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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Derartige Antriebsvorrichtungen für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Kraftwagen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Die Antriebsvorrichtung weist eine elektrische Maschine auf, welche als eine Axialflussmaschine ausgebildet ist. Die Axialflussmaschine wird auch als Scheibenläufermaschine bezeichnet und weist einen Stator und zwei relativ zu dem Stator drehbare Rotoren auf, wobei der Stator in axialer Richtung der Axialflussmaschine zwischen den Rotoren angeordnet ist.
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Des Weiteren offenbart die
DE 10 2009 012 256 A1 eine Antriebsvorrichtung für ein elektromotorisch betriebenes Fahrzeug, umfassend einen Elektromotor mit einem Rotor und einem Stator. Vorgesehen ist auch ein Differentialgetriebe.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, sodass auf besonders bauraum- und gewichtsgünstige Weise ein besonders vorteilhafter Antrieb realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Antriebsvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass auf besonders bauraum- und gewichtsgünstige Weise ein besonders vorteilhafter Antrieb des Kraftfahrzeugs realisiert werden kann, ist erfindungsgemäß ein Differentialgetriebe vorgesehen, welches ein drehfest mit einer ersten Abtriebswelle verbundenes, erstes Abtriebsrad und ein drehfest mit einer zweiten Abtriebswelle verbundenes, zweites Abtriebsrad aufweist. Die die Rotoren weisen jeweils einen Rotorträger auf, welche formschlüssig miteinander verbunden sind. Somit sind die Rotoren formschlüssig und insbesondere drehfest miteinander verbunden Die Rotoren bilden zumindest in axialer Richtung der elektrischen Maschine betrachtet ein auch als Differentialgetriebegehäuse bezeichnetes Differentialgehäuse aus, in welchem beispielsweise das Differentialgetriebe zumindest teilweise angeordnet ist, insbesondere derart, dass das Differentialgetriebe in radialer Richtung der elektrischen Maschine nach außen hin zumindest teilweise durch das Differentialgehäuse überdeckt ist
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das einfach auch als Differential bezeichnete Differentialgetriebe als ein Planetendifferential ausgebildet. Das Planetendifferential wird auch als Planetendifferentialgetriebe oder Stirnradgetriebe bezeichnet und ist zumindest teilweise radial innerhalb des Stators angeordnet. Dies bedeutet, dass das Differentialgetriebe, insbesondere das Planetendifferential, in radialer Richtung der Axialflussmaschine zumindest teilweise innerhalb des Stators angeordnet ist. Dies bedeutet auch, dass zumindest ein in axialer Richtung der Axialflussmaschine verlaufender Längenbereich des Differentialgetriebes, insbesondere Planetendifferentials, welches auch als Planetenraddifferential oder Planetenraddifferentialgetriebe bezeichnet wird, in radialer Richtung der Axialflussmaschine nach außen hin durch den Stator überlappt beziehungsweise überdeckt ist, insbesondere in um die axiale Richtung der Axialflussmaschine verlaufender Umfangsrichtung vollständig umlaufend. Die axiale Richtung der Axialflussmaschine fällt mit einer Drehachse zusammen, wobei die Rotoren mittels des Stators antreibbar und dadurch um die genannte Drehachse relativ zu dem Stator drehbar sind. Die radiale Richtung der Axialflussmaschine verläuft senkrecht zur axialen Richtung und somit senkrecht zur Drehachse.
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Das erste Abtriebsrad ist dabei ein drehfest mit der ersten Abtriebswelle verbundenes, erstes Sonnenrad, und das zweite Abtriebsrad ist dabei ein drehfest mit der zweiten Abtriebswelle verbundenes, zweites Sonnenrad. Ferner weist vorzugsweise das Planetendifferential wenigstens zwei an den Rotorträgern gehaltene Planetenbolzen auf, über welche die Rotorträger formschlüssig miteinander verbunden sind. Das Planetendifferential weist wenigstens ein drehbar an einem ersten der Planetenbolzen gehaltenes und mit dem ersten Sonnenrad kämmendes, erstes Planetenrad auf. Außerdem weist das Planetendifferential wenigstens ein drehbar an dem zweiten Planetenbolzen gehaltenes und mit dem zweiten Sonnenrad kämmendes, zweites Planetenrad auf, welches auch mit dem ersten Planetenrad kämmt. Insbesondere sind die Planetenbolzen in um die axiale Richtung der Axialflussmaschine und somit um die Drehachse verlaufender Umfangsrichtung der Axialflussmaschine aufeinanderfolgend angeordnet. Die Planetenbolzen sind an den Rotoren gehalten, sodass die Rotoren über die Planetenbolzen formschlüssig miteinander verbunden sind. Insbesondere ist der jeweilige Planetenbolzen drehfest mit den Rotoren verbunden. Insbesondere ist das erste Sonnenrad ein erstes Stirnrad des Planetendifferentials. Ferner ist beispielsweise das zweite Sonnenrad ein zweites Stirnrad des Planetendifferentials.
