DE102022004132A1

DE102022004132A1 - Elektrische Antriebsvorrichtung für ein elektrifiziertes Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102022004132A1
Application number: DE102022004132.4A
Authority: DE
Inventors: Günter Niebauer
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2022-11-07
Filing date: 2022-11-07
Publication date: 2024-05-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrische Antriebsvorrichtung (10) für ein elektrifiziertes Kraftfahrzeug, mit einer elektrischen Maschine (12) und mit genau einer Planetengetriebestufe (24), welche ein mit einem Rotor (16) der elektrischen Maschine (12) verbundenes Sonnenrad (26) als Antriebssonnenrad, ein mit einem Gehäuseelement (32) der Antriebsvorrichtung (10) verbundenes Hohlrad (30) einen Planetenträger (36) und mehrere Planetenräder (34) aufweist, welche über zumindest ein jeweiliges Rillenkugellager (40) an mit dem Planetenträger (36) verbundenen Bolzen drehbar gelagert sind, welche nur einseitig mit dem Planetenträger (36) verbunden sind. Vorgesehen ist ein Ausgleichsdifferential (54), über welches Seitenwellen (56, 58) zum Antreiben von Fahrzeugrädern des Kraftfahrzeugs antreibbar sind, wobei der Planetenträger (36) einseitig mit einem Ausgleichsdifferentialgehäuse (60) des Ausgleichsdifferential (54) drehfest verbunden oder verbindbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsvorrichtung für ein elektrifiziertes Kraftfahrzeug, insbesondere für einen elektrifizierten Kraftwagen.
Der DE 10 2020 000 664 A1 ist eine elektrische Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug als bekannt zu entnehmen. Des Weiteren offenbart die DE 10 2014 222 281 A1 eine mehrreihige Lageranordnung. Ferner ist aus der DE 10 2019 205 748 A1 ein schaltbares Planetengetriebe bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Antriebsvorrichtung für ein elektrifiziertes Kraftfahrzeug, insbesondere für einen elektrifizierten Kraftwagen, zu schaffen, sodass eine besonders gewichts- und kostengünstige Bauweise sowie ein besonders effizienter Betrieb der elektrischen Antriebsvorrichtung realisiert werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsvorrichtung für ein elektrifiziertes Kraftfahrzeug, welches auch einfach als Fahrzeug bezeichnet wird. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die elektrische Antriebsvorrichtung aufweist und mittels der elektrischen Antriebsvorrichtung, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Somit ist das Kraftfahrzeug beispielsweise als Hybridfahrzeug oder aber als Elektrofahrzeug, insbesondere als batterieelektrisches Fahrzeug (BEV), ausgebildet. Beispielsweise weist das Kraftfahrzeug wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung aufeinanderfolgend und somit hintereinander angeordnete, einfach auch als Achsen bezeichnete Fahrzeugachsen auf.
Die jeweilige Fahrzeugachse weist beispielsweise wenigstens oder genau zwei einfach auch als Räder bezeichnete Fahrzeugräder auf, wobei die jeweiligen Fahrzeugräder der jeweiligen Fahrzeugachse auf in Fahrzeugquerrichtung des Kraftfahrzeugs einander gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs (Fahrzeugs) angeordnet sind. Die Fahrzeugräder sind Bodenkontaktelemente, über welche das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs nach unten hin an einem Boden abgestützt oder abstützbar ist. Wird das Kraftfahrzeug entlang des Bodens gefahren, während das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten hin über die Bodenkontaktelemente an dem Boden abgestützt ist, so rollen die Bodenkontaktelemente, insbesondere direkt, an dem Boden ab. Beispielsweise können mittels der elektrischen Antriebsvorrichtung die Fahrzeugräder wenigstens oder genau einer der Fahrzeugachsen angetrieben werden, wobei die mittels der elektrischen Antriebsvorrichtung antreibbaren Fahrzeugräder auch als Antriebsräder, angetriebene Räder oder antreibbare Räder bezeichnet werden. Wenn im Folgenden die Rede von den Fahrzeugrädern ist, so sind darunter, falls nichts anderes angegeben ist, die Antriebsräder zu verstehen. Die elektrische Antriebsvorrichtung wird einfach auch als Antriebsvorrichtung, Antriebseinrichtung, Antriebssystem oder elektrisches Antriebssystem bezeichnet.
Die elektrische Antriebsvorrichtung weist wenigstens oder genau eine elektrische Maschine auf, welche vorzugsweise als eine Axialflussmaschine ausgebildet sein kann. Die insbesondere als eine Axialflussmaschine ausgebildete, elektrische Maschine weist einen Stator und einen Rotor auf, welcher mittels des Stators antreibbar und dadurch um eine Maschinendrehachse relativ zu dem Stator drehbar ist. Insbesondere dann, wenn die elektrische Maschine als eine Axialflussmaschine ausgebildet ist, weist der Rotor beispielsweise zwei als Rotorscheiben ausgebildete Rotorelemente auf, welche in axialer Richtung der elektrischen Maschine und somit entlang der Maschinendrehachse betrachtet aufeinanderfolgend und voneinander beabstandet angeordnet sind. Dabei ist zumindest ein Teilbereich des Stators in axialer Richtung der Insbesondere als Axialflussmaschine ausgebildeten, elektrischen Maschine zwischen den Rotorelementen angeordnet, insbesondere derart, dass ein erstes der Rotorelemente in eine parallel zur axialen Richtung der elektrischen Maschine verlaufende oder mit der axialen Richtung der elektrischen Maschine zusammenfallende, erste Überlappungsrichtung, die von dem ersten Rotorelement ausgehend zu dem Stator beziehungsweise zu dem Teilbereich des Stators und zu dem zweiten Rotorelement hinweist oder hin verläuft, zumindest teilweise durch den Teilbereich des Stators überlappt und somit überdeckt ist. Dementsprechend ist Insbesondere das zweite Rotorelement in eine der ersten Überlappungsrichtung entgegengesetzte, parallel zur axialen Richtung der elektrischen Maschine verlaufende oder mit der axialen Richtung der elektrischen Maschine zusammenfallende, zweite Überlappungsrichtung, welches somit von dem zweiten Rotorelement ausgehend hin zu dem Teilbereich des Stators und zu dem ersten Rotorelement weist oder verläuft, zumindest teilweise durch den Teilbereich des Stators überlappt und somit überdeckt.
