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Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Die
DE 10 2020 108 232 A1 offenbart eine Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, mit einer ersten elektronischen Rotationsmaschine sowie einer zweiten elektrischen Rotationsmaschine und einer ersten Welle sowie einer zweiten Welle, wobei ein Rotor der ersten elektrischen Rotationsmaschine drehfest mit der ersten Welle verbunden ist und ein Rotor der zweiten elektrischen Rotationsmaschine drehfest mit der zweiten Welle verbunden ist.
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Des Weiteren ist aus der
DE 10 2018 114 382 A1 eine Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybridfahrzeuges, als bekannt zu entnehmen.
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Ferner offenbart die
DE 10 2018 103 245 A1 eine Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines Hybridkraftfahrzeuges, mit einer Verbrennungskraftmaschine, einer ersten elektrischen Maschine und einer zweiten elektrischen Maschine.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, sodass die elektrische Antriebseinrichtung besonders effizient betrieben werden kann und gleichzeitig ein Bauraum der elektrischen Antriebseinrichtung besonders vorteilhaft gestaltet werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektrische Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug ist vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, Nutzkraftwagen oder Lastkraftwagen, ausgebildet. Die elektrische Antriebseinrichtung umfasst eine erste und eine zweite jeweils zwei Rotoren aufweisende elektrische Maschine. Dies bedeutet, dass eine erste der elektrischen Maschinen einen ersten Rotor und einen zweiten Rotor aufweist und die zweite der elektrischen Maschinen einen dritten Rotor und einen vierten Rotor aufweist. Der dritte und der vierte Rotor sind jeweils unterschiedlich von dem ersten und dem zweiten Rotor. Der erste und der zweite Rotor können separat voneinander ausgebildet sein. Der dritte und der vierte Rotor können separat voneinander ausgebildet sein. Der erste und der zweite Rotor können zusammengefasst insbesondere als erste Rotoren bezeichnet werden. Der dritte und der vierte Rotor können zusammengefasst insbesondere als zweite Rotoren bezeichnet werden.
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Vorzugsweise sind die elektrischen Maschinen auf einer Antriebsachse des Kraftfahrzeugs, insbesondere in Fahrzeugquerrichtung, nebeneinander angeordnet, insbesondere voneinander beabstandet. Dadurch kann die elektrische Antriebseinrichtung insbesondere als elektrische Antriebseinrichtung für die Antriebsachse des Kraftfahrzeugs bezeichnet werden beziehungsweise als elektrische Antriebseinrichtung für die Antriebsachse des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein.
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Die jeweilige elektrische Maschine weist jeweils einen Stator auf, wobei die jeweiligen Rotoren der jeweiligen elektrischen Maschine relativ zu dem Stator der jeweiligen elektrischen Maschine drehbar sind. Mittels der jeweiligen elektrischen Maschine kann eine elektrische Leistung in eine mechanische Leistung umgewandelt werden, wodurch die jeweiligen Rotoren von dem jeweiligen Stator angetrieben werden können und dadurch um eine jeweilige Maschinendrehachse der jeweiligen elektrischen Maschine relativ zu dem jeweiligen Stator drehbar sind. Die elektrische Leistung kann beispielsweise von einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden. Der Stator der ersten elektrischen Maschine kann insbesondere als erster Stator bezeichnet werden und der Stator der zweiten elektrischen Maschine kann insbesondere als zweiter Stator bezeichnet werden.
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Die elektrische Antriebseinrichtung weist eine um eine erste Wellendrehachse drehbare, erste Abtriebswelle auf, auf welcher die insbesondere als erster und zweiter Rotor bezeichneten jeweiligen Rotoren der ersten elektrischen Maschine, insbesondere direkt, angeordnet und drehfest mit der ersten Abtriebswelle verbunden sind, wodurch ein erstes Fahrzeugrad des Kraftfahrzeugs, insbesondere ausschließlich das erste Fahrzeugrad, mittels der ersten elektrischen Maschine über deren Rotoren antreibbar ist. Mit anderen Worten ausgedrückt sind die Rotoren der ersten elektrischen Maschine zur Drehmomentenübertragung eines über den ersten und den zweiten Rotor von der ersten elektrischen Maschine bereitgestellten Drehmoments auf das erste Fahrzeugrad drehfest mit der ersten Abtriebswelle verbunden, welche drehmomentenübertragend mit dem Fahrzeugrad koppelbar beziehungsweise gekoppelt ist.
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Die elektrische Antriebseinrichtung weist eine um eine zweite Wellendrehachse drehbare, zweite Abtriebswelle auf, auf welcher die insbesondere als dritter und vierter Rotor bezeichneten jeweiligen Rotoren der zweiten elektrischen Maschine, insbesondere direkt, angeordnet und drehfest mit der zweiten Abtriebswelle verbunden sind, wodurch ein von dem ersten Fahrzeugrad beabstandetes beziehungsweise unterschiedliches, zweites Fahrzeugrad des Kraftfahrzeugs, insbesondere ausschließlich das zweite Fahrzeugrad, mittels der zweiten elektrischen Maschine über deren Rotoren antreibbar ist. Mit anderen Worten ausgedrückt sind die Rotoren der zweiten elektrischen Maschine zur Drehmomentenübertragung eines über den dritten und den vierten Rotor von der zweiten elektrischen Maschine bereitgestellten, zweiten Drehmoments auf das zweite Fahrzeugrad drehfest mit der zweiten Abtriebswelle verbunden, welche mit dem zweiten Fahrzeugrad koppelbar beziehungsweise gekoppelt ist.
