Planetenradsatz angetrieben wird. in dem ersten Freigabezustand jedoch gibt das erste Schaltelement das erste Hohlrad für Drehungen relativ zu dem Gehäuse frei, sodass sich das erste Hohlrad insbesondere dann relativ zu dem Gehäuse, insbesondere um die Hauptdrehachse, dreht beziehungsweise drehen kann, wenn der erste Planetenradsatz angetrieben wird.
Das zweite Schaltelement ist beispielsweise zwischen einem zweiten Verbindungszustand und einem zweiten Freigabezustand umschaltbar. Der zweite Verbindungszustand korrespondiert beispielsweise mit wenigstens einer zweiten Verbindungsstellung des zweiten Schaltelements, wobei der zweite Freigabezustand beispielsweise mit wenigstens einer zweiten Freigabestellung des zweiten Schaltelements korrespondiert. Das zweite Schaltelement kann beispielsweise, insbesondere translatorisch und/oder relativ zu dem Gehäuse, zwischen dem zweiten Verbindungszustand und dem zweiten Freigabezustand bewegt werden. In dem zweiten Verbindungszustand ist das eine zweite Element mittels des zweiten Schaltelements mit dem einen ersten Element drehfest verbunden, sodass sich das eine zweite Element insbesondere auch dann nicht relativ zu dem einen ersten Element drehen kann, wenn der Planetenradsatz angetrieben wird. In dem zweiten Freigabezustand jedoch gibt das zweite Schaltelement das eine zweite Element für relativ zu dem einen ersten Element frei, sodass sich das eine zweite Element insbesondere dann relativ zu dem einen ersten Element, insbesondere um die Hauptdrehachse dreht beziehungsweise drehen kann, wenn der zweite Planetenradsatz angetrieben wird.
Eine erste Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das zweite Schaltelement in einem Momentenfluss zwischen dem zweiten Hohlrad und dem ersten Planetenträger derart angeordnet ist, dass mittels des zweiten Schaltelementes das zweite Hohlrad drehfest mit dem ersten Planetenträger verbunden werden kann, wobei das erste Hohlrad permanent drehfest mit dem zweiten Sonnenrad verbunden ist. Dadurch lässt sich zum einen ein Getriebegang mit günstiger Übersetzung bilden, zum anderen lässt sich das zweite Schaltelement vorteilhaft anordnen. Zum anderen lässt sich damit ein günstiges Beölungskonzept realisieren.
Eine weitere Weiterbildung sieht vor, dass das zweite Schaltelement axial, das heißt in axialer Richtung der Planetenradsätze auf einer dem ersten Planetenradsatz abgewandten Seite des zweiten Planetenradsatzes angeordnet ist. Ganz besonders vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang das zweite Schaltelement axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz und einem Parksperrenrad angeordnet, wobei das Parksperrenrad drehfest mit dem Ausgleichsgehäuse verbunden ist. Bei dieser besonders vorteilhaften Anordnung, bei der der erste Planetenradsatz, der zweite Planetenradsatz, das zweite Schaltelement und das Parksperrenrad in der axialen Richtung gesehen in der genannten Reihenfolge nacheinander angeordnet sind, kann ein erstes Kopplungselement der zweiten Schalteinheit vorteilhaft drehfest und axial verschiebbar mit einer Nabe des Parksperrenrades verbunden werden, wobei ein zweites Kopplungselement des zweiten Schaltelementes drehfest mit dem zweiten Hohlrad verbunden ist.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die elektrische Antriebsvorrichtung ein erstes Axiallager auf, welches dazu ausgebildet ist, den ersten Planetenträger gegenüber dem zweiten Sonnenrad axial abzustützen. Mit anderen Worten ist mittels des ersten Axiallagers beispielsweise der erste Planetenträger gegenüber dem zweiten Sonnenrad beziehungsweise an dem zweiten Sonnenrad axial abstützbar oder abgestützt. Generell ist im Rahmen der Erfindung unter einem Axiallager ein Lager zu verstehen, das Axialkräfte aufnehmen kann.
Dabei ist das erste Axiallager in besonders vorteilhafter Weise axial, das heißt in axialer Richtung des jeweiligen Planetenradsatzes, zwischen dem ersten Planetenradsatz und dem zweiten Planetenradsatz angeordnet. Dadurch kann eine verlustarme Lagerung auf besonders bauraumgünstige Weise dargestellt werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die elektrische Antriebsvorrichtung ein zweites Axiallager aufweist, welches axial zwischen dem zweiten Sonnenrad und einer zweiten Hohlradwelle des zweiten Hohlrades angeordnet ist, wobei das zweite Axiallager axial auf einer dem ersten Planetenradsatz abgewandten Seite des zweiten Planetenradsatzes angeordnet ist. Dadurch kann der Bauraumbedarf besonders gering gehalten werden.
Zusätzlich zu dem zweiten Axiallager kann ein drittes Axiallager vorgesehen sein. Das dritte Axiallager ist dazu ausgebildet, den zweiten Planetenträger axial gegen das zweite Hohlrad abzustützen, wobei das dritte Axiallager axial auf einer dem zweiten Planetenradsatz abgewandten Seite des zweiten Axiallagers angeordnet ist. Mit anderen Worten ist beispielsweise mittels des dritten Axiallagers der zweite Planetenträger in axialer Richtung gegen das zweite Hohlrad beziehungsweise an dem zweiten Hohlrad abstützbar oder abgestützt und somit gelagert, sodass sich auf bauraumgünstige Weise eine effiziente und verlustarme Lagerung darstellen lässt.
Eine weitere Weiterbildung sieht ein viertes Axiallager vor, mittels welchem das zweite Sonnenrad axial gegenüber dem Parksperrenrad und somit auch gegenüber dem Ausgleichsgehäuse abgestützt wird. Das vierte Axiallager ist vorteilhaft axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz und dem Parksperrenrad angeordnet.
