DE102020211068A1 - Electric drive of a vehicle, drive train and method - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Elektroantrieb eines Fahrzeuges, umfassend eine Elektromaschine (2), deren Rotor (2.1) mit einer Eingangswelle (11) eines ersten Planetenradsatzes (5) verbunden ist, eine koaxial zur Eingangswelle (11) angeordnete Ausgangswelle (12), sowie zwei Schaltelemente (3, 4), wobei der erste Planetenradsatz (5), als ein Stufenplanetengetriebe ausgebildet ist, dessen an einem Planetenradträger (5.6) gelagerte Planetenräder (5.3, 5.4) zwei unterschiedliche große Wirkdurchmesser aufweisen, wobei ein erstes Sonnenrad (5.1) des Planetenradsatzes (5) mit dem größeren Wirkdurchmesser (5.3) in Zahneingriff steht, wobei ein zweites Sonnenrad (5.2) des Planetenradsatzes (5) mit dem kleineren Wirkdurchmesser (5.4) in Zahneingriff steht, wobei das erste Sonnenrad (5.1) des Planetenradsatzes (5) mit der Eingangswelle (11) drehfest verbunden ist, wobei das zweite Sonnenrad (5.2) des Planetenradsatzes (5) mit der Ausgangswelle (12) drehfest verbunden ist, wobei ein erstes Schaltelement (3) dazu ausgebildet ist, den Planetenradträger (5.5) des Planetenradsatzes (5) an einem drehfesten Bauteil (0) festzusetzen, wobei ein zweites Schaltelement (4) dazu ausgebildet ist, zwei Elemente des ersten Planetenradsatzes (5) drehfest miteinander zu verbinden, wobei der erste Planetenradsatz (5) radial innerhalb des Rotors (2.1) angeordnet ist. Die Erfindung betrifft zudem einen Antriebsstrang und ein Verfahren.The invention relates to an electric drive of a vehicle, comprising an electric machine (2) whose rotor (2.1) is connected to an input shaft (11) of a first planetary gear set (5), an output shaft (12) arranged coaxially with the input shaft (11), and two Shifting elements (3, 4), the first planetary gear set (5) being designed as a multi-stage planetary gear whose planetary gears (5.3, 5.4) mounted on a planetary gear carrier (5.6) have two different effective diameters, with a first sun gear (5.1) of the planetary gear set (5) meshes with the larger effective diameter (5.3), with a second sun gear (5.2) of the planetary gear set (5) meshing with the smaller effective diameter (5.4), with the first sun gear (5.1) of the planetary gear set (5) with the input shaft (11) is non-rotatably connected, with the second sun gear (5.2) of the planetary gear set (5) being non-rotatably connected with the output shaft (12), with a first switching element The element (3) is designed to fix the planetary gear carrier (5.5) of the planetary gearset (5) to a non-rotatable component (0), a second shifting element (4) being designed to non-rotatably connect two elements of the first planetary gearset (5) to one another , wherein the first planetary gear set (5) is arranged radially inside the rotor (2.1). The invention also relates to a drive train and a method.
Description
Die Erfindung betrifft einen Elektroantrieb, einen Antriebsstrang und ein Verfahren zum Schalten desselben.The invention relates to an electric drive, a drive train and a method for shifting the same.
Die
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen alternativen Elektroantrieb für ein Fahrzeug sowie einen alternativen Antriebsstrang bereitzustellen. Insbesondere soll ein Elektroantrieb bzw. ein Antriebsstrang bereitgestellt werden, der axial kurz baut. Zudem soll ein Verfahren zum Schalten des Elektroantriebs bereitgestellt werden. Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.The object of the present invention is to provide an alternative electric drive for a vehicle and an alternative drive train. In particular, an electric drive or a drive train is to be provided that is axially short. In addition, a method for switching the electric drive is to be provided. The object is solved by the features of the independent claims. Preferred embodiments emerge from the dependent claims.