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Der jeweilige Rotor kann insbesondere als jeweilige Rotorscheibe ausgebildet sein, welche auf der jeweiligen Abtriebswelle befestigt ist. Die jeweilige Abtriebswelle kann insbesondere als jeweilige Ausgangswelle bezeichnet werden.
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Das jeweilige Fahrzeugrad kann insbesondere als Kraftfahrzeugrad bezeichnet werden. Unter dem jeweiligen Fahrzeugrad kann insbesondere ein Bodenkontaktelement des Kraftfahrzeugs verstanden werden. Das Kraftfahrzeug weist in seinem vollständig hergestellten Zustand vorzugsweise die elektrische Antriebseinrichtung und die Fahrzeugräder auf.
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Es ist vorgesehen, dass die erste Abtriebswelle zumindest in einem Längenbereich der ersten Abtriebswelle als Hohlwelle ausgebildet ist, in welcher zumindest ein Längenbereich der zweiten Abtriebswelle relativ zu der ersten Abtriebswelle drehbar aufgenommen beziehungsweise angeordnet und insbesondere dabei in radialer Richtung der zweiten Abtriebswelle zumindest überwiegend, insbesondere vollständig, von der ersten Abtriebswelle überdeckt ist. Mit anderen Worten ausgedrückt ist die erste Abtriebswelle zumindest teilweise als Hohlwelle ausgestaltet, innerhalb welcher die zweite Abtriebswelle zumindest abschnittsweise radial angeordnet ist. Dies bedeutet, dass die erste Abtriebswelle, insbesondere der Längenbereich der ersten Abtriebswelle, die zweite Abtriebswelle, insbesondere den Längenbereich der zweiten Abtriebswelle, in radialer Richtung der ersten Abtriebswelle beziehungsweise der zweiten Abtriebswelle zumindest überwiegend, insbesondere vollständig, umgibt. Wieder in anderen Worten sind die Abtriebswellen, insbesondere im Bereich der Längenbereiche, ineinandergesteckt.
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Beispielsweise weist die erste Abtriebswelle eine sich in ihrer Axialrichtung erstreckende Bohrung auf, welche einen Aufnahmeraum bildet, in welchem die zweite Abtriebswelle, insbesondere der Längenbereich der zweiten Abtriebswelle, aufgenommen beziehungsweise angeordnet ist. Somit ist die erste Abtriebswelle, insbesondere in dem Längenbereich der ersten Abtriebswelle, beispielsweise als Nabe ausgebildet. Die zweite Abtriebswelle ist insbesondere in dem Längenbereich der zweiten Abtriebswelle als insbesondere als Wellenzapfen bezeichneter Zapfen ausgebildet, welcher in der Nabe beziehungsweise in dem Aufnahmeraum angeordnet beziehungsweise aufgenommen ist. Vorzugsweise sind die Abtriebswellen relativ zueinander drehbar. Dadurch bilden die Abtriebswellen vorzugsweise eine relativ zueinander drehbare Einheit aus.
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Um die elektrische Antriebseinrichtung besonders effizient betreiben zu können und gleichzeitig einen Bauraum der elektrischen Antriebseinrichtung besonders vorteilhaft zu gestalten, insbesondere besonders gering halten zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Abtriebswellen in ihrer jeweiligen Axialrichtung über wenigstens ein Axiallager aneinander abgestützt sind. Mit anderen Worten ausgedrückt weist die elektrische Antriebseinrichtung wenigstens ein, insbesondere genau ein, Axiallager auf, mittels welchem die Abtriebswellen in ihrer jeweiligen Axialrichtung gegeneinander beziehungsweise aneinander abgestützt sind. Zudem ist es vorgesehen, dass die Abtriebswellen jeweils über ein an einer jeweiligen äußeren Mantelfläche der jeweiligen Abtriebswelle angeordnetes jeweiliges Radiallager relativ zu einem jeweiligen Gehäuseelement, insbesondere spielfrei, drehbar gelagert sind, wobei die Radiallager in der jeweiligen Axialrichtung der Abtriebswellen gegenseitig vorgespannt sind. Mit anderen Worten ausgedrückt weist die elektrische Antriebseinrichtung zwei, insbesondere genau zwei, Radiallager auf, wobei ein erstes der Radiallager an der äußeren Mantelfläche der ersten Abtriebswelle angeordnet ist, wodurch die erste Abtriebswelle relativ zu dem Gehäuseelement drehbar gelagert ist, und wobei das zweite der Radiallager an der äußeren Mantelfläche der zweiten Abtriebswelle angeordnet ist, wodurch die zweite Abtriebswelle relativ zu dem Gehäuseelement drehbar gelagert ist.