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Das Planetendifferential weist außerdem das drehbar an dem ersten Planetenbolzen gehaltene und mit dem ersten Sonnenrad kämmende, erste Planetenrad auf, welches ein drittes Stirnrad des Planetendifferentials ist. Das Planetendifferential weist das drehbar an dem zweiten Planetenbolzen gehaltene, zweite Planetenrad auf, welches ein viertes Stirnrad des Planetendifferentials ist. Das zweite Planetenrad kämmt mit dem zweiten Sonnenrad. Außerdem kämmt das zweite Planetenrad mit dem ersten Planetenrad. Somit ist das Planetendifferential besonders bauraumgünstig in die Axialflussmaschine integriert. Außerdem bilden die Rotorträger und somit die Rotoren das Differentialgehäuse, wobei die Planetenbolzen, insbesondere drehfest, am Differentialgehäuse gehalten sind. Außerdem sind die Planetenräder zumindest teilweise im Differentialgehäuse angeordnet. Somit können durch die Erfindung zumindest die folgenden Vorteile realisiert werden:
- - bauraumoptimale Nutzung durch Synergieeffekte zwischen der Axialflussmaschine und dem Differentialgetriebe, welches einfach auch als Differential bezeichnet wird
- - kombinierte Montage der Axialflussmaschine und des Differentials und somit Reduktion von Teilaufgaben
- - aufwendige Verschraubung und/oder Steckverbindung der Rotoren zueinander beziehungsweise miteinander und mit einer Kraftausleitungsstelle können vermieden werden, da eine insbesondere drehfeste und/oder formschlüssige Verbindung der Rotoren miteinander dadurch realisierbar ist, dass die einfach auch als Bolzen bezeichneten Planetenbolzen an den Rotoren, insbesondere den Rotorträgern, montiert und somit mit den Rotoren, insbesondere drehfest, verbunden werden.
- - Bei neben der Axialflussmaschine angeordnetem Differential wird die Axialflussmaschine erneut mit einer Differentialabtriebswelle durchsetzt, was Durchmessereinschränkungen verursacht und durch die Erfindung vermieden werden kann.
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Grundsätzlich ist es denkbar, dass das Differentialgetriebe als ein Kegeldifferential ausgebildet ist, welches auch als Kegelraddifferential oder Kugeldifferential bezeichnet wird. Ferner ist es denkbar, dass das Differentialgetriebe als ein Kronenraddifferential ausgebildet ist, welches auch als Kronenraddifferentialgetriebe bezeichnet wird. Jedoch kann durch die Ausbildung des Differentialgetriebes als Planetendifferential ein besonders geringer Bauraumbedarf dargestellt werden, insbesondere in radialer Richtung der Axialflussmaschine und somit der Antriebsvorrichtung insgesamt.
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Durch das Zusammenfügen der Teile der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung werden gleichzeitig das Differential und die Axialflussmaschine montiert. Damit entfallen Teilmontageumfänge, da zum Beispiel eine Positionierung der Rotorträger zueinander sowie eine Montage des Differentials gemeinsam ausgeführt werden. Somit kann die Antriebsvorrichtung besonders zeit- und kostengünstig montiert werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen können aufwendige Verschraubungen oder Steckverbindungen entfallen, da eine Krafteinleitung direkt vom jeweiligen Rotor, insbesondere Rotorträger, in das Differential beziehungsweise Differentialgehäuse verläuft, insbesondere dadurch, dass beispielsweise der jeweilige Rotorträger des jeweiligen Rotors einteilig, insbesondere einstückig, mit einem jeweiligen Gehäuseteil des Differentialgehäuses ausgebildet ist. In Kombination mit einem Planeten- oder Stirnraddifferential erfolgt über jeweilige Stege eine direkte Krafteinleitung in die auch als Planetenradbolzen bezeichneten Planetenbolzen. Unter dem jeweiligen Steg ist ein jeweiliger Planetenträger zu verstehen, welcher bei der Erfindung durch den jeweiligen Rotor, insbesondere Rotorträger, beziehungsweise durch das jeweilige, durch den jeweiligen Rotor, insbesondere Rotorträger, gebildete Gehäuseteil des Differentialgehäuses gebildet ist. Mit anderen Worten, da die Planetenräder drehbar an den Planetenbolzen gehalten sind, und da die Planetenbolzen an den Rotoren, insbesondere an den Rotorträgern, gehalten sind, fungieren die Rotoren, insbesondere die Rotorträger, gleichzeitig als Planetenträger, an denen die Planetenräder drehbar gehalten sind. Dadurch können die Teileanzahl und somit das Gewicht, die Kosten und der Bauraumbedarf der Antriebsvorrichtung besonders gering gehalten werden. Des Weiteren ermöglicht die Erfindung eine breite Lagerbasis zur Lagerung der Rotorträger, insbesondere eines Verbunds, welcher die Rotorträger und das Differential umfasst. Die Erfindung ist sowohl geeignet für einen koaxialen als auch für einen achsparallelen Aufbau. Eine weitere Durchführungswelle kann vermieden werden. Durch etwaige, nachgelagerte Übersetzung, insbesondere auf jeder Abtriebsseite, kann das Differential besonders kompakt ausgeführt werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Differentialgetriebe als ein Kegelraddifferential ausgebildet ist, wobei die Rotorträger über wenigstens einen Steg formschlüssig miteinander verbunden sind. Beispielsweise ist der Steg separat von den Rotorträgern ausgebildet und, insbesondere jeweils drehfest, mit den Rotorträgern verbunden. Dabei ist das erste Abtriebsrad ein drehfest mit der ersten Abtriebswelle verbundenes, erstes Kegelrad, und das zweite Abtriebsrad ist ein drehfest mit der zweiten Abtriebswelle verbundenes, zweites Kegelrad. Dabei weist das Kegelraddifferential wenigstens ein drehbar an dem Steg gehaltenes Ausgleichsrad auf, welches als ein gleichzeitig mit dem ersten Abtriebsrad und mit dem zweiten Abtriebsrad kämmendes, drittes Kegelrad des Kegelraddifferentials ausgebildet ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest einer der Rotoren über wenigstens ein Lager, insbesondere Wälzlager, drehbar an einem Gehäuse der Antriebsvorrichtung gelagert, wobei die Rotoren um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar sind.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest einer der Rotoren über wenigstens ein Lager, insbesondere Wälzlager, drehbar an einer der Abtriebswellen gelagert.
