DE102021204472A1 - Electric drive for a vehicle - Google Patents
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Abstract
Es wird ein elektrischer Antrieb für ein Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine (1) mit einer Rotorwelle (2) vorgeschlagen, die über ein Übersetzungsgetriebe mit einem Verteilergetriebe (3) zum Antrieb von Abtriebswellen (4, 5) gekoppelt ist, wobei die Abtriebswellen (4, 5) und die Rotorwelle (2) achsparallel zueinander angeordnet sind, wobei als Übersetzungsgetriebe zumindest eine erste Stirnradstufe (6) zum Realisieren einer ersten Übersetzungsstufe und zumindest eine zweite Stirnradstufe (7) zum Realisieren einer zweiten Übersetzungsstufe vorgesehen sind und wobei jeweils erste Stirnräder (8, 9) der Stirnradstufen (6, 7) einer gemeinsamen Getriebeeingangswelle (10) und jeweils zweite Stirnräder (11, 12) der Stirnradstufen (6,7) dem Verteilergetriebe (3) zugeordnet sind. Ferner wird ein Fahrzeug mit dem elektrischen Antrieb vorgeschlagen.An electric drive for a vehicle has an electric machine (1) with a rotor shaft (2) which is coupled via a transmission gear to a transfer case (3) for driving output shafts (4, 5), the output shafts (4th , 5) and the rotor shaft (2) are arranged axially parallel to one another, with at least one first spur gear stage (6) for realizing a first translation stage and at least one second spur gear stage (7) for realizing a second translation stage being provided as the transmission gear and with first spur gears ( 8, 9) of the spur gear stages (6, 7) of a common transmission input shaft (10) and second spur gears (11, 12) of the spur gear stages (6,7) are assigned to the transfer case (3). Furthermore, a vehicle with the electric drive is proposed.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb für ein Fahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit dem elektrischen Antrieb.The present invention relates to an electric drive for a vehicle according to the type defined in more detail in the preamble of patent claim 1. The invention also relates to a vehicle with the electric drive.
Beispielsweise aus der Druckschrift
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Antrieb und ein Fahrzeug mit dem elektrischen Antrieb vorzuschlagen, welche mehrere Übersetzungsstufen möglichst baumneutral und effizient sowie kostengünstig realisieren.The present invention is based on the object of proposing an electric drive and a vehicle with the electric drive, which implement multiple transmission stages as tree-neutrally and efficiently as possible, as well as cost-effectively.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 11 gelöst, wobei sich vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen aus den Ansprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben.This object is achieved according to the invention by the features of
Somit wird ein elektrischer Antrieb für ein Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine einer Rotorwelle vorgeschlagen, die über ein Übersetzungsgetriebe mit einem Verteilergetriebe zum Antrieb von Abtriebswellen gekoppelt ist, wobei die Abtriebswellen und die Rotorwelle achsparallel zueinander angeordnet sind. Zur möglichst bauraumgünstigen und effizienten sowie kostengünstigen Realisierung mehrerer Übersetzungsstufe ist vorgesehen, dass als Übersetzungsgetriebe zumindest eine erste Stirnradstufe zum Realisieren einer ersten Übersetzungsstufe und zumindest eine zweite Stirnradstufe zum Realisieren einer zweiten Übersetzungsstufe vorgesehen sind und dass jeweils erste Stirnräder der Stirnradstufen einer gemeinsamen Getriebeeingangswelle und jeweils zweite Stirnräder der Stirnradstufen dem Verteilergetriebe zugeordnet sind.Thus, an electric drive for a vehicle with an electric machine of a rotor shaft is proposed, which is coupled via a transmission gear to a transfer case for driving output shafts, the output shafts and the rotor shaft being arranged axially parallel to one another. In order to implement a plurality of gear ratios as efficiently and inexpensively as possible in terms of installation space, it is provided that at least a first spur gear stage for realizing a first gear ratio stage and at least a second spur gear stage for realizing a second gear ratio are provided as the transmission gear, and that first spur gears of the spur gear stages of a common transmission input shaft and second spur gears are provided in each case Spur gears of the spur gear stages are assigned to the transfer case.