Die elektrische Antriebsvorrichtung weist genau eine Planetengetriebestufe auf, welche auch als Planetensatz oder Planetenradsatz bezeichnet wird. Die Planetengetriebestufe weist ein Sonnenrad als Antriebssonnenrad auf, welches mit dem Rotor der elektrischen Maschine, insbesondere drehfest, verbunden ist. Insbesondere ist das Antriebssonnenrad permanent drehfest mit dem Rotor verbunden. Die Planetengetriebestufe weist außerdem ein Hohlrad auf, welches mit einem Gehäuseelement der Antriebsvorrichtung, insbesondere drehfest, verbunden ist. Insbesondere ist das Hohlrad permanent drehfest mit dem Gehäuseelement der Antriebsvorrichtung verbunden. Das Gehäuseelement der Antriebsvorrichtung wird auch als Getriebegehäuse bezeichnet oder ist ein Getriebegehäuse. Insbesondere ist oder umfasst das Gehäuseelement, welches auch als erstes Gehäuseelement bezeichnet wird, einen einstückig ausgebildeten, mithin aus einem einzigen Stück gebildeten, ersten Gehäusekörper, mit welchem das Hohlrad, insbesondere drehfest, verbunden ist. Der erste Gehäusekörper ist somit als ein Monoblock ausgebildet oder durch einen Monoblock gebildet. Mit anderen Worten ist der erste Gehäusekörper einstückig und somit integral hergestellt. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass der erste Gehäusekörper nicht aus mehreren, separat voneinander ausgebildeten und miteinander verbundenen Bauteilen zusammengesetzt ist, sondern der erste Gehäusekörper ist aus einem einzigen Stück gebildet.
Die Planetengetriebestufe weist außerdem einen Planetenträger auf, welcher auch als Steg bezeichnet wird. Der Planetenträger ist beispielsweise um eine Planetengetriebedrehachse relativ zu dem Gehäuseelement drehbar, insbesondere dann, wenn der Planententräger nicht drehfest an dem Gehäuseelement festgelegt ist. Vorzugsweise ist die elektrische Maschine koaxial zu der Planentengetriebestufe angeordnet, sodass die Maschinendrehachse mit der Planetengetriebedrehachse zusammenfällt. Beispielsweise ist das Sonnenrad um die Planetengetriebedrehachse relativ zu dem Gehäuseelement drehbar.
Die auch als Planetengetriebe bezeichnete Planetengetriebestufe weist auch mehrere Planetenräder auf. Das jeweilige Planetenrad steht einerseits, insbesondere direkt, mit dem Sonnenrad und andererseits, insbesondere direkt, mit dem Hohlrad in Eingriff. Dabei steht das Sonnenrad nicht in Eingriff mit dem Hohlrad. Das jeweilige Planentenrad ist über, insbesondere wenigstens oder genau, ein jeweiliges Rillenkugellager an einem jeweiligen, mit dem Planetenträger verbundenen Bolzen drehbar gelagert, insbesondere derart, dass das jeweilige Planetenrad um eine jeweilige Planetendrehachse relativ zu dem jeweiligen Bolzen und relativ zu dem Planetenträger drehbar an dem jeweiligen Bolzen und somit an dem Planetenträger gelagert ist. Die jeweilige Planetendrehachse verläuft parallel zur Planetengetriebedrehachse und ist von der Planetengetriebedrehachse beabstandet. Insbesondere sind die Planetendrehachsen in um die Planetengetriebedrehachse verlaufender Umfangsrichtung des Planetensatzes aufeinanderfolgend und voneinander beabstandet angeordnet. Insbesondere sind die Bolzen separat von dem Planetenträger ausgebildet und mit diesem verbunden. Der jeweilige Bolzen ist insbesondere derart mit dem Planetenträger verbunden, dass um die Planetendrehachse verlaufende Relativdrehungen zwischen dem jeweiligen Bolzen und dem Planetenträger unterbleiben. Insbesondere ist das jeweilige Rillenkugellager ein jeweiliges, einreihiges Rillenkugellager.
Die vorzugsweise separat von dem Planetenträger ausgebildeten und mit dem Planetenträger verbundenen Bolzen sind nur, das heißt lediglich oder ausschließlich, einseitig mit dem Planetenträger verbunden sind. Dies bedeutet, dass die Bolzen nur auf einer ersten Seite des Planetenträgers mit dem Planetenträger verbunden sind, wobei der Planetenträger auf einer in axialer Richtung des Planetenträgers der ersten Seite gegenüberliegenden, zweiten Seite des Planetenträgers offen ist. Hierdurch kann eine besonders bauraum- und gewichtsgünstige Bauweise geschaffen werden.
Die elektrische Antriebsvorrichtung weist ein Ausgleichsdifferential auf, welches auch als Differential, Achsdifferential, Differentialgetriebe oder Achsdifferentialgetriebe bezeichnet wird. Das Ausgleichsdifferential ist von der Planetengetriebestufe, insbesondere von dem Planetenträger, antreibbar, wobei die Planetengetriebestufe von dem Rotor und somit von der elektrischen Maschine über den Rotor antreibbar ist. Somit kann das Ausgleichsdifferential über die Planetengetriebestufe von dem Rotor der elektrischen Maschine, mithin von der elektrischen Maschine angetrieben werden. Hierunter ist insbesondere Folgendes zu verstehen: Die elektrische Maschine kann über ihren Rotor Antriebsdrehmomente zum Antreiben der Antriebsräder bereitstellen. Bezogen auf einen Drehmomentenfluss, entlang welchem das jeweilige Antriebsdrehmoment von dem Rotor auf das Ausgleichsdifferential beziehungsweise auf das jeweilige Antriebsrad übertragbar ist, ist die Planetengetriebestufe stromab des Rotors in dem Drehmomentenfluss angeordnet, und das Ausgleichsdifferential ist in dem Drehmomentenfluss stromab des Planentenradsatzes (Planetengetriebestufe) angeordnet.