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Darunter, dass die Radiallager in der jeweiligen Axialrichtung der Abtriebswellen gegenseitig, insbesondere gegeneinander, vorgespannt sind, kann insbesondere verstanden werden, dass die Radiallager in vollständig hergestelltem Zustand der elektrischen Antriebseinrichtung derart, insbesondere an dem Gehäuseelement, montiert sind, dass die Radiallager jeweils auf sich gegenseitig eine in Axialrichtung der Abtriebswellen verlaufende und insbesondere als Vorspannkraft bezeichnete Kraft ausüben beziehungsweise von der Vorspannkraft beaufschlagt sind. Dies bedeutet, dass das erste Radiallager die Vorspannkraft auf das zweite Radiallager ausübt und das zweite Radiallager die Vorspannkraft auf das erste Radiallager ausübt. Durch das Vorspannen kann eine zumindest im Wesentlichen spielfreie Lagerung ermöglicht werden. Dies bedeutet, dass die Abtriebswellen relativ zu dem jeweiligen Gehäuseelement durch das Vorspannen zumindest im Wesentlichen spielfrei drehbar gelagert sind. Ferner kann durch das Vorspannen eine besonders steife Lagerung realisiert werden.
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Unter dem jeweiligen Gehäuseelement kann insbesondere ein jeweiliger gehäusefester Bereich des Gehäuses der elektrischen Antriebseinrichtung verstanden werden.
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Unter dem Axiallager kann insbesondere ein jeweiliges Lager verstanden werden, welches, insbesondere gezielt, dafür ausgelegt ist, Kräfte in Wellenrichtung, das heißt in Axialrichtung der jeweiligen Abtriebswelle, standzuhalten. Unter dem Radiallager kann insbesondere ein jeweiliges Lager verstanden werden, welches, insbesondere gezielt, dazu ausgelegt ist, Kräften in radialer Richtung der jeweiligen Abtriebswelle standzuhalten.
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Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Bei einer herkömmlichen elektrischen Antriebseinrichtung kann es üblicherweise vorgesehen sein, dass die Rotoren der ersten und der zweiten elektrischen Maschine beziehungsweise die Abtriebswellen jeweils paarweise mittels zweier Radiallager gelagert sind. Dies bedeutet, dass bei der herkömmlichen elektrischen Antriebseinrichtung beispielsweise jede der elektrischen Maschinen einzeln jeweils mit wenigstens zwei Einzellagern gelagert sein kann. Somit sind bei der herkömmlichen elektrischen Antriebseinrichtung üblicherweise mehr als zwei Lager, insbesondere Radiallager, pro elektrische Maschine beziehungsweise pro Abtriebswelle vorgesehen. Durch eine solche Vielzahl an Lagern kann beispielsweise ein durch die Lager bewirkter Reibungsverlust beim Drehen der jeweiligen Abtriebswellen besonders hoch sein. Dies kann sich negativ auf die Effizienz der herkömmlichen elektrischen Antriebseinrichtung auswirken. Ferner kann ein Bauraum der herkömmlichen elektrischen Antriebseinrichtung besonders groß sein.
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Demgegenüber wird bei der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinrichtung eine Lagerung von zwei elektrischen Maschinen beziehungsweise zwei Abtriebswellen mit nur zwei vorgespannten Lagern, insbesondere Radiallagern, ermöglicht. Dies bedeutet, dass an der jeweiligen Abtriebswelle jeweils lediglich, insbesondere genau, ein Radiallager angeordnet ist. Dadurch können die Reibungsverluste, insbesondere beim Drehen der jeweiligen Abtriebswelle, besonders gering gehalten werden. Dies ist insbesondere dadurch der Fall, dass gegenüber der herkömmlichen elektrischen Antriebseinrichtung weniger Lagerstellen vorhanden sind und somit etwaige Reibflächen besonders gering gehalten werden können. Dadurch kann die elektrische Antriebseinrichtung besonders effizient betrieben werden. Ferner kann der Bauraum der elektrischen Antriebseinrichtung besonders vorteilhaft gestaltet werden. Beispielsweise kann eine axiale Länge der elektrischen Antriebseinrichtung besonders gering gehalten werden. Dies kann insbesondere dadurch erzielt werden, dass gegenüber der herkömmlichen elektrischen Antriebseinrichtung weniger Lagerstellen beziehungsweise Radiallager erforderlich sein können und somit eine Anzahl der Radiallager besonders gering gehalten werden kann. Ferner kann durch das Aufnehmen der zweiten Abtriebswelle in der als Hohlwelle ausgebildeten ersten Abtriebswelle der Bauraum, insbesondere in der axialen Richtung der jeweiligen Abtriebswelle, der elektrischen Antriebseinrichtung besonders gering gehalten werden. Ferner kann ein Gewicht der elektrischen Antriebseinrichtung besonders gering gehalten werden.
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Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass das erste Fahrzeugrad des Kraftfahrzeugs mittels der ersten elektrischen Maschine über den ersten und den zweiten Rotor antreibbar ist, wohingegen das Antreiben des zweiten Fahrzeugrads mittels der ersten elektrischen Maschine über den ersten und den zweiten Rotor unterbleibt, und das zweite Fahrzeugrad mittels der zweiten elektrischen Maschine über den dritten und den vierten Rotor antreibbar ist, wohingegen beziehungsweise während das Antreiben des ersten Fahrzeugrads mittels der zweiten elektrischen Maschine über den dritten und den vierten Rotor unterbleibt. Mit anderen Worten ausgedrückt kann es vorgesehen sein, dass der erste und der zweite Rotor mit dem ersten Fahrzeugrad drehmomentenübertragend gekoppelt sind beziehungsweise koppelbar sind, während das Koppeln des ersten und des zweiten Rotors mit dem zweiten Fahrzeugrad unterbleibt, und der dritte und der vierte Rotor mit dem zweiten Fahrzeugrad drehmomentenübertragend miteinander koppelbar sind beziehungsweise gekoppelt sind, während das Koppeln des dritten und des vierten Rotors mit dem ersten Fahrzeugrad unterbleibt. Unter dem Unterbleiben des Koppelns kann insbesondere verstanden werden, dass der jeweilige Rotor und das jeweilige Fahrzeugrad voneinander entkoppelt sind. Dadurch können die Fahrzeugräder bedarfsgerecht mittels der jeweiligen elektrischen Maschine einzeln angetrieben werden.
