DE102020208507A1

DE102020208507A1 - Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug und Fahrzeug

Info

Publication number: DE102020208507A1
Application number: DE102020208507.2A
Authority: DE
Inventors: Witold Techman; Igor Schleining; Daniel Weissinger; Tobias Schlittenbauer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-07-07
Filing date: 2020-07-07
Publication date: 2022-01-13
Also published as: WO2022008309A1

Abstract

Eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug umfasst eine elektrische Maschine mit einem Stator, einem durch den Stator drehbaren Rotor und einer mit dem Rotor drehfest verbundenen Rotorwelle, welche als Hohlwelle ausgebildet ist, wobei der Rotor und die Rotorwelle um eine erste Drehachse drehbar gelagert sind, ein Zwischengetriebe mit einer kinematisch an die Rotorwelle gekoppelten Zwischenwelle, welche in einer radialen Richtung beabstandet zu der Rotorwelle angeordnet und um eine zweite Drehachse drehbar gelagert ist, ein koaxial zu der Rotorwelle angeordnetes Differentialgetriebe mit einem kinematisch an die Zwischenwelle gekoppelten Eingangselement, einem ersten Ausgangselement und einem zweiten Ausgangselement, wobei die Ausgangselemente kinematisch derart an das Eingangselement gekoppelt sind, dass sie um die erste Drehachse drehbar sind, und eine drehfest an das erste Ausgangselement gekoppelten Übertragungswelle, welche sich durch die als Hohlwelle ausgebildete Rotorwelle hindurch erstreckt.

Description

Stand der Technik
Elektrisch angetriebene Fahrzeuge weisen einen Elektromotor auf, welcher kinematisch an zumindest eine Achse oder an zumindest ein Rad des Fahrzeugs gekoppelt ist, um diese bzw. dieses anzutreiben. Typischerweise ist vorgesehen, dass eine Rotorwelle des Elektromotors kinematisch an ein Getriebe gekoppelt ist, um das von der Rotorwelle abgegebene Drehmoment zu über- oder untersetzen und an einer Getriebewelle zum Antrieb der Achse oder des Rads bereitzustellen.
In der DE 10 2012 100 865 A1 wird eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug beschrieben, welche eine elektrische Maschine mit einer Abtriebswelle und ein an die Abtriebswelle gekoppeltes Untersetzungsgetriebe in Form eines Stirnradgetriebes aufweist.
Die DE 10 2017 123 586 A1 beschreibt ferner eine Antriebsvorrichtung mit einem Elektromotor und einem Stirnradgetriebe, welches an eine Rotorwelle des Elektromotors gekoppelt ist.
Die DE 11 2010 005 738 T5 offenbart eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine, einem an eine Rotorwelle der elektrischen Maschine gekoppelten Rotorwellenzahnrad, einer radial zur Rotorwelle beabstandet angeordneten Zwischenwelle mit einem ersten Zahnrad, das mit dem Rotorwellenzahnrad in Eingriff steht, und einem zweiten Zahnrad, welches ein Sonnenrad eines Planetengetriebes bildet. Das Planetengetriebe und ein durch dieses angetriebenes Differenzialgetriebe sind koaxial zur Zwischenwelle angeordnet. Eine Abtriebswelle des Differenzialgetriebes erstreckt sich durch die als Hohlwelle realisierte Zwischenwelle hindurch.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 9.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug vorgesehen. Die Antriebsvorrichtung umfasst eine elektrische Maschine mit einem Stator, einem durch den Stator drehbaren Rotor und einer mit dem Rotor drehfest verbundenen Rotorwelle, welche als Hohlwelle ausgebildet ist, wobei der Rotor und die Rotorwelle um eine erste Drehachse drehbar gelagert sind. Ferner umfasst die Antriebsvorrichtung ein Zwischengetriebe mit einer kinematisch an die Rotorwelle gekoppelten Zwischenwelle, welche in einer radialen Richtung beabstandet zu der Rotorwelle angeordnet und um eine zweite Drehachse drehbar gelagert ist, ein koaxial zu der Rotorwelle angeordnetes Differentialgetriebe mit einem kinematisch an die Zwischenwelle gekoppelten Eingangselement, einem ersten Ausgangselement und einem zweiten Ausgangselement, wobei die Ausgangselemente kinematisch derart an das Eingangselement gekoppelt sind, dass sie durch eine Drehung des Eingangselements um die erste Drehachse drehbar sind, und eine drehfest an das erste Ausgangselement gekoppelte Übertragungswelle, welche sich durch die als Hohlwelle ausgebildete Rotorwelle hindurch erstreckt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Fahrzeug, insbesondere ein Straßenfahrzeug, wie z.B. ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebsvorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung vorgesehen.