Über das Ausgleichsdifferential können Seitenwellen zum Antreiben der Antriebsräder (Fahrzeugräder) angetrieben werden. Beispielsweise kann ein erstes der Fahrzeugräder von einer ersten der Seitenwellen angetrieben werden, und ein zweites der Fahrzeugräder kann von einer zweiten der Seitenwellen angetrieben werden. Das Ausgleichsdifferential kann beispielsweises das jeweilige Antriebsdrehmoment oder ein jeweiliges, aus dem jeweiligen Antriebsdrehmoment resultierendes und beispielsweise von dem Planetenradsatz insbesondere über den Planetenträger bereitstellbares Drehmoment auf die Seitenwellen und somit beispielsweise auf die Fahrzeugräder übertragen, insbesondere aufteilen, wobei beispielsweise das Ausgleichsdifferential das jeweilige Antriebsdrehmoment beziehungsweise das jeweilige, aus dem jeweiligen Antriebsdrehmoment resultierende Drehmoment hälftig auf die Seitenwellen aufteilen und übertragen kann. Dadurch können beispielsweise die Seitenwellen über das Ausgleichsdifferential von dem Planetenradsatz, insbesondere von dem Planetenträger, angetrieben werden. Insbesondere weist das Ausgleichsdifferential die hinlänglich aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannte Funktion auf, dass das Ausgleichsdifferential insbesondere bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs unterschiedliche Drehzahlen der Fahrzeugräder und somit der Seitenwellen zulässt, insbesondere derart, dass sich das kurvenäußere Fahrzeugrad mit einer größeren Drehzahl dreht als das kurveninnere Fahrzeugrad, insbesondere während die Fahrzeugräder über die Seitenwellen von der elektrischen Maschine antreibbar sind oder angetrieben werden.
Der Planetenträger ist erfindungsgemäß, insbesondere lediglich beziehungsweise ausschließlich, einseitig mit einem Ausgleichsdifferentialgehäuse des Ausgleichsdifferential drehfest verbunden oder verbindbar. Somit ist es denkbar, insbesondere bei einer ersten Variante, dass der Planetenträger permanent drehfest mit dem Ausgleichsdifferentialgehäuse verbunden ist, sodass insbesondere keine Einrichtung vorgesehen ist, welche zwischen einem den Planetenträger mit dem Ausgleichsdifferentialgehäuse drehfest verbindenden, ersten Zustand und einem zweiten Zustand umschaltbar ist, in welchem der Planetenträger um die Planetengetriebedrehachse relativ zu dem Ausgleichsdifferentialgehäuse drehbar ist.
Grundsätzlich ist es denkbar, dass das erste Gehäuseelement und der Planetenträger einstückig miteinander ausgebildet sind, mithin aus einem einzigen Stück gebildet sind, sodass beispielsweise das zweite Gehäuseelement und der Planetenträger durch einen einstückigen und somit integral ausgebildeten Körper gebildet sind. Insbesondere ist es denkbar, dass das zweite Gehäuseelement zumindest teilweise in dem ersten Gehäuseelement angeordnet ist, sodass vorzugsweise der Planetenträger das zweite Gehäuseelement außenumfangsseitig zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, umgibt. Ferner ist es möglich, dass der Planetenträger und das zweite Gehäuseelement separat voneinander ausgebildet und, insbesondere drehfest, miteinander verbunden sind, sodass insbesondere das zweite Gehäuseelement und der Planetenträger um eine um die Planetengetriebedrehachse verlaufende Relativdrehung zwischen dem Planetenträger und dem zweiten Gehäuseelement gesichert sind.
Unter dem Merkmal, dass der Planetenträger, insbesondere lediglich, einseitig mit dem Ausgleichsdifferentialgehäuse drehbar verbunden oder verbindbar ist, ist insbesondere Folgendes zu verstehen: Der Planetenträger ist auf genau einer Seite des Planetenträgers und somit nicht auf zwei in axialer Richtung des Planetenträgers einander gegenüberliegenden Seiten des Planetenträgers drehfest mit dem Ausgleichsdifferentialgehäuse verbunden oder verbindbar, wodurch ein besonders gewichts- und kostengünstiger Aufbau der Antriebsvorrichtung dargestellt werden kann.
Unter dem Merkmal, dass der Planetenträger, insbesondere lediglich, einseitig an dem Ausgleichsdifferentialgehäuse drehbar gelagert ist, insbesondere bei der zweiten Variante, ist insbesondere Folgendes zu verstehen: Der Planetenträger ist auf genau einer Seite des Planetenträgers und somit nicht auf zwei in axialer Richtung des Planetenträgers einander gegenüberliegenden Seiten des Planetenträgers drehbar an dem Ausgleichsdifferentialgehäuse gelagert, wodurch ein besonders gewichts- und kostengünstiger Aufbau der Antriebsvorrichtung dargestellt werden kann. Außerdem kann ein besonders effizienter Betrieb, das heißt ein besonders hoher Wirkungsgrad der Antriebsvorrichtung gewährleistet werden.
Ganz vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das zweite Gehäuseelement (Ausgleichsdifferentialgehäuse) um eine Gehäusedrehachse relativ zu dem ersten Gehäuseelement drehbar ist, wobei vorzugsweise die Gehäusedrehachse mit der Planentengetriebedrehachse zusammenfällt. Somit ist vorzugsweise das zweite Gehäuseelement koaxial zu dem Planetenradsatz angeordnet. Beispielsweise ist das Ausgleichsdifferentialgehäuse ein einfach auch als Korb bezeichneter Differentialkorb des Ausgleichsdifferentials oder als ein solcher Differentialkorb verwendbar.
Ferner ist es denkbar, insbesondere bei einer zweiten Variante der Erfindung, dass der Planetenträger, insbesondere lediglich beziehungsweise ausschließlich, einseitig über, insbesondere genau, ein Radiallager an einem Ausgleichsdifferentialgehäuse des Ausgleichsdifferentials drehbar gelagert ist. Hierunter ist insbesondere Folgendes zu verstehen: Das Ausgleichsdifferentialgehäuse wird auch als zweites Gehäuseelement bezeichnet.