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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 den Figuren 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:
- 1 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer ersten Ausführungsform einer Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug;
- 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Antriebsvorrichtung;
- 3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Antriebsvorrichtung;
- 4 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer vierten Ausführungsform der Antriebsvorrichtung;
- 5 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform der Antriebsvorrichtung;
- 6 eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform der Antriebsvorrichtung;
- 7 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer siebten Ausführungsform der Antriebsvorrichtung; und
- 8 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer achten Ausführungsform der Antriebsvorrichtung.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Längsschnittansicht eine erste Ausführungsform einer Antriebsvorrichtung 10 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen und ganz insbesondere für einen Personenkraftwagen. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Antriebsvorrichtung 10 aufweist. Die Antriebsvorrichtung 10 ist insbesondere eine elektrische Antriebsvorrichtung, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Insbesondere weist das Kraftfahrzeug wenigstens eine auch als Achse bezeichnete Fahrzeugachse auf, welche wenigstens oder genau zwei einfach auch als Räder bezeichnete Fahrzeugräder aufweist. Die Fahrzeugräder sind Bodenkontaktelemente, über welche das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten hin an einem Boden abstützbar oder abgestützt ist. Mittels der Antriebsvorrichtung 10 können die Fahrzeugräder der Fahrzeugachse, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden, wodurch das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Hierfür weist die Antriebsvorrichtung 10 eine elektrische Maschine auf, welche als eine Axialflussmaschine 12 ausgebildet ist. Die Axialflussmaschine 12 wird auch als Scheibenläufermaschine bezeichnet.
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Die Axialflussmaschine 12 weist, insbesondere genau, einen Stator 14 auf, welcher, insbesondere fest und ganz insbesondere drehfest, mit einem in 1 besonders schematisch dargestellten Gehäuse 16 der Antriebsvorrichtung 10 verbunden ist. Des Weiteren weist die Axialflussmaschine 12, insbesondere wenigstens oder genau, zwei Rotoren 18 und 20 auf, welche mittels des Stators 14 antreibbar und dadurch um eine Drehachse 21 relativ zu dem Stator 14 und relativ zu dem Gehäuse 16 drehbar sind. Über ihre Rotoren 18 und 20 kann die Axialflussmaschine 12 Antriebsdrehmomente zum Antreiben der Fahrzeugräder und somit des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Der jeweilige Rotor 18, 20 weist einen jeweiligen Rotorträger 22, 24 auf. Außerdem weist der jeweilige Rotor 18, 20 Magnete 26, 28 auf. Es ist erkennbar, dass der jeweilige Magnet 26, 28 an dem jeweiligen Rotorträger 22, 24 des jeweiligen Rotors 18, 20 gehalten ist. Insbesondere ist der jeweilige Magnet 26, 28 ein Permanentmagnet. Aus 1 ist erkennbar, dass der Stator 14 in axialer Richtung der Axialflussmaschine 12 zwischen den Rotoren 18 und 20 angeordnet ist, wobei die axiale Richtung der Axialflussmaschine 12 mit der Drehachse 21 zusammenfällt. Beispielsweise ist der jeweilige Rotor 18, 20 zumindest im Wesentlichen scheibenförmig, sodass der jeweilige Rotor 18, 20 auch als Scheibenläufer bezeichnet wird.
