DE102020122906A1 - Driving device for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Antriebsmaschine (1), die über eine Antriebswelle (2) mit einer Getriebevor-richtung (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 erste Planetenradsatz mit mehreren Planetenräder (7a) aufweist, wobei die Planetenräder (7a) des ersten Planetenradsatzes drehbar an einem ersten Planetenradträger (8a) angeordnet sind und mit einer 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 einer zweiten Sonnenrad (9b) sowie mit einem zweiten Hohlrad (10b) im Zahneingriff stehen, wobei der erste Planetenradträger (8a) drehfest mit einer zweiten lastschaltbaren Kupplung (12b) verbunden ist, und der zweite Planetenradträger (8b) über die zweite Kupplung (12b) mit dem ersten Planetenradträger (8a) verbunden ist, wobei die Antriebswelle (2) mit dem ersten Sonnenrad (9a) verbunden ist, und das erste Sonnenrad (9a) mit einer ersten lastschaltbaren Kupplung (12a) verbunden ist, und wobei das zweite Sonnenrad (9b) über die erste Kupplung (12a) mit dem ersten Sonnenrad (9a) verbunden ist.The invention relates to a drive device for a motor vehicle, comprising an electric drive machine (1) which is operatively connected to a transmission device (3) via a drive shaft (2), the transmission device (3) having at least one first and second planetary gear set (4, 5) and a differential stage (6), the first planetary gear stage (4) having a first planetary gearset with a plurality of planetary gears (7a), the planetary gears (7a) of the first planetary gearset being rotatably arranged on a first planetary gear carrier (8a) and having a first sun gear (9a) and with a first ring gear (10a) are in tooth engagement, the second planetary gear stage (5) having a second planetary gear set with a plurality of planetary gears (7b), the planetary gears (7b) of the second planetary gear set being rotatable on a second planetary gear carrier ( 8b) are arranged and with a second sun gear (9b) and with a second ring gear (10b) are in meshing engagement, where in which the first planetary gear carrier (8a) is non-rotatably connected to a second power-shiftable clutch (12b), and the second planetary gear carrier (8b) is connected to the first planetary gear carrier (8a) via the second clutch (12b), the drive shaft (2) having is connected to the first sun gear (9a), and the first sun gear (9a) is connected to a first power-shiftable clutch (12a), and the second sun gear (9b) is connected to the first sun gear (9a) via the first clutch (12a). is.
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug.The invention relates to a drive device for a motor vehicle, in particular for an electrically driven motor vehicle.
Aus der
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug weiterzuentwickeln.The object of the present invention is to further develop a drive device for a motor vehicle.
Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfassT eine elektrische 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 erste Planetenradsatz mit mehreren Planetenräder aufweist, wobei die Planetenräder des ersten Planetenradsatzes drehbar an einem ersten Planetenradträger angeordnet sind und mit einer 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 einer zweiten Sonnenrad sowie mit einem zweiten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei der erste Planetenradträger drehfest mit einer zweiten lastschaltbaren Kupplung verbunden ist, und der zweite Planetenradträger über die zweite Kupplung mit dem ersten Planetenradträger verbunden ist, wobei die Antriebswelle mit dem ersten Sonnenrad verbunden ist, und das erste Sonnenrad mit einer ersten lastschaltbaren Kupplung verbunden ist, und wobei das zweite Sonnenrad über die erste Kupplung mit dem ersten Sonnenrad verbunden 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, the transmission device having at least a first and second planetary gear stage and a differential stage, the first planetary gear stage having a first planetary gear set with a plurality of planetary gears, the planetary gears of the first planetary gearset are arranged rotatably on a first planetary gear carrier and mesh with a first sun gear and with a first ring gear, the second planetary gear stage having a second planetary gearset with a plurality of planetary gears, the planetary gears of the second planetary gearset being rotatably arranged on a second planetary gear carrier and are in meshing engagement with a second sun gear and with a second ring gear, with the first planetary gear carrier being non-rotatably connected to a second power-shiftable clutch, and the second planet carrier is connected to the first planet carrier via the second clutch, wherein the input shaft is connected to the first sun gear, and the first sun gear is connected to a first power shift clutch, and wherein the second sun gear is connected to the first sun gear via the first clutch connected is.