Eine der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, bei einer Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine ein mit einer Rotorwelle der elektrischen Maschine gekoppeltes Zwischengetriebe in einer radialen Richtung, die sich senkrecht zu einer Drehachse der Rotorwelle erstreckt, versetzt zu der Rotorwelle anzuordnen und ein Differenzialgetriebe, welches mit dem Zwischengetriebe kinematisch verbunden ist, koaxial zu der Drehwelle anzuordnen. Eine Übertragungswelle, die an einen Abtrieb des Differenzialgetriebes gekoppelt ist, kann aufgrund der koaxialen Anordnung zur Rotorwelle durch die als Hohlwelle ausgebildete Rotorwelle hindurchgeführt werden.
Die auf diese Wiese aufgebaute Antriebsvorrichtung weist einen äußerst kompakten Aufbau auf und kann dadurch eine hohe Leistungsdichte erzielen.
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die Antriebsvorrichtung eine an einem Außenumfang der elektrischen Maschine angeordneten Elektronikeinrichtung aufweist. Die Elektronikeinrichtung kann insbesondere ein Elektronikgehäuse und eine elektrisch mit der elektrischen Maschine verbundene elektronische Schaltung aufweisen, welche in dem Elektronikgehäuse aufgenommen ist. Die elektronische Schaltung kann insbesondere eine Leistungselektronik sein. Beispielsweise kann die elektronische Schaltung eine Inverterschaltung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine Gleichspannung in eine Wechselspannung umzuwandeln und/oder eine Wechselspannung in eine Gleichspannung umzuwandeln. Die Elektronikeinrichtung kann in Bezug auf die radiale Richtung angrenzend an die elektrische Maschine angeordnet sein. Dies bietet den Vorteil, dass eine optionale Mantelkühlung, welche die elektrische Maschine umgibt, sowohl zur Kühlung der Elektronikeinrichtung als auch zur Kühlung der elektrischen Maschine genutzt werden kann.
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die Elektronikeinrichtung in Bezug auf eine Umfangsrichtung im Bereich des Zwischengetriebes angeordnet ist. Demnach kann die Elektronikeinrichtung radial beabstandet zu der ersten Drehachse bzw. im Bereich der zweiten Drehachse angeordnet sein und steht von dem Außenumfang der elektrischen Maschine in derselben Richtung vor, wie das Zwischengetriebe. Damit wird ein noch kompakterer Aufbau der Antriebsvorrichtung erzielt, da die Anzahl an Stufen, die sich an einer Außenkontur der Antriebsvorrichtung ergeben, weiter verringert wird.
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass ein Rotorwellenzahnrad drehfest mit der Rotorwelle verbunden ist, und wobei das Zwischengetriebe ein mit der Zwischenwelle drehfest verbundenes ersten Zwischenzahnrad, welches mit dem Rotorwellenzahnrad in Eingriff steht, und ein mit der Zwischenwelle drehfest verbundenes zweites Zwischenzahnrad aufweist, welches mit dem Eingangselement des Differentialgetriebes in Eingriff steht. Demnach kann das Zwischengetriebe als zweistufiges Stirnradgetriebe ausgebildet sein. Ein Vorteil dieses Aufbaus liegt darin, dass ein kostengünstiges Zwischengetriebe realisiert wird, welches zudem eine hohe Effizienz aufweist, insbesondere im Vergleich zu Planetengetrieben, da die Anzahl an Lagerstellen und Zahneingriffen geringer ist. Weiterhin kann dadurch das Gewicht der Antriebsvorrichtung weiter verringert werden.
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das Rotorwellenzahnrad an einem dem Differentialgetriebe zugewandten Endabschnitt der Rotorwelle angeordnet ist. Dadurch wird die Baulänge der Antriebsvorrichtung vorteilhaft verringert.
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das erste Zwischenzahnrad als Stirnrad ausgebildet ist. Somit ergibt sich ein besonders kostengünstiger Aufbau des Zwischengetriebes.