Es ist denkbar, insbesondere bei der zweiten Variante, dass die elektrische Antriebsvorrichtung eine Koppeleinrichtung aufweist, mittels welcher der Planetenträger mit dem Ausgleichsdifferentialgehäuse drehfest verbindbar ist. Dies bedeutet, dass die Koppeleinrichtung zwischen einem Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umschaltbar ist. In dem Koppelzustand ist der Planetenträger mittels der Koppeleinrichtung drehfest mit dem Ausgleichsdifferentialgehäuse verbunden, sodass insbesondere dann, wenn der Planetenträger und das Ausgleichsdifferentialgehäuse, insbesondere mittels der elektrischen Maschine und ganz insbesondere mittels des Rotors, angetrieben werden, sich der Planetenträger und das Ausgleichsdifferentialgehäuse um die Planetengetriebedrehachse relativ zu dem ersten Gehäuseelement gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig und somit mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit drehen. In dem Entkoppelzustand gibt die Koppeleinrichtung den Planetenträger und das Ausgleichsdifferential für eine um die Planetengetriebedrehachse erfolgende Relativdrehung frei, sodass sich der Planetenträger und das Ausgleichsdifferentialgehäuse in dem Entkoppelzustand um die Planetengetriebedrehachse relativ zueinander drehen können. In dem Koppelzustand sind um die Planetengetriebedrehachse verlaufende Relativdrehungen zwischen dem Planetenträger und dem Ausgleichsdifferentialgehäuse mittels der Koppeleinrichtung vermieden. Die Erfindung ermöglicht es, die Teileanzahl der Antriebsvorrichtung besonders gering zu halten, sodass das Gewicht und die Kosten der elektrischen Antriebsvorrichtung in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden können. Außerdem können eine einfache Montage sowie eine kompakte Bauweise und ein hoher Wirkungsgrad der Antriebsvorrichtung gewährleistet werden.
Mittels der Koppeleinrichtung kann der Planetenträger wahlweise mit dem Ausgleichsdifferentialgehäuse drehfest verbunden oder von dem Ausgleichsdifferentialgehäuse entkoppelt werden. Daher wird die Koppeleinrichtung auch als Abkopplungsmöglichkeit, Disconnect-Möglichkeit oder Disconnect bezeichnet. Die Erfindung ermöglicht eine besonders platzsparende Integration der Koppeleinrichtung, insbesondere in das erste Gehäuseelement. Bei einem Betrieb der elektrischen Antriebsvorrichtung wird beispielsweise das einfach auch als Antriebssonne oder Sonne bezeichnete Sonnenrad des Planetensatzes von dem Rotor und somit von der elektrischen Maschine angetrieben. Die Sonne treibt dann die Planetenräder an, welche jeweils über das jeweilige Rillenkugellager oder aber Vierpunktlager drehbar an dem Planetenträger gelagert sind. Das Rillenkugellager weist Wälzkörper auf, die dann, wenn das jeweilige Planetenrad um die jeweilige Planetenraddrehachse relativ zu dem Planetenträger gedreht wird, an einer inneren Laufbahn und an einer äußeren Laufbahn abwälzen. Es ist denkbar, dass die jeweilige, innere Laufbahn des jeweiligen Rillenkugellagers durch einen jeweiligen Innenring des jeweiligen Rillenkugellagers gebildet ist. Ferner ist es denkbar, dass die jeweilige, äußere Laufbahn des jeweiligen Rillenkugellagers durch einen jeweiligen Außenring des jeweiligen Rillenkugellagers gebildet ist. Es ist denkbar, dass der jeweilige Wälzkörper in radialer Richtung des jeweiligen Planetenrads nach innen hin, insbesondere direkt, an der inneren Laufbahn und in radialer Richtung des jeweiligen Planetenrads nach außen hin, insbesondere direkt, an der jeweiligen, äußeren Laufbahn abstützbar oder abgestützt ist. Es ist denkbar, dass der jeweilige Innenring separat von dem jeweiligen Bolzen ausgebildet und an dem jeweiligen Bolzen gehalten ist. Ferner ist es denkbar, dass der jeweilige Innenring einstückig mit dem jeweiligen Bolzen ausgebildet ist, sodass der jeweilige Innenring und der jeweilige Bolzen aus einem einzigen Stück und somit integral gebildet oder hergestellt sind. Ferner ist es denkbar, dass der jeweilige Außenring des jeweiligen Rillenkugellagers separat von dem jeweiligen Planetenrad ausgebildet ist. Ferner ist es denkbar, dass der jeweilige Außenring des jeweiligen Rillenkugellagers einstückig mit dem jeweiligen Planetenrad ausgebildet ist, sodass vorzugsweise der jeweilige Außenring des jeweiligen Rillenkugellagers und das jeweilige Planetenrad einstückig miteinander ausgebildet sind, mithin aus einem einzigen Stück gebildet und somit integral hergestellt sind. Dadurch kann beispielsweise der Innenring oder Außenring und ein entsprechender Sicherungsring zum axialen Sichern des Innenrings beziehungsweise Außenrings entfallen. Somit ist es denkbar, dass die jeweilige, äußere Laufbahn des jeweiligen Rillenkugellagers direkt in das jeweilige Planetenrad eingearbeitet ist. Beispielsweise kann die Koppeleinrichtung elektromechanisch betätigbar sein.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass sowohl die jeweiligen Innenringe der Rillenkugellager axial fest mit dem Planetenträger verbunden sind, als auch die jeweiligen Außenringe der Rillenkugellager axial fest mit dem jeweiligen Planetenrad verbunden sind, insbesondere über Sicherungsringe. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass die jeweiligen, vorzugsweise separat von dem Planetenträger ausgebildeten Innenringe axial, das heißt in axialer Richtung der Antriebsvorrichtung und somit entlang der Planetengetriebedrehachse betrachtet an dem Planetenträger gesichert sind, insbesondere über jeweilige Sicherungsringe, und dass die jeweiligen Außenringe der Rillenkugellager axial, das heißt in axialer Richtung der Antriebsvorrichtung und somit entlang der Planetengetriebedrehachse betrachtet an den Planetenrädern gesichert, insbesondere festgelegt, sind, insbesondere mittels jeweiliger Sicherungsringe, wobei dann vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Außenringe und die Planetenräder separat voneinander ausgebildet sind. Hierdurch kann ein besonders bauraum- und kostengünstiger Aufbau der Antriebsvorrichtung gewährleistet werden.
Die Verwendung von Rillenkugellagern am jeweiligen Planetenrad erweist sich gegenüber der herkömmlichen Verwendung von Nadellagern zur radialen Lagerung und Anlaufscheiben zur axialen Lagerung hinsichtlich Wirkungsgrad als sehr vorteilhaft, sodass ein besonders hoher Wirkungsgrad der Antriebsvorrichtung dargestellt werden kann. Aufgrund der insbesondere rein einseitigen Lagerung des Planetenträgers können im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen viele Bauteile eingespart werden, sodass eine gewichts- und bauraumgünstige Bauweise der Antriebsvorrichtung realisiert werden kann.