Eine weitere Weiterbildung sieht ein fünftes Axiallager vor, welches dazu ausgebildet ist, das Ausgleichsgehäuse und mit diesem den ersten Planetenträger gegen das Gehäuse abzustützen, wobei das fünfte Axiallager axial auf der dem ersten Planetenradsatz abgewandten Seite des zweiten Planetenradsatzes und somit „ausgangsseitig“ des zweiten Planetenradsatzes und radial innerhalb des größten Außendurchmessers des Ausgleichsgehäuses angeordnet ist. Das fünfte Axiallager ist vorteilhaft axial benachbart zu dem vierten Axiallager angeordnet. Das Ausgleichsgehäuse wird beispielsweise auch als Differentialkäfig bezeichnet oder ist als ein Differentialkäfig ausgebildet, an welchem zumindest die Ausgleichsräder drehbar gelagert sein können.
Besonders vorteilhaft sind genau vier Axiallager vorgesehen, nämlich das erste Axiallager, das zweite Axiallager, das vierte Axiallage und das fünfte Axiallager, wobei das erste Axiallager axial zwischen dem ersten und dem zweiten Planetenradsatz angeordnet ist und das zweite Axiallager, das vierte Axiallager und das fünfte Axiallager axial auf der dem ersten Planetenradsatz abgewandten Seite angeordnet sind.
Eine weitere Weiterentwicklung sieht ein erstes Radiallager vor, welches dazu ausgebildet ist, den ersten Planetenträger radial gegen das erste Sonnenrad abzustützen, wobei das erste Radiallager axial auf einer dem zweiten Planetenradsatz abgewandten Seite des ersten Planentenradsatzes angeordnet ist.
Eine weitere Weiterentwicklung sieht ein zweites Radiallager vor, welches dazu ausgebildet ist, das zweite Sonnenrad gegen das Ausgleichsgehäuse abzustützen.
Besonders vorteilhaft sind genau zwei Radiallager, nämlich das erste Radiallager und das zweite Radiallager vorgesehen.
Um auf bauraumgünstige Weise einen besonders effizienten Betrieb darstellen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das erste Schaltelement als ein Lamellenschaltelement ausgebildet ist. Dabei weist das erste Schaltelement beispielsweise mehrere, in axialer Richtung hintereinander beziehungsweise aufeinanderfolgend angeordnete Lamellen, insbesondere Reiblamellen, auf, welche zusammengedrückt beziehungsweise zusammengepresst werden können. Dadurch kann beispielsweise das erste Schaltelement, insbesondere ausschließlich reibschlüssig wenigstens oder genau zwei der Bauelemente drehfeste miteinander verbinden. Dabei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das zweite Schaltelement wenigstens ein Formschlusselement aufweist und somit vorzugsweise als formschlüssiges Schaltelement, insbesondere als Klauenkupplung, ausgebildet ist. Dadurch kann ein besonders wirkungsgradgünstiger Betrieb gewährleistet werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die elektrische Antriebsvorrichtung ein einstückig mit einem Innenlamellenträger des ersten Schaltelements ausgebildetes zweites Verbindungselement, welches auf einer ersten Seite mittels einer ersten Steck- oder Schweißverbindung drehfest mit dem ersten Hohlrad und auf einer zweiten Seite mittels einer zweiten Steck- oder Schweißverbindung drehfest mit dem zweiten Sonnenrad verbunden ist. Hierdurch kann der Bauraumbedarf auf besonders einfache Weise gering gehalten werden.
Unter dem Merkmal, dass das zweite Schaltelement wenigstens ein Formschlusselement aufweist, kann insbesondere folgendes verstanden werden: Bei einer ersten Variante kann das Formschlusselement ein formschlüssiges Schaltelement an sich, insbesondere eine Klauenkupplung, sein. Bei der ersten Variante ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das zweite Schaltelement ausschließlich beziehungsweise lediglich das Formschlusselement aufweist und somit beispielsweise insgesamt als ein formschlüssiges Schaltelement, insbesondere als eine Klauenkupplung, ausgebildet ist. Dadurch ermöglicht beispielsweise das zweite Schaltelement bei der ersten Variante ausschließlich eine formschlüssige drehfeste Verbindung. Bei einer zweiten Variante ist es denkbar, dass das Formschlusselement an sich als ein formschlüssiges Schaltelement, insbesondere als eine Klauenkupplung, ausgebildet ist. Bei der zweiten Variante umfasst das zweite Schaltelement zusätzlich ein reibschlüssiges Schaltelement, insbesondere ein Lamellenschaltelement. Somit ermöglicht beispielsweise das zweite Schaltelement bei der zweiten Variante durch das Formschlusselement eine formschlüssige drehfeste Verbindung und durch das Lamellenelement eine kraftbeziehungsweise reibschlüssige drehfeste Verbindung.
Bei einer dritten Variante ist es denkbar, dass das Formschlusselement als ein insbesondere schaltbarer Freilauf ausgebildet ist. Bei der dritten Variante ist vorzugsweise das zweite Schaltelement insgesamt beziehungsweise an sich als ein insbesondere schaltbarer Freilauf ausgebildet, sodass das zweite Schaltelement bei der dritten Variante lediglich beziehungsweise ausschließlich den insbesondere schaltbaren Freilauf als das Formschlusselement aufweist. Somit ermöglicht das zweite Schaltelement bei der dritten Variante ausschließlich eine formschlüssige drehfeste Verbindung. Bei einer vierten Variante kann vorgesehen sein, dass das Formschlusselement als der zuvor beschriebene Freilauf, insbesondere als der zuvor beschriebene schaltbare Freilauf, ausgebildet ist. Bei der vierten Variante umfasst das zweite Schaltelement darüber hinaus ein reib- beziehungsweise kraftschlüssiges Schaltelement wie beispielsweise ein Lamellenschaltelement. Somit kann bei der vierten Variante das zweite Schaltelement eine kraft- beziehungsweise reibschlüssige drehfeste Verbindung sowie eine formschlüssige drehfeste Verbindung ermöglichen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Figuren.