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Vorzugsweise sind die Radiallager in Axialrichtung der Abtriebswellen voneinander beabstandet. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das erste Radiallager in Axialrichtung der ersten Abtriebswelle weiter außen angeordnet ist als der erste und der zweite Rotor und das zweite Radiallager in Axialrichtung der zweiten Abtriebswelle weiter außen angeordnet ist als der dritte und der vierte Rotor. Mit anderen Worten ausgedrückt ist das jeweilige Axiallager, insbesondere bezogen auf die jeweilige Axialrichtung der jeweiligen Abtriebswelle, axial außen entlang der Antriebsachse des Kraftfahrzeugs in Richtung des jeweiligen Kraftfahrzeugrads angeordnet.
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In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass das jeweilige Radiallager jeweils als Schrägkugellager ausgebildet ist.
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In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass innerhalb der Hohlwelle wenigstens ein separat von den Radiallagern ausgebildetes, weiteres Radiallager angeordnet ist, über welches die Abtriebswellen relativ zueinander drehbar gelagert sind.
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In weiterer Ausgestaltung ist ein erstes Planetengetriebe vorgesehen, über welches die Rotoren der ersten elektrischen Maschine zum Antreiben des ersten Fahrzeugrads drehmomentenübertragend, insbesondere mechanisch, mit dem ersten Fahrzeugrad koppelbar beziehungsweise gekoppelt sind, und ein zweites Planetengetriebe vorgesehen, über welches die Rotoren der zweiten elektrischen Maschine zum Antreiben des zweiten Fahrzeugrads drehmomentenübertragend, insbesondere mechanisch, mit dem zweiten Fahrzeugrad koppelbar beziehungsweise gekoppelt sind.
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In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die erste Abtriebswelle als Sonnenwelle des ersten Planetengetriebes und die zweite Abtriebswelle als Sonnenwelle des zweiten Planetengetriebes ausgebildet ist.
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In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Abtriebswellen koaxial zueinander angeordnet sind.
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In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die jeweilige elektrische Maschine jeweils als Axialflussmotor ausgebildet ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele 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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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Teilschnittansicht einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinrichtung.
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Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Teilschnittansicht eine elektrische Antriebseinrichtung 10 für ein Kraftfahrzeug. Mittels der elektrischen Antriebseinrichtung 10 ist das Kraftfahrzeug antreibbar. Die elektrische Antriebseinrichtung 10 umfasst eine erste und eine zweite jeweils zwei Rotoren 12, 13, 14, 15 aufweisende elektrische Maschine 16, 18. Der Rotor 12 einer ersten der elektrischen Maschinen 16 kann insbesondere als erster Rotor 12 bezeichnet werden und der Rotor 13 der ersten elektrischen Maschine 16 kann insbesondere als zweiter Rotor 13 bezeichnet werden. Der Rotor 14 der zweiten der elektrischen Maschinen 18 kann insbesondere als dritter Rotor 14 bezeichnet werden und der Rotor 15 der zweiten elektrischen Maschine 18 kann insbesondere als vierter Rotor 15 bezeichnet werden. Die erste elektrische Maschine 16 weist einen insbesondere als ersten Stator 20 bezeichneten Stator 20 auf. Die zweite elektrische Maschine 18 weist einen insbesondere als zweiten Stator 22 bezeichneten Stator 22 auf.
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In der einzigen Fig. ist eine Achse 24 skizziert, bei welcher es sich vorzugsweise um eine Symmetrieachse der elektrischen Antriebseinrichtung 10 handelt.
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Die elektrische Antriebseinrichtung 10 weist eine um eine erste Wellendrehachse 26 drehbare, erste Abtriebswelle 28 auf, auf welcher die Rotoren 12, 13 der ersten elektrischen Maschine 16 angeordnet und drehfest mit der ersten Abtriebswelle 28 verbunden sind. Dadurch ist ein erstes Fahrzeugrad 30 des Kraftfahrzeugs mittels der ersten elektrischen Maschine 16 über den ersten und den zweiten Rotor 12, 13 antreibbar, insbesondere während das Antreiben des zweiten Fahrzeugrads 30 mittels der ersten elektrischen Maschine 16 unterbleibt. Der erste und der zweite Rotor 12, 13 ist um die erste Wellendrehachse 26 relativ zu dem ersten Stator 20 drehbar.
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Die elektrische Antriebseinrichtung 10 weist eine um eine zweite Wellendrehachse 32 drehbare, zweite Abtriebswelle 34 auf, auf welcher die Rotoren 14, 15 der zweiten elektrischen Maschine 18 angeordnet und drehfest mit der zweiten Abtriebswelle 34 verbunden sind. Dadurch ist ein von dem ersten Fahrzeugrad 30 beabstandetes, zweites Fahrzeugrad 36 des Kraftfahrzeugs mittels der zweiten elektrischen Maschine 18 über den dritten und den vierten Rotor 14, 15 antreibbar, insbesondere während das Antreiben des ersten Fahrzeugrads 28 mittels der zweiten elektrischen Maschine 18 unterbleibt. Der dritte und der vierte Rotor 14, 15 ist um die zweite Wellendrehachse 32 relativ zu dem zweiten Stator 22 drehbar. Vorzugsweise sind die Abtriebswellen 28, 34 separat voneinander ausgebildet.