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die Antriebsvorrichtung ein Systemgehäuse mit einem ersten Gehäuseteil, in welchem die elektrische Maschine aufgenommen ist, und einem zweiten Gehäuseteil aufweist, in welchem das Zwischengetriebe und das Differentialgetriebe aufgenommen sind, wobei die Rotorwelle in den zweiten Gehäuseteil hineinragt. Das erste und das zweite Gehäuseteil können insbesondere einstückig oder einteilig, z.B. als Gussteil, hergestellt sein.
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine als Motor und als Generator betreibbar ist. Dadurch wird eine Rückgewinnung elektrischer Energie, z.B. beim Bremsen des Fahrzeugs, erleichtert. Wenn die elektrische Maschine als Motor betrieben wird, treibt der Rotor die Rotorwelle an und von dieser wird das erzeugte Drehmoment über das Zwischengetriebe an das Differentialgetriebe übertragen, wobei die Ausgänge des Differentials eine Abtriebsseite bilden. Beim Generatorbetrieb bilden die Ausgänge des Differenzialgetriebes eine Antriebsseite, an welchen Drehmoment aufgenommen wird, wobei das Drehmoment von dem Differenzialgetriebe über das Zwischengetriebe an die Rotorwelle übertragen wird, welche ihrerseits den Rotor dreht.
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass ein erstes Rad des Fahrzeugs kinematisch an die Übertragungswelle gekoppelt ist, und dass ein zweites Rad des Fahrzeugs kinematisch an den zweiten Ausgang des Differentialgetriebes gekoppelt ist.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen erläutert. Von den Figuren zeigen:

1 eine Frontansicht einer Antriebsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einer Blickrichtung entlang einer ersten Drehachse der Antriebsvorrichtung;
2 Schnittansicht der in 1 gezeigten Antriebsvorrichtung, die sich bei einem Schnitt entlang der in 1 gezeigten Linie X-X ergibt; und
3 eine schematische Blockdarstellung eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
1 zeigt eine Frontansicht einer Antriebsvorrichtung 1 für ein Fahrzeug 100. 2 zeigt eine Schnittansicht der in 1 gezeigten Antriebsvorrichtung, die sich bei einem Schnitt entlang der in 1 gezeigten Linie X-X ergibt.
Wie in 2 beispielhaft dargestellt, kann die Antriebsvorrichtung 1 eine elektrische Maschine 2, ein Zwischengetriebe 3, ein Differentialgetriebe 4, eine Übertragungswelle 5 und eine optionale Elektronikeinrichtung 6 aufweisen. Wie in 2 ferner gezeigt ist, können die elektrische Maschine 2, das Zwischengetriebe 3 und das Differentialgetriebe 4 in einem Systemgehäuse 7 angeordnet sein. Die Übertragungswelle 5 ragt hierbei aus dem Systemgehäuse 7 heraus, wie in 2 beispielhaft gezeigt ist.
Wie in 2 schematisch dargestellt, kann die elektrische Maschine 2 insbesondere einen Stator 20, einen Rotor 21 und eine Rotorwelle 22 aufweisen. Der Stator 20 kann beispielsweise eine hohlzylindrische Form aufweisen. Der Rotor 21 kann insbesondere innerhalb des Stators 21 angeordnet sein, wie dies in 2 beispielhaft gezeigt ist, und ist durch den Stator 21 drehbar. Die elektrische Maschine 2 kann beispielsweise als Motor und als Generator betrieben werden. Der Stator 20 und der Rotor 21 können beispielsweise in einem Maschinengehäuse 25 aufgenommen sein, wie dies in 2 schematisch dargestellt ist.
Wie in 2 beispielhaft dargestellt ist, kann die Rotorwelle 22 insbesondere als Hohlwelle mit einer sich zwischen entgegengesetzten Enden der Rotorwelle 22 erstreckenden Durchgangsöffnung 23 ausgebildet sein. Wie in 2 beispielhaft dargestellt, kann ein Rotorwellenzahnrad 26 drehfest mit der Rotorwelle 22 verbunden sein. Wie in 2 beispielhaft dargestellt, kann das Rotorwellenzahnrad 26 einstückig mit der Rotorwelle 22 ausgebildet sein, z.B. als eine Außenverzahnung, welche in einen Außenumfang der Rotorwelle 22 eingebracht ist, z.B. mittels eines Fräsverfahrens. Das Rotorwellenzahnrad 26 kann jedoch auch als von der Rotorwelle 22 separates Zahnrad realisiert sein, welches an der Rotorwelle 22 befestigt ist, z.B. auf diese aufgeschrumpft. Wie in 2 weiterhin gezeigt ist, kann das Rotorwellenzahnrad 26 an einem ersten Endabschnitt 22A der Rotorwelle 22 angeordnet sein.