Die Zeichnung zeigt in:

1 eine schematische Darstellung eines Getriebeteils einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug;
2 eine schematische Darstellung eines Getriebeteils einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsvorrichtung;
3 die erste Ausführungsform in einer ersten Variante;
4 die erste Ausführungsform in einer zweiten Variante.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1, 3 und 4 zeigen in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform einer elektrischen Antriebsvorrichtung 10, 210 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen.
Dabei zeigt 1 lediglich ein schematisch dargestelltes Planetengetriebe 16, 216 der ersten Ausführungsform. Die 3 und 4 zeigen eine erste Variante und eine zweite Variante der ersten Ausführungsform, wobei sich die Varianten nur in Details unterscheiden, die in der 1 nicht dargestellt sind.
Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise als ein Elektrofahrzeug, insbesondere als ein batterieelektrisches Fahrzeug, ausgebildet und, insbesondere ausschließlich, elektrisch antreibbar. Dabei kann das Kraftfahrzeug, insbesondere ausschließlich, mittels der elektrischen Antriebsvorrichtung 10, 210 elektrisch angetrieben werden. Die elektrische Antriebsvorrichtung 10, 210 umfasst ein schematisch dargestelltes Gehäuse 12. Die elektrische Antriebsvorrichtung 10, 210 umfasst darüber hinaus das Planetengetriebe 16, 216 welches in dem Gehäuse 12 angeordnet beziehungsweise aufgenommen ist. Das Planetengetriebe 16, 216 und somit die elektrische Antriebsvorrichtung 10, 210 umfasst einen ersten Planetenradsatz 18 und einen zweiten Planetenradsatz 20, welche koaxial zueinander angeordnet sind. Der erste Planetenradsatz 18 weist ein erstes Sonnenrad 22, einen ersten Planetenträger 24 und ein erstes Hohlrad 26 auf. Das erste Sonnenrad 22, der erste Planetenträger 24 und das erste Hohlrad 26 sind erste Elemente des Planetenradsatzes 18 beziehungsweise werden auch als erste Elemente bezeichnet. Außerdem umfasst der erste Planetenradsatz 18 wenigstens ein erstes Planetenrad 28, welches drehbar an dem Planetenträger 24 gelagert ist und gleichzeitig mit dem ersten Sonnenrad 22 und mit dem ersten Hohlrad 26 kämmt.
Der zweite Planetenradsatz 20 weist ein zweites Sonnenrad 30, einen zweiten Planetenträger 32 und ein zweites Hohlrad 34 auf. Das zweite Sonnenrad 30, der zweite Planetenträger 32 und das zweite Hohlrad 34 sind zweite Elemente des Planetenradsatzes 20 beziehungsweise werden auch als zweite Elemente bezeichnet. Die Sonnenräder 22 und 30, die Planetenträger 24 und 32 und die Hohlräder 26 und 34 und das Gehäuse 12 werden auch als Bauelemente der Antriebsvorrichtung 10, 210 bezeichnet. Die Planetenradsätze 18 und 20 sind dabei in dem Gehäuse 12 aufgenommen beziehungsweise angeordnet. Der zweite Planetenradsatz 20 umfasst darüber hinaus wenigstens ein zweites Planetenrad 36, welches drehbar an dem zweiten Planetenträger 32 gelagert ist und gleichzeitig mit dem zweiten Sonnenrad 30 und mit dem zweiten Hohlrad 34 kämmt. Die Planetenträger 24 und 32 werden auch als Stege bezeichnet.
Insbesondere dann, wenn das jeweilige Element nicht drehfest mit dem Gehäuse 12 verbunden ist, kann sich das jeweilige Element um eine auch als Hauptdrehachse 38 bezeichnete Drehachse relativ zu dem Gehäuse 12 drehen beziehungsweise das jeweilige Element dreht sich insbesondere dann um die Hauptdrehachse 38 relativ zu dem Gehäuse 12, wenn der jeweilige Planetenradsatz 18 beziehungsweise 20 angetrieben wird, das heißt wenn ein Drehmoment in den jeweiligen Planetenradsatz 18 beziehungsweise 20 eingeleitet wird. Alternativ oder zusätzlich können sich die jeweiligen Bauelemente um die Hauptdrehachse 38 insbesondere dann relativ zueinander drehen, wenn die jeweiligen Bauelemente nicht drehfest miteinander verbunden sind. Sind beispielsweise zwei der Bauelemente drehfest miteinander verbunden beziehungsweise drehfest miteinander gekoppelt, so sind die drehfest miteinander verbundenen Bauelemente gegen relativ zueinander erfolgende Drehungen gesichert. Sind beispielsweise zwei der Elemente drehfest miteinander verbunden beziehungsweise gekoppelt, und werden die Planetenradsätze 18 und 20 angetrieben, so drehen sich die drehfest miteinander verbundenen Elemente gemeinsam und somit als Block um die Hauptdrehachse 38, insbesondere relativ zu dem Gehäuse 12. Dies bedeutet, dass dann die drehfest miteinander verbundenen Elemente als Block umlaufen. Ist beispielsweise das jeweilige Element drehfest mit dem Gehäuse 12 verbunden beziehungsweise gekoppelt, so ist das jeweilige Element gegen relativ zu dem Gehäuse 12 und um die Hauptdrehachse 38 erfolgende Drehungen gesichert, sodass sich das jeweilige, drehfest mit dem Gehäuse 12 verbundene Element nicht relativ zu dem Gehäuse 12 um die Hauptdrehachse 38 drehen kann.
Aus 1, 3 und 4 ist erkennbar, dass im Falle der ersten Ausführungsform das zweite Sonnenrad 30 drehfest mit dem ersten Hohlrad 26 gekoppelt ist. Bei der in 1, 3 und 4 gezeigten ersten Ausführungsform ist das zweite Sonnenrad 30 permanent drehfest mit dem ersten Hohlrad 26 verbunden.