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Vorzugsweise sind die Fahrzeugräder 30, 36 in Fahrzeugquerrichtung des Kraftfahrzeugs voneinander beabstandet. Vorzugsweise weist das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand einen, insbesondere elektrischen, Antriebsstrang auf, welcher die elektrische Antriebseinrichtung 10 und die Fahrzeugräder 30, 32 umfasst. Vorzugsweise sind die elektrischen Maschinen 16, 18 in Einbaulage der elektrischen Antriebseinrichtung 10 in dem Kraftfahrzeug in Fahrzeugquerrichtung des Kraftfahrzeugs voneinander beabstandet.
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Die erste Abtriebswelle 28 ist zumindest in einem Längenbereich 38 der ersten Abtriebswelle 28 als Hohlwelle 40 ausgebildet, in welcher zumindest ein Längenbereich 42 der zweiten Abtriebswelle 34 relativ zu der ersten Abtriebswelle 28 drehbar aufgenommen. Insbesondere ist der Längenbereich 42 der zweiten Abtriebswelle 34 dabei in radialer Richtung 44 der ersten beziehungsweise der zweiten Abtriebswelle 28, 34 von der ersten Abtriebswelle 28 überdeckt ist. Mit anderen Worten ausgedrückt ist in der radialen Richtung 44 ein insbesondere als Aufnahmeraum bezeichneter Aufnahmebereich 46 der ersten Abtriebswelle 28 zumindest überwiegend, insbesondere vollständig, begrenzt, wobei der Längenbereich 42 der zweiten Abtriebswelle 34 in dem Aufnahmebereich 46 angeordnet ist. Beispielsweise ist die erste Abtriebswelle 28 als Nabe ausgebildet, in welcher der als Bolzen ausgebildete Längenbereich 42 der zweiten Abtriebswelle 34 gelagert beziehungsweise aufgenommen ist.
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Um die elektrische Antriebseinrichtung 10 besonders effizient betreiben zu können und gleichzeitig einen Bauraum der elektrischen Antriebseinrichtung 10 besonders vorteilhaft gestalten zu können, ist es vorgesehen, dass die Abtriebswellen 28, 34 in ihrer jeweiligen Axialrichtung 48, 50 über wenigstens ein Axiallager 52 aneinander abgestützt sind. Vorzugsweise verläuft die Axialrichtung 48 der ersten Abtriebswelle 28 parallel zur Axialrichtung 50 der zweiten Abtriebswelle 34. Zudem ist es vorgesehen, dass die Abtriebswellen 28, 34 jeweils über ein an einer jeweiligen äußeren Mantelfläche 54, 56 der jeweiligen Abtriebswelle 28, 34 angeordnetes Radiallager 58, 60 relativ zu einem jeweiligen Gehäuseelement 62, insbesondere spielfrei, drehbar gelagert sind, wobei die Radiallager 58, 60 in der jeweiligen Axialrichtung 48, 50 der Abtriebswellen 28, 34 gegenseitig vorgespannt sind. Dies bedeutet, dass die Radiallager 58, 60 an einer, insbesondere radialen, Außenseite der jeweiligen Abtriebswelle 28, 34 angeordnet sind und die Abtriebswellen 28, 34 gegeneinander verspannen. Somit ist ein erstes der Radiallager 58 an der äußeren Mantelfläche 54 der ersten Abtriebswelle 28 angeordnet und das zweite der Radiallager 60 ist an der äußeren Mantelfläche .56 der zweiten Abtriebswelle 34 angeordnet.
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Über die Lager 52, 58, 60, insbesondere das Axiallager 52 und/oder die Radiallager 58, 60, sind die Abtriebswellen 28, 34 relativ zueinander drehbar an dem Gehäuseelement 62 gelagert. Dabei kann auf weitere Lager, insbesondere Radiallager, verzichtet werden, wodurch Bauraum und/oder Gewicht der elektrischen Antriebseinrichtung 10 besonders gering gehalten werden können. Dies bedeutet, dass eine erforderliche Anzahl an Lager beziehungsweise Lagerstellen bei der Antriebseinrichtung 10 besonders gering gehalten werden kann. Dadurch können, insbesondere lastabhängige, Reibungsverluste besonders gering gehalten werden. Dadurch kann die elektrische Antriebseinrichtung 10 besonders effizient betrieben werden.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das jeweilige Radiallager 58, 60 als Schrägkugellager 64, 66 ausgebildet ist. Mit anderen Worten ausgedrückt handelt es sich bei den jeweiligen Radiallagern 58, 60 um jeweilige axial gegeneinander vorgespannte Schrägkugellager 64, 66. Dadurch können die Abtriebswellen 28, 34 besonders sicher und/oder besonders reibungsarm gelagert werden. Unter dem besonders sicheren Lagern kann insbesondere eine besonders hohe Tragkraft des jeweiligen Radiallagers 58, 60 verstanden werden.