Die Rotorwelle 22 ist drehfest mit dem Rotor 21 verbunden. Wie in 2 beispielhaft gezeigt ist, kann die Rotorwelle 22 mit dem ersten Endabschnitt 22A und optional auch mit einem entgegengesetzt zu diesem gelegenen zweiten Endabschnitt 22B von dem Rotor 21 vorstehen. Die Rotorwelle 22 kann beispielsweise im Bereich ihrer Endabschnitte 22A, 22B um eine erste Drehachse A1 drehbar gelagert sein. Beispielsweise kann die Rotorwelle 22 mittels Lagervorrichtungen 28A, 28B, z.B. in Form von Kugellagern, an dem Systemgehäuse 7 bzw. dem Maschinengehäuse 25 gelagert sein, wie dies in 2 beispielhaft gezeigt ist. Allgemein sind der Rotor 21 und die Rotorwelle 22 um eine erste Drehachse A1 drehbar gelagert.
Wie in 2 beispielhaft gezeigt ist, weist das Zwischengetriebe 3 eine Zwischenwelle 30 auf und kann ferner ein erstes Zwischenzahnrad 31 und ein zweites Zwischenzahnrad 32 aufweisen.
Wie in 2 gezeigt, kann die Zwischenwelle 30 beispielsweise als Vollwelle ausgebildet sein. Die Zwischenwelle 30 ist um eine zweite Drehachse A2 drehbar gelagert. Beispielsweise kann die Zwischenwelle 30 an entgegengesetzten ersten und zweiten Endabschnitten 30A, 30B mittels Lagervorrichtungen 38A, 38B, z.B. durch Kugellager, an dem Systemgehäuse 7 gelagert sein. Wie in 2 erkennbar ist, ist die zweite Drehachse A2 in einer radialen Richtung R, die sich senkrecht zur ersten Drehachse A1 erstreckt, beabstandet zu der ersten Drehachse A1 angeordnet. Optional sind die erste und die zweite Drehachse A1, A2 parallel zueinander, wie dies in 2 beispielhaft gezeigt ist.
Das erste Zwischenzahnrad oder Zwischenrad 31 kann beispielsweise im Bereich des zweiten Endabschnitts 30B der Zwischenwelle 30 angeordnet sein, wie dies in 2 beispielhaft gezeigt ist. Optional ist das erste Zwischenrad 31 als von der Zwischenwelle 30 separates Zahnrad realisiert, z.B. als Stirnrad, welches an der Zwischenwelle 30 befestigt ist, z.B. auf diese aufgeschrumpft ist. Allgemein ist das erste Zwischenrad 31 drehfest mit der Zwischenwelle 30 verbunden. Wie in 2 gezeigt ist, steht das erste Zwischenrad 31 mit dem Rotorwellenzahnrad 26 in Eingriff. Allgemein ist die Zwischenwelle 30 kinematisch an die Rotorwelle 22 gekoppelt. Eine Drehung der Rotorwelle 22 um die erste Drehachse A1 bewirkt somit eine Drehung der Zwischenwelle 30 um die zweite Drehachse A2 und umgekehrt.
Das zweite Zwischenzahnrad oder Zwischenrad 32 kann beispielsweise im Bereich des ersten Endabschnitts 30A der Zwischenwelle 30 angeordnet sein, wie dies in 2 beispielhaft gezeigt ist. Optional ist das zweite Zwischenrad 33 einstückig mit der Zwischenwelle 30 ausgebildet, z.B. als eine Außenverzahnung, welche in einen Außenumfang der Zwischenwelle 30 eingebracht ist, z.B. mittels eines Fräsverfahrens. Das zweite Zwischenrad 32 kann jedoch auch als von der Zwischenwelle 30 separates Zahnrad realisiert sein, welches an der Zwischenwelle 30befestigt ist, z.B. auf diese aufgeschrumpft. Allgemein ist das zweite Zwischenrad 32 drehfest mit der Zwischenwelle 30 verbunden.