Das Ausgleichsdifferential ist beispielsweise als ein Kegelraddifferential, insbesondere als ein Zwei-Bolzen-Kegelraddifferential oder als ein Vier-Bolzen-Kegelraddifferential, ausgebildet, wobei das Zwei-Bolzen-Kegelraddifferential auch als Zwei-Pin-Kegelraddifferential und das Vier-Bolzen-Kegelraddifferential auch als Vier-Pin-Kegelraddifferential bezeichnet wird. Ferner ist es denkbar, dass das Ausgleichsdifferential als ein von einem Kegelraddifferential unterschiedliches Differential, insbesondere als ein Planetendifferential und somit beispielsweise als ein Stirnraddifferential, ausgebildet ist.
Um auf besonders bauraumgünstige Weise einen besonders effizienten Betrieb realisieren zu können, ist es bei einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass ein Außendurchmesser des Hohlrads einem Außendurchmesser der elektrischen Maschine entspricht. Insbesondere ist der jeweilige Außendurchmesser der jeweilige, größte Außendurchmesser des Hohlrads beziehungsweise der elektrischen Maschine.
Um eine besonders vorteilhafte Anordnung von Bauelementen und somit eine besonders kompakte Bauweise der Antriebsvorrichtung realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Radiallager auf einer von der elektrischen Maschine, insbesondere in axialer Richtung der elektrischen Antriebsvorrichtung und somit entlang der Planetengetriebedrehachse betrachtet, abgewandten, axialen Seite der Planetengetriebestufe angeordnet ist.
Um einen besonders effizienten Betrieb, mithin einen besonders hohen Wirkungsgrad realisieren zu können, ist es bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Koppeleinrichtung als ein Klauenschaltelement ausgebildet ist, mittels welchem der Planetenträger formschlüssig drehfest mit dem Ausgleichsdifferentialgehäuse verbindbar ist.
Um auf besonders bauraum- und gewichtsgünstige Weise einen besonders effizienten Betrieb realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der zweiten Variante der Erfindung vorgesehen, dass der Planetenträger eine erste Klauenverzahnung aufweist. Das Ausgleichsdifferentialgehäuse weist eine zweite Klauenverzahnung auf. Das Klauenschaltelement weist eine Schiebemuffe auf, welche eine Innenverzahnung aufweist. Die Schiebemuffe ist radial, das heißt in radialer Richtung der Antriebsvorrichtung betrachtet zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als der Hälfte, außerhalb der ersten Klauenverzahnung des Planetenträgers und der zweiten Klauenverzahnung des Ausgleichsdifferentialgehäuses angeordnet. Die radiale Richtung der Antriebsvorrichtung verläuft senkrecht zur axialen Richtung der Antriebsvorrichtung und senkrecht zur Planetengetriebedrehachse. Die Schiebemuffe ist relativ zu dem Planetenträger und vorzugsweise auch relativ zu dem ersten Gehäuseelement und relativ zu dem zweiten Gehäuseelement zwischen einer Entkoppelstellung und einer Koppelstellung verschiebbar, insbesondere entlang einer Bewegungsrichtung, welche beispielsweise parallel zur axialen Richtung der Antriebsvorrichtung verläuft oder mit der axialen Richtung der Antriebsvorrichtung zusammenfällt. In der Entkoppelstellung, die beispielsweise den auch als entkoppelten Zustand bezeichneten Entkoppelzustand bewirkt, ist die Schiebemuffe bezogen auf die Klauenverzahnungen lediglich mit der ersten Klauenverzahnung des Planetenträgers in Eingriff, wobei die Schiebemuffe nicht in die zweite Klauenverzahnung eingreift. Dies bedeutet insbesondere, dass in der Entkoppelstellung die Innenverzahnung der Schiebemuffe bezogen auf die Klauenverzahnungen lediglich mit der ersten Klauenverzahnung, nicht jedoch auch mit der zweiten Klauenverzahnung in Eingriff ist. In der Koppelstellung, welche den auch als gekoppelten Zustand bezeichneten Koppelzustand bewirkt, ist die Schiebemuffe, insbesondere die Innenverzahnung der Schiebemuffe, sowohl mit der ersten Klauenverzahnung des Planetenträgers als auch mit der zweiten Klauenverzahnung des Ausgleichsdifferentialgehäuses in Eingriff. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die elektrische Antriebsvorrichtung eine elektro-hydraulische Betätigungseinrichtung aufweist, welche in dem als Getriebegehäuse bezeichneten oder als Getriebegehäuse ausgebildeten, ersten Gehäuseelement angeordnet ist. Mittels der elektro-hydraulischen Betätigungseinrichtung ist die Schiebemuffe betätigbar und dadurch verschiebbar, insbesondere zwischen der Entkoppelstellung und der Koppelstellung. Beispielsweise umfasst die Betätigungseinrichtung eine Schaltgabel oder einen Schaltzylinder, mittels welchem die Schiebemuffe betätigbar und dadurch verschiebbar ist. Alternativ kann die Betätigungseinrichtung als eine elektromechanische Betätigungseinrichtung ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist das Hohlrad unmittelbar, das heißt direkt an dem Gehäuseelement befestigt und dadurch unmittelbar und somit direkt, insbesondere drehfest, mit dem Gehäuseelement verbunden. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass das Hohlrad nicht etwa unter Vermittlung eines weiteren, separaten Bauelements drehfest mit dem Gehäuseelement verbunden ist, sondern vorzugsweise ist das insbesondere separat von dem Gehäuseelement ausgebildete Hohlrad direkt an dem Gehäuseelement befestigt und somit direkt mit dem Gehäuseelement drehfest verbunden.
Um auf besonders kompakte und gewichtsgünstige Weise einen besonders hohen Wirkungsgrad realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die elektrische Antriebsvorrichtung ein insbesondere zusätzlich zu dem Radiallager vorgesehenes, weiteres Radiallager aufweist, über welches das Ausgleichsdifferentialgehäuse in dem Gehäuseelement drehbar an dem Gehäuseelement gelagert ist. Beispielsweise ist das erste Radiallager und/oder das zweite Radiallager als ein Wälzlager, insbesondere als ein Kugellager, ausgebildet.