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Um nun auf besonders bauraum- und gewichtsgünstige Weise einen besonders vorteilhaften Antrieb des Kraftfahrzeugs realisieren zu können, weist die Antriebsvorrichtung 10 ein zumindest teilweise radial innerhalb des Stators 14 angeordnetes Differentialgetriebe 29 auf, welches auch einfach als Differential bezeichnet wird. Bei der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform der Antriebsvorrichtung 10 ist das Differentialgetriebe 29 als ein Planetendifferential ausgebildet, welches auch als Planetendifferentialgetriebe, Planetenraddifferential, Planetenraddifferentialgetriebe, Stirnraddifferential oder Stirnraddifferentialgetriebe bezeichnet wird. Bei der ersten Ausführungsform weist das Planetendifferential ein erstes Abtriebsrad 31 in Form eines ersten Stirnrads, welches bei der ersten Ausführungsform als ein erstes Sonnenrad 31 ausgebildet und drehfest mit einer ersten Abtriebswelle 30 verbunden ist. Das Planetendifferential weist ein zweites Abtriebsrad 32 in Form eines zweiten Stirnrads auf, welches bei der ersten Ausführungsform als ein zweites Sonnenrad ausgebildet und drehfest mit einer zweiten Abtriebswelle 34 verbunden ist. Es ist erkennbar, dass die Abtriebswellen 30 und 34 koaxial zueinander angeordnet und um die Drehachse 21 relativ zu dem Gehäuse 16 drehbar sind. Außerdem können die Abtriebswellen 30 und 34, welche auch als Seitenwellen bezeichnet werden oder als Seitenwellen ausgebildet sind, um die Drehachse 21 relativ zueinander gedreht werden. Insbesondere ist ein erstes der Fahrzeugräder über die Abtriebswelle 30 und das zweite Fahrzeugrad über die Abtriebswelle 34 von der Axialflussmaschine 12 antreibbar.
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Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, sind die Rotorträger 22 und 24 der Rotoren 18 und 20 formschlüssig und dadurch drehfest miteinander verbunden, wobei die Rotorträger 22 und 24 zumindest in axialer Richtung der elektrischen Maschine und somit und somit entlang der Drehachse 21 betrachtet ein Differentialgehäuse 23 ausbilden, in welchem das Differentialgetriebe 29 zumindest teilweise angeordnet ist, insbesondere derart, dass das Differentialgetriebe 29 in radialer Richtung der elektrischen Maschine nach außen hin zumindest teilweise durch das Differentialgehäuse 23 und somit durch die Rotorträger 22 und 24 überlappt und somit überdeckt ist.
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Das Planetendifferential weist wenigstens zwei Planetenbolzen 36 und 38 auf, deren jeweilige Längserstreckungsrichtung parallel zur axialen Richtung der Axialflussmaschine 12 und somit der Antriebsvorrichtung 10 insgesamt verläuft. Die Planetenbolzen 36 und 38 sind in um die axiale Richtung der Axialflussmaschine 12 und somit um die Drehachse 21 verlaufender Umfangsrichtung der Axialflussmaschine 12 und somit der Antriebsvorrichtung 10 insgesamt aufeinanderfolgend, das heißt hintereinander, angeordnet. Außerdem sind die Planetenbolzen 36 und 38, welche auch einfach als Bolzen bezeichnet werden, an den Rotorträgern 22 und 24 und somit an den Rotoren 18 und 20 gehalten, insbesondere derart, dass die Bolzen drehfest mit den Rotorträgern 22 und 24 und somit drehfest mit den Rotoren 18 und 20 verbunden sind. Somit sind die Rotoren 18 und 20, das heißt die Rotorträger 22 und 24, über die Planetenbolzen 36 und 38 formschlüssig miteinander verbunden. Insbesondere sind die Rotorträger 22 und 24 und somit die Rotoren 18 und 20 über die Planetenbolzen 36 und 38 formschlüssig drehfest miteinander verbunden. Aus 1 ist erkennbar, dass zumindest ein in axialer Richtung der Axialflussmaschine 12 verlaufender Längenbereich des Differentialgetriebes 29 in um die Drehachse 21 verlaufender Umfangsrichtung der Axialflussmaschine 12 vollständig umlaufend in radialer Richtung nach außen hin durch den Stator 14 überlappt und somit überdeckt sind. Dies wird im Folgenden noch näher erläutert.
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Das Planetendifferential weist ein drehbar an dem ersten Planetenbolzen 36 gehaltenes, drittes Stirnrad in Form eines ersten Planetenrads 40 auf, welches mit dem Abtriebsrad 31, nicht jedoch mit dem Abtriebsrad 32 kämmt. Des Weiteren weist das Planetendifferential ein drehbar an dem Planetenbolzen 38 gehaltenes, viertes Stirnrad in Form eines zweiten Planetenrads 42 auf, welches mit dem Planetenrad 40 und mit dem Abtriebsrad 32, nicht jedoch mit dem Abtriebsrad 31 kämmt. Am Beispiel des Planetenrads 40 ist erkennbar, dass beispielsweise das jeweilige Planetenrad 40, 42 über ein jeweiliges, insbesondere als Wälzlager ausgebildetes Lager 44 drehbar an dem jeweiligen Planetenbolzen 36, 38 gelagert ist. Das jeweilige Planetenrad 40, 42 ist um eine jeweilige Drehachse 46, 48 relativ zu dem jeweiligen Planetenbolzen 36, 38 drehbar, wobei die jeweilige Drehachse 46, 48 parallel zur Drehachse 21 verläuft und von der Drehachse 21 beabstandet ist. Es ist erkennbar, dass die Abtriebsräder 31 und 32, die Planetenräder 40 und 42, die Planetenbolzen 36 und 38 und auch die Abtriebswellen 30 und 34 jeweils zumindest teilweise in radialer Richtung der Axialflussmaschine 12 nach außen hin durch den Stator 14 überlappt und somit überdeckt sind, wodurch ein besonders kompakter und bauraumgünstiger Aufbau dargestellt werden kann. Außerdem fungieren die Rotorträger 22 und 24 als Gehäuseteile des Differentialgehäuses, in welchem die Abtriebsräder 31 und 32 und die Planetenräder 40 und 42 jeweils zumindest teilweise, insbesondere vollständig, angeordnet sind.