Unter dem Begriff „wirkverbunden“ ist zu verstehen, dass zwei Getriebeelemente direkt miteinander verbunden sein können, oder dass sich zwischen zwei Getriebeelemente 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” is to be understood as meaning that two transmission elements can be directly connected to one another, or that there are further transmission elements between two transmission elements, for example one or more shafts or gears. Two mutually meshing gears are provided for the transmission of a torque and a speed from one gear to the other gear. A gear is to be understood, for example, as a sun gear, a ring gear and a planet gear of a planetary gear set.
Die Wirkverbindung zwischen der Antriebwelle oder einer Abtriebswelle und einem auf der Welle angeordneten Sonnenrad kann auf zwei Arten ausgebildet sein. Einerseits kann das Sonnenrad beziehungsweise die Verzahnung des Sonnenrades direkt auf der Welle eingebracht worden sein, so dass Sonnenrad und Welle als ein Bauteil ausgebildet sind. Andererseits kann das Sonnenrad als von der Welle separat ausgebildetes Bauteil vorliegen, wobei das Sonnenrad auf die Welle drehmomentfest montiert wird beziehungsweise ist.The operative connection between the input shaft or an output shaft and a sun gear arranged on the shaft can be designed in two ways. On the one hand, the sun gear or the toothing of the sun gear can be placed directly on the shaft, so that the sun gear and shaft are designed as one component. On the other hand, the sun wheel can be in the form of a component that is designed separately from the shaft, with the sun wheel being or being mounted torque-proof on the shaft.
Unter dem Begriff „lastschaltbare Kupplung“ ist 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. Somit überträgt die Kupplung nur in einem zumindest teilweise geschlossenen Zustand ein Drehmoment zwischen zwei mit dieser Kupplung wirkverbundenen Wellen, wobei die beiden Wellen im geschlossenen Zustand drehfest miteinander verbunden werden.The term “power shiftable clutch” is to be understood as meaning 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. Thus, the clutch transmits a torque between two shafts that are operatively connected to this clutch only in an at least partially closed state, with the two shafts being connected to one another in a rotationally fixed manner in the closed state.
Die jeweilige Kupplung ist insbesondere als Reibkupplung ausgebildet. Ferner bevorzugt sind die beiden Kupplungen koaxial zueinander angeordnet. 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 respective clutch is designed in particular as a friction clutch. Furthermore, the two clutches are preferably 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 designed to be actuated hydraulically, electromechanically, electromagnetically or, for example, pneumatically.
Ein Öffnen beider Kupplungen kann eine Leistungsabschaltung realisieren. Ein Schließen der ersten Kupplung und ein Öffnen der zweiten Kupplung realisiert eine erste Getriebeübersetzung, wobei ein Schließen der zweiten Kupplung und ein Öffnen der ersten Kupplung eine zweite Getriebeübersetzung realisiert. Um einen weitestgehend zugkraftunterbrechungsfreien Schaltvorgang von der einen Kupplung zur anderen Kupplung zu gewährleisten, öffnet die eine Kupplung in einem zeitlichen Übergangsbereich während sich die andere schließt. Über den Schlupf in den Kupplungen ausgebildet als Reibkupplungen findet so eine drehmomentunterbrechungsfreie Umschaltung zwischen zwei Getriebestufen statt, welche als zugkraftunterbrechungsfreier Umschaltmodus zwischen zwei Getriebestufen vom Betreiber der Antriebsvorrichtung wahrgenommen werden und so der Schaltkomfort für den Betreiber der Antriebvorrichtung gesteigert wird.Opening both clutches can result in a power cut-off. Closing the first clutch and opening the second clutch results in a first gear ratio, with closing the second clutch and opening the first clutch realizing a second gear ratio. In order to ensure that the shifting process from one clutch to the other clutch is as uninterrupted as possible, one clutch opens in a transitional period while the other closes. The slippage in the clutches, which are designed as friction clutches, means that there is no torque interruption when switching between two gear stages Switching mode between two gear stages are perceived by the operator of the drive device and so the shifting comfort for the operator of the drive device is increased.