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Beispielsweise sind die Abtriebswellen 28, 34 ineinandergesteckt und insbesondere mit den Radiallagern 58, 60 und insbesondere in dem wenigstens einen Axiallager 52 bestückt. Wie in der einzigen Fig. gezeigt, kann das Axiallager 52, insbesondere direkt, an den Abtriebswellen 28, 34 angeordnet sein. Dabei können die Abtriebswellen 28, 34 das Axiallager 52 direkt berühren. Alternativ kann das Axiallager 52 an dem zweiten und dem dritten Rotor 13, 14, insbesondere zwischen dem zweiten und dem dritten Rotor 13, 14, beispielsweise direkt, angeordnet sein. Insbesondere, wenn das Axiallager 52 in der jeweiligen Axialrichtung 48, 50 verspannt beziehungsweise vorgespannt ist, kann eine Knickfestigkeit der Abtriebswellen 28, 34 beziehungsweise der Lagerung der Abtriebswellen 28, 34, besonders erhöht werden.
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Der zweite Längenbereich 42 kann insbesondere als Wellenzapfen ausgebildet ist. Der Wellenzapfen kann, insbesondere in der Axialrichtung 50, insbesondere besonders, kurz ausgebildet sein, wobei der Wellenzapfen, insbesondere ausschließlich, eine radiale Ausrichtung der zweiten Abtriebswelle 34 übernehmen kann beziehungsweise realisieren kann. Dabei kann der Wellenzapfen nicht knickfest sein, wobei die Knickfestigkeit durch das Axiallager 52 bewirkt werden kann. Alternativ kann der Wellenzapfen, insbesondere in der Axialrichtung 50, insbesondere besonders, lang ausgebildet sein, wobei der Wellenzapfen die radiale Ausrichtung der zweiten Abtriebswelle 34 und eine knickfeste Führung der zweiten Abtriebswelle 34, insbesondere in der Hohlwelle, übernehmen beziehungsweise bewirken kann. Insbesondere dann, wenn der Wellenzapfen, insbesondere besonders, lang ausgebildet ist, können mehrere Radiallager vorgesehen sein.
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Das jeweilige Gehäuseelement 62 kann insbesondere als jeweiliger Lagerdeckel für das jeweilige Radiallager 58, 60 ausgebildet sein. Somit können die Radiallager 58, 60 in dem jeweiligen Lagerdeckel angeordnet sein. Der jeweilige Lagerdeckel kann Teil eines Statorgehäuses der jeweiligen elektrischen Maschine 16, 18 sein. Alternativ kann der Lagerdeckel Teil eines Getriebegehäuses sein.
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In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass innerhalb der Hohlwelle 40 wenigstens ein separat von den Radiallagern 58, 60 ausgebildetes, weiteres Radiallager 68 angeordnet ist, über welches die Abtriebswellen 28, 34 relativ zueinander drehbar gelagert sind. Mit anderen Worten ausgedrückt ist die zweite Abtriebswelle 34 mittels des wenigstens einen weiteren Radiallagers 68 in der ersten Abtriebswelle 28 drehbar gelagert. Dadurch kann die relative Drehung zwischen den Abtriebswellen 28, 34 besonders bauraumsparend realisiert werden. In dem in der einzigen Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei der weiteren Radiallager 68, 70 vorgesehen.
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In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die elektrische Antriebseinrichtung 10 ein erstes Planetengetriebe 72 aufweist, über welches die Rotoren 12, 13 der ersten elektrischen Maschine 16 zum Antreiben des ersten Fahrzeugrads 30 drehmomentenübertragend, insbesondere mechanisch, mit dem ersten Fahrzeugrad 30 koppelbar beziehungsweise gekoppelt sind. Zudem weist die elektrische Antriebseinrichtung 10 ein, insbesondere von dem ersten Planetengetriebe 72 unterschiedliches, zweites Planetengetriebe 74 auf, über welches die Rotoren 14, 15 der zweiten elektrischen Maschine 18 zum Antreiben des zweiten Fahrzeugrads 36 drehmomentenübertragend mit dem zweiten Fahrzeugrad 36 koppelbar beziehungsweise gekoppelt sind. Mit anderen Worten ausgedrückt ist das erste Planetengetriebe 72 von dem ersten und dem zweiten Rotor 12, 13 antreibbar, insbesondere während das Antreiben des zweiten Planetengetriebes 74 von dem ersten und dem zweiten Rotor 12, 13 unterbleibt, wodurch ein von der ersten elektrischen Maschine 16 über den ersten und den zweiten Rotor 12, 13 bereitgestelltes, erstes Drehmoment mittels des ersten Planetengetriebes 72 wandelbar ist, wobei das gewandelte Drehmoment von dem ersten Planetengetriebe 72 zum Antreiben des ersten Fahrzeugrads 30 auf das erste Fahrzeugrad 30 übertragbar ist. Das zweite Planetengetriebe 74 ist über den dritten und den vierten Rotor 14, 15 antreibbar, insbesondere während das Antreiben des ersten Planetengetriebes 72 von dem dritten und dem vierten Rotor 14, 15 unterbleibt, wodurch ein mittels der zweiten elektrischen Maschine 18 über den dritten und den vierten Rotor 14, 15 bereitgestelltes, zweites Drehmoment mittels des zweiten Planetengetriebes 74 wandelbar ist, wobei das gewandelte Drehmoment zum Antreiben des zweiten Fahrzeugrads 36 auf das zweite Fahrzeugrad 36 übertragbar ist. Dadurch kann das Kraftfahrzeug besonders vorteilhaft angetrieben werden. Ferner kann das Wandeln des jeweiligen Drehmoments besonders bauraumsparend durchgeführt werden. Das jeweilige Planetengetriebe 72, 74 kann insbesondere als jeweiliger Planetenradsatz bezeichnet werden.
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Beispielsweise ist das erste Planetengetriebe 72 in einem zum Antreiben des ersten Fahrzeugrads 30 vorgesehenen und von der ersten elektrischen Maschine 16 über deren Rotoren 12, 13 zu dem ersten Fahrzeugrad 30 verlaufenden, ersten Drehmomentenfluss 76 angeordnet, wodurch der erste Drehmomentenfluss 76 über das erste Planetengetriebe 72 verläuft, und das zweite Planetengetriebe 74 ist in einem zum Antreiben des zweiten Fahrzeugrads 36 vorgesehenen und von der zweiten elektrischen Maschine 18 über deren Rotoren 14, 15 zu dem zweiten Fahrzeugrad 36 verlaufenden, zweiten Drehmomentenfluss 78 angeordnet, wodurch der zweite Drehmomentenfluss 78 über das zweite Planetengetriebe 74 verläuft. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das zweite Planetengetriebe 74 und insbesondere das zweite Fahrzeugrad 36 nicht in dem ersten Drehmomentenfluss 76 angeordnet sind und dass das erste Planetengetriebe 72 und insbesondere das erste Fahrzeugrad 30 nicht in dem zweiten Drehmomentenfluss 78 angeordnet ist.
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In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die erste Abtriebswelle 28 als Sonnenwelle 80 des ersten Planetengetriebes 72 und die zweite Abtriebswelle 34 als Sonnenwelle 82 des zweiten Planetengetriebes 74 ausgebildet ist. Dadurch kann der Bauraum der elektrischen Antriebseinrichtung 10 besonders gering gehalten werden.
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Beispielsweise hat die jeweilige Sonnenwelle 80, 82 ein jeweiliges Sonnenrad und/oder eine Schnittstelle zur Befestigung des jeweiligen Rotors 12, 13, 14, 15 einteilig integriert.
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Das jeweilige Planetengetriebe 72, 74 umfasst ein jeweiliges Hohlrad 84, 86. Das jeweilige Planetengetriebe 72, 74 weist mehrere jeweilige Planetenräder 88, 90 auf. Das jeweilige Planetengetriebe 72, 74 weist jeweils einen insbesondere als Träger bezeichneten Steg 92, 94 auf. Der Steg 92 des ersten Planetengetriebes 72 ist an den Planetenrädern 88 des ersten Planetengetriebes 72 angeordnet und mit den Planetenrädern 88 verbunden. Der Steg 94 des zweiten Planetengetriebes 74 ist an den Planetenrädern 90 des zweiten Planetengetriebes 74 angeordnet und mit den Planetenrädern 90 verbunden.
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An der jeweiligen Abtriebswelle 28, 34 kann ein separat von den Lagern 52, 58, 60, 70, 68 ausgebildetes, jeweiliges weiteres Lager 96, 98 angeordnet sein, über welches der insbesondere als Planetenträger bezeichnete jeweilige Steg 92, 94 gelagert sein kann. Das jeweilige weitere Lager 96, 98 kann einreihig oder mehrreihig sein, um eine vollständige und stabile Lagerung des Planetenträgers zu ermöglichen, insbesondere ohne ein weiteres jeweiliges Stützlager 100, 102 zu benötigen. Dies bedeutet, dass das jeweilige Stützlager 100, 102 entfallen kann. Ein Durchmesser des jeweiligen weiteren Lagers 96, 98 kann besonders gering gehalten werden, wodurch die elektrische Antriebseinrichtung 10 besonders wirkungsgradoptimal betrieben werden kann. Dies kann insbesondere dadurch erzielt werden, dass über das weitere Lager 96, 98 keine Drehmomente mehr übertragen werden müssen und insbesondere an dem jeweiligen Steg 92, 94 keine Axialkräfte anliegen können. Eine koaxiale Ausrichtung des jeweiligen Stegs 92, 94 zu der jeweiligen Sonnenwelle 80, 82 kann dadurch mit besonders hoher Güte realisiert werden, insbesondere da fertigungstechnische Toleranzketten besonders kurz gehalten werden können. Alternativ kann das jeweilige Stützlager 100, 102 in der elektrischen Antriebseinrichtung 10 vorgesehen sein. Das jeweilige Stützlager 100, 102 kann dabei insbesondere an beziehungsweise in dem Lagerdeckel beziehungsweise dem jeweiligen Gehäuseelement 62 angeordnet sein. Dies bedeutet, dass der Lagerdeckel eine jeweilige Lagerstelle für den Planetenträger bewirken kann, wobei der Planetenträger mittels des Abstützlagers gelagert ist. Vorzugsweise ist das jeweilige Stützlager 100, 102 in Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs über dem jeweiligen Radiallager 58, 60 angeordnet. Dadurch kann axialer Bauraum der elektrischen Antriebseinrichtung 10 besonders gering gehalten werden.
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In dem in der einzigen Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel ist an der ersten Abtriebswelle 28 und an der zweiten Abtriebswelle 34 jeweils ein Sicherungselement 104, 106 angeordnet. Dadurch kann insbesondere bei einer wie in der einzigen Fig. gezeigten Anordnung des jeweiligen weiteren Lagers 96, 98 und des jeweiligen Stützlagers 100, 102 und eines jeweiligen Stützbunds für den jeweiligen Planetenträger ein jeweiliger axialer Freiheitsgrad der jeweiligen Abtriebswelle 28, 34 beschränkt werden. Beispielsweise ist das jeweilige Sicherungselement 104, 106 an einem jeweiligen Wellenzapfen der jeweiligen Abtriebswelle 28, 34 angeordnet. Beispielsweise ist das jeweilige Sicherungselement 104, 106 als jeweiliger Sicherungsring ausgebildet. Beispielsweise ist das jeweilige Sicherungselement 104, 106 von außen zugänglich. Hierfür kann, insbesondere abtriebswellenseitig, ein jeweiliger Deckel vorgesehen sein.
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In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Abtriebswellen 28, 34 koaxial zueinander angeordnet sind. Dadurch kann der Bauraum der elektrischen Antriebseinrichtung 10 besonders gering gehalten werden.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die jeweilige elektrische Maschine 16, 18 jeweils als Axialflussmotor ausgebildet ist. Dadurch kann der Bauraum der elektrischen Antriebseinrichtung 10 besonders gering gehalten werden.
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Durch eine Verzahnung des jeweiligen Sonnenrads erzeugte Axialkräfte können, insbesondere in, insbesondere genau, einer Drehmomentenrichtung weitestgehend kompensiert werden, wodurch lastabhängige Verluste, insbesondere Reibungsverluste, der elektrischen Antriebseinrichtung 10 besonders gering gehalten werden können. Die jeweilige Drehmomentenrichtung ist dabei vorzugsweise eine Drehrichtung, in welcher ein Antrieb beziehungsweise eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs bewirkbar ist. Axialkräfte stützen sich vorzugsweise an dem Axiallager 52 ab. Hierfür sind die Sonnenverzahnungen beispielsweise gegenläufig zueinander ausgebildet.
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Beispielsweise ist zwischen den Statoren 20, 22 ein Zwischenstück 108 angeordnet. Das Zwischenstück 108 kann Teil des Statorgehäuses oder des Getriebegehäuses sein.
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Die elektrische Antriebseinrichtung 10 weist ein Maschinengehäuse 110 auf, in welchem die elektrischen Maschinen 16, 18, die Planetengetriebe 72, 74 und die Abtriebswellen 28, 34 angeordnet sind. Beispielsweise kann es sich bei dem Maschinengehäuse 110 um das Getriebegehäuse handeln. Alternativ kann es sich bei dem Maschinengehäuse 110 um ein von dem Getriebegehäuse unterschiedliches Gehäuse handeln.
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Beispielweise ist wenigstens ein jeweiliges Dichtungselement 112, 114 vorgesehen, welches jeweils eine sich an den jeweiligen Steg 92, 94 anschließende, jeweilige Ausgangswelle gegen das Maschinengehäuse 110 abdichtet.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass zwischen den Abtriebswellen 28, 34 bei einer Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs keine Drehzahlunterschiede auftreten. Dies bedeutet, dass zwischen den Abtriebswellen 28, 34 bei der Geradeausfahrt keine Relativdrehzahlen auftreten können.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- elektrische Antriebseinrichtung
- 12
- erster Rotor
- 13
- zweiter Rotor
- 14
- dritter Rotor
- 15
- vierter Rotor
- 16
- erste elektrische Maschine
- 18
- zweite elektrische Maschine
- 20
- erster Stator
- 22
- zweiter Stator
- 24
- Achse
- 26
- erste Wellendrehachse
- 28
- erste Abtriebswelle
- 30
- erstes Fahrzeugrad
- 32
- zweite Wellendrehachse
- 34
- zweite Abtriebswelle
- 36
- zweites Fahrzeugrad
- 38
- Längenbereich
- 40
- Hohlwelle
- 42
- Längenbereich
- 44
- radiale Richtung
- 46
- Aufnahmebereich
- 48
- Axialrichtung
- 50
- Axialrichtung
- 52
- Axiallager
- 54
- Mantelfläche
- 56
- Mantelfläche
- 58
- erstes Radiallager
- 60
- zweites Radiallager
- 62
- Gehäuseelement
- 64
- Schrägkugellager
- 66
- Schrägkugellager
- 68
- weiteres Radiallager
- 70
- weiteres Radiallager
- 72
- erstes Planetengetriebe
- 74
- zweites Plantengetriebe
- 76
- erster Drehmomentenfluss
- 78
- zweiter Drehmomentenfluss
- 80
- Sonnenwelle
- 82
- Sonnenwelle
- 84
- Hohlrad
- 86
- Hohlrad
- 88
- Planetenrad
- 90
- Planetenrad
- 92
- Steg
- 94
- Steg
- 96
- weiteres Lager
- 98
- weiteres Lager
- 100
- Stützlager
- 102
- Stützlager
- 104
- Sicherungselement
- 106
- Sicherungselement
- 108
- Zwischenstück
- 110
- Maschinengehäuse
- 112
- Dichtungselement
- 114
- Dichtungselement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102020108232 A1 [0002]
- DE 102018114382 A1 [0003]
- DE 102018103245 A1 [0004]