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In 1 ist mit 50 ein Abdichtring bezeichnet, und mit 52 beziehungsweise 54 ist eine jeweilige Öldurchlassbohrung bezeichnet, welche von Öl durchströmbar ist. Somit kann das Differentialgetriebe 29 mit dem Öl versorgt und dadurch gekühlt und/oder geschmiert werden.
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Am Beispiel des Rotorträgers 22 ist gezeigt, dass der Rotorträger 22 und somit der Rotor 18 über ein beispielsweise als Wälzlager ausgebildetes Lager 56 drehbar an dem Gehäuse 16 gelagert sein kann. Am Beispiel des Rotorträgers 24 ist gezeigt, dass der Rotorträger 24 und somit der Rotor 20 über ein beispielsweise als Wälzlager ausgebildetes Lager 58 drehbar an der Abtriebswelle 34 gelagert sein kann. Des Weiteren ist mit 60 ein optional vorgesehener Dichtring bezeichnet. Es ist erkennbar, dass die Planetenbolzen 36 und 38 eine Positionierung der beiden Rotorträger 22 und 24 zueinander übernehmen. Der jeweilige Rotorträger 22, 24 ist gegebenenfalls als einfaches Umformteil ausgeführt. Kräfte aus dem jeweiligen Rotorträger 22, 24 fließen auf der entsprechenden Seite in einen jeweiligen, auch als Steg bezeichneten Planetenträger, wodurch eine ungünstige Kraftumleitung vermieden werden kann.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Antriebsvorrichtung 10. Die zweite Ausführungsform entspricht im Grunde der ersten Ausführungsform. Bei der zweiten Ausführungsform ist eine achsparallele Anordnung vorgesehen. Hierzu sind beispielsweise die Abtriebswellen 30 und 34 drehfest mit jeweiligen Stirnrädern 62 und 64 verbunden, welche mit korrespondierenden, weiteren Stirnräder 66 und 68 kämmen. Wie durch Pfeile 70 veranschaulicht ist, sind beispielsweise die Fahrzeugräder über die Stirnräder 66 und 68 antreibbar, sodass die Fahrzeugräder beziehungsweise deren Raddrehachsen desachsiert und somit achsparallel zu den Abtriebswellen 30 und 34 angeordnet sind. Die Stirnräder 62, 64, 66 und 68 sorgen dabei für eine vorteilhafte Übersetzung, insbesondere Endübersetzung, welche auch als Final Drive bezeichnet wird.
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3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Antriebsvorrichtung 10. Die dritte Ausführungsform entspricht im Grunde der ersten Ausführungsform, wobei im Gegensatz zur zweiten Ausführungsform bei der dritten Ausführungsform eine koaxiale Anordnung der Fahrzeugräder beziehungsweise deren Raddrehachsen insbesondere bezüglich der Abtriebswellen 30 und 34 vorgesehen ist. Hierbei ist beispielsweise eine jeweilige Endübersetzung durch einen jeweiligen, weitere Planetenradsatz 72, 74 gebildet. Der jeweilige Planetenradsatz 72, 74 weist ein beispielsweise drehfest mit der jeweiligen Abtriebswelle 30, 34 verbundenes Sonnenrad 76, einen jeweiligen Planetenträger 78 und ein jeweiliges Hohlrad 80 auf. Das jeweilige Hohlrad 80 ist beispielsweise drehfest mit dem Gehäuse 16 verbunden. Das jeweilige Sonnenrad 76 ist drehfest mit der jeweiligen Abtriebswelle 30, 34 verbunden. Des Weiteren weist der jeweilige Planetenradsatz 72, 74 weitere Planetenräder 82 auf, welche drehbar an dem jeweiligen Planetenträger 78 gelagert sind. Dabei sind die Fahrzeugräder über die Planetenträger 78 antreibbar, wie es durch die Pfeile 70 veranschaulicht ist. Hierdurch kann eine koaxiale Anordnung der Fahrzeugräder beziehungsweise deren Raddrehachsen insbesondere zu den Abtriebswellen 30 und 34 realisiert werden.
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4 zeigt eine vierte Ausführungsform der Antriebsvorrichtung 10. Bei der vierten Ausführungsform ist das Differentialgetriebe 29 als ein Kegeldifferential ausgebildet, welches auch als Kegelraddifferential oder Kugeldifferential bezeichnet wird. Dabei bildet zumindest einer der Rotorträger 22 und 24, vorliegend der Rotorträger 22, einen Differentialkorb. Bei dem Kegelraddifferential ist das drehfest mit der Abtriebswelle 30 verbundene Abtriebsrad 31 ein erstes Kegelrad 86. Des Weiteren ist das zweite Abtriebsrad 32 als ein zweites Kegelrad 88 ausgebildet. Das Kegelraddifferential weist ein als drittes Kegelrad ausgebildetes Ausgleichsrad 83 auf, welches drehbar an dem Differentialkorb gelagert ist, derart, dass das Ausgleichsrad 83 um eine Ausgleichsraddrehachse 84 relativ zu dem Differentialkorb und somit relativ zu den Rotorträgern 22 und 24 drehbar ist, wobei die Ausgleichsraddrehachse 84 senkrecht zur Drehachse 21 verläuft. Dabei ist der Differentialkorb beispielsweise das Differentialgehäuse oder ein Teil des Differentialgehäuses.