Vorzugsweise ist die erste Getriebeübersetzung ungleich der zweiten Getriebeübersetzung. Beispielsweise ist die erste Getriebeübersetzung größer als die zweite Getriebeübersetzung. Alternativ ist die erste Getriebeübersetzung kleiner als die zweite Getriebeübersetzung.Preferably, the first gear ratio is unequal to the second gear ratio. For example, the first gear ratio is greater than the second gear ratio. Alternatively, the first gear ratio is smaller than the second gear ratio.
Bevorzugt weist die elektrische Antriebsmaschine 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 (Getriebe) zwischen beiden Wellen angeordnet ist.The electric drive machine preferably has a stator and a rotor, the rotor being connected to the drive shaft in a torque-proof manner. The drive shaft can be designed as a rotor shaft or there is an axial offset between the drive shaft and the rotor shaft, with a torque transmission device (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.Furthermore, the differential stage is preferably designed as a spur gear differential, the differential stage being provided for distributing a drive power of the drive machine to a first and second output shaft.
Die Antriebsmaschine kann koaxial oder achsparallel zur Differentialstufe angeordnet sein.The drive machine can be arranged coaxially or axially parallel to the differential stage.
Vorzugsweise ist die Antriebswelle koaxial zu den beiden Abtriebswellen angeordnet. Insbesondere ist die Antriebswelle als Hohlwelle ausgebildet, wobei eine der beiden Abtriebswellen axial durch die Antriebswelle geführt ist. Vorzugsweise sind die beiden Abtriebswellen auf einer gemeinsamen Antriebsachse angeordnet.The drive shaft is preferably arranged coaxially with the two output shafts. In particular, the drive shaft is designed as a hollow shaft, with 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.
Alternativ ist die Antriebwelle achsparallel zu den beiden Abtriebswellen angeordnet, wobei achsparallel bedeutet, dass ein Achsversatz zwischen Antriebswelle und Abtriebswellen vorhanden ist.Alternatively, the drive shaft is arranged axially parallel to the two output shafts, with axially parallel meaning that there is an axial offset between the input shaft and the output shaft.
Die Differentialstufe weist einen ersten und einen zweiten Planetenradsatz auf, wobei die Planetenräder des ersten Planetenradsatzes der Differentialstufe mit einer Verzahnung an der ersten Abtriebswelle im Zahneingriff stehen, wobei ferner die Planetenräder des zweiten Planetenradsatzes mit einer Verzahnung an der zweiten Abtriebswelle im Zahneingriff stehen, und wobei die Planetenräder beider Planetenradsätze paarweise miteinander im Zahneingriff stehen.The differential stage has a first and a second planetary gear set, the planetary gears of the first planetary gear set of the differential stage being in meshing engagement with a toothing on the first output shaft, and the planetary gears of the second planetary gear set being in meshing engagement with a toothing on the second output shaft, and wherein the planetary gears of both planetary gear sets mesh with each other in pairs.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Die Figuren zeigen jeweils eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung.Further measures improving the invention are presented in more detail below together with the description of a preferred exemplary embodiment of the invention with reference to the figures. The figures each show a simplified schematic representation to illustrate the structure of a drive device according to the invention.
Es zeigt:
-
1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung und -
2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung.
-
1 a first embodiment of the drive device according to the invention and -
2 a second embodiment of the drive device according to the invention.