Wie in 2 weiterhin gezeigt ist, kann das Differentialgetriebe 4 insbesondere einen Käfig 40, ein drehfest mit dem Käfig 40 verbundenes Eingangselement 41, z.B. in Form eines Umlauf- oder Außenrads, sowie eine Differentialeinheit 42 aufweisen.
Wie in 2 beispielhaft gezeigt ist, kann der Käfig 40 um die erste Drehachse A1 drehbar gelagert sein, beispielsweise indem der Käfig 40 mittels Lagervorrichtungen 40A, 40B, z.B.in Form von Kugellagern, an dem Systemgehäuse 7 drehbar gelagert ist. Allgemein ist das Differentialgetriebe 4 koaxial zu der Rotorwelle 22 angeordnet. Wie in 2 erkennbar ist, liegt der erste Endabschnitt 22A der Rotorwelle 22 dem Differentialgetriebe 4 zugewandt bzw. ist das Differentialgetriebe 4 auf der Seite des ersten Endabschnitts 22A der Rotorwelle 22 angeordnet.
Das Eingangselement 41 des Differentialgetriebes 4 ist drehfest mit dem Käfig 40 verbunden und kann beispielsweise als Stirnrad ausgebildet sein, wie dies in 2 beispielhaft gezeigt ist. Das Eingangselement 41 steht in Eingriff mit dem zweiten Zwischenzahnrad 32 des Zwischengetriebes 30. Allgemein ist das Eingangselement 41 kinematisch an die Zwischenwelle 30 gekoppelt, so dass der Käfig 40 durch eine Drehung der Zwischenwelle 30 um die zweite Drehachse A2 um die erste Drehachse A1 drehbar ist.
Die Differentialeinheit 42 kann beispielsweise ein erstes Ausgangselement 42A, ein zweites Ausgangselement 42B und zumindest ein an dem Käfig 40 um eine senkrecht auf die erste Drehachse A1 stehende Differentialachse A3 drehbar gelagertes Ausgleichsrad 43 aufweisen. Wie in 2 beispielhaft gezeigt ist, definiert der Käfig 40 einen Innenraum, in welchem die Differentialeinheit 42 aufgenommen ist. Beispielsweise können zwei Ausgleichsräder 43 in Form von Kegelrädern vorgesehen sein, welche mittels einer sich durch den Innenraum erstreckenden Innenwelle 44 um die Differentialachse A3 drehbar gelagert sind. Die Ausgangselemente 42A, 42B können beispielsweise als Kegelräder realisiert sein, sind in dem Innenraum des Käfigs 40 um die erste Drehachse A1 drehbar gelagert und stehen mit den Ausgleichsrädern 43 in Eingriff. Dadurch sind die Ausgangselemente 42A, 42B kinematisch derart an das Eingangselement 41 gekoppelt, dass sie um die erste Drehachse A1 drehbar sind, wenn das Eingangselement 41 um die erste Drehachse A1 gedreht wird.
Grundsätzlich kann das Differentialgetriebe 4 auch einen anderen Aufbau aufweisen, als dies in 2 beispielhaft gezeigt ist. Allgemein umfasst das Differentialgetriebe 4 ein kinematisch an die Zwischenwelle 30 gekoppeltes Eingangselement 41, ein erstes Ausgangselement 42A und ein zweites Ausgangselement 42B, wobei die Ausgangselemente 42A, 42B kinematisch derart an das Eingangselement 41 gekoppelt sind, dass sie um die erste Drehachse A1 drehbar sind.