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Das Kegelrad 86 kämmt mit dem Ausgleichsrad 83, und das Kegelrad 88 kämmt mit dem Ausgleichsrad 83, jedoch nicht mit dem Kegelrad 86. Die Abtriebsräder 31 und 32 und das Ausgleichsrad 83 sind Zahnräder. Beispielsweise sind die Rotorträger 22 und 24, insbesondere direkt, drehfest miteinander verbunden und hierzu beispielsweise miteinander verschraubt. Besonders schematisch in 4 dargestellt ist eine Öldurchlassbohrung 90, über welche das radial innerhalb des Stators 14 angeordnete Differentialgetriebe 29 mit Öl versorgt werden kann. Mit 92 ist eine etwaig vorgesehene Abdichtbandage bezeichnet. Optional vorgesehen ist außerdem ein Parksperrenrad 94 einer Parksperre, wobei das Parksperrenrad 94 drehfest mit den Rotorträgern 22 und 24 und somit drehfest mit den Rotoren 18 und 20 verbunden ist. Die Rotorträger 22 sind über die beispielsweise als Wälzlager ausgebildeten Lager 56 und 58 drehbar gelagert, insbesondere an dem Gehäuse 16. Besonders schematisch dargestellt ist auch eine sogenannte Differentialverschraubung 96, mittels welcher beispielsweise die Rotorträger 22 und 24 und somit die Rotoren 18 und 20 miteinander verschraubt und dadurch drehfest miteinander verbunden sind.
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5 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Antriebsvorrichtung 10. Die fünfte Ausführungsform entspricht im Grunde der vierten Ausführungsform, wobei bei der fünften Ausführungsform eine achsparallele Anordnung der Fahrzeugräder beziehungsweise deren Raddrehachsen, insbesondere bezüglich der Abtriebswellen 30 und 34, vorgesehen ist.
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6 zeigt eine sechste Ausführungsform der Antriebsvorrichtung 10. Bei der sechsten Ausführungsform, die im Grunde der vierten Ausführungsform entspricht, ist eine koaxiale Anordnung der Fahrzeugräder beziehungsweise deren Raddrehachsen insbesondere bezüglich der Abtriebswellen 30 und 34 vorgesehen. Es ist erkennbar, dass das Planetendifferential frei von einem Hohlrad ist, mit welchem die Planetenräder 40 und 42 kämmen. Grundsätzlich wäre es denkbar, dass das Differentialgetriebe 29 alternativ als Kronenraddifferential ausgebildet ist, was in den Fig. nicht dargestellt ist.
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7 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Darstellung eine siebte Ausführungsform der Antriebsvorrichtung 10. Bei der ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften, sechsten und siebten Ausführungsform ist die Axialflussmaschine 12 in einer sogenannten H-Bauweise ausgebildet, bei welcher die auch als Rotorscheiben bezeichneten oder als Rotorscheiben ausgebildeten Rotoren 18 und 20 in axialer Richtung der Axialflussmaschine 12 und somit entlang der Drehachse 21 betrachtet voneinander beabstandet sind und der Stator 14 in axialer Richtung der Axialflussmaschine 12 zumindest teilweise zwischen den Rotoren 18 und 20 (Rotorscheiben) angeordnet ist. Dabei ist das einfach auch als Differential bezeichnete Differentialgetriebe 29 besonders kompakt innerhalb der Axialflussmaschine 12 und dabei insbesondere innerhalb des Stators 14 angeordnet, insbesondere derart, dass das Differentialgetriebe 29 in radialer Richtung der Axialflussmaschine 12 nach außen hin zumindest teilweise durch den Stator 14 und vorliegend auch zumindest teilweise durch die Rotoren 18 und 20 und dabei auch zumindest teilweise durch das Differentialgehäuse 23 überlappt und somit überdeckt ist.