Auf diese Weise wird ein elektrischer Antrieb mit mehreren Übersetzungsstufe besonders bauraumgünstig und effizient geschaffen, ohne dass eine Zwischenwelle und entsprechende Lagerungen der Zwischenwelle erforderlich sind. Dadurch, dass die Stirnradstufen einer gemeinsamen Getriebeeingangswelle zugeordnet sind, werden die Übersetzungsstufen parallel nebeneinander durch einen besonders einfachen konstruktiven Aufbau realisiert.In this way, an electric drive with a plurality of gear ratios is created in a particularly space-saving and efficient manner, without an intermediate shaft and corresponding bearings for the intermediate shaft being required. Due to the fact that the spur gear stages are assigned to a common transmission input shaft, the transmission stages are realized in parallel next to one another with a particularly simple structural design.
Bei dem vorgeschlagenen elektrischen Antrieb sieht eine besonders konstruktiv einfache und kostengünstige Ausführung vor, dass die Rotorwelle der elektrischen Maschine die gemeinsame Getriebeeingangswelle bildet. Hierdurch sind keine weiteren Wellen erforderlich, da die ersten Stirnräder der Stirnradstufen der Rotorwelle zugeordnet sind.In the case of the proposed electric drive, a particularly structurally simple and cost-effective embodiment provides that the rotor shaft of the electric machine forms the common transmission input shaft. As a result, no further shafts are required since the first spur gears of the spur gear stages are assigned to the rotor shaft.
Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch möglich, dass die gemeinsame Getriebeeingangswelle koaxial zur Rotorwelle angeordnet ist und mit dieser drehfest verbunden ist. Bei einer derartigen geteilten Wellenausführung ergeben sich zudem Montagevorteile.It is also possible within the scope of the present invention for the common transmission input shaft to be arranged coaxially with the rotor shaft and to be connected to it in a torque-proof manner. With such a split shaft design, there are also assembly advantages.
Unabhängig von den vorgenannten Ausführungen ist bei dem elektrischen Antrieb vorgesehen, dass die der Getriebeeingangswelle zugeordneten ersten Stirnräder der beiden Stirnradstufen als schaltbare Losräder ausgeführt sind, die über zumindest ein Schaltelement oder dergleichen im geschalteten Zustand drehfest mit der Getriebeeingangswelle verbindbar sind.Irrespective of the above statements, the electric drive provides that the first spur gears of the two spur gear stages assigned to the transmission input shaft are designed as switchable idler wheels, which can be connected to the transmission input shaft in a rotationally fixed manner via at least one switching element or the like in the switched state.
Eine alternative Ausführung sieht vor, dass die Schaltbarkeit nicht an der Getriebeeingangswelle, sondern über die zweiten Stirnräder der Stirnradstufen im Bereich des Verteilergetriebes realisiert wird. Hierzu ist bei dem elektrischen Antrieb vorgesehen, dass die dem Verteilergetriebe zugeordneten zweiten Stirnräder der beiden Stirnradstufen als schaltbare Losräder ausgeführt sind, die über zumindest ein Schaltelement oder dergleichen im geschalteten Zustand drehfest mit dem Verteilergetriebe verbindbar sind.An alternative design provides that the shiftability is not realized on the transmission input shaft, but via the second spur gears of the spur gear stages in the area of the transfer case. For this purpose, it is provided in the electric drive that the second spur gears of the two spur gear stages assigned to the transfer case are designed as switchable idler gears that can be connected to the transfer case in a rotationally fixed manner via at least one switching element or the like in the switched state.
Unabhängig von den beiden vorgenannten Ausführungen hinsichtlich der Schaltbarkeit ist die Anordnung der schaltbaren Losräder an einer zugeordneten Welle besonders vorteilhaft, da auf diese Weise bei dem vorgeschlagenen elektrischen Antrieb eine sogenannte Disconnect-Funktion ohne zusätzliche Bauteile realisierbar. Bei der Disconnect-Funktion wird der Antrieb vom Abtrieb bei Bedarf zur Steigerung der Effizienz entkoppelt.Irrespective of the two aforementioned statements with regard to shiftability, the arrangement of the shiftable idler gears on an associated shaft is particularly advantageous, since in this way a so-called disconnect function can be implemented in the proposed electric drive without additional components. With the disconnect function, the drive is decoupled from the output if necessary to increase efficiency.