Gemäß der
Die Getriebevorrichtung 3 umfasst eine erste und zweite Planetenradstufe 4, 5 sowie eine Differentialstufe 6. Die Differentialstufe 6 ist als Stirnraddifferential ausgebildet und dazu vorgesehen, eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine auf eine erste und zweite Abtriebswelle 15a, 15b zu verteilen. Die Antriebswelle 2 ist koaxial zu den beiden Abtriebswellen 15a, 15b angeordnet. Ferner ist die Antriebsmaschine koaxial zur Differentialstufe 6 angeordnet.The
Die erste Planetenradstufe 4 weist einen ersten Planetenradsatz mit mehreren Planetenrädern 7a auf, 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. Mithin kämmen die Planetenräder 7a des ersten Planetenradsatzes radial zwischen dem ersten Sonnenrad 9a und dem ersten Hohlrad 10a.The first
Ferner weist die zweite Planetenradstufe 5 einen zweiten Planetenradsatz mit mehreren Planetenrädern 7b auf, wobei die Planetenräder 7b des zweiten Planetensatzes drehbar an einem zweiten Planetenradträger 8b angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad 9b sowie mit einem zweiten Hohlrad 10b im Zahneingriff stehen. Mithin kämmen die Planetenräder 7b des zweiten Planetenradsatzes radial zwischen dem zweiten Sonnenrad 9b und dem zweiten Hohlrad 10b.Furthermore, the second
Die Antriebswelle 2 ist drehfest mit dem ersten Sonnenrad 9a sowie mit einem Element der ersten lastschaltbaren Kupplung 12a verbunden. Der Planetenradträger 8a ist drehfest mit einem Element der zweiten lastschaltbaren Kupplung 12b verbunden.The
Das erste und das zweite Hohlrad 10a und 10b sind drehfest mit dem Gehäuse 16 verbunden. Über die zweite Kupplung 12b ist der erste Planetenradträger 8a mit dem zweiten Planetenradträger 8b verbindbar. Beim Schließen der zweiten Kupplung 12b und nahezu zeitgleichen Öffnen der ersten Kupplung 12a wird eine drehfeste Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Planetenträger 8a und 8b realisiert, wonach die Planetenradstufe 4 mit der Planetenradstufe 5 gekoppelt ist und ein Drehmoment von der Antriebswelle 2 an die Differentialstufe 6 weitergegeben werden kann.The first and the
Es findet somit ein Leistungspfad ausgehend von der Antriebswelle 2 zum ersten Sonnenrad 9a und zur ersten Kupplung 12a statt, wobei die erste Kupplung aufgrund ihres geöffneten Zustandes kein Drehmoment weitergeben kann. Demnach wird die Leistung vom ersten Sonnenrad 9a auf das erste Planetenrad 7a an den ersten Planetenradträger 8a weitergegeben, welcher die Leistung aufgrund der geschlossenen zweiten Kupplung 12b an den zweiten Planetenradträger 8b und schließlich zum weitergeleitet wird.There is thus a power path starting from the
Das erste Sonnenrad 9a ist über die ersten Kupplung 12a mit dem zweiten Sonnenrad 9b verbindbar. Beim Schließen der ersten Kupplung 12a und nahezu zeitgleichen Öffnen der zweiten Kupplung 12b wird eine drehfeste Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Sonnenrad 9a, 9b realisiert, wonach die Planetenradstufe 4 mit der Planetenradstufe 5 gekoppelt ist und ein Drehmoment von der Antriebswelle 2 an die Differentialstufe 6 weitergegeben werden kann.The
Es findet somit ein Leistungspfad ausgehend von der Antriebswelle 2 zum ersten Sonnenrad 9a, wobei die Leistung aufgrund der geöffneten zweiten Kupplung 12b nicht über den ersten Planetenradträger 8a weitergegeben werden kann. Demnach wird die Leistung über die erste Kupplung 12a an das zweite Sonnenrad 9b in die zweite Planetenstufe 5 eingetragen. Das zweite Sonnenrad 9b überträgt die Leistung an das zweite Planetenrad 7b und an den zweiten Planetenradträger 8b, welcher sich aufgrund der Abstützung des zweiten Planetenrades 7b am gehäusefesten zweiten Hohlrad 10b, dreht und das Drehmoment schließlich ans Differential 6 weiterleitet.There is thus a power path starting from the
Ein Schließen der ersten Kupplung 12a und ein Öffnen der zweiten Kupplung 12b realisiert eine erste Getriebeübersetzung, wobei ein Schließen der zweiten Kupplung 12b und ein Öffnen der ersten Kupplung 12a eine zweite Getriebeübersetzung realisiert. Die erste Getriebeübersetzung ist ungleich der zweiten Getriebeübersetzung. Durch ein Öffnen beider Kupplungen 12a, 12b wird eine Leistungsabschaltung realisiert, wobei die Antriebsmaschine von den beiden Abtriebswellen 15a, 15b entkoppelt wird. Closing the first clutch 12a and opening the second clutch 12b realizes a first gear ratio, with closing the second clutch 12b and opening the first clutch 12a realizing a second gear ratio. The first gear ratio is unequal to the second gear ratio. By opening both
Die
Es findet somit ein Leistungspfad ausgehend von der Antriebswelle 2 zur ersten Kupplung 12a statt, wobei die erste Kupplung aufgrund ihres geöffneten Zustandes kein Drehmoment weitergeben kann. Jedoch ist das zweite Sonnenrad 9b drehfest mit der Antriebswelle 2 verbunden und kann das Drehmoment bei geöffneter erste Kupplung 12a in die zweite Planetenradstufe 5 einbringen. Demnach wird die Leistung vom zweiten Sonnenrad 9b an das zweite Planetenrad 7b weitergeben, welche sich am den, aufgrund der geschlossenen Kupplung 12b nicht mehr drehenden, Planetenträger 8b drehend abstützen und das zweite Hohlrad 10b drehen lassen. Damit dreht sich auch das Hohlrad 10a und vor allem das Eingangsritzel 17. Die Leistung wird schlussendlich an das Differential 16 übertragen.There is thus a power path starting from the
Ist die erste Kupplung 12a geschlossen und die zweite Kupplung 12b geöffnet, so verändert sich die Leistungsübertragung. Es findet somit ein Leistungspfad ausgehend von der Antriebswelle 2 zum ersten Sonnenrad 9a und zum zweiten Sonnenrad 9b statt. Der mit dem Gehäuse 16 drehfest angeordnete erste Planetenradträger 8a stützt die ersten Planetenräder 7a ab, so dass sich diese um sich selbst drehen und das Drehmoment an das erste Hohlrad 10a weitergeben. Das erste Hohlrad 10a trägt aufgrund der Hohlraddoppelbindung mit dem zweiten Hohlrad 10b die Leistung über das Eingangsritzel 17 schließlich ins Differential 6 ein, wonach dieses die Leistung an die beiden Abtriebswellen 15a und 15b bekanntermaßen je nach Lastzustand verteilen kann.If the first clutch 12a is closed and the second clutch 12b is open, the power transmission changes. There is thus a power path starting from the
In beiden
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Antriebsmaschineprime mover
- 22
- Antriebswelledrive shaft
- 33
- Getriebevorrichtunggear device
- 44
- erste Planetenradstufefirst planetary gear stage
- 55
- zweite Planetenradstufesecond planetary gear stage
- 66
- Differentialstufedifferential stage
- 7a, 7b7a, 7b
- Planetenradplanet wheel
- 8a, 8b8a, 8b
- Planetenradträgerplanet carrier
- 9a, 9b9a, 9b
- Sonneradsun wheel
- 10a, 10b10a, 10b
- Hohlradring gear
- 1111
- --
- 12a, 12b12a, 12b
- Kupplungcoupling
- 1313
- --
- 1414
- --
- 15a, 15b15a, 15b
- Abtriebswelleoutput shaft
- 1616
- Gehäusehousing
- 1717
- Eingangsritzelinput sprocket
- 1818
- Getriebestufe zum Differentialgear stage to the differential
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Citations (1)
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2020
- 2020-09-02 DE DE102020122906.2A patent/DE102020122906A1/en active Pending
Patent Citations (1)
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CN115853977A (en) * | 2023-02-22 | 2023-03-28 | 潍柴动力股份有限公司 | Transmission system and transmission method |
CN115853977B (en) * | 2023-02-22 | 2023-05-23 | 潍柴动力股份有限公司 | Transmission system and transmission method |
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