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Elektroantrieb eines Fahrzeuges bereitgestellt. Der Elektroantrieb umfasst eine Elektromaschine, deren Rotor mit einer Eingangswelle eines ersten Planetenradsatzes verbunden ist, eine koaxial zur Eingangswelle angeordnete Ausgangswelle, sowie zwei Schaltelemente. Der erste Planetenradsatz ist als ein Stufenplanetengetriebe ausgebildet, dessen an einem Planetenradträger gelagerte Planetenräder zwei unterschiedliche große Wirkdurchmesser aufweisen. Ein erstes Sonnenrad des Planetenradsatzes steht mit dem größeren Wirkdurchmesser in Zahneingriff. Ein zweites Sonnenrad des Planetenradsatzes steht mit dem kleineren Wirkdurchmesser in Zahneingriff. Das erste Sonnenrad des Planetenradsatzes ist mit der Eingangswelle drehfest verbunden. Das zweite Sonnenrad des Planetenradsatzes ist mit der Ausgangswelle drehfest verbunden. Ein erstes Schaltelement ist dazu ausgebildet, den Planetenradträger des Planetenradsatzes an einem drehfesten Bauteil festzusetzen. Ein zweites Schaltelement ist dazu ausgebildet, zwei Elemente des ersten Planetenradsatzes drehfest miteinander zu verbinden. Der erste Planetenradsatz ist radial innerhalb des Rotors angeordnet.According to the first aspect of the invention, an electric drive of a vehicle is provided. The electric drive comprises an electric machine, the rotor of which is connected to an input shaft of a first planetary gear set, an output shaft arranged coaxially to the input shaft, and two shifting elements. The first planetary gear set is designed as a stepped planetary gear, whose planetary gears mounted on a planetary gear carrier have two different effective diameters. A first sun gear of the planetary gear set meshes with the larger effective diameter. A second sun gear of the planetary gear set meshes with the smaller effective diameter. The first sun gear of the planetary gear set is non-rotatably connected to the input shaft. The second sun gear of the planetary gear set is non-rotatably connected to the output shaft. A first switching element is designed to fix the planetary gear carrier of the planetary gear set to a non-rotatable component. A second shifting element is designed to connect two elements of the first planetary gear set to one another in a torque-proof manner. The first planetary gear set is arranged radially inward of the rotor.
Eine jeweilige drehfeste Verbindung der rotierbaren Komponenten des Elektroantriebs ist erfindungsgemäß bevorzugt über eine oder auch mehrere zwischenliegende Wellen realisiert, die dabei bei räumlich dichter Lage der Komponenten auch als kurze Zwischenstücke vorliegen können. Konkret können die Komponenten, die permanent drehfest miteinander verbunden sind, dabei jeweils entweder als drehfest miteinander verbundene Einzelkomponenten oder auch einstückig vorliegen. Im zweitgenannten Fall werden dann die jeweiligen Komponenten und die ggf. vorhandene Welle durch ein gemeinsames Bauteil gebildet, wobei dies insbesondere eben dann realisiert wird, wenn die jeweiligen Komponenten im Getriebe räumlich dicht beieinander liegen.A respective non-rotatable connection of the rotatable components of the electric drive is preferably implemented according to the invention via one or more intermediate shafts, which can also be present as short intermediate pieces when the components are spatially close together. In concrete terms, the components that are permanently connected to one another in a rotationally fixed manner can each be present either as individual components that are connected to one another in a rotationally fixed manner or also in one piece. In the second-mentioned case, the respective components and the shaft that may be present are then formed by a common component, this being realized in particular when the respective components in the transmission are spatially close to one another.
Bei Komponenten des Elektroantriebs, die erst durch Betätigung eines jeweiligen Schaltelements drehfest miteinander verbunden werden, wird eine Verbindung ebenfalls bevorzugt über eine oder auch mehrere zwischenliegende Wellen verwirklicht. Ein Festsetzen erfolgt insbesondere durch drehfestes Verbinden mit einem drehfesten Bauelement des Elektroantriebs, bei welchem es sich vorzugsweise um eine permanent stillstehende Komponente handelt, bevorzugt um ein Gehäuse eines Getriebes, einen Teil eines derartigen Gehäuses oder ein damit drehfest verbundenes Bauelement. Ist ein Planetenradsatz verblockt so ist die Übersetzung unabhängig von der Zähnezahl stets Eins. Anders ausgedrückt läuft der Planetenradsatz als Block um. Unter der „Verbindung“ des Rotors der Elektromaschine mit der Eingangswelle ist im Sinne der Erfindung eine derartige Verbindung zu verstehen, dass zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der Eingangswelle eine gleichbleibende Drehzahlabhängigkeit vorherrscht.In the case of components of the electric drive which are connected to one another in a rotationally fixed manner only by actuation of a respective switching element, a connection is also preferably implemented via one or more intermediate shafts. Fixing takes place in particular by non-rotatable connection with a non-rotatable component of the electric drive, which is preferably a permanently stationary component, preferably a housing of a transmission, a part of such a housing or a non-rotatable component connected thereto. If a planetary gear set is blocked, the translation is always one, regardless of the number of teeth. In other words, the planetary gear set rotates as a block. The “connection” of the rotor of the electric machine to the input shaft is to be understood within the meaning of the invention as such a connection that there is a constant speed dependency between the rotor of the electric machine and the input shaft.