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Bei der siebten Ausführungsform ist das Differentialgetriebe 29 wie beispielsweise auch bei der sechsten Ausführungsform als ein Kegelraddifferential ausgebildet, welches einfach auch als Kegeldifferential, Kegeldifferentialgetriebe oder Kegelraddifferentialgetriebe bezeichnet wird. Bei der siebten Ausführungsform sind die Rotorträger 22 und 24 und somit die Rotoren 18 und 20 über einen Steg 98 formschlüssig und dadurch drehfest miteinander verbunden. Der Steg 98 ist separat von den Rotorträgern 22, 24 ausgebildet und jeweils formschlüssig und insbesondere drehfest mit den Rotorträgern 22 und 24 verbunden. Bei der siebten Ausführungsform ist das Differentialgehäuse 23 durch die Rotoren 18 und 20 und durch den Steg 98 ausgebildet, sodass das Differentialgetriebe 29 in radialer Richtung der Axialflussmaschine 12 nach außen hin zumindest teilweise durch den Steg 98 überlappt und somit überdeckt ist. Bei der siebten Ausführungsform ist das als Kegelrad ausgebildete Ausgleichsrad 83 derart um die Ausgleichsraddrehachse relativ zu dem Steg 98 und relativ zu den Rotoren 18 und 20 beziehungsweise relativ zu den Rotorträgern 22, 24 drehbar gelagert, dass das Ausgleichsrad 83 um die Ausgleichsraddrehachse 84 relativ zu einer Achse 100 drehbar an der Achse 100 gehalten ist. Die Achse 100 ist dabei, insbesondere drehfest, an dem Steg 98 gehalten, insbesondere derart, dass um die Ausgleichsraddrehachse 84 erfolgende Relativdrehungen zwischen der Achse 100 und dem Steg 98 unterbunden sind. Somit ist sozusagen die Achse 100, welche auch als Ausgleichsradachse bezeichnet wird, in den Steg 98 integriert. Insbesondere ist die Achse 100 separat von dem Steg 98 ausgebildet und mit dem Steg 98 verbunden, das heißt an dem Steg 98 gehalten. Es ist erkennbar, dass auch bei der siebten Ausführungsform eine platzsparende und gewichtssparende Integration des Differentialgetriebe 29 in die Axialflussmaschine 12 darstellt ist, da ohnehin bereits vorhandene Bauteile der Axialflussmaschine 12, insbesondere die Rotorträger 22 und 24 zur Realisierung des Differentialgehäuses 23 genutzt oder mitgenutzt werden. Die schallabstrahlenden Rotoren 18 und 20 sind beispielsweise insbesondere in axialer Richtung der Axialflussmaschine 12 betrachtet zwischen Lagerdeckeln gekapselt, und eine Gesamtanordnung ist beispielsweise wiederum an einer Flanschfläche des auch als Getriebegehäuse bezeichneten Gehäuses 16 mit dem Gehäuse 16 verbunden, insbesondere mittels wenigstens eines in 7 besonders schematisch dargestellten Verbindungselements 102.
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Jeweilige Verbindungselemente, mittels welchen der Steg 98 mit den Rotorträgern 22 und 24 verbunden ist, sind in 7 besonders schematisch dargestellt und mit 102 bezeichnet. Das jeweilige Verbindungselement 102 kann beispielsweise als Schraube oder aber als Stift oder als anderes Verbindungselement ausgebildet sein. Außerdem sind die zuvor genannten Lagerdeckel in 7 erkennbar und mit 104 bezeichnet. Ferner ist aus 7 erkennbar, dass der jeweilige Rotorträger 22, 24 somit der jeweilige Rotor 18, 20 über ein jeweiliges, vorliegend als Wälzlager ausgebildetes Lager 106 drehbar an dem jeweiligen Lagerdeckel 104 gelagert ist. Beispielsweise ist das jeweilige Lager 106 als ein Schrägkugellager ausgebildet, wobei vorzugsweise die Lagereinheit 106 in O-Anordnung angeordnet sind. Beispielsweise kann das Verbindungselement 102 als eine Schraube, als ein Stift oder aber als ein anderes Verbindungselement ausgebildet sein.
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8 zeigt eine achte Ausführungsform der elektrischen Antriebsvorrichtung 10. Bei der achten Ausführungsform ist die Axialflussmaschine 12 in sogenannter I-Bauweise ausgebildet. Hierbei umfasst der Stator 14 wenigstens oder genau zwei Statorelemente 15 und 17, welche in axialer Richtung der Axialflussmaschine 12 und somit entlang der Drehachse 21 betrachtet voneinander beabstandet sind. Beispielsweise sind die Statorelemente 15 und 17 als Statorscheiben ausgebildet oder die Statorelemente 15 und 17 werden auch als Statorscheiben bezeichnet. Dabei weist die Axialflussmaschine 12 wenigstens oder genau einen Rotor 18 auf, welcher beispielsweise als eine Rotorscheibe ausgebildet ist oder auch als Rotorscheibe bezeichnet wird. Der Rotor 18 ist dabei in axialer Richtung der Axialflussmaschine 12 zwischen den Statorelementen 15 und 17 angeordnet, insbesondere derart, dass das Statorelement 15 in axialer Richtung der Axialflussmaschine 12 zu dem Statorelement 17 zumindest teilweise durch den Rotor 18 überlappt ist und umgekehrt. Der Rotor 18 weist dabei die