Die elektrische Antriebsvorrichtung 10, 210 umfasst darüber hinaus eine in 3 und 4 schematisch dargestellte elektrische Maschine 40, mittels welcher das Kraftfahrzeug elektrisch angetrieben werden kann. Beispielsweise können mittels der elektrischen Maschine 40 wenigstens oder genau zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Räder des Kraftfahrzeugs elektrisch angetrieben werden. Durch elektrisches Antreiben der Räder kann das Kraftfahrzeug insgesamt elektrisch angetrieben werden. Hierzu umfasst die elektrische Maschine 40 einen in 3 und 4 schematisch dargestellten Stator 42 und einen Rotor 44. Der Rotor 44 ist um eine Maschinendrehachse 46 relativ zu dem Stator 42 drehbar. Dabei fällt die Maschinendrehachse 46 mit der Hauptdrehachse 38 zusammen. Insbesondere ist der Rotor 44 von dem Stator 42 antreibbar und dadurch um die Maschinendrehachse 46 relativ zu dem Stator 42 drehbar. Die elektrische Maschine 40 kann in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betrieben werden. Über den Rotor 44 kann die elektrische Maschine 40 Drehmomente zum, insbesondere rein elektrischen, Antreiben der Räder und somit des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Dieses jeweilige, von der elektrischen Maschine 40 über den Rotor 44 bereitgestellte Drehmoment zum elektrischen Antreiben der Räder ist in 3 durch einen Pfeil 48 veranschaulicht.
Die elektrische Antriebsvorrichtung 10, 210, insbesondere das Planetengetriebe 16, 216 weist eine permanent drehfest mit dem ersten Sonnenrad 22 verbundene Eingangswelle 50 auf, welche von dem Rotor 44 antreibbar und insbesondere um die Hauptdrehachse 38 beziehungsweise um die Maschinendrehachse 46 relativ zu dem Gehäuse 12 drehbar ist. Beispielsweise ist die Eingangswelle 50 permanent drehfest mit dem Rotor 44 verbunden. Die Elemente der Planetenradsätze 18 und 20 und die Eingangswelle 50 werden beispielsweise auch als Komponenten bezeichnet. Bezogen auf einen von dem Rotor 44 über das Planetengetriebe 16, 216 zu den Rädern verlaufenden Drehmomentenfluss, über welchen das jeweilige, von der elektrischen Maschine 40 über deren Rotor 44 bereitgestellte Drehmoment von dem Rotor 44 auf die Räder übertragen werden, ist die Eingangswelle 50 die erste der Komponenten, auf die das jeweilige, von der elektrischen Maschine bereitgestellte Drehmoment übertragen wird. Mit anderen Worten ist die Eingangswelle 50 in dem Drehmomentenfluss stromauf der anderen, beziehungsweise aller anderen Komponenten angeordnet, somit wird das jeweilige, von der elektrischen Maschine 40 über den Rotor 44 bereitgestellte Drehmoment bezogen auf die Komponenten zunächst auf die Eingangswelle 50 und erst danach auf die jeweils übrigen beziehungsweise anderen Komponenten übertragen. Dadurch kann beispielsweise das jeweilige, von der elektrischen Maschine 40 bereitgestellte Drehmoment über die Eingangswelle 50 in das Planetengetriebe 16, 216 eingeleitet werden.
Die elektrische Antriebsvorrichtung 10, 210, insbesondere das Planetengetriebe 16, 216, weist eine um die Hauptdrehachse 38 relativ zu dem Gehäuse 12 drehbare Ausgangswelle 52 auf, über welche das Planetengetriebe 16, 216 Drehmomente in Form von Abtriebsdrehmomente, insbesondere zum Antreiben der Räder, bereitstellen kann. Das jeweilige Abtriebsdrehmoment resultiert dabei aus dem jeweiligen Drehmoment, welches von der elektrischen Maschine 40 bereitgestellt wird. Das jeweilige Abtriebsdrehmoment kann aus dem Planetengetriebe 16, 216 über die Ausgangswelle 52 ausgeleitet werden.
Die elektrische Antriebsvorrichtung 10, 210 umfasst darüber hinaus ein einfach auch als Differential bezeichnetes Differentialgetriebe 54. Das Differentialgetriebe 54 ist der Achse zugeordnet und wird somit einfach auch als Achsgetriebe bezeichnet. Beispielsweise können die Räder der Achse über das Differentialgetriebe 54 von der elektrischen Maschine 40 angetrieben werden. Somit weist das Differentialgetriebe 54 insbesondere die Funktion auf, das jeweilige, von der elektrischen Maschine 40 bereitgestellte Drehmoment auf die Räder zu verteilen. Dem Differentialgetriebe 54 kommt auch die Funktion zu, beispielsweise bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs einen Drehzahlausgleich zwischen den Rädern beziehungsweise unterschiedliche Drehzahlen der Räder zuzulassen. Dabei ist das Differentialgetriebe 54 von der Ausgangswelle 52 beziehungsweise über die Ausgangswelle 52 von dem Planetengetriebe 16, 216 antreibbar, wie im Folgenden noch genauer erläutert wird.
Die Antriebsvorrichtung 10, 210 weist ein erstes Schaltelement 56 auf, mittels welchem das erste Hohlrad 26 drehfest mit dem Gehäuse 12 verbindbar ist. Außerdem weist die Antriebsvorrichtung 10, 210 ein zweites Schaltelement 58, 258 auf, mittels welchem bei der ersten Ausführungsform das zweite Hohlrad 34 drehfest mit dem ersten Planetenträger 24 verbindbar ist. Dabei sind die Planetenradsätze 18 und 20 koaxial zu dem Differentialgetriebe 54 angeordnet. Um nun eine besonders kompakte Bauweise sowie einen besonders effizienten Betrieb der elektrischen Antriebsvorrichtung 10, 210 realisieren zu können, weist das Differentialgetriebe 54 ein auch als Kegelraddifferential bezeichnete und/oder als Kegelraddifferential ausgebildetes Kugeldifferential 60 mit einem auch als Differentialkorb oder Differentialkäfig bezeichneten Ausgleichsgehäuse 62 auf. Bei der ersten Ausführungsform ist die Ausgangswelle 52 permanent drehfest mit dem Ausgleichsgehäuse 62 verbunden.