Über das Radiallager können beispielsweise Axialkräfte in das erste Gehäuseelement abgeleitet werden, wobei die Axialkräfte beispielsweise aus Schrägverzahnungen des Planetenradsatzes resultieren. Somit ist es denkbar, dass das Sonnenrad, die Planetenräder und das Hohlrad schräg verzahnt sind.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Rotor eine mit dem Sonnenrad, insbesondere drehfest, verbundene Rotorwelle aufweist. Insbesondere ist das Sonnenrad permanent drehfest mit der Rotorwelle verbunden. Dabei ist es denkbar, dass das Sonnenrad und die Rotorwelle einstückig miteinander ausgebildet, mithin aus einem einzigen Stück gebildet sind. Ferner ist es denkbar, dass das Sonnenrad und die Rotorwelle separat voneinander ausgebildet und, insbesondere drehfest, miteinander verbunden sind.
Dabei hat es sich zur Realisierung einer besonders kompakten Bauweise als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Hohlwelle von einer der Seitenwellen durchdrungen ist, sodass die Hohlwelle auf der einen Seitenwelle angeordnet ist.
Offenbart ist auch ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet und auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug, welches die elektrische Antriebsvorrichtung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der elektrischen Antriebsvorrichtung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Kraftfahrzeugs anzusehen und umgekehrt. Offenbart ist auch, dass Axialflussmaschinen wie beispielsweise die Axialflussmaschine der erfindungsgemäßen, elektrischen Antriebsvorrichtung insbesondere gegenüber herkömmlichen elektrischen Maschinen ein in etwa um ein Viertel bis ein Drittel höheres Drehmoment bereitstellen können, da insbesondere als Permanentmagnete ausgebildete Magnete der jeweiligen Axialflussmaschine im Vergleich zur herkömmlichen, als Radialflussmaschinen ausgebildeten, elektrischen Maschinen auf einem größeren Durchmesser angeordnet sein können. Daher ist für einen sinnvollen Betrieb eines E-Achssystems wie beispielsweise der elektrischen Antriebsvorrichtung insbesondere mit einem Festgang eine Untersetzung von zumindest im Wesentlichen 7 ausreichen. Eine Untersetzung von zumindest im Wesentlichen 7 kann mit nur einem einfachen Planetensatz wie beispielsweise der Planetengetriebestufe realisiert werden, insbesondere vor dem Hintergrund, da beispielsweise ab einer Untersetzung von in etwa 8 zwei Getriebestufen erforderlich sind, insbesondere wenn der Durchmesserbereich der Axialflussmaschine genutzt wird, insbesondere derart, dass ein Außendurchmesser, insbesondere der größte Außendurchmesser, des Hohlrads einem Außendurchmesser, insbesondere dem größten Außendurchmesser, der Axialflussmaschine entspricht. Eine Standübersetzung eines Planetenradsatzes wie beispielsweise der Planetengetriebestufe berechnet sich aus n_Sonnenrad/n_Hohlrad, mithin aus einer Drehzahl Drehteil des Sonnenrads geteilt durch eine Drehzahl des Hohlrads. Dies bedeutet, dass das Hohlrad für eine möglichst hohe Untersetzung möglichst groß zu wählen ist und das Sonnenrad möglichst klein. Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass eine Untersetzung von zumindest im Wesentlichen 7 auch für mittig auf einer Antriebsachse liegende E-Achssysteme mit integriertem Achsdifferential möglich ist, bei welchen vorzugsweise die Rotorwelle als Hohlwelle ausgebildet ist und eine der Seitenwellen die Hohlwelle durchdringt, mithin durch die Hohlwelle hindurchgeführt ist oder wird. Somit kann beispielsweise das Sonnenrad nicht beliebig klein gewählt werden, insbesondere dann, wenn der Außendurchmesser, insbesondere der größte Außendurchmesser, des Hohlrads dem Außendurchmesser, insbesondere dem größten Außendurchmesser, der elektrischen Maschine entspricht. In einem Planetensatz mit dieser Dimensionierung ist der radiale Bauraum ausreichend für eine Rillenkugellagerung der Planetenräder, und zwar jeweils nur mit einem einfachen Rillenkugellager. Planetensätze mit dieser Dimensionierung können vergleichsweise axial kurz gebaut werden und erbringen dennoch eine gewünschte Verzahnungslebensdauer, sodass eine einseitige Lagerung des Planetenträgers mit einem Radiallager möglich ist. Ganz vorzugsweise ist das Radiallager, über welches der Planetenträger einseitig an dem Ausgleichsdifferentialgehäuse gelagert ist, als ein Rillenkugellager ausgebildet, wodurch der Bauraumbedarf besonders geringgehalten werden kann. Beispielsweise beträgt die auch mit i bezeichnete Standübersetzung der Planetengetriebestufe (n_Sonnenrad/n_Hohlrad)+1, sodass sich beispielsweise für die Planetengetriebestufe ergibt: $i = (n_{Sonnenrad} / n_{Hohlrad}) + 1$
Dabei ist mit i die Standübersetzung der Planetengetriebestufe bezeichnet. Das jeweilige Rillenkugellager kann beispielsweise ein einreihiges oder zweireihiges Rillenkugellager sein.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in 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. Die Zeichnung zeigt in:

1 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer ersten Ausführungsform einer elektrischen Antriebsvorrichtung für ein elektrifiziertes Kraftfahrzeug;
2 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Perspektivansicht der Antriebsvorrichtung gemäß 1;
3 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht der Antriebsvorrichtung gemäß 1 und 2; und
4 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer zweiten Ausführungsform der elektrischen Antriebsvorrichtung.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Längsschnittansicht eine elektrische Antriebsvorrichtung 10 für ein elektrifiziertes Kraftfahrzeug, welches auch einfach als Fahrzeug bezeichnet wird und vorzugsweise als Kraftwagen, ganz vorzugsweise als Personenkraftwagen, ausgebildet ist. Das Kraftfahrzeug weist wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung des Kraftfahrzeugs aufeinanderfolgend und somit hintereinander angeordnete, einfach auch als Achsen bezeichnete Fahrzeugachsen auf. Die jeweilige Fahrzeugachse weist wenigstens oder genau zwei Fahrzeugräder auf, welche auch einfach als Räder bezeichnet werden. Die jeweiligen Fahrzeugräder der jeweiligen Fahrzeugachse sind auf in Fahrzeugquerrichtung des Kraftfahrzeugs einander gegenüberliegenden Seiten angeordnet. Mittels der Antriebsvorrichtung 10 können die Fahrzeugräder zumindest oder genau einer der Fahrzeugachsen, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden, wodurch das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Der mittels der Antriebsvorrichtung 10 antreibbaren Fahrzeugräder werden auch als Antriebsräder bezeichnet, wobei dann, wenn im Folgenden von den Fahrzeugrädern die Rede ist, darunter, falls nichts anderes angegeben ist, die Antriebsräder zu verstehen sind. Dabei zeigen 1 bis 3 eine erste Ausführungsform der elektrischen Antriebseinrichtung 10.