Die einzelnen Schaltelemente können jeweils sowohl als ein kraftschlüssiges als auch als ein formschlüssiges Schaltelement vorliegen. Kraftschlüssige oder reibschlüssige Schaltelemente sind bspw. Lamellenschaltelemente, insbesondere in der Form von Lamellenkupplungen. Formschlüssige Schaltelemente sind bspw. Klauenschaltelemente und Konusschaltelemente in der Form von Klauen- bzw. Konuskupplungen.The individual switching elements can each be present both as a non-positive and as a form-fitting switching element. Force-locking or friction-locking shifting elements are, for example, multi-plate shifting elements, in particular in the form of multi-plate clutches. Positive shifting elements are, for example, claw shifting elements and cone shifting elements in the form of claw or cone clutches.
Der erfindungsgemäße Elektroantrieb kommt ohne Hohlräder aus und ist zudem radial innerhalb des Rotors angeordnet, was dazu führt, dass dieser Elektroantrieb axial besonders kurz baut. Die Ausgangswelle kann insbesondere innerhalb einer als hohlförmig ausgebildeten Eingangswelle angeordnet sein. Der Elektroantrieb ermöglicht einen zu den Eingangswellen achsparallelen oder aber auch koaxialen Abtrieb. Der Elektroantrieb kann daher insbesondere für einen Front-Quer-Antriebsstrang eines Fahrzeuges verwendet werden.The electric drive according to the invention does not require ring gears and is also arranged radially inside the rotor, which means that this electric drive is particularly short axially. The output shaft can in particular be arranged inside an input shaft designed as a hollow shape. The electric drive enables an output that is axis-parallel to the input shafts or also coaxial. The electric drive can therefore be used in particular for a front-transverse drive train of a vehicle.
Der Elektroantrieb ermöglicht das Schalten von zwei Gängen. So kann insbesondere durch Schließen des ersten Schaltelements ein erster Gang und durch Schließen des zweiten Schaltelements ein zweiter Gang erzeugt werden. Im ersten Gang ist demnach das erste Schaltelement geschlossen während hingegen das zweite Schaltelement geöffnet ist. Beim zweiten Gang ist es umgekehrt.The electric drive enables two gears to be shifted. Thus, in particular, a first gear can be generated by engaging the first shifting element and a second gear can be generated by engaging the second shifting element. In first gear, therefore, the first shifting element is closed while, on the other hand, the second shifting element is open. In second gear, it's the other way around.
Im ersten Gang entsteht bevorzugt eine Übersetzung von i>1, besonders bevorzugt beträgt die Übersetzung im ersten Gang i=2. Im zweiten Gang entsteht bevorzugt eine Übersetzung von i =1. Somit wird bevorzugt zwischen diesen beiden Gängen ein Stufensprung phi von im Wesentlichen 2,0 erreicht. Bevorzugt liegt der Stufensprung phi im Bereich 1,7 < phi < 2,3, bevorzugt im Bereich 1,8 < phi < 2,2, bevorzugt im Bereich 1,9 < phi < 2,1. Zudem kann der Stufensprung bei genau 2,0 liegen. In first gear there is preferably a translation of i>1, particularly preferably the translation in first gear is i=2. In second gear, there is preferably a translation of i=1. An increment phi of essentially 2.0 is thus preferably achieved between these two gears. The increment phi is preferably in the range 1.7<phi<2.3, preferably in the range 1.8<phi<2.2, preferably in the range 1.9<phi<2.1. In addition, the increment can be exactly 2.0.
Die Wirkungsgrade dieser bevorzugten Anbindung sind sehr hoch. Im 1. Gang kann ein Wirkungsgrad von 97,5% erreicht werden. Im zweiten Gang kann ein Wirkungsgrad von 100% erreicht.The efficiencies of this preferred connection are very high. In 1st gear, an efficiency of 97.5% can be achieved. In second gear, an efficiency of 100% can be achieved.
Ist das zweite Schaltelement bspw. als eine Lamellenkupplung ausgeführt, so ist eine Zug-Lastschaltung vom ersten in den zweiten Gang möglich. Auch ist eine Zug-Lastschaltung vom zweiten in den ersten Gang möglich. Das erste Schaltelement ist bevorzugt als Klauenschaltelement ausgeführt, um ein kosten- und wirkungsgradoptimales Getriebe zu ermöglichen. Der Stufenplanetenradsatz ist bei diesem Getriebe besonders von Vorteil, weil beide Hohlräder der Planetenstufe komplett entfallen können.If the second shifting element is designed, for example, as a multi-disc clutch, power shifting from first to second gear under traction is possible. Power shifting from second to first gear is also possible. The first shifting element is preferably designed as a claw shifting element in order to enable a transmission that is optimal in terms of cost and efficiency. The stepped planetary gear set is particularly advantageous in this transmission because both ring gears of the planetary stage can be completely omitted.
Das zweite Schaltelement kann die Verblockung durch drehfestes Verbinden des ersten Sonnenrades und des zweiten Sonnenrads, oder durch drehfestes Verbinden des ersten Sonnenrades und des Planetenradträgers bewirken.The second switching element can cause the blocking by non-rotatably connecting the first sun gear and the second sun gear, or by non-rotatably connecting the first sun gear and the planet carrier.
Durch gleichzeitiges Schließen des ersten und zweiten Schaltelements wird der Planetenradsatz und somit der Abtrieb gegen das Gehäuse verblockt. Dies stellt die Funktion einer Parksperre dar, die somit als separates Bauteil/Baugruppe eingespart werden kann. Ist ein Planetenradsatz verblockt so ist die Übersetzung unabhängig von der Zähnezahl stets Eins. Anders ausgedrückt läuft der Planetenradsatz als Block um.By simultaneously closing the first and second shifting element, the planetary gearset and thus the output are blocked against the housing. This represents the function of a parking lock, which can thus be saved as a separate component/assembly. If a planetary gear set is blocked, the translation is always one, regardless of the number of teeth. In other words, the planetary gear set rotates as a block.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Antriebsstrang für ein Fahrzeug bereitgestellt, mit einem vorstehend beschriebenen Elektroantrieb und einer Differentialeinrichtung, die mit der Ausgangswelle des ersten Planetenradsatzes verbunden ist.According to a second aspect of the invention, there is provided a powertrain for a vehicle including an electric drive as described above and a differential assembly connected to the output shaft of the first planetary gear set.
Bevorzugt ist ein Antriebsstrang, wobei die Differentialeinrichtung ein Kegelraddifferential und ein Übersetzungsgetriebe in Form eines zweiten Planetenradsatzes umfasst, wobei
- - das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes mit dem zweiten Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes verbunden ist,
- - der Planetenradträger mit einem Eingangselement des Kegelraddifferential verbunden ist,
- - das Hohlrad an dem drehfesten Bauteil festgesetzt ist.
- - the sun gear of the second planetary gear set is connected to the second sun gear of the first planetary gear set,
- - the planet carrier is connected to an input element of the bevel gear differential,
- - the ring gear is fixed to the non-rotatable component.
Alternativ dazu ist ein Antriebsstrang bevorzugt, wobei die Differentialeinrichtung ein Kegelraddifferential und ein Übersetzungsgetriebe in Form einer einstufigen Stirnradstufe mit einem ersten Stirnrad und einem zweiten Stirnrad umfasst, wobei
- - das erste Stirnrad mit dem zweiten Sonnenrad des Stufenplanetenradsatzes (5) verbunden ist und mit dem zweiten Stirnrad in Zahneingriff steht,
- - das zweite Stirnrad mit einem Eingangselement des Kegelraddifferential verbunden ist.
- - the first spur gear is connected to the second sun gear of the stepped planetary gear set (5) and meshes with the second spur gear,
- - The second spur gear is connected to an input element of the bevel gear differential.
Alternativ dazu ist ein Antriebsstrang bevorzugt, wobei die Differentialeinrichtung ein Kegelraddifferential und ein Übersetzungsgetriebe in Form einer zweistufigen Stirnradstufe mit einem ersten Stirnrad, einem zweiten Stirnrad und einem dritten Stirnrad umfasst, wobei
- - das erste Stirnrad mit dem zweiten Sonnenrad des Stufenplanetenradsatzes drehfest verbunden ist und mit dem dritten Stirnrad in Zahneingriff steht,
- - das dritte Stirnrad drehfest mit dem zweiten Stirnrad verbunden ist, und
- - das zweite Stirnrad mit einem Eingangselement des Kegelraddifferentials verbunden ist.
- - the first spur gear is non-rotatably connected to the second sun gear of the stepped planetary gear set and meshes with the third spur gear,
- - The third spur gear is non-rotatably connected to the second spur gear, and
- - The second spur gear is connected to an input element of the bevel gear differential.
Alternativ dazu ist ein Antriebsstrang bevorzugt, wobei die Differentialeinrichtung einen zweiten Planetenradsatz und einen dritten Planetenradsatz umfasst, wobei
- - das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes mit dem zweiten Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes verbunden ist,
- - der Planetenradträger mit einem ersten Abtriebswelle verbunden ist,
- - das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes verbunden ist,
- - der Planetenradträger an dem drehfesten Bauteil festgesetzt ist,
- - das Hohlrad mit einem zweiten Abtriebswelle verbunden ist.
- - the sun gear of the second planetary gear set is connected to the second sun gear of the first planetary gear set,
- - the planet carrier is connected to a first output shaft,
- - the ring gear of the second planetary gear set is connected to the sun gear of the third planetary gear set,
- - the planetary gear carrier is fixed to the non-rotatable component,
- - the ring gear is connected to a second output shaft.
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Schalten des vorstehend beschriebenen Elektroantriebs und/oder des Antriebsstrangs bereitgestellt, wobei in einem ersten Gang das erste Schaltelement geschlossen und das zweite Schaltelement geöffnet wird und wobei in einem zweiten Gang das erste Schaltelement geöffnet und das zweite Schaltelement geschlossen wird.According to a third aspect of the invention, a method for shifting the electric drive and/or the drive train described above is provided, the first shifting element being closed and the second shifting element being opened in a first gear, and the first shifting element being opened and the second shifting element being opened in a second gear Switching element is closed.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
-
1-3 jeweils eine schematische Ansicht eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs bei welchem der erfindungsgemäße Elektroantrieb zur Anwendung kommt; -
4 eine schematische Ansicht eines Elektroantriebs in einer bevorzugten Ausführungsform; -
5 eine Schaltmatrix des Getriebes desElektroantriebs aus 4 ; -
6 eine schematische Ansicht eines Antriebsstrangs in einer bevorzugten Ausführungsform; -
7 eine schematische Ansicht eines Antriebsstrangs in einer bevorzugten Ausführungsform; -
8 eine schematische Ansicht eines Antriebsstrangs in einer bevorzugten Ausführungsform; und -
9 eine schematische Ansicht eines Antriebsstrangs in einer bevorzugten Ausführungsform.
-
1-3 in each case a schematic view of a drive train of a vehicle in which the electric drive according to the invention is used; -
4 a schematic view of an electric drive in a preferred embodiment; -
5 a switching matrix of the transmission of theelectric drive 4 ; -
6 a schematic view of a drive train in a preferred embodiment; -
7 a schematic view of a drive train in a preferred embodiment; -
8th a schematic view of a drive train in a preferred embodiment; and -
9 a schematic view of a drive train in a preferred embodiment.
Der Antriebsstrang 100 gemäß
Der Antriebsstrang 100 gemäß
Der Antriebsstrang 100 gemäß
Der erste Planetenradsatz 5 ist als ein Stufenplanetengetriebe ausgebildet, dessen an einem Planetenradträger 5.5 gelagerte Planetenräder zwei unterschiedliche große Wirkdurchmesser aufweisen. Ein erstes Sonnenrad 5.1 des Planetenradsatzes 5 steht mit dem größeren Wirkdurchmesser 5.3 in Zahneingriff. Ein zweites Sonnenrad 5.2 des Planetenradsatzes 5 steht mit dem kleineren Wirkdurchmesser 5.4 in Zahneingriff. Das erste Sonnenrad 5.1 des Planetenradsatzes 5 ist mit der Eingangswelle 11 drehfest verbunden. Das zweite Sonnenrad 5.2 des Planetenradsatzes 5 ist mit der Ausgangswelle 12 drehfest verbunden.The first planetary gear set 5 is designed as a stepped planetary gear whose planetary gears mounted on a planetary gear carrier 5.5 have two different large effective diameters. A first sun gear 5.1 of the planetary gear set 5 meshes with the larger effective diameter 5.3. A second sun gear 5.2 of the planetary gear set 5 meshes with the smaller effective diameter 5.4. The first sun gear 5.1 of the planetary gear set 5 is connected to the
Ein erstes Schaltelement 3 ist dazu ausgebildet, den Planetenradträger 5.5 des Planetenradsatzes 5 an einem drehfesten Bauteil 0 festzusetzen. Ein zweites Schaltelement 4 ist dazu ausgebildet, zwei Elemente des ersten Planetenradsatzes drehfest miteinander zu verbinden, also den Planetenradsatz zu verblocken, wobei gemäß dieser Ausführungsform die Verblockung durch Verbinden der zwei Sonnenräder 5.1 und 5.2 bewirkt wird. Um den Elektroantrieb axial besonders kompakt zu bauen, ist der erste Planetenradsatz 5 ist radial innerhalb des Rotors 2.1 angeordnet.A
Durch selektives Betätigen der zwei Schaltelemente 3, 4 können insgesamt zwei Vorwärtsgänge bereitgestellt werden. Ist das erste Schaltelement 3 geschlossen, so ist ein erster Gang eingelegt, der eine Übersetzung von i>1, vorliegend i=2 erzeugt. Ist das zweite Schaltelement 4 geschlossen, während das erste Schaltelement 3 geöffnet ist, ist der zweite Gang mit einer Übersetzung von i =1 eingelegt. Somit wird zwischen diesen beiden Gängen ein Stufensprung phi von 2,0 erreicht, der innerhalb des bevorzugten Bereichs von 1,7 < phi < 2,3 liegt.By selectively actuating the two shifting
Das erste Schaltelement ist als eine Klauenkupplung ausgeführt. Das zweite Schaltelement ist als eine Lamellenkupplung ausgeführt. Hierdurch ist eine Zug-Lastschaltung vom ersten Gang in den zweiten Gang oder umgekehrt möglich.The first switching element is designed as a claw clutch. The second switching element is designed as a multi-plate clutch. As a result, a power shift from first gear to second gear or vice versa is possible.
Im ersten Gang E1 beträgt die Übersetzung i=2. Im zweiten Gang E2 beträgt die Übersetzung i=1. E2 ist demnach ein sogenannter Direktgang. Der Stufensprung zwischen diesen beiden Gängen beträgt phi=2,0. Für den ersten Gang E1 beträgt der Wirkungsgrad eta = 98,5%. Für den zweiten Gang E2 liegt der Wirkungsgrad bei 100,0%.In first gear E1, the translation is i=2. In second gear E2, the translation is i=1. E2 is therefore a so-called direct drive. The increment between these two gears is phi=2.0. For the first gear E1, the efficiency is eta = 98.5%. For the second gear E2, the efficiency is 100.0%.