Als Schaltelement können beispielsweise Einfach-Schaltelemente eingesetzt werden, sodass jedem Losrad ein Schaltelement zum Schalten bzw. Betätigen zugeordnet ist. Es ist auch denkbar, dass ein Doppel-Schaltelement eingesetzt wird, mit dem beide Losräder schaltbar sind.For example, single switching elements can be used as the switching element, so that each loose wheel is assigned a switching element for switching or actuating. It is also conceivable that a double switching element is used, with which both loose wheels can be switched.
Um die Effizienz zu steigern und die Kosten zu reduzieren, können vorzugsweise formschlüssige Schaltelemente, wie zum Beispiel Schaltklauen oder dergleichen als Schaltelemente eingesetzt werden. Es ist auch möglich, dass reibschlüssige Synchronisierungen als Schaltelemente eingesetzt werden, um eine vollständige Lastschaltfähigkeit bei dem Getriebe zu gewährleisten. Es ist auch denkbar, dass sowohl formschlüssige Schaltelemente als auch reibschlüssige Synchronisierungen eingesetzt werden, um zumindest eine Teillastschaltfähigkeit bei dem Getriebe zu realisieren.In order to increase efficiency and reduce costs, preferably form-fitting Switching elements, such as switching claws or the like are used as switching elements. It is also possible for frictional synchronizations to be used as shifting elements in order to ensure complete power shifting capability in the transmission. It is also conceivable that both positive-locking shifting elements and friction-locking synchronizations are used in order to realize at least partial power shifting capability in the transmission.
Bei dem vorgeschlagenen elektrischen Antrieb kann als Verteilergetriebe ein Stirnrad-Differentialgetriebe, ein Kegelrad-Differentialgetriebe oder dergleichen eingesetzt werden.In the proposed electric drive, a spur gear differential gear, a bevel gear differential gear or the like can be used as the transfer case.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung beansprucht ein Fahrzeug mit dem vorbeschriebenen elektrischen Antrieb. Hierbei ist es möglich, dass der elektrische Antrieb eine elektrische Antriebsachse bildet. Es ist auch möglich, dass mehrere elektrische Antriebe dem Fahrzeug zugeordnet sind.A further aspect of the present invention claims a vehicle with the electric drive described above. It is possible here for the electric drive to form an electric drive axle. It is also possible that several electric drives are assigned to the vehicle.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert.The present invention is explained in more detail below with reference to the drawings.
Es zeigen:
-
1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen elektrischen Antriebes; -
2 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsvariante des elektrischen Antriebes mit axial vertauschter Anordnung der Stirnradstufen; -
3 eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsvariante des elektrischen Antriebes mit einem schaltbaren Verteilergetriebe; -
4 eine vierte Ausführungsvariante als geschnittene Detailansicht des elektrischen Antriebes mit einer Rotorwelle als Getriebeeingangswelle; -
5 eine fünfte Ausführungsvariante als geschnittene Detailansicht des elektrischen Antriebes mit einer geteilten Wellenanordnung von Rotorwelle und Getriebeeingangswelle; und -
6 eine sechste Ausführungsvariante als geschnittene Detailansicht des elektrischen Antriebes mit Druckkämmen zur axialen Lagerung der Stirnräder.
-
1 a schematic view of a first embodiment of an electric drive according to the invention; -
2 a schematic view of a second embodiment variant of the electric drive with an axially reversed arrangement of the spur gear stages; -
3 a schematic view of a third embodiment of the electric drive with a switchable transfer case; -
4 a fourth variant as a sectional detailed view of the electric drive with a rotor shaft as the transmission input shaft; -
5 a fifth embodiment as a detailed sectional view of the electric drive with a split shaft arrangement of rotor shaft and transmission input shaft; and -
6 a sixth variant as a sectional detailed view of the electric drive with pressure combs for the axial bearing of the spur gears.
In den
Unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten weist der elektrische Antrieb eine elektrische Maschine 1 mit einer Rotorwelle 2 auf, wobei die Einzelheiten der elektrischen Maschine 1, wie zum Beispiel die Rotoranordnung und Statoranordnung nicht weiter dargestellt sind.Irrespective of the respective embodiment variants, the electric drive has an electric machine 1 with a
Die Rotorwelle 2 ist über ein Übersetzungsgetriebe mit einem Verteilergetriebe 3 zum Antrieb von Abtriebswellen 4,5 gekoppelt, wobei die Abtriebswellen 4,5 die Räder des nicht weiter dargestellten Fahrzeuges antreiben. Die Abtriebswellen 4,5 und die Rotorwelle 2 sind achsparallel zueinander angeordnet.The
Um einen besonders effizienten und bauraumgünstigen sowie herstellungsgünstigen elektrischen Antrieb zu realisieren, ist vorgesehen, dass als Übersetzungsgetriebe zumindest eine erste Stirnradstufe 6 zum Realisieren einer ersten Übersetzungsstufe bzw. eines ersten Ganges und zumindest eine zweite Stirnradstufe 7 zum Realisieren einer zweiten Stirnradstufe bzw. eines zweiten Ganges vorgesehen sind. Mit besonderem Vorteil sind jeweils erste Stirnräder 8, 9 der Stirnradstufen 6, 7 einer gemeinsamen Getriebeeingangswelle 10 und jeweils zweite Stirnräder 11, 12 der Stirnradstufen 6, 7 dem Verteilergetriebe 3 zugeordnet.In order to realize a particularly efficient electric drive that is economical in terms of installation space and production, it is provided that at least a first spur gear stage 6 for realizing a first translation stage or a first gear and at least a second
Unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten werden die beiden Übersetzungsstufen durch die erste Stirnradstufe 6 und die zweite Stirnradstufe 7 realisiert, in dem bei der ersten Stirnradstufe 6 das erste Stirnrad 8 der ersten Stirnradstufe 6 mit dem zweiten Stirnrad 11 der ersten Stirnradstufe 6 kämmt und bei der zweiten Stirnradstufe 7 das erste Stirnrad 9 der zweiten Stirnradstufe 7 mit dem zweiten Stirnrad 12 der zweiten Stirnradstufe 7 kämmt, wobei die ersten Stirnräder 8, 9 der Stirnradstufen 6, 7 oder die zweiten Stirnräder 11, 12 der Stirnradstufen 6, 7 als Losräder ausgeführt sind, denen ein Schaltelement 13 zugeordnet ist, um die jeweilige Übersetzungsstufe zu realisieren.Regardless of the respective embodiment variants, the two transmission stages are realized by the first spur gear stage 6 and the second
In
In
In
Schließlich zeigt
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- elektrischen Maschineelectrical machine
- 22
- Rotorwellerotor shaft
- 33
- Verteilergetriebetransfer case
- 44
- Abtriebswelleoutput shaft
- 55
- Antriebswelledrive shaft
- 66
- erste Stirnradstufefirst spur gear stage
- 77
- zweite Stirnradstufesecond spur gear stage
- 88th
- erstes Stirnrad der ersten Stirnradstufefirst spur gear of the first spur gear stage
- 99
- erstes Stirnrad der zweiten Stirnradstufefirst spur gear of the second spur gear stage
- 1010
- Getriebeeingangswelletransmission input shaft
- 1111
- zweites Stirnrad der ersten Stirnradstufesecond spur gear of the first spur gear stage
- 1212
- zweites Stirnrad der zweiten Stirnradstufesecond spur gear of the second spur gear stage
- 1313
- Schaltelementswitching element
- 1414
- Loslagerfloating bearing
- 1515
- Festlagerfixed bearing
- 1616
- Axiallagerthrust bearing
- 1717
- Axiallagerthrust bearing
- 1818
- Druckkammpressure comb
- 1919
- Druckkammpressure comb
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102012110269 A1 [0002]DE 102012110269 A1 [0002]
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- 2021-05-04 DE DE102021204472.7A patent/DE102021204472A1/en active Pending
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