Die Antriebsvorrichtung 10 weist eine als Axialflussmaschine ausgebildete, elektrische Maschine 12 auf. Die Axialflussmaschine weist einen Stator 14 und einen Rotor 16 auf, welcher mittels des Stators 14 antreibbar und dadurch um eine Maschinendrehachse 18 relativ zu dem Stator 14 drehbar ist. Die Maschinendrehachse 18 wird auch als Drehachse bezeichnet und verläuft in axialer Richtung der Antriebsvorrichtung 10. Vorliegend fällt die Drehachse mit der axialen Richtung der Antriebsvorrichtung 10 zusammen. Aus 1 ist erkennbar, dass der Rotor 14 zwei beispielsweise als Rotorscheiben ausgebildete Rotorelemente 20 und 22 aufweist, welche in axialer Richtung der Axialflussmaschine, deren axiale Richtung mit der axialen Richtung der Antriebsvorrichtung 10 insgesamt zusammenfällt, voneinander beabstandet angeordnet sind. Zumindest ein Teilbereich T des Stators 14 ist zwischen den Rotorelementen 20 und 22 angeordnet, sodass das Rotorelement 20 hin zu dem Rotorelement 22 betrachtet zumindest teilweise durch den Teilbereich T überlappt ist, und so dass das Rotorelement 22 hin zu dem Rotorelement 20 betrachtet zumindest teilweise durch den Teilbereich T überlappt ist. Insbesondere sind die Rotorelemente 20 und 22, insbesondere permanent, drehfest miteinander verbunden. Über ihren Rotor 16 kann die Axialflussmaschine Antriebsdrehmomente zum Antreiben der Antriebsräder bereitstellen.
Die Antriebsvorrichtung 10 weist genau eine Planetengetriebestufe 24 auf, welche auch als Planetensatz oder Planetenradsatz bezeichnet wird. Der Planetenradsatz weist ein Sonnenrad 26 auf, welches als ein Antriebssonnenrad, mithin als ein Antrieb des Planetenradsatzes ausgebildet ist. Das Sonnenrad 26 ist, insbesondere permanent, drehfest mit dem Rotor 16, insbesondere mit einer Rotorwelle 28 des Rotors 16, verbunden. Dadurch kann das jeweilige, von der Axialflussmaschine bereitgestellte oder bereitstellbare Antriebsdrehmoment oder ein jeweiliges, aus dem jeweiligen Antriebsdrehmoment resultierendes, erstes Drehmoment von dem Rotor 16 über die Rotorwelle 28 bereitgestellt und auf das Sonnenrad 26 übertragen und über das Sonnenrad 26 in den Planetenradsatz eingeleitet werden, wodurch der Planetenradsatz antreibbar ist beziehungsweise angetrieben wird. Der Planetenradsatz weist außerdem ein Hohlrad 30 auf, welches, insbesondere permanent, drehfest mit einem ersten Gehäuseelement 32 der Antriebsvorrichtung 10 verbunden ist. Insbesondere ist das Hohlrad 30 separat von dem Gehäuseelement 32 ausgebildet und, insbesondere permanent, drehfest mit dem Gehäuseelement 32 verbunden. Bei dem Gehäuseelement 32 handelt es sich vorzugsweise um ein Getriebegehäuse der Antriebsvorrichtung 10. Es ist erkennbar, dass der Planetenradsatz zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder vollständig, in dem Gehäuseelement 32 angeordnet ist, sodass das Gehäuseelement 32 den Planetenradsatz außenumfangsseitig zumindest teilweise umgibt, insbesondere umschließt. Ferner ist beispielsweise die Axialflussmaschine zumindest teilweise in dem Gehäuseelement 32 angeordnet, sodass das Gehäuseelement 32 die Axialflussmaschine außenumfangsseitig zumindest teilweise umgibt, insbesondere umschließt.
Der Planetenradsatz weist auch mehrere Planetenräder auf, von welchen eine in 1 mit 34 bezeichnetes Planetenrad erkennbar ist. Die vorigen und folgenden Ausführungen zu dem Planetenrad 34 können ohne weiteres auch auf die anderen Planetenräder des Planetenradsatzes übertragen werden und umgekehrt.
Der Planetenradsatz weist außerdem einen Planetenträger 36 auf, welcher um die Drehachse relativ zu dem Gehäuseelement 32 drehbar ist. Der Planetenträger 36 ist zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in dem Gehäuseelement 32 aufgenommen. Am Beispiel des Planetenrads 34 ist erkennbar, dass das Planetenrad 34 um eine Planetendrehachse 38 relativ zu dem Planetenträger 36 drehbar und an dem Planetenträger 36 gelagert ist. Dies erfolgt insbesondere derart, dass das jeweilige Planetenrad 34 um die Planetendrehachse 38 relativ zu einem jeweiligen, mit dem Planetenträger 36 verbundenen, auch als Planetenbolzen bezeichneten Bolzen drehbar an, insbesondere auf, dem jeweiligen Planetenbolzen gelagert ist. Dabei ist das Planetenrad 34 über, insbesondere genau, ein jeweilige Rillenkugellager 40 drehbar an dem Planetenträger 36, insbesondere an dem jeweiligen Planetenbolzen, gelagert. Das jeweilige Rillenkugellager 40 kann beispielsweise einreihig oder zweireihig sein. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Planetenträger 36 einen einstückig ausgebildeten, mithin aus einem einzigen Stück gebildeten Trägerkörper 42 auf. Der jeweilige Planetenbolzen kann einstückig mit dem Planetenträger 36, insbesondere mit dem Trägerkörper 42, ausgebildet sein, oder der jeweilige Planetenbolzen ist separat von dem Planetenträger 36, insbesondere von dem Trägerkörper 42, ausgebildet und, insbesondere drehfest, mit dem Planetenträger 36, insbesondere dem Trägerkörper 42, verbunden. Die vorigen und folgenden Ausführungen zu dem Planetenträger 36 beziehungsweise zu dem Trägerkörper 42 können ohne weiteres auch auf den jeweiligen Planetenbolzen übertragen werden und umgekehrt. Der jeweilige Planetenbolzen ist nur einseitig, das heißt auf nur einer Seite des Planetenträgers 36 beziehungsweise des jeweiligen Planetenbolzens mit dem Planetenträger 36 beziehungsweise dem Trägerkörper 42 verbunden sind, beispielsweise derart, dass der jeweilige Planetenbolzens separat von dem Planetenträger 36 beziehungsweise dem Trägerkörper 42 ausgebildet und nur auf der einen Seite mit dem Planetenträger 36 beziehungsweise dem Trägerkörper 42 verbunden ist oder derart, dass der jeweilige Planetenbolzen Planetenträger 36 beziehungsweise dem Trägerkörper 42 nur auf der einen Seite einstückig mit dem Planetenträger 36 beziehungsweise dem Trägerkörper 42 ausgebildet ist.
Dabei weist das Rillenkugellager 40 einen Außenring 44 und einen Innenring 46 auf, wobei der Außenring 44 separat von dem Planetenrad 34 ausgebildet ist, und wo bei der Innenring 46 separat von dem Planetenträger 36, insbesondere von dem Trägerkörper 42 und ganz insbesondere von dem jeweiligen Planetenbolzen, ausgebildet ist. Der Innenring 46 ist in radialer Richtung des Planetenrads 34, insbesondere nach innen hin, insbesondere direkt, an dem Planetenträger 36, insbesondere an dem Trägerkörper 42, ganz insbesondere an dem jeweiligen Planetenbolzen, abgestützt. Der Außenring 44 ist in radialer Richtung des Planetenrads 34, insbesondere nach außen hin, insbesondere direkt, an dem Planetenrad 34 abgestützt. Der Innenring 46 bildet eine innere Laufbahn, und der Außenring 44 bildet eine äußere Laufbahn. Das Rillenkugellager 40 weist Wälzkörper 48 auf, welche dann, wenn das Planetenrad 34 um die Planetendrehachse 38 relativ zu dem Planetenträger 36 gedreht wird, insbesondere direkt, an der inneren Laufbahn und der äußeren Laufbahn abwälzen. Der jeweilige Wälzkörper 48 ist in radialer Richtung des Planetenrads 34 nach außen hin, insbesondere direkt, an der inneren Laufbahn oder in radialer Richtung des Planetenrads 34 nach innen hin, insbesondere direkt, an der inneren Laufbahn abstützbar oder abgestützt. Bei einer in den Figuren nicht dargestellten, weiteren Ausführungsform ist es denkbar, dass der Innenring 46 einstückig mit dem Planetenrad 34 ausgebildet ist, sodass das Planetenrad 34 und der Außenring 44 aus einem einzigen Stück gebildet sind. Dann bildet beispielsweise das Planetenrad 34 selbst und somit direkt die äußere Laufbahn, sodass die äußere Laufbahn sozusagen in das Planetenrad 34 selbst eingearbeitet ist. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel jedoch ist der Außenring 44 separat von dem Planetenrad 34 ausgebildet, und der Innenring 46 separat von dem Planetenträger 36, insbesondere von dem Trägerkörper 42, ausgebildet. Der Außenring 44 ist mittels eines ersten Sicherungsrings 50 axial an dem Planetenrad 34 gesichert, insbesondere festgelegt. Der Innenring 46 ist mittels eines zweiten Sicherungsrings 52 axial an dem Planetenträger 36, insbesondere an dem Trägerkörper 42, gesichert, insbesondere festgelegt.
Die elektrische Antriebsvorrichtung 10 umfasst außerdem ein zusätzlich zur Axialflussmaschine und zusätzlich zu dem Planetenradsatz vorgesehenes Ausgleichsdifferential 54 über welches Seitenwellen 56 und 58 zum Antreiben der Fahrzeugräder antreibbar sind, insbesondere von dem Planetenradsatz und ganz insbesondere derart, dass der Planetenradsatz das Ausgleichsdifferential 54 antreiben kann, sodass die Axialflussmaschine über den Planetenradsatz das Ausgleichsdifferential 54 antreiben kann, welches durch Antreiben des Ausgleichsdifferentials 54 die Seitenwellen 56 und 58 und darüber die Fahrzeugräder antreiben kann. Beispielsweise ist ein erstes der Fahrzeugräder von der Seitenwelle 56 antreibbar, und ein zweites der Fahrzeugräder ist von der Seitenwelle 58 antreibbar. Dadurch kann das Ausgleichsdifferential 54 über die Seitenwelle 56 das erste Fahrzeugrad und über die Seitenwelle 58 das zweite Fahrzeugrad antreiben, insbesondere durch Antreiben des Ausgleichsdifferentials 54. Das Ausgleichsdifferential 54 weist ein zweites Gehäuseelement 60 auf, welches als ein Ausgleichsdifferentialgehäuse ausgebildet ist. Das zweite Gehäuseelement 60 ist separat von dem Gehäuseelement 32 ausgebildet und um die Drehachse relativ zu dem Gehäuseelement 32 drehbar. Es ist erkennbar, dass das Gehäuseelement 60 zumindest teilweise in dem Gehäuseelement 32 angeordnet ist, sodass das Gehäuseelement 32 das Gehäuseelement 60 außenumfangsseitig zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder vollständig, umgibt, insbesondere in im die Drehachse und somit um die axiale Richtung der Antriebsvorrichtung 10 verlaufender Umfangsrichtung der Antriebsvorrichtung 10 betrachtet.
Das Ausgleichsdifferential 54 umfasst als Zahnräder ausgebildete Ausgleichsräder, die um eine den Ausgleichsrädern gemeinsame und senkrecht zur Drehachse verlaufende Ausgleichsdrehachse 62 relativ zu dem Gehäuseelement 60 drehbar sind, insbesondere derart, dass das jeweiligen Ausgleichsrad um die Ausgleichsdrehachse 62 relativ zu dem Gehäuseelement 60 und relativ zu einem Bolzen 64 des Ausgleichsdifferential 54 drehbar an dem Bolzen 64 und somit an dem Gehäuseelement 60 gelagert sind. Von den genannten Ausgleichsrädern ist eine in 1 mit 66 bezeichnetes Ausgleichsrad erkennbar. