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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Der
US 2015/0065282 A1 ist eine Antriebsmaschine zum Antreiben zweier rotierender Wellen als bekannt zu entnehmen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein elektrisches Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug mit einer besonders kompakten Bauweise realisieren zu können.
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Diese Aufgabe wird durch ein elektrisches Antriebssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung betrifft ein auch als elektrische Antriebsvorrichtung bezeichnetes oder als elektrische Antriebsvorrichtung ausgebildetes elektrisches Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand das elektrische Antriebssystem aufweist und mittels des elektrischen Antriebssystems, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Insbesondere weist das Kraftfahrzeug beispielsweise in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens oder genau zwei Achsen auf, welche in Fahrzeuglängsrichtung aufeinanderfolgend und somit hintereinander angeordnet sind. Die jeweilige Achse weist beispielsweise wenigstens oder genau zwei auch als Fahrzeugräder bezeichnete Räder auf, wobei vorzugsweise die Räder der jeweiligen Achse auf in Fahrzeugquerrichtung einander gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind. Die Räder sind Bodenkontaktelemente, über welche das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten hin an einem Boden abstützbar oder abgestützt ist.
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Beispielsweise ist das elektrische Antriebssystem wenigstens einer der Achsen oder genau einer der Achsen zugeordnet, so dass beispielsweise die Räder zumindest oder genau einer der Achsen mittels des elektrischen Antriebssystems angetrieben werden können. Die mittels des elektrischen Antriebssystems antreibbaren Räder werden auch als Antriebsräder bezeichnet. Werden mittels des elektrischen Antriebssystems die Antriebsräder und somit das Kraftfahrzeug angetrieben, während das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten hin über die Räder an dem Boden abgestützt ist, so wird das Kraftfahrzeug entlang des Bodens gefahren, und die Räder rollen an dem Boden ab.
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Das elektrische Antriebssystem weist eine erste elektrische Maschine mit einem ersten Rotor auf. Beispielsweise weist die erste elektrische Maschine einen ersten Stator auf, mittels welchem der erste Rotor antreibbar und dadurch um eine erste Maschinendrehachse relativ zu dem ersten Stator drehbar ist. Das elektrische Antriebssystem weist außerdem eine zweite elektrische Maschine auf, welche einen zweiten Rotor aufweist. Beispielsweise weist die zweite elektrische Maschine einen zweiten Stator auf, mittels welchem der zweite Rotor antreibbar und dadurch um eine zweite Maschinendrehachse relativ zu dem zweiten Stator drehbar ist. Das elektrische Antriebssystem weist außerdem wenigstens oder genau ein Planetengetriebe auf, welches einen ersten Planetenradsatz, einen zweiten Planetenradsatz, eine erste Eingangswelle, eine zweite Eingangswelle, eine erste Ausgangswelle und eine zweite Ausgangswelle aufweist. Die erste Eingangswelle ist dazu ausgebildet, von der ersten elektrischen Maschine, insbesondere von dem ersten Rotor, ausgehende, erste Drehmomente in das Planetengetriebe einzuleiten. Hierunter kann insbesondere verstanden werden, dass die erste elektrische Maschine, insbesondere über ihren ersten Rotor, die ersten Drehmomente bereitstellen kann, die über die erste Eingangswelle in das Planetengetriebe eingeleitet werden können. Hierdurch kann insbesondere das Planetengetriebe angetrieben werden. Die zweite Eingangswelle ist dazu ausgebildet, von der zweiten elektrischen Maschine, insbesondere von dem zweiten Rotor, ausgehende, zweite Drehmomente in das Planetengetriebe einzuleiten. Hierunter kann insbesondere verstanden werden, dass die zweite elektrische Maschine, insbesondere über ihren zweiten Rotor, die zweiten Drehmomente bereitstellen kann, die über die zweite Eingangswelle in das Planetengetriebe eingeleitet werden können, insbesondere unter Umgehung der ersten Eingangswelle. Hierdurch kann beispielsweise das Planetengetriebe angetrieben werden. Ferner ist es denkbar, dass die ersten Drehmomente über die erste Eingangswelle unter Umgehung der zweiten Eingangswelle in das Planetengetriebe eingeleitet werden können. Hierunter kann insbesondere Folgendes verstanden werden: Die von der ersten elektrischen Maschine, insbesondere von dem ersten Rotor, bereitstellbaren oder bereitgestellten, ersten Drehmomente verlaufen oder fließen beispielsweise auf ihrem Weg von der ersten elektrischen Maschine, insbesondere von dem ersten Rotor, in das Planetengetriebe nicht über die zweite Eingangswelle, mithin umgehen die ersten Drehmomente die zweite Eingangswelle, so dass beispielsweise die zweite Eingangswelle bezogen auf einen ersten Drehmomentenübertragungspfad, über welchen die von der ersten elektrischen Maschine, insbesondere von dem ersten Rotor, bereitgestellten, ersten Drehmomente von der ersten elektrischen Maschine, insbesondere von dem ersten Rotor, auf die erste Eingangswelle übertragen und über die erste Eingangswelle in das Planetengetriebe eingeleitet werden können, nicht in dem ersten Drehmomentenübertragungspfad oder zumindest nicht in dem ersten Drehmomentenübertragungspfad zwischen der ersten elektrischen Maschine und dem Planetengetriebe angeordnet ist. Entsprechendes gilt für die zweite elektrische Maschine und die zweiten Drehmomente. Die von der zweiten elektrischen Maschine, insbesondere von dem zweiten Rotor, bereitstellbaren oder bereitgestellten, zweiten Drehmomente verlaufen oder fließen beispielsweise auf ihrem Weg von der zweiten elektrischen Maschine, insbesondere von dem zweiten Rotor, in das Planetengetriebe nicht über die erste Eingangswelle, mithin umgehen die zweiten Drehmomente die erste Eingangswelle, so dass beispielsweise die erste Eingangswelle bezogen auf einen zweiten Drehmomentenübertragungspfad, über welchen die von der zweiten elektrischen Maschine, insbesondere von dem zweiten Rotor, bereitgestellten, zweiten Drehmomente von der zweiten elektrischen Maschine, insbesondere von dem zweiten Rotor, auf die zweite Eingangswelle übertragen und über die zweite Eingangswelle in das Planetengetriebe eingeleitet werden können, nicht in dem zweiten Drehmomentenübertragungspfad oder zumindest nicht in dem zweiten Drehmomentenübertragungspfad zwischen der zweiten elektrischen Maschine und dem Planetengetriebe angeordnet ist.
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Die erste Ausgangswelle ist dazu ausgebildet, dritte Drehmomente aus dem Planetengetriebe auszuleiten. Beispielsweise resultieren die dritten Drehmomente aus den in das Planetengetriebe eingeleiteten, ersten Drehmomenten und/oder aus den in das Planetengetriebe eingeleiteten, zweiten Drehmomenten. Die zweite Ausgangswelle ist dazu ausgebildet, vierte Drehmomente aus dem Planetengetriebe auszuleiten, insbesondere unter Umgehung der ersten Ausgangswelle, wobei beispielsweise die vierten Drehmomente aus den in das Planetengetriebe eingeleiteten, ersten Drehmomenten und/oder aus den in das Planetengetriebe eingeleiteten, zweiten Drehmomenten resultieren. Insbesondere ist es denkbar, dass die erste Ausgangswelle dazu ausgebildet ist, die dritten Drehmomente unter Umgehung der zweiten Ausgangswelle aus dem Planetengetriebe auszuleiten.
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Der erste Planetenradsatz weist ein, insbesondere permanent, drehfest mit dem ersten Rotor verbundenes, erstes Sonnenrad auf. Ferner weist der erste Planetenradsatz einen, insbesondere permanent, drehfest mit der ersten Ausgangswelle verbundenen, ersten Planetenträger auf, welcher auch als erster Steg bezeichnet wird. Des Weiteren weist das erste Planetengetriebe einen insbesondere permanent drehfest mit der zweiten Ausgangswelle verbundenes, erstes Hohlrad auf. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist unter dem Merkmal, dass zwei Elemente, wie beispielsweise das erste Sonnenrad und der erste Rotor drehfest miteinander verbunden sind, zu verstehen, dass die beiden Elemente koaxial zueinander angeordnet sind und derart miteinander verbunden sind, dass sie sich, insbesondere um eine gemeinsame Elementdrehachse und/oder relativ zu einem Gehäuseelement des Antriebssystems, mit gleicher Winkelgeschwindigkeit drehen, insbesondere wenn die Elemente beziehungsweise eines der Elemente und über das eine Element das andere Element angetrieben werden beziehungsweise wird. Mit anderen Worten sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung mit dem Begriff oder Ausdruck einer drehfesten Verbindung zweier drehbar gelagerter Elemente gemeint, dass die beiden Elemente koaxial zueinander angeordnet und derart miteinander verbunden sind, dass sie mit gleicher Winkelgeschwindigkeit drehen. Ferner ist im Rahmen der vorliegenden Offenbarung unter dem Merkmal, dass zwei Elemente permanent drehfest miteinander verbunden sind, zu verstehen, dass diesen Elementen nicht etwa ein Schaltelement zugeordnet ist, welches zwischen einem Koppelzustand, in welchem die Elemente drehfest miteinander verbunden sind, und einem Entkoppelzustand umschaltbar ist, in welchem das Schaltelement eine insbesondere um die zuvor genannte Elementdrehachse erfolgende Relativdrehung zwischen den Elementen zulässt, sondern die Elemente sind immer beziehungsweise stets, das heißt permanent drehfest miteinander verbunden.
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Der zweite Planetenradsatz weist ein drehfest mit dem zweiten Rotor verbundenes, zweites Sonnenrad auf, welches vorzugsweise permanent drehfest mit dem zweiten Rotor verbunden ist. Außerdem weist der zweite Planetenradsatz einen insbesondere permanent drehfest mit dem ersten Planetenträger verbundenen, zweiten Planetenträger auf, welcher auch als zweiter Steg bezeichnet wird. Außerdem weist beispielsweise der zweite Planetenradsatz ein zweites Hohlrad auf. Das erste Sonnenrad, der erste Planetenträger und das erste Hohlrad sind erste Getriebeelemente des ersten Planetenradsatzes. Das zweite Sonnenrad, der zweite Planetenträger und das zweite Hohlrad sind zweite Getriebeelemente des zweiten Planetenradsatzes. Vorzugsweise sind die zweiten Getriebeelemente zusätzlich zu den ersten Getriebeelementen vorgesehen. Insbesondere dann, wenn das jeweilige, erste Getriebeelement nicht drehfest mit einer Gehäuseeinrichtung, wie beispielsweise dem zuvor genannten Gehäuseelement des Antriebssystems verbunden ist, kann beispielsweise das jeweilige, erste Getriebeelement um eine erste Planetenradsatzdrehachse relativ zu der Gehäuseeinrichtung, die beispielsweise das zuvor genannte Gehäuseelement ist, gedreht werden. Dementsprechend kann beispielsweise das jeweilige, zweite Getriebeelement insbesondere dann, wenn das jeweilige, zweite Getriebeelement nicht drehfest mit der Gehäuseeinrichtung verbunden ist, um eine zweite Planetenradsatzdrehachse relativ zu der Gehäuseeinrichtung gedreht werden.
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Um nun eine besonders kompakte Bauweise, das heißt eine besonders kompakte und somit bauraumgünstige Konstruktion realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das zweite Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes, insbesondere permanent, drehfest mit dem ersten Hohlrad verbunden ist.
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Um eine besonders kompakte und somit bauraumgünstige Bauweise des elektrischen Antriebssystems realisieren zu können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der erste Planetenträger als ein Einfachplanetenträger mit ersten Planetenrädern ausgebildet ist. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass die ersten Planetenräder drehbar an dem ersten Planetenträger gelagert sind, insbesondere derart, dass das jeweilige, erste Planetenrad um eine jeweilige, erste Planetenraddrehachse relativ zu dem ersten Planetenträger drehbar ist. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die ersten Planetenraddrehachsen parallel zueinander verlaufen und voneinander beabstandet sind. Insbesondere sind die ersten Planetenraddrehachsen in insbesondere um die erste Planetenradsatzdrehachse verlaufender, erster Umfangsrichtung des ersten Planetenradsatzes paarweise gleichmäßig voneinander beabstandet. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die ersten Planetenräder untereinander baugleich ausgebildet sind und insbesondere in axialer Richtung des ersten Planetenradsatzes auf der gleichen Höhe angeordnet sind und dabei insbesondere auf der gleichen, ersten Höhe beginnen und auf der gleichen, zweiten Höhe enden, insbesondere in axialer Richtung des ersten Planetenradsatzes betrachtet.
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Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der zweite Planetenträger als ein Doppelplanetenträger mit zweiten Planetenrädern und dritten Planetenrädern ausgebildet ist. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass die zweiten Planetenräder und die dritten Planetenräder drehbar an dem zweiten Planetenträger gelagert sind, insbesondere derart, dass das jeweilige, zweite Planetenrad um eine jeweilige, zweite Planetenraddrehachse relativ zu dem zweiten Planetenträger drehbar ist, und dass das jeweilige, dritte Planetenrad um eine jeweilige, dritte Planetenraddrehachse relativ zu dem zweiten Planetenträger drehbar ist. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass die zweiten Planetenraddrehachsen parallel zueinander verlaufen und voneinander beabstandet sind, insbesondere in insbesondere um die zweite Planetenradsatzdrehachse verlaufender, zweiter Umfangsrichtung des zweiten Planetenradsatzes, wobei es insbesondere denkbar ist, dass die zweiten Planetenraddrehachsen in zweiter Umfangsrichtung des zweiten Planetenradsatzes paarweise gleichmäßig beziehungsweise gleich voneinander beabstandet sind. Ferner ist es denkbar, dass die dritten Planetenraddrehachsen parallel zueinander verlaufen und voneinander beabstandet sind, insbesondere in zweiter Umfangsrichtung des zweiten Planetenradsatzes. Vorzugsweise sind die dritten Planetenraddrehachsen in zweiter Umfangsrichtung des zweiten Planetenradsatzes paarweise gleichmäßig beziehungsweise gleich voneinander beabstandet. Beispielsweise können die zweiten Planetenräder baugleich sein. Ferner ist es denkbar, dass die dritten Planetenräder baugleich sind. Beispielsweise verlaufen die dritten Planetenraddrehachsen parallel zu den zweiten Planetenraddrehachsen
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Somit sind beispielsweise die zweiten Planetenräder in axialer Richtung des zweiten Planetenradsatzes auf gleicher Höhe angeordnet, mithin beginnen und enden die zweiten Planetenräder in axialer Richtung des zweiten Planetenradsatzes betrachtet auf jeweiligen, gleichen Höhen. Alternativ oder zusätzlich sind beispielsweise die dritten Planetenräder in axialer Richtung des zweiten Planetenradsatzes auf gleicher Höhe angeordnet, so dass vorzugsweise die dritten Planetenräder in axialer Richtung des zweiten Planetenradsatzes betrachtet auf jeweiligen, gleichen Höhen beginnen und enden. Insbesondere ist es denkbar, dass die zweiten Planetenräder baugleich, das heißt hinsichtlich ihrer Konstruktion identisch sind. Alternativ oder zusätzlich können die dritten Planetenräder baugleich, das heißt hinsichtlich ihrer Konstruktion identisch sein. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass sich das jeweilige, zweite Planetenrad und das jeweilige, dritte Planetenrad hinsichtlich ihrer Konstruktionen voneinander unterscheiden. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass das jeweilige, zweite Planetenrad und das jeweilige, dritte Planetenrad in axialer Richtung des zweiten Planetenradsatzes betrachtet auf gleichen oder unterschiedlichen Höhen angeordnet sind, mithin auf der gleichen Höhe oder auf einer anderen Höhe beginnen und/oder auf der gleichen Höhe oder auf einer anderen Höhe enden.
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Außerdem ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die ersten Planetenräder getrennt von den zweiten Planetenrädern und getrennt von den dritten Planetenrädern ausgebildet sind.
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Beispielsweise stehen die zweiten Planetenräder in Eingriff mit dem zweiten Sonnenrad, wobei es denkbar ist, dass das jeweilige, zweite Planetenrad mit keinem der dritten Planetenräder und nicht mit dem zweiten Hohlrad in Eingriff steht. Beispielsweise stehen die dritten Planetenräder in Eingriff mit dem zweiten Hohlrad, wobei es denkbar ist, dass das jeweilige, dritte Planetenrad mit keinem der zweiten Planetenräder und nicht mit dem zweiten Sonnenrad in Eingriff steht.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das erste Hohlrad und das zweite Hohlrad unterschiedliche Verzahnungsmesser, insbesondere unterschiedliche Teilkreisdurchmesser, aufweisen. Dadurch kann eine besonders hohe Leistungsfähigkeit auf besonders bauraumgünstige Weise dargestellt werden.
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Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Planetenradsatz, welcher auch als erster Planetensatz bezeichnet wird, für eine Standübersetzung von +3 ausgebildet. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der erste Planetenradsatz eine Standübersetzung von +3 aufweist. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der zweite Planetenradsatz, welcher auch als zweiter Planetensatz bezeichnet wird, für eine Standübersetzung von -2 ausgebildet ist, mithin eine Standübersetzung von -2 aufweist. Hierdurch kann eine besonders bauraumgünstige Konstruktion dargestellt werden.
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In weiterer, besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das elektrische Antriebssystem eine erste Übersetzungsstufe auf, welche auch als erster Final Drive bezeichnet wird. Bezogen auf einen ersten Drehmomentenfluss, entlang welchem die dritten Drehmomente über die erste Ausgangswelle aus dem Planetengetriebe ausgeleitet werden können, ist die erste Übersetzungsstufe in dem ersten Drehmomentenfluss und dabei stromab der ersten Ausgangswelle angeordnet, mithin der ersten Ausgangswelle nachgeschaltet. Umgekehrt ausgedrückt ist die erste Ausgangswelle in dem ersten Drehmomentenfluss und dabei stromauf der ersten Übersetzungsstufe angeordnet.
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Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das elektrische Antriebssystem eine zweite Übersetzungsstufe aufweist, welche auch als zweiter Final Drive bezeichnet wird. Bezogen auf einen zweiten Drehmomentenfluss, entlang welchem die vierten Drehmomente über die zweite Ausgangswelle aus dem Planetengetriebe ausgeleitet werden können, ist die zweite Übersetzungsstufe in dem zweiten Drehmomentenfluss und dabei stromab der zweiten Ausgangswelle angeordnet. Mit anderen Worten ist die zweite Übersetzungsstufe in dem zweiten Drehmomentenfluss angeordnet und dabei der zweiten Ausgangswelle nachgeschaltet. Umgekehrt ausgedrückt ist die zweite Ausgangswelle in dem zweiten Drehmomentenfluss angeordnet und dabei stromauf der zweiten Übersetzungsstufe angeordnet. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die erste Übersetzungsstufe, die zweite Übersetzungsstufe, die Planetenradsätze und die Rotoren in einem gemeinsamen Gehäuse des elektrischen Antriebssystems angeordnet sind. Insbesondere kann es sich bei dem Gehäuse um das zuvor genannte Gehäuseelement und/oder die zuvor genannte Gehäuseeinrichtung handeln. Die jeweilige Übersetzungsstufe weist beispielsweise wenigstens oder genau zwei jeweilige Zahnräder auf, welche insbesondere als Stirnräder ausgebildet sein können. Vorzugsweise stehen die jeweiligen Zahnräder der jeweiligen Übersetzungsstufe in, insbesondere direktem, Eingriff miteinander, so dass beispielsweise die jeweiligen Zahnräder eine jeweilige Stirnradstufe oder Stirnradpaarung bilden. Durch Verwendung der Übersetzungsstufen kann auf besonders bauraumgünstige Weise eine besonders vorteilhafte und insbesondere besonders vorteilhaft große Übersetzung dargestellt werden.
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Um den Bauraumbedarf des elektrischen Antriebssystems in einem besonders geringen Rahmen halten zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Planetengetriebe, die beiden Rotoren und die beiden Übersetzungsstufen koaxial zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Planetenradsätze koaxial zueinander angeordnet sind, so dass die Planetenradsatzdrehachsen zusammenfallen. Unter einer koaxialen Anordnung der Rotoren, das heißt darunter, dass die Rotoren koaxial zueinander angeordnet sind, kann insbesondere verstanden werden, dass die Maschinendrehachsen zusammenfallen. Sind somit beispielsweise die Rotoren koaxial zueinander und koaxial zu den Planetenradsätzen und somit koaxial zu dem Planetengetriebe angeordnet, so fallen die Maschinendrehachsen zusammen, die Planetenradsatzdrehachsen fallen zusammen und die jeweilige Planetenradsatzdrehachse fällt mit der jeweiligen Maschinendrehachse zusammen. Ferner ist es beispielsweise denkbar, dass die jeweilige Übersetzungsstufe wenigstens ein Übersetzungselement aufweist, welches beispielsweise als ein Zahnrad, insbesondere als ein Stirnrad, ausgebildet sein kann. Das jeweilige Übersetzungselement der jeweiligen Übersetzungsstufe kann, insbesondere um eine Übersetzungselementdrehachse, relativ zu dem Gehäuse gedreht werden. Sind die Übersetzungsstufen koaxial zueinander angeordnet, so sind die Übersetzungselemente der Übersetzungsstufen koaxial zueinander angeordnet, so dass die Übersetzungselementdrehachsen zusammenfallen. Sind nun beispielsweise die Übersetzungsstufen koaxial zueinander, koaxial zu dem Planetengetriebe und koaxial zu den Rotoren angeordnet, so fallen die Planetenradsatzdrehachsen, die Maschinendrehachsen und die Übersetzungselementdrehachsen allesamt zusammen, wodurch eine besonders bauraumgünstige Bauweise dargestellt werden kann.
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Um die Teileanzahl und somit das Gewicht, die Kosten und den Bauraumbedarf in einem besonders geringen Rahmen halten zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Planetengetriebe genau zwei Planetenradsätze aufweist, nämlich den ersten Planetenradsatz und den zweiten Planetenradsatz.
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Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der erste Rotor, insbesondere permanent, drehfest mit dem ersten Sonnenrad verbunden ist. Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der zweite Rotor, insbesondere permanent, drehfest mit dem zweiten Sonnenrad verbunden ist. Dadurch kann eine besonders kompakte Bauweise dargestellt werden.
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Es ist denkbar, dass die jeweilige Übersetzungsstufe als ein jeweiliger, weiterer Planetenradsatz ausgebildet ist. Somit ist es denkbar, dass die erste Übersetzungsstufe als ein dritter Planetenradsatz und die zweite Übersetzungsstufe als ein vierter Planetenradsatz ausgebildet ist, wobei der dritte Planetenradsatz zusätzlich zu dem ersten Planetenradsatz, zusätzlich zu dem zweiten Planetenradsatz und zusätzlich zu dem vierten Planetenradsatz vorgesehen ist. Somit ist beispielsweise das jeweilige, zuvor genannte Übersetzungselement ein jeweiliges Sonnenrad oder ein jeweiliges Hohlrad oder ein jeweiliger Planetenträger des jeweiligen dritten beziehungsweise vierten Planetenradsatzes. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass ein jeweiliger Eingang des jeweiligen, weiteren Planetenradsatzes, mithin der jeweiligen Übersetzungsstufe ein jeweiliges, weiteres Sonnenrad des jeweiligen, weiteren Planetenradsatzes ist. Somit können beispielsweise die über die erste Ausgangswelle aus dem Planetengetriebe ausgeleiteten und insbesondere von der ersten Ausgangswelle bereitgestellten, dritten Drehmomente über den Eingang, mithin über das Sonnenrad der als der dritte Planetenradsatz ausgebildeten, ersten Übersetzungsstufe in die erste Übersetzungsstufe eingeleitet werden. Ferner können beispielsweise die über die zweite Ausgangswelle aus dem Planetengetriebe ausgeleiteten und insbesondere von der zweiten Ausgangswelle bereitgestellten, vierten Drehmomente über den Eingang, mithin über das Sonnenrad der als der vierte Planetenradsatz ausgebildeten, zweiten Übersetzungsstufe in die zweite Übersetzungsstufe eingeleitet werden. Als weiterhin vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der jeweilige, weitere Planetenträger des jeweiligen, weiteren Planetenradsatzes, mithin der jeweiligen Übersetzungsstufe ein jeweiliger Ausgang oder Abtrieb der jeweiligen Übersetzungsstufe ist. Somit kann beispielsweise die als der dritte Planetenradsatz ausgebildete, erste Übersetzungsstufe über ihren weiteren Planetenträger fünfte Drehmomente bereitstellten, mithin fünfte Drehmomente aus sich herausleiten beziehungsweise abführen, wobei beispielsweise die fünften Drehmomente aus den dritten Drehmomenten resultieren, die, insbesondere über das weitere Sonnenrad der ersten Übersetzungsstufe, in die erste Übersetzungsstufe eingeleitet werden oder wurden. Ferner kann somit beispielsweise die als der vierte Planetenradsatz ausgebildete, zweite Übersetzungsstufe über ihren weiteren Planetenträger sechste Drehmomente bereitstellen, mithin aus sich abführen beziehungsweise herausleiten, wobei beispielsweise die sechsten Drehmomente aus den vierten Drehmomenten resultieren, die, insbesondere über das weitere Sonnenrad der zweiten Übersetzungsstuf,e in die zweite Übersetzungsstufe eingeleitet werden oder wurden. Als ferner vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das jeweilige, weitere Hohlrad der jeweiligen, als der dritte beziehungsweise vierte Planetenradsatz ausgebildeten Übersetzungsstufe gehäusefest ist, mithin, insbesondere permanent, drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist, wobei das Gehäuse beispielsweise das Gehäuseelement und/oder die Gehäuseeinrichtung ist.
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Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Planetengetriebe als ein Planetendifferentialgetriebe, insbesondere mit einer Torque-Vectoring-Funktion, ausgebildet ist oder fungiert. Die Torque-Vectoring-Funktion wird auch als Drehmomentverteilungsfunktion bezeichnet. Insbesondere kann hierunter Folgendes verstanden: Das elektrische Antriebssystem und somit das Planetengetriebe sind, insbesondere genau, einer der Achsen und somit den Rädern der einen Achse zugeordnet, so dass die Antriebsräder mittels der elektrischen Maschinen über das Planetengetriebe angetrieben werden können. Da das Planetengetriebe vorzugsweise als Planetendifferentialgetriebe fungiert beziehungsweise ausgebildet ist, lässt das Planetengetriebe beispielsweise bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs unterschiedliche Drehzahlen der Antriebsräder zu, insbesondere derart, dass sich das kurvenäußere Antriebsrad mit einer größeren Drehzahl dreht oder drehen kann als das kurveninnere Antriebsrad.
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Offenbart sei auch ein vorzugsweise als Kraftwagen ausgebildetes Kraftfahrzeug, insbesondere das zuvor genannte Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug ein erfindungsgemäßes, elektrisches Antriebssystem aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des elektrischen Antriebssystems sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Kraftfahrzeugs anzusehen und umgekehrt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Darstellung eines elektrischen Antriebssystems für ein Kraftfahrzeug.
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Die einzige Figur zeigt in einer schematischen Darstellung ein elektrisches Antriebssystem 10 für ein Kraftfahrzeug. Somit weist das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand das elektrische Antriebssystem 10 auf, mittels welchem das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Das Kraftfahrzeug weist wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung aufeinanderfolgend und somit hintereinander angeordnete Achsen auf. Die jeweilige Achse weist wenigstens oder genau zwei auch als Fahrzeugräder bezeichnete Räder auf, wobei die jeweiligen Räder der jeweiligen Achse auf in Fahrzeugquerrichtung aneinander gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Beispielsweise ist das Antriebssystem 10 wenigstens oder genau einer der Achsen zugeordnet, so dass mittels des elektrischen Antriebssystems 10 wenigstens oder nur die Räder der Achse angetrieben werden können, der das elektrische Antriebssystem 10 zugeordnet ist. Die mittels des elektrischen Antriebssystems 10 antreibbaren Räder werden auch als Antriebsräder bezeichnet. Die Antriebsräder sind in der Figur besonders schematisch dargestellt und mit 12 und 14 bezeichnet. Durch, insbesondere rein, elektrisches Antreiben der Antriebsräder 12 und 14 mittels des Antriebssystems 10 kann das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden.
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Das Antriebssystem 10 weist eine erste elektrische Maschine 16 auf, welche einen ersten Stator 18 und einen ersten Rotor 20 aufweist. Mittels des Stators 18 kann der Rotor 20 angetrieben und dadurch um eine erste Maschinendrehachse relativ zu dem Stator 18 gedreht werden. Das Antriebssystem 10 weist ein in der Figur besonders schematisch dargestelltes Gehäuse 22 auf, welches auch als Gehäuseeinrichtung oder Gehäuseelement bezeichnet wird. Dabei ist der Rotor 20 um die erste Maschinendrehachse relativ zu dem Stator 18 und relativ zu dem Gehäuse 22 drehbar. Das Antriebssystem 10 umfasst außerdem eine zweite elektrische Maschine 24, welche einen zweiten Stator 26 und einen zweiten Rotor 28 aufweist. Mittels des Stators 26 kann der Rotor 28 angetrieben und dadurch um eine zweite Maschinendrehachse relativ zu dem Stator 26 und relativ zu dem Gehäuse 22 gedreht werden. Bei dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden genannten elektrischen Maschinen 16 und 24 koaxial zueinander angeordnet, so dass die Maschinendrehachsen zusammenfallen. Die erste elektrische Maschine 16 kann über ihren ersten Rotor 20 erste Drehmomente bereitstellen, und die zweite elektrische Maschine 24 kann über ihren zweiten Rotor 28 zweite Drehmomente bereitstellen.
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Das Antriebssystem 10 weist ein Planetengetriebe 30 auf, welches einen ersten Planetenradsatz 32, einen zweiten Planetenradsatz 34, eine erste Eingangswelle 36 und eine zweite Eingangswelle 38 aufweist. Außerdem weist das Planetengetriebe 30 eine erste Ausgangswelle 40 und eine zweite Ausgangswelle 42 auf. Die erste Eingangswelle 36 ist dazu ausgebildet, die von der ersten elektrischen Maschine 16 ausgehenden, das heißt die von der ersten elektrischen Maschine 16 über den Rotor 20 und somit von dem Rotor 20 bereitgestellten, ersten Drehmomente in das Planetengetriebe 30 einzuleiten. Die zweite Eingangswelle 38 ist dazu ausgebildet, die von der zweiten elektrischen Maschine 24 ausgehenden, zweiten Drehmomente, das heißt die von der elektrischen Maschine 24 über den Rotor 28 und somit von dem Rotor 28 bereitgestellten zweiten Drehmomente in das Planetengetriebe 30 einzuleiten. Die erste Ausgangswelle 40 ist dazu ausgebildet, dritte Drehmomente, die beispielsweise aus den in das Planetengetriebe 30 eingeleiteten, ersten Drehmomenten und/oder zweiten Drehmomenten resultieren, aus dem Planetengetriebe 30 auszuleiten. Die zweite Ausgangswelle 42 ist dazu ausgebildet, vierte Drehmomente, die beispielsweise aus den in das Planetengetriebe 30 eingeleiteten, ersten Drehmomenten und/oder zweiten Drehmomenten resultieren, aus dem Planetengetriebe 30 auszuleiten.
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Der erste Planetenradsatz 32 weist ein, insbesondere permanent, drehfest mit dem ersten Rotor 20 verbundenes, erstes Sonnenrad 44 sowie einen ersten Planetenträger 46 auf, welcher, insbesondere permanent, drehfest mit der ersten Ausgangswelle 40 verbunden ist. Außerdem weist der erste Planetenradsatz 32 ein erstes Hohlrad 48 auf, welches, insbesondere permanent, drehfest mit der zweiten Ausgangswelle 42 verbunden ist. Der zweite Planetenradsatz 34 weist ein zweites Sonnenrad 49 auf, welches, insbesondere permanent, drehfest mit dem zweiten Rotor 28 verbunden ist. Des Weiteren weist der zweite Planetenradsatz 34 einen zweiten Planetenträger 50 auf, welcher, insbesondere permanent, drehfest mit dem ersten Planetenträger 46 verbunden ist.
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Um nun eine besonders kompakte Bauweise des Antriebssystems 10 sowie eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit realisieren zu können, weist der zweite Planetenradsatz 34 ein zweites Hohlrad 52 auf, welches, insbesondere permanent, drehfest mit dem ersten Hohlrad 48 verbunden ist.
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Vorzugsweise ist der erste Planetenträger 46 als ein Einfachplanententräger ausgebildet, an welchem erste Planetenräder 54 drehbar gehalten sind. Das jeweilige, erste Planetenrad 54 kämmt beispielsweise, insbesondere gleichzeitig, mit dem Sonnenrad 44 und mit dem Hohlrad 48. Der zweite Planetenträger 50 ist beispielsweise als ein Doppelplanetenträger ausgebildet, an welchem zweite Planetenräder 56 und dritte Planetenräder 58 drehbar gelagert sind. Dabei ist es so, dass die zweiten Planetenräder 56 in Eingriff mit dem Sonnenrad 49, jedoch nicht in Eingriff mit dem Hohlrad 52 stehen, wobei es so ist, dass die dritten Planetenräder 58 in Eingriff mit dem Hohlrad 52, jedoch nicht in Eingriff mit dem Sonnenrad 49 stehen. Somit kämmt das Sonnenrad 49 mit den Planetenrädern 56, und die Planetenräder 58 kämmen mit dem Hohlrad 52, wobei die Planetenräder 56 und 58 miteinander kämmen. Ferner kämmen die Planetenräder 56 nicht mit dem Hohlrad 52, und die Planetenräder 58 kämmen nicht mit dem Sonnenrad 49. Außerdem sind die ersten Planetenräder 54 getrennt von den zweiten Planetenrädern 56 und getrennt von den dritten Planetenrädern 58 ausgebildet.
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Des Weiteren ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Hohlräder 48 und 52 unterschiedliche Verzahnungsdurchmesser, insbesondere unterschiedliche Teilkreisdurchmesser, aufweisen.
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Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der erste Planetenradsatz 32 für eine Standübersetzung von +3 ausgebildet ist. Ferner hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der zweite Planetenradsatz 34 für eine Standübersetzung von -2 ausgebildet ist.
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Das elektrische Antriebssystem 10 weist eine erste Übersetzungsstufe 60 auf, welche bezogen auf einen ersten Drehmomentenfluss, entlang welchem die dritten Drehmomente über die erste Ausgangswelle 40 aus dem Planetengetriebe 30 ausgeleitet werden können, in dem ersten Drehmomentenfluss und dabei stromab der ersten Ausgangswelle 40 angeordnet ist. In dem ersten Drehmomentenfluss ist beispielsweise eine erste Seitenwelle 62 angeordnet, welche in dem ersten Drehmomentenfluss und dabei stromab der ersten Übersetzungsstufe 60 angeordnet ist. Die Seitenwelle 62 kann über die Übersetzungsstufe 60 von der Ausgangswelle 40 angetrieben werden, wobei das Rad 12 von der Seitenwelle 62 und somit über die Seitenwelle 62 von der Übersetzungsstufe 60 angetrieben werden kann. Das Antriebssystem 10 umfasst außerdem eine zweite Übersetzungsstufe 64, welche bezogen auf einen zweiten Drehmomentenfluss, entlang welchem die vierten Drehmomente über die zweite Ausgangswelle 42 aus dem Planetengetriebe 30 ausgeleitet werden können, in dem zweiten Drehmomentenfluss und dabei stromab der zweiten Ausgangswelle 42 angeordnet ist. Dabei ist in dem zweiten Drehmomentenfluss stromab der Übersetzungsstufe 64 eine zweite Seitenwelle 66 angeordnet, wobei das Rad 14 über die Seitenwelle 66 von der Übersetzungsstufe 64 antreibbar ist. Außerdem ist die Seitenwelle 66 über die Übersetzungsstufe 64 von der Ausgangswelle 42 antreibbar. Demzufolge ist die Seitenwelle 62 über die Übersetzungsstufe 60 von der Ausgangswelle 40 antreibbar. Die jeweilige Übersetzungsstufe 60, 64 wird auch als Final Drive (FD) bezeichnet. Vorzugsweise ist die Übersetzungsstufe 60 ein dritter Planetenradsatz, wobei es denkbar ist, dass die Übersetzungsstufe 64 ein vierter Planetenradsatz ist. Vorzugsweise sind der dritte Planetenradsatz und der vierte Planetenradsatz baugleich, das heißt identisch oder gleich hinsichtlich ihrer Konstruktion und somit insbesondere hinsichtlich ihrer Übersetzung.
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Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Übersetzungsstufen 60 und 64, die Planetenradsätze 32 und 34 und die Rotoren 20 und 28 in dem gemeinsamen Gehäuse 22 des elektrischen Antriebssystems 10 angeordnet sind. Bei dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel ist es außerdem vorgesehen, dass das Planetengetriebe 30, die Rotoren 20 und 28 sowie die beiden Übersetzungsstufen 60 und 64 koaxial zueinander angeordnet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- elektrisches Antriebssystem
- 12
- Antriebsrad
- 14
- Antriebsrad
- 16
- erste elektrische Maschine
- 18
- erster Stator
- 20
- erster Rotor
- 22
- Gehäuse
- 24
- zweite elektrische Maschine
- 26
- zweiter Stator
- 28
- zweiter Rotor
- 30
- Planetengetriebe
- 32
- erster Planetenradsatz
- 34
- zweiter Planetenradsatz
- 36
- erste Eingangswelle
- 38
- zweite Eingangswelle
- 40
- erste Ausgangswelle
- 42
- zweite Ausgangswelle
- 44
- erstes Sonnenrad
- 46
- erster Planetenträger
- 48
- erstes Hohlrad
- 49
- zweites Sonnenrad
- 50
- zweiter Planetenträger
- 52
- zweites Hohlrad
- 54
- erstes Planetenrad
- 56
- zweites Planetenrad
- 58
- drittes Planetenrad
- 60
- erste Übersetzungsstufe
- 62
- erste Seitenwelle
- 64
- zweite Übersetzungsstufe
- 66
- zweite Seitenwelle
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2015/0065282 A1 [0002]