Wie in 2 ferner gezeigt ist, erstreckt sich die Übertragungswelle 5, welche z.B. wie in 2 gezeigt als Vollwelle ausgebildet sein kann, durch die Durchgangsöffnung 23 der Rotorwelle 22 hindurch. Wie in 2 beispielhaft gezeigt, kann die Übertragungswelle 5 an beiden Enden der Rotorwelle 22 aus der Durchgangsöffnung 23 herausragen. Die Übertragungswelle 5 ist um die erste Drehachse A1 drehbar gelagert. Beispielsweise kann die Übertragungswelle 5 ihrerseits mit einem ersten Endabschnitt 5A an das erste Ausgangselement 42A des Differentialgetriebes 4 gekoppelt sein, z.B. drehfest mit diesem verbunden sein. Weiterhin kann die Übertragungswelle 5 an dem ersten Endabschnitt 5A eine Außenverzahnung aufweisen, welche in eine Innenverzahnung des Ausgangselements 42A eingreift, wie dies in 2 beispielhaft und lediglich schematisch gezeigt ist. Im Bereich eines zweiten Endabschnitts 5B kann die Übertragungswelle 5 beispielsweise an dem Maschinengehäuse 25 gelagert sein, beispielsweise mittels einer Lagervorrichtung in Form eines Kugellagers oder dergleichen. Somit kann ein Drehmoment, das von der elektrischen Maschine an der Rotorwelle 22 erzeugt wird über das Zwischengetriebe 3 und das Differentialgetriebe 4 übertragen und an den Ausgangselementen 42A, 42B des Differentialgetriebes 4 abgegriffen werden, insbesondere über die Übertragungswelle 5, welche am zweiten Endabschnitt 5B beispielsweise eine Außenverzahnung aufweisen kann, wie dies in 2 beispielhaft gezeigt ist. Das zweite Ausgangselement 42B des Differentialgetriebes 4 kann beispielsweise eine Innenverzahnung aufweisen, an welcher das Drehmoment abgreifbar ist, wie dies in 2 beispielhaft und lediglich schematisch gezeigt ist.
Das Systemgehäuse 7 definiert allgemein einen Gehäuseinnenraum 70, in welchem die elektrische Maschine 2, das Zwischengetriebe 3, das Differentialgetriebe 4 und zumindest teilweise auch die Übertragungswelle 5 aufgenommen sind. Wie in 2 beispielhaft gezeigt ist, kann das Systemgehäuse 7 ein erstes Gehäuseteil 71 und ein zweites Gehäuseteil 72 aufweisen. Das erste und das zweite Gehäuseteil 71, 72 können beispielweise einstückig, insbesondere als Gussteil ausgebildet sein. Das erste Gehäuseteil 71 bildet einen ersten Hohlraum, in welchem die elektrische Maschine 2 angeordnet ist, wie dies in 2 beispielhaft gezeigt ist. Das zweite Gehäuseteil 72 bildet einen Hohlraum, in welchem das Zwischengetriebe 3 und das Differentialgetriebe 4 angeordnet sind. Wie in 2 beispielhaft gezeigt ist, können das erste und das zweite Gehäuseteil 71, 72 beispielsweise durch eine Zwischenwandung 73 getrennt sein. Die Zwischenwandung 73 kann eine Ausnehmung aufweisen, durch welche hindurch die Rotorwelle 22 von dem ersten Gehäuseteil 71 in den zweiten Gehäuseteil 72 ragt.
Wie in 2 beispielhaft gezeigt ist, kann optional ein Deckel 74 vorgesehen sein, welcher das zweite Gehäuseteil 72 in Bezug auf eine sich entlang der ersten Drehachse A1 erstreckende axiale Richtung abschließt, wie dies in den 1 und 2 beispielhaft gezeigt ist. Ferner kann das Maschinengehäuse 25 der elektrischen Maschine 2 in der axialen Richtung in das erste Gehäuseteil 71 eingeschoben sein. Optional kann das Maschinengehäuse 25 in einem der Zwischenwandung 73 bzw. dem ersten Endabschnitt 22A der Rotorwelle 22 zugewandten Endbereich mittels einer Dichtung 78 gegenüber dem ersten Gehäuseteil 71 abgedichtet sein.
Wie in den 1 und 2 beispielhaft dargestellt, kann die Elektronikeinrichtung 6 ein Elektronikgehäuse 60 und eine elektronische Schaltung 61 aufweisen. Das Elektronikgehäuse 60 definiert allgemein einen Innenraum, in dem die elektronische Schaltung 61 aufgenommen ist. Beispielsweise kann das Elektronikgehäuse 60 ein Basisteil 62 aufweisen, welches z.B. einstückig mit dem Systemgehäuse 7 ausgebildet sein kann, wie in 2 beispielhaft gezeigt, und einen Deckel 63, welcher das Basisteil 62 abdeckt. Die elektronische Schaltung 61 ist in 2 lediglich symbolisch dargestellt und kann beispielsweise leistungselektronische Bauelemente bzw. Schaltkreise aufweisen, die dazu eingerichtet sind, eine Gleichspannung in eine Wechselspannung umzuwandeln und/oder eine Wechselspannung in eine Gleichspannung umzuwandeln. Die elektronische Schaltung 61 ist elektrisch mit der elektrischen Maschine 2 verbunden.
Wie insbesondere in 2 erkennbar ist, kann die Elektronikeinrichtung 6 an einem Außenumfang der elektrischen Maschine 2 angeordnet sein. Beispielsweise kann das Elektronikgehäuse 60 in Bezug auf die axiale Richtung im Bereich des Maschinengehäuses 25 der elektrischen Maschine 2 angeordnet sein, wie in 2 beispielhaft gezeigt. Weiterhin optional kann vorgesehen sein, dass die Elektronikeinrichtung 6 in Bezug auf eine Umfangsrichtung U im Bereich des Zwischengetriebes 3 angeordnet ist. Dies ist insbesondere in 1 sichtbar, welche zeigt, dass die Elektronikeinrichtung 6 und das Zwischengetriebe 3 (in 1 lediglich symbolisch als gestrichelter Kreis dargestellt) in der axialen Richtung im Wesentlichen fluchtend angeordnet sind.
Wie in den 1 und 2 erkennbar ist wird durch die koaxiale Anordnung des Differentialgetriebes 4 zu der Rotorwelle 22 und die in radialer Richtung R zu der Drehachse A1 der Rotorwelle 22 versetzte Anordnung der Zwischenwelle 30 eine äußerst kompakt aufgebaute Antriebsvorrichtung 1 realisiert. Durch die optionale Anordnung der Elektronikvorrichtung 6 im Bereich des Zwischengetriebes 3 in Bezug auf die Umfangsrichtung 3 kann der Bauraum der Antriebsvorrichtung 1 vorteilhaft weiter verringert werden.
In 3 ist schematisch ein Fahrzeug 100 als Blockschaltbild dargestellt. Das Fahrzeug 100 kann insbesondere die Antriebsvorrichtung 1, eine elektrische Energiespeichervorrichtung 110, z.B. in Form eines Akkumulators, und zumindest zwei Räder 102, 104 aufweisen.
Wie in 3 schematisch dargestellt ist, ist die Energiespeichervorrichtung 110 ist elektrisch mit der elektronischen Schaltung 61 der Elektronikeinrichtung 6 verbunden. Ein erstes Rad 102 des Fahrzeugs 100 ist kinematisch an die Übertragungswelle 5 (in 3 nicht gezeigt) und über diese an den ersten Ausgang des Differentialgetriebes 4 gekoppelt. Ein zweites Rad 104 des Fahrzeugs 100 ist kinematisch an den zweiten Ausgang 42B des Differentialgetriebes 4 gekoppelt.
Im Motorbetrieb der elektrischen Maschine versorgt die Energiespeichervorrichtung 110 die elektrische Maschine 2 mit elektrischer Energie, welche optional durch die elektronische Schaltung 61 der Elektronikvorrichtung 6 in eine Gleich- oder eine Wechselspannung umgewandelt wird. Der Stator 20 erzeugt ein rotierendes Magnetfeld welches den Rotor 21 und damit die Rotorwelle 22 um die erste Drehachse A1 dreht und dadurch ein Drehmoment bereitstellt. Die Drehung der Rotorwelle 22 bewirkt eine Drehung der Zwischenwelle 30 des Zwischengetriebes 3 und diese wiederum eine Drehung des Eingangselements 41 des Differentialgetriebes 4. Das Eingangselement 41 überträgt die Drehbewegung an die Ausgangselement 42A, 42B, so dass diese um die erste Drehachse A1 rotiert werden und jeweils ein Drehmoment abgeben, um die kinematisch an diese gekoppelten Räder 102, 104 des Fahrzeugs 100 anzutreiben.
Im Generatorbetrieb wird durch die Räder 102, 104 ein Drehmoment an die Ausgangselemente 42A, 42B des Differentialgetriebes 4 angelegt und, wie beschrieben, über das Eingangselement 41 an das Zwischengetriebe 3 und von diesem an die Rotorwelle 22 übertragen. Die Rotorwelle 22 dreht dadurch den Rotor 21 um die erste Drehachse A1, wodurch am Stator eine elektrische Spannung abgegriffen werden kann. Diese elektrische Spannung wird optional durch die Elektronikvorrichtung 6 in eine Gleich- oder eine Wechselspannung umgewandelt und kann einen Stromfluss in die Energiespeichervorrichtung 110 erzeugen.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Insbesondere sind auch Kombinationen der voranstehenden Ausführungsbeispiele denkbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012100865 A1 [0002]
DE 102017123586 A1 [0003]
DE 112010005738 T5 [0004]

Claims

Antriebsvorrichtung (1) für ein Fahrzeug (100), mit: einer elektrischen Maschine (2) mit einem Stator (20), einem durch den Stator (20) drehbaren Rotor (21) und einer mit dem Rotor (21) drehfest verbundenen Rotorwelle (22), welche als Hohlwelle ausgebildet ist, wobei der Rotor (21) und die Rotorwelle (22) um eine erste Drehachse (A1) drehbar gelagert sind; einem Zwischengetriebe (3) mit einer kinematisch an die Rotorwelle (22) gekoppelten Zwischenwelle (30), welche in einer radialen Richtung (R) beabstandet zu der Rotorwelle (22) angeordnet und um eine zweite Drehachse (A2) drehbar gelagert ist; einem koaxial zu der Rotorwelle (22) angeordneten Differentialgetriebe (4) mit einem kinematisch an die Zwischenwelle (30) gekoppelten Eingangselement (41), einem ersten Ausgangselement (42A) und einem zweiten Ausgangselement (42B), wobei die Ausgangselemente (42A; 42B) kinematisch derart an das Eingangselement (41) gekoppelt sind, dass sie durch eine Drehung des Eingangselements (41) um die erste Drehachse (A1) drehbar sind; und einer drehfest an das erste Ausgangselement (42A) gekoppelten Übertragungswelle (5), welche sich durch die als Hohlwelle ausgebildete Rotorwelle (22) hindurch erstreckt.
Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, zusätzlich aufweisend: eine an einem Außenumfang der elektrischen Maschine (2) angeordneten Elektronikeinrichtung (6) mit einem Elektronikgehäuse (60) und einer elektrisch mit der elektrischen Maschine (2) verbundenen elektronischen Schaltung (61), welche in dem Elektronikgehäuse (60) aufgenommen ist.
Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei die Elektronikeinrichtung (6) in Bezug auf eine Umfangsrichtung im Bereich des Zwischengetriebes (3) angeordnet ist.
Antriebsvorrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei ein Rotorwellenzahnrad (26) drehfest mit der Rotorwelle (22) verbunden ist, und wobei das Zwischengetriebe (3) ein mit der Zwischenwelle (30) drehfest verbundenes ersten Zwischenzahnrad (31), welches mit dem Rotorwellenzahnrad (26) in Eingriff steht, und ein mit der Zwischenwelle (30) drehfest verbundenes zweites Zwischenzahnrad (32) aufweist, welches mit dem Eingangselement (41) des Differentialgetriebes (4) in Eingriff steht.
Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei das Rotorwellenzahnrad (26) an einem dem Differentialgetriebe (4) zugewandten Endabschnitt (22A) der Rotorwelle (22) angeordnet ist.
Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei das erste Zwischenzahnrad (31) als Stirnrad ausgebildet ist.
Antriebsvorrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, zusätzlich aufweisend: ein Systemgehäuse (7) mit einem ersten Gehäuseteil (71), in welchem die elektrische Maschine (2) aufgenommen ist, und einem zweiten Gehäuseteil (72), in welchem das Zwischengetriebe (3) und das Differentialgetriebe (4) aufgenommen sind, wobei die Rotorwelle (22) in den zweiten Gehäuseteil (72) hineinragt.
Antriebsvorrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die elektrische Maschine (2) als Motor und als Generator betreibbar ist.
Fahrzeug (100) mit einer Antriebsvorrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche.
Fahrzeug (100) nach Anspruch 9, wobei ein erstes Rad (102) des Fahrzeugs (100) kinematisch an die Übertragungswelle (5) gekoppelt ist, und wobei ein zweites Rad (104) des Fahrzeugs (100) kinematisch an den zweiten Ausgang (42B) des Differentialgetriebes (4) gekoppelt ist.