Die nachfolgenden
Der Planetenradsatz 8 umfasst ein Sonnenrad 8.1, ein Planetenträger 8.2 sowie ein Hohlrad 8.3. Der Planetenradsatz 13 umfasst ein Sonnenrad 13.1, ein Planetenträger 13.2 sowie ein Hohlrad 13.3. Planetenradsatz 8 und 13 sind radial übereinander angeordnet, wobei der Planetenradsatz 8 radial innerhalb angeordnet ist. Das Hohlrad 8.3 ist drehfest mit dem Sonnenrad 13.1 verbunden. Hohlrad 8.3 und Sonnenrad 13.1 sind gemäß dieser Ausführung einstückig ausgebildet. Der Planetenträger 13.2 ist festgesetzt. Das Sonnenrad 8.1 ist mir der Ausgangswelle 12 verbunden. Das Hohlrad 13.1 ist mit einer ersten Abtriebswelle 13.11 verbunden. Der Planetenträger 8.2 ist mit einer zweiten Abtriebswelle 8.12 verbunden. Die Wellen 11, 12 sind jeweils als Hohlwelle ausgeführt. Die zweite Abtriebswelle 8.12 ist durch die jeweilige Hohlwelle 11, 12 geführt und an einem axialen Ende mit dem Planetenträger 8.2 verbunden.The planetary gear set 8 includes a sun gear 8.1, a planet carrier 8.2 and a ring gear 8.3. The planetary gear set 13 includes a sun gear 13.1, a planet carrier 13.2 and a ring gear 13.3.
Anders ausgedrückt, wird bei dieser Ausführung ein sogenanntes integriertes Differential eingesetzt. Dabei wird über diesen Differentialradsatz gleichzeitig die Funktion der Erzeugung der Gesamtübersetzung und die Differentialfunktion dargestellt.In other words, a so-called integrated differential is used in this embodiment. The function of generating the overall gear ratio and the differential function are simultaneously represented via this differential gear set.
Als Unterschied zum Getriebe nach der Ausführungsform gem.
Das Kegelraddifferential 9 weist zwei radseitige Abtriebselemente auf, die als ein erstes Abtriebsrad 9.1 und zweites Abtriebsrad 9.2 ausgebildet sind. Die Abtriebsräder 9.1, 9.2 kämmen jeweils mit einem als Stirnrad ausgebildetem Ausgleichselement 9.3. Die Ausgleichselemente 9.3 sind in einem Differenzialkäfig 9.4 um ihre eigene Achse drehbar gelagert. Das erste Abtriebsrad 9.1 ist mit einer ersten Abtriebswelle 9.11 und das zweite Abtriebsrad 9.2 mit einer zweiten Abtriebswelle 9.12 drehfest verbunden. Die Ausgleichsräder 9.3, die zwischen dem Käfig 9.4 und den beiden Abtriebsrädern 9.1, 9.2 wirken, können eine Drehbewegung vom Käfig 9.4 zu den beiden Abtriebsrädern 9.1, 9.2 übertragen und eine Ausgleichsdrehbewegung zwischen den beiden Abtriebsrädern 9.1, 9.2 bereitstellen.The
Der Minus-Planetenradsatz 8 umfasst ein am Getriebegehäuse 0 festgesetztes Hohlrad 8.3, ein Planetenradträger 8.2 sowie ein Sonnenrad 8.1. Der Planetenträge r8.2 ist drehfest mit dem Käfig 9.4 verbunden. Das Sonnenrad 8.1 ist drehfest mit der Ausgangswelle 12 verbunden.The negative planetary gear set 8 comprises a ring gear 8.3 fixed to the
Die Planetenradsätze 5 und 8 sowie das Kegelraddifferential 9 sind axial nebeneinander angeordnet, wobei der Planetenradsatz 8 axial zwischen dem Planetenradsatz 5 und dem Kegelraddifferential 9 angeordnet ist.The planetary gear sets 5 and 8 and the bevel gear differential 9 are arranged axially next to one another, with the planetary gear set 8 being arranged axially between the planetary gear set 5 and the
Die Wellen 11, 12 sind ebenfalls jeweils als Hohlwelle ausgeführt. Die zweite Abtriebswelle 9.12 ist durch die jeweilige Hohlwelle 11, 12 geführt. Im Übrigen entspricht dieser Antriebsstrang der Ausführungsform gem.