Das jeweilige, von der Ausgangswelle 52 bereitgestellte Abtriebsdrehmoment kann auf das Ausgleichsgehäuse 62 übertragen werden, wodurch das Ausgleichsgehäuse 62 antreibbar ist beziehungsweise angetrieben wird. Durch Antreiben des Ausgleichsgehäuses 62 wird dieses um die Hauptdrehachse 68, insbesondere relativ zu dem Gehäuse 12, gedreht.
Aus 3 und 4 ist erkennbar, dass sich das Kugeldifferential 60 dadurch auszeichnet, dass das Ausgleichsgehäuse 62 einen auch als Aufnahmebereich bezeichneten Aufnahmeraum 64 begrenzt. Das Kugeldifferential 60 ist als Kegelraddifferential ausgebildet, welches zwei drehbar an dem Ausgleichsgehäuse 62 gelagerte Ausgleichsräder 66 und 68 und zwei, insbesondere relativ zu dem Ausgleichsgehäuse 62, drehbare Abtriebsräder 70 und 72 aufweist. Die Abtriebsräder 70 und 72 kämmen gleichzeitig mit den Ausgleichsrädern 66 und 68. Die Ausgleichsräder 66 und 68 und die Abtriebsräder 70 und 72 sind Zahnräder, welche als Kegelräder ausgebildet sind. Die Zahnräder sind zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in dem Aufnahmeraum 64 angeordnet.
Die Abtriebsräder 70 und 72 sind, insbesondere permanent, drehfest mit jeweiligen Seitenwellen 74 und 76 verbunden. Dabei sind die zuvor genannten Räder des Kraftfahrzeugs über die Seitenwellen 74 und 76 antreibbar, sodass die Räder über die Seitenwellen 74 und 76 von den Abtriebsrädern 70 und 72 und somit von dem Differentialgetriebe 54 angetrieben werden können.
In 3 und 4 veranschaulichen jeweilige Pfeile 78 und 80 ein jeweiliges, aus dem jeweiligen Abtriebsdrehmoment resultierendes Antriebsdrehmoment, mittels welchem das jeweilige Rad beziehungsweise die jeweilige Seitenwelle 74 beziehungsweise 76 antreibbar ist beziehungsweise angetrieben wird. Wird das Ausgleichsgehäuse 62 um die Hauptdrehachse 38, insbesondere relativ zu dem Gehäuse 12, gedreht, so werden die Ausgleichsräder 66und 68 um die Hauptdrehachse 38, insbesondere relativ zu dem Gehäuse 12, gedreht. Dann werden beispielsweise die Abtriebsräder 70 und 72 und über diese die Seitenwellen 74 und 76 und somit die Räder von den Ausgleichsrädern 66 und 68 angetrieben, wodurch das Kraftfahrzeug insgesamt angetrieben werden kann.
Das Ausgleichsgehäuse 62 ist dabei permanent drehfest mit dem ersten Planetenträger 24 verbunden. Des Weiteren ist das erste Sonnenrad 22 axial neben dem Ausgleichsgehäuse 62 angeordnet, wobei ein größter Außendurchmesser des Ausgleichsgehäuses 62 größer als ein Außendurchmesser, insbesondere als ein größter Außendurchmesser, des ersten Sonnenrads 22 ist. Dies bedeutet beispielsweise, dass das Ausgleichsgehäuse 62 das erste Sonnenrad 22 in senkrecht zur axialen Richtung des jeweiligen Planetenradsatzes 18 beziehungsweise 20 verlaufender radialer Richtung nach außen hin überragt.
Das zweite Sonnenrad 30 ist axial auf Höhe des Ausgleichsgehäuses 62 angeordnet, sodass zumindest ein Teil des Ausgleichsgehäuses 62 in radialer Richtung des jeweiligen Planetenradsatzes 18 beziehungsweise 20 und somit in radialer Richtung der Antriebsvorrichtung 10 nach außen hin von dem zweiten Sonnenrad 30 umgeben ist.
Dabei ist ein Innendurchmesser des zweiten Sonnenrads 30 größer als der größte Außendurchmesser des Ausgleichsgehäuses 62. Insbesondere ist es denkbar, dass zumindest ein Teil des Ausgleichsgehäuses 62, insbesondere der größte Außendurchmesser des Ausgleichsgehäuses 62, radial innerhalb des Sonnenrades angeordnet ist. Somit ist das Sonnenrad 30 beispielsweise nach Art einer Hohlwelle ausgebildet, welche von dem Ausgleichsgehäuse 62 durchdrungen ist. In Richtung der Hauptdrehachse 38, d.h. in axialer Richtung, gesehen überlappt das Ausgleichsgehäuse 62 das zweite Sonnenrad 30 vollständig.
Ein als Lamellenpaket ausgebildeter erster Kraftübertragungsbereich des ersten Schaltelementes 56 ist radial umgebend und axial überlappend zu dem ersten Planetenradsatz 18 angeordnet.
In der in den 1, 3 und 4 gezeigten ersten Ausführungsform ist das zweite Schaltelement 58, 258 axial auf einer dem ersten Planetenradsatz 18 abgewandten Seite des zweiten Planetenradsatzes 20 angeordnet.
Bei der ersten Ausführungsform umfasst die elektrische Antriebsvorrichtung 10, 210 ein erstes Axiallager 82, über welches der erste Planetenträger 24 in axialer Richtung gegenüber dem zweiten Sonnenrad 30 abstützbar oder abgestützt und somit gelagert ist. Dabei ist das erste Axiallager 82 in axialer Richtung zwischen dem ersten Planetenradsatz 18 und dem zweiten Planetenradsatz 20 angeordnet.
Die elektrische Antriebsvorrichtung 10 umfasst darüber hinaus in der in 3 gezeigten ersten Variante der ersten Ausführungsform ein zweites Axiallager 84 mittels welchem das zweite Sonnenrad 30 in axialer Richtung an dem zweiten Planetenträger 32 abstützbar oder abgestützt und somit gelagert ist, wobei das zweite Axiallager 84 axial ausgangsseitig des zweiten Planetenträgers 32 des zweiten Planetenradsatzes 20 angeordnet ist. Des Weiteren ist bei dieser ersten Variante ein drittes Axiallager 86 vorgesehen, mittels welchem der zweite Planetenträger 32 in axialer Richtung an dem zweiten Hohlrad 34 beziehungsweise einer mit dem zweiten Hohlrad 34 drehfest verbundenen zweiten Hohlradwelle 34a abgestützt und somit gelagert ist. Dabei ist das dritte Axiallager 86 axial auf einer dem zweiten Planetenradsatz 20 abgewandten Seite des zweiten Axiallagers 84 angeordnet.