Rotorträger 22 und 24 auf, welche über den Steg 98 formschlüssig und dadurch drehfest miteinander verbunden sind und, insbesondere zusammen mit den Steg 98, das Differentialgehäuse 23 zumindest teilweise ausbilden. Es ist erkennbar, dass die Rotorträger 22 und 24 und somit der Rotor 18 über die insbesondere als Radiallager ausgebildeten Lager 106 drehbar an den Lagerdeckeln 104 und über diese an dem Gehäuse 16 gelagert sind. Dabei sind die Statorelemente 15 und 17 und somit der Stator 14 zumindest bezogen auf die Drehachse 21 drehfest an den Lagerdeckeln 104 und über diese an dem Gehäuse 16 festgelegt. In den 7 und 8 ist somit die Axialflussmaschine 12 in H-Bauweise oder I-Bauweise gezeigt, wobei das Differentialgetriebe 29 bauraumsparend in die Axialflussmaschine 12 integriert ist. Durch eine gekapselte Anordnung der Axialflussmaschine 12 innerhalb der beiden Lagerdeckel 104 insbesondere bei gleichzeitiger, einseitiger Befestigung der Gesamtanordnung über eine an einem der Lagerdeckel 104 ausgebildete Flanschfläche an das Gehäuse 16 kann ein vorteilhaftes Geräuschverhalten, welches auch als NVH-Verhalten (NVH - noise vibration harshness) bezeichnet wird, realisiert werden. Insbesondere wird das Differentialgehäuse 23 aus dem Steg 98 und den Rotorträgern 22 und 24 beziehungsweise den Rotorscheiben (Rotoren 18 und 20) gebildet, insbesondere bei der H-Bauweise, oder, insbesondere bei der I-Bauweise, wird das Differentialgehäuse 23 aus dem insbesondere als Rotorscheibe ausgebildeten Rotor 18, dem Steg 98 und wenigstens einem der Lagerdeckel 104 gebildet. In den Steg 98 befindet sich eine beispielsweise als Aufnahmebohrung ausgebildete Aufnahme für die Achse 100 und beispielsweise ist oder sind in dem Steg 98 wenigstens eine oder mehrere Laufflächen für das Ausgleichsrad 83 integriert. Durch diese Anordnung lassen sich die Kegelräder platzsparend unterbringen. Die zwei Rotorscheiben mit den Laufflächen für die Kegelräder schließen die Kegelradanordnung ab. Bei der I-Bauweise, welche auch als I-Anordnung bezeichnet wird, sinngemäß, eine Rotorscheibe und ein Deckel. Die Bauteile werden durch geeignete Verbindungselemente miteinander verbunden. Der Steg 98 kann auch einteilig mit dem Rotor ausgeführt sein, insbesondere nur einseitig verschraubt. Die Verschraubung kann auch einseitig ausgeführt werden, insbesondere wenn die Schraube den Steg komplett durchdringt und das Gewinde in der anderen Rotorscheibe enthalten ist. Das jeweilige Abtriebsrad 31, 32 ist fest mit der jeweiligen, auch als Achswelle bezeichneten Abtriebswelle 30, 34 verbunden. Dadurch kann der Radsatz besonders kompakt ausgeführt werden, da das beispielsweise als Achskegelrad ausgebildete Abtriebsrad 31, 32 im Axialbeckenbauraum keine zusätzliche Steckverzahnung aufweisen muss. Die Welle-Nabel-Verbindung ist somit axial nach außen in den weniger bauraumkritischen Bereich gerückt. Die axiale Lauffläche in der Rotorscheibe für das Kegelrad kann dadurch besonders groß ausgestaltet werden. Insbesondere bei der H-Bauweise, welche als H-Anordnung bezeichnet wird, können die Rotorscheiben beziehungsweise bei I-Anordnung können die Rotorscheibe und der Deckel die Lager 106 aufnehmen. Das Differential und/oder der Steg 98 können teilweise auch unter dem Rotor eingerückt sein. Die Rotorscheiben können innerhalb der Lagerdeckel 104 gekapselt sein und sind somit als Schallquelle (primär Luftschall) zusätzlich abgeschirmt, wodurch die Gesamtanordnung über die am Lagerdeckel ausgebildete Flanschfläche an das Gehäuse 16 befestigt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Antriebsvorrichtung
- 12
- Axialflussmaschine
- 14
- Stator
- 15
- Statorelement
- 16
- Gehäuse
- 17
- Statorelement
- 18
- Rotor
- 20
- Rotor
- 21
- Drehachse
- 22
- Rotorträger
- 23
- Differentialgehäuse
- 24
- Rotorträger
- 26
- Magnet
- 28
- Magnet
- 29
- Differentialgetriebe
- 30
- Abtriebswelle
- 31
- Abtriebsrad
- 32
- Abtriebsrad
- 34
- Abtriebswelle
- 36
- Planetenbolzen
- 38
- Planetenbolzen
- 40
- Planetenrad
- 42
- Planetenrad
- 44
- Lager
- 46
- Planetenraddrehachse
- 48
- Planetenraddrehachse
- 50
- Abdichtring
- 52
- Öldurchlassbohrung
- 54
- Öldurchlassbohrung
- 56
- Lager
- 58
- Lager
- 60
- Dichtring
- 62
- Stirnrad
- 64
- Stirnrad
- 66
- Stirnrad
- 68
- Stirnrad
- 70
- Pfeil
- 72
- Planetenradsatz
- 74
- Planetenradsatz
- 76
- Sonnenrad
- 78
- Planetenträger
- 80
- Hohlrad
- 82
- Planetenrad
- 83
- Ausgleichsrad
- 84
- Ausgleichsraddrehachse
- 86
- Abtriebszahnrad
- 88
- Abtriebszahnrad
- 90
- Öldurchlassbohrung
- 92
- Abdichtbandage
- 94
- Parksperrenrad
- 96
- Differentialverschraubung
- 98
- Steg
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009012256 A1 [0003]