Die einstufige Übersetzung der Stirnradstufe bewirkt die Gesamtübersetzung von der Achse A des Antriebs zur Achse B des Abtriebs. Die Stirnradstufe umfasst zwei Stirnräder 14.1 und 14.2. Das Stirnrad 14.1 ist drehfest mit der Ausgangswelle 12 verbunden und steht mit dem Stirnrad 14.2 in Zahneingriff. Das Stirnrad 14.2 ist drehfest mit dem Käfig 9.4 verbunden und kann diesen antreiben. Zudem sind, als Variante, das erste und zweite Schaltelement 3, 4 als getrennt voneinander angeordnete Klauenschaltelemente ausgeführt. Dabei können beide Schaltelemente 3, 4 gleichzeitig eingelegt werden. Dadurch wird die Elektromaschine 2 und somit auch der Abtrieb (Ausgangswelle 12) durch den verblockten Radsatz 5 gegen das Gehäuse 0 abgebremst bzw. blockiert. Es kann so eine Parksperrenfunktion dargestellt werden. Die Schaltelemente könnten aber auch als Lamellenschaltelemente ausgeführt sein.The single-stage transmission of the spur gear stage causes the overall transmission from axis A of the input to axis B of the output. The spur gear includes two spur gears 14.1 and 14.2. The spur gear 14.1 is non-rotatably connected to the
Gemäß dieser Ausführung sind Zug- und Schubschaltungen von Gang E1 zu Gang E2 und umgekehrt lastschaltbar. Die Antriebselemente sind axial neben der Elektromaschine 2 angeordnet. Dies ermöglicht eine Elektromaschine 2 mit geringem Außendurchmesser und somit einen geringen Achsabstand zwischen der Antriebsachse A und Abtriebsachse B. Im Übrigen wird auf die Ausführungen
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Getriebetransmission
- 22
- Elektromaschineelectric machine
- 2.12.1
- Rotorrotor
- 2.22.2
- Statorstator
- 33
- Schaltelementswitching element
- 44
- Schaltelementswitching element
- 55
- Planetenradsatzplanetary gear set
- 5.15.1
- Sonnenradsun gear
- 5.25.2
- Sonnenradsun gear
- 5.35.3
- Planetenradplanet wheel
- 5.45.4
- Planetenradplanet wheel
- 5.55.5
- Hohlradring gear
- 5.65.6
- Planetenträgerplanet carrier
- 66
- Schaltelementswitching element
- 77
- Schaltelementswitching element
- 88th
- Planetenradsatzplanetary gear set
- 99
- Kegelraddifferentialbevel gear differential
- 9.19.1
- Abtriebsradoutput gear
- 9.29.2
- Abtriebsradoutput gear
- 9.39.3
- Ausgleichselement(e)compensating element(s)
- 9.49.4
- Differentialkäfig, KäfigDifferential cage, cage
- 9.119.11
- erste Abtriebswellefirst output shaft
- 9.129.12
- zweite Abtriebswellesecond output shaft
- 1010
- Eingangswelleinput shaft
- 1111
- Eingangswelleinput shaft
- 1212
- Ausgangswelle, Abtrieboutput shaft, output
- 1313
- Planetenradsatzplanetary gear set
- 13.113.1
- Sonnenradsun gear
- 13.213.2
- Planetenträgerplanet carrier
- 13.313.3
- Hohlradring gear
- 1414
- Stirnradstufe, einstufig, zweistufigSpur gear stage, one-stage, two-stage
- 14.114.1
- Stirnradspur gear
- 14.214.2
- Stirnradspur gear
- 14.314.3
- Stirnradspur gear
- 14.414.4
- Stirnradspur gear
- 9999
- Fahrtrichtungdriving direction
- 100100
- Antriebsstrangpowertrain
- 10001000
- Fahrzeug, PKWvehicle, car
- AA
- Antriebsachsedrive axle
- BB
- Abtriebsachseoutput axis
- E1E1
- erster Gangfirst course
- E2E2
- zweiter Gangsecond gear
- ii
- Übersetzungtranslation
- phiphi
- Stufensprungincrement
- etaetc
- Wirkungsgradefficiency
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102015218252 A1 [0002]DE 102015218252 A1 [0002]
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DE102021205929A1 (en) | 2021-06-11 | 2022-12-15 | Zf Friedrichshafen Ag | Transmission for an electric drive system of a motor vehicle and electric drive system with such a transmission |
DE102022204227A1 (en) | 2022-04-29 | 2023-11-02 | Zf Friedrichshafen Ag | Transmission and drive train for a vehicle |
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-
2020
- 2020-09-02 DE DE102020211068.9A patent/DE102020211068A1/en active Pending
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