Mittels eines vierten Axiallagers 87 ist das zweite Hohlrad 34 axial gegenüber einem Parksperrenrad 98 beziehungsweise gegenüber einer Nabe 99 des Parksperrenrades 98 beziehungsweise gegenübe dem Ausgleichsgehäuse 62 abgestützt.
Mittels eines fünften Axiallagers 90 ist das Ausgleichsgehäuse 62 und mit diesem das Parksperrenrad 98 gegenüber dem Gehäuse 12 axial abgestützt.
In der in 4 gezeigten besonders vorteilhaften zweiten Variante der ersten Ausführungsform entfällt das dritte Axiallager 86. Mittels des zweiten Axiallagers 284 ist dabei das zweite Sonnenrad 30 direkt gegenüber der zweiten Hohlradwelle 234a abgestützt. Die zweite Hohlradwelle 234a ist drehfest mit dem zweiten Hohlrad 34 verbunden.
Die elektrische Antriebsvorrichtung 10, 210 insbesondere das Planetengetriebe 16, 216, weist darüber hinaus ein erstes Radiallager 88 auf, mittels welchem der ersten Planetenträger 24 in radialer Richtung gegen das erste Sonnenrad 22 abgestützt ist. Dabei ist das erste Radiallager 88 vorteilhaft eingangsseitig, d. h. axial auf einer dem zweiten Planetenradsatz abgewandten Seite, des ersten Planetenradsatzes 18 angeordnet.
Ein zweites Radiallager 89 der elektrischen Antriebsvorrichtung 10, 210 ist dazu vorgesehen, das zweite Hohlrad 34 radial gegenüber dem Ausgleichsgehäuse 62 abzustützen. Das zweite Radiallager 89 ist in axialer Richtung gesehen vorteilhaft auf einer dem ersten Planetenradsatz 18 abgewandten Seite des zweiten Planetenradsatzes 20 angeordnet.
Besonders vorteilhaft sind innerhalb des Planetengetriebes 16, 216 genau zwei Radiallager vorgesehen, nämlich das erste Radiallager 88 und das zweite Radiallager 89.
Darüber hinaus umfasst die Antriebsvorrichtung 10, 210 ein fünftes Axiallager 90, über welches das zweite Hohlrad 34 in axialer Richtung an dem Gehäuse 12 abgestützt und somit gelagert ist. Das fünfte Axiallager 90 ist dabei vorteilhaft axial ausgangsseitig des zweiten Planetenradsatzes 20 und radial innerhalb des größten Außendurchmessers des Ausgleichsgehäuses 62 angeordnet, sodass beispielsweise das Ausgleichsgehäuse 62 das fünfte Axiallager 90 in radialer Richtung nach außen hin überragt.
Bei der in den 1, 3 und 4 gezeigten ersten Ausführungsform der elektrischen Antriebsvorrichtung 10, 210 sowie auch bei der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform der elektrischen Antriebsvorrichtung 110 ist das erste Schaltelement 56 als eine Bremse, insbesondere als eine Reibbremse, und dabei als ein Lamellenschaltelement, das heißt als eine Lamellenbremse ausgebildet. Somit kann beispielsweise bei der ersten Ausführungsform das Hohlrad 26 mittels des Schaltelements 56, insbesondere ausschließlich, reib- beziehungsweise kraftschlüssig drehfest an dem Gehäuse 12 festgelegt werden.
Dem gegenüber weist das zweite Schaltelement 58, 158, 258 in beiden Ausführungsformen wenigstens ein Formschlusselement auf, sodass bei der ersten Ausführungsform das zweite Hohlrad 34 mittels des zweiten Schaltelements 58, 258 mit dem ersten Planetenträger 24 drehfest verbunden werden kann und bei der zweiten Ausführungsform das erste Hohlrad 26 mittels des zweiten Schaltelements 158 mit dem zweiten Sonnenrad 30 verbunden werden kann.
In beiden Ausführungsformen ist der zweite Planetenträger 32 permanent drehfest mit dem Gehäuse 12 verbunden. Besonders vorteilhaft kann eine Beölung von dem zweiten Planetenrad 36 ausgehend von einem in dem Gehäuse 12 angeordneten Ölkanal und einem in oder an dem zweiten Planetenträger 32 angeordneten weiteren Ölkanal erfolgen.
Da das erste Schaltelement 56 als das Lamellenschaltelement ausgebildet ist, weist das erste Schaltelement 56 einen Innenlamellenträger 92 und Innenlamellen auf. Die Innenlamellen sind in um die Hauptdrehachse 38 verlaufender Umfangsrichtung an dem Innenlamellenträger 92 abgestützt oder abstützbar, sodass um die Hauptdrehachse 38 verlaufende Drehmomente zwischen den Innenlamellen und dem Innenlamellenträger 92 übertragen werden können. Der Innenlamellenträger 92 ist besonders vorteilhaft einstückig mit dem ersten Hohlrad 26 ausgebildet. Dabei ist vorteilhaft ein Verbindungselement 94 vorgesehen, welches insbesondere über eine Steck- oder Schweißverbindung, drehfest mit dem zweiten Sonnenrad 30 verbunden ist. Somit sind beispielsweise das Sonnenrad 30 und das Verbindungselement 94 separat voneinander ausgebildete und drehfest miteinander verbundene Teile, die über eine Steck- oder Schweißverbindung drehfest miteinander verbunden sind. Das Verbindungselement 94 ist dabei, insbesondere über eine Steck- oder Schweißverbindung, drehfest mit dem Hohlrad 26 und somit drehfest mit dem Innenlamellenträger 92 verbunden. Somit sind das Hohlrad 26 und das Verbindungselement 94 separat voneinander ausgebildete Teile, welche, insbesondere über eine Steck- oder Schweißverbindung, drehfest miteinander verbunden sind.
Die elektrische Antriebsvorrichtung 10, 210 weist darüber hinaus eine Parksperre 96 auf, über welche die Ausgangswelle 52 und somit das Ausgleichsgehäuse 62 drehfest mit dem Gehäuse 12 verbunden und somit gegen um die Hauptdrehachse 38 und relativ zu dem Gehäuse 12 erfolgende Relativdrehungen gesichert werden können. Dadurch können auch die Räder des Kraftfahrzeugs gegen unerwünschte Drehungen gesichert werden, sodass beispielsweise mittels der Parksperre 96 ein unerwünschtes Wegrollen des Kraftfahrzeugs insbesondere dann vermieden werden kann, wenn das Kraftfahrzeug auf einem Gefälle geparkt ist.
Durch die Anordnung der Axiallager 82, 84, 86, 87 und 90 können alle Axialkräfte in mit der axialen Richtung zusammenfallenden beiden Richtungen sehr gut aus dem Planetengetriebe 16, 216 in das Gehäuse 12 abgeleitet werden. Besonders vorteilhaft ist die Möglichkeit, die Axiallager 82, 84 und 86 jeweils auf gleichem oder ähnlichem Durchmesser anzuordnen, sodass ein zumindest im Wesentlichen gradliniger Kraftfluss gewährleistet werden kann.
Bei der in 3 und 4 veranschaulichten ersten Anführungsform ist die elektrische Maschine 40 als Innenläufer ausgebildet, sodass zumindest ein Längenbereich des Rotors 44 innerhalb des Stators 42 angeordnet, beziehungsweise in radialer Richtung nach außen hin durch den Stator 42 überdeckt ist. Selbstverständlich ist es alternativ denkbar, dass die elektrische Maschine 40 als ein Außenläufer ausgeführt ist.
Die in 4 gezeigte elektrische Antriebsvorrichtung 210 in ihrer zweiten Variante der ersten Ausführungsform unterscheidet sich von der elektrischen Antriebsvorrichtung 10 in der ersten Variante der ersten Ausführungsform dadurch, dass, wie oben schon beschrieben, das dritte Axiallager 86 entfällt.
Außerdem ist bei der in 4 dargestellten zweiten Variante das zweite Schaltelement 258 im Detail etwas anders ausgeführt als bei der in 3 dargestellten ersten Variante.
Bei der in 3 gezeigten ersten besonders vorteilhaften Variante ist ein erstes Kopplungselement 58a des zweiten Schaltelementes 58 drehfest und axial verschiebbar in Bezug auf das Parksperrenrad 98 angeordnet. Eine Schiebemuffe 58c ist dabei drehfest und axial fest mit dem ersten Kopplungselement 58a verbunden. Ein zweites Kopplungselement 58b des zweiten Schaltelementes 58 ist dabei drehfest und axial fest mit dem zweiten Hohlrad 34 verbunden. Die Schiebemuffe 58c ist dabei vorteilhaft axial auf einer dem zweiten Planetenradsatz 20 abegewandten Seite des Parksperrenrades 98 angeordnet.
Bei der zweiten besonders vorteilhaften Variante ist ein erstes Kopplungselement 258a eines alternativen zweiten Schaltelementes 258 drehfest und axial fest mit einem Parksperrenrad 298 verbunden, wobei ein zweites Kopplungselement 258b drehfest und axial fest mit dem zweiten Hohlrad 34 verbunden ist. Eine alternative Schiebemuffe 258c ist dabei drehfest und axial verschiebbar gegenüber dem ersten Kopplungselement 258a angeordnet.
Die in 2 gezeigte zweite Ausführungsform einer elektrischen Antriebsvorrichtung 110 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform vor allem dadurch, dass ein zugehöriges Planetengetriebe 116 ein zweites Schaltelement 158 aufweist, welches dazu vorgesehen ist, das erste Hohlrad 18 drehfest mit dem zweiten Sonnenrad 30 zu verbinden. Es handelt sich bei der zweiten Ausführungsform um eine Ausführungsform des Gegenstandes des Anspruchs 1. Die in den 3 und 4 gezeigten Lagerkonzepte sind nicht ohne Weiteres für die zweite Ausführungsform anwendbar.
Bezugszeichenliste

10; 110; 210: Antriebsvorrichtung
12: Gehäuse
16, 216: Planetengetriebe
18: erster Planetenradsatz
20: zweiter Planetenradsatz
22: erstes Sonnenrad
24: erster Planetenträger
26: erstes Hohlrad
28: erstes Planetenrad
30: zweites Sonnenrad
32: zweiter Planetenträger
34: zweites Hohlrad
34a, 234a: Zweite Hohlradwelle
36: zweites Planetenrad
38: Hauptdrehachse
40: Elektrische Maschine
42: Stator
44: Rotor
46: Maschinendrehachse
48: Pfeil
50: Eingangswelle
52: Ausgangswelle
54: Differentialgetriebe
56: erstes Schaltelement
58, 258: zweites Schaltelement
58a, 258a: Erstes Kopplungselement
58b, 258b: Zweites Kopplungselement
58c, 258c: Schiebemuffe
60: Kugeldifferential
62: Ausgleichsgehäuse
64: Aufnahmeraum
66: Ausgleichsrad
68: Ausgleichsrad
70: Abtriebsrad
72: Abtriebsrad
74: Seitenwelle
76: Seitenwelle
78: Pfeil
80: Pfeil
82: Erstes Axiallager
84, 284: Zweites Axiallager
86: Drittes Axiallager
87: Viertes Axiallager
88: Erstes Radiallager
89: Zweites Radiallager
90: Axiallager
92: Innenlamellenträger
94: Verbindungselement
96: Parksperre
98, 298: Parksperrenrad
99: Nabe

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

JP H05116549 A [0002]

Claims

Elektrische Antriebsvorrichtung (10, 110, 210) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (12), mit einem in dem Gehäuse (12) angeordneten ersten Planetenradsatz (18), welcher als erste Elemente ein erstes Sonnenrad (22), einen ersten Planetenträger (24) und ein erstes Hohlrad (26) aufweist, mit einem in dem Gehäuse (12) angeordneten zweiten Planetenradsatz (20), welcher als zweite Elemente ein drehfest mit dem ersten Hohlrad (26) gekoppeltes oder koppelbares zweites Sonnenrad (30), einen zweiten Planetenträger (32) und ein zweites Hohlrad (34) aufweist, mit einer elektrischen Maschine (40), welche einen Stator (42) und einen Rotor (44) aufweist, mit einer von dem Rotor (44) antreibbaren und permanent drehfest mit dem ersten Sonnenrad (22) verbundenen Eingangswelle (50), mit einer Ausgangswelle (52), mit einem Differentialgetriebe (54), mit einer Seitenwelle (76) und mit einem ersten Schaltelement (56), welches dazu vorgesehen ist, das erste Hohlrad (26) drehfest mit dem Gehäuse (12) zu verbinden, wobei der Rotor (44), der erste Planetenradsatz (18), der zweite Planetenradsatz (20) und das Differentialgetriebe (54) koaxial zueinander angeordnet sind, und wobei die Seitenwelle (76) zwischen dem Differentialgetriebe (54) und einem Rad des Kraftfahrzeuges angeordnet ist und den Rotor (44) durchsetzt, dadurch gekennzeichnet, dass: - der zweite Planetenträger (32) permanent drehfest mit dem Gehäuse (12) verbunden ist, - ein zweites Schaltelement (58, 158, 258) vorgesehen ist, mittels welchem eines der zweiten Elemente (30; 34) drehfest mit einem der ersten Elemente (24; 26) verbunden werden kann, - das Differentialgetriebe (54) ein Kugeldifferential (60) mit einem Ausgleichsgehäuse (62) aufweist, welches permanent drehfest mit dem ersten Planetenträger (24) verbunden ist; - das erste Sonnenrad (22) axial neben dem Ausgleichsgehäuse (62) angeordnet ist, wobei der größte Außendurchmesser des Ausgleichsgehäuses (62) größer als ein Außendurchmesser des ersten Sonnenrades (22) ist; - das zweite Sonnenrad (30) axial überlappend zu dem Ausgleichsgehäuse (62) angeordnet ist, wobei ein Innendurchmesser des zweiten Sonnenrades (30) größer ist als der größte Außendurchmesser des Ausgleichsgehäuses (62); - zumindest ein Teil des ersten Schaltelementes (56) radial umgebend und axial überlappend zu dem ersten Planetenradsatz (18) angeordnet ist.
Elektrische Antriebsvorrichtung (10, 210) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (58, 258) dazu vorgesehen ist, das zweite Hohlrad (34) drehfest mit dem ersten Planetenträger (24) zu verbinden, wobei das erste Hohlrad (26) permanent drehfest mit dem zweiten Sonnenrad (30) verbunden ist.
Elektrische Antriebsvorrichtung (10, 210) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (58, 258) axial auf einer dem ersten Planetenradsatz (18) abgewandten Seite des zweiten Planetenradsatzes (20) angeordnet ist.
Elektrische Antriebsvorrichtung (10, 210) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein erstes Axiallager (82), welches dazu ausgebildet ist, den ersten Planetenträger (24) gegenüber dem zweiten Sonnenrad (30) axial abzustützen, wobei das erste Axiallager (82) axial zwischen dem ersten Planetenradsatz (18) und dem zweiten Planetenradsatz (20) angeordnet ist.
Elektrische Antriebsvorrichtung (10, 210) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zweites Axiallager (84, 284), welches axial zwischen dem zweiten Sonnenrad (30) und einer zweiten Hohlradwelle (34a, 234a) des zweiten Hohlrades (34) angeordnet ist, wobei das zweite Axiallager (84; 284) axial auf einer dem ersten Planetenradsatz (18) abgewandten Seite des zweiten Planetenradsatzes (20) angeordnet ist.
Elektrische Antriebsvorrichtung (10, 210) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein viertes Axiallager (87), mittels welchem das zweite Sonnenrad (30) axial gegenüber einem Parksperrenrad (98) abgestützt wird.
Elektrische Antriebsvorrichtung (10, 210) nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein fünftes Axiallager (90), welches dazu ausgebildet ist, das Ausgleichsgehäuse (62) gegen das Gehäuse (12) abzustützen, wobei das fünfte Axiallager (90) axial ausgangsseitig des zweiten Planetenradsatzes (20) und radial innerhalb des größten Außendurchmessers des Ausgleichsgehäuses (62) angeordnet ist.
Elektrische Antriebsvorrichtung (10, 210) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein erstes Radiallager (88), welches dazu ausgebildet ist, den ersten Planetenträger (24) radial gegen das erste Sonnenrad (22) abzustützen, wobei das erste Radiallager (88) axial auf einer dem zweiten Planetenradsatz (20) abgewandten Seite des ersten Planentenradsatzes (18) angeordnet ist.
Elektrische Antriebsvorrichtung (10, 210) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zweites Radiallager (89), welches dazu ausgebildet ist, das zweite Sonnenrad (30) gegen das Ausgleichsgehäuse (62) abzustützen.
Elektrische Antriebsvorrichtung (10, 210) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein einstückig mit einem Innenlamellenträger (92) des ersten Schaltelements (56) ausgebildetes Verbindungselement (94), welches auf einer ersten Seite mittels einer ersten Steck- oder Schweißverbindung drehfest mit dem ersten Hohlrad (26) und auf einer zweiten Seite mittels einer zweiten Steck- oder Schweißverbindung drehfest mit dem zweiten Sonnenrad (30) verbunden ist.
Elektrische Antriebsvorrichtung (10, 210) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen an dem zweiten Planetenträger (32) angeordneten Ölkanal, mittels welchem eine Lagerstelle des zweiten Planetenrades (36) ausgehend von dem Gehäuse (12) beölt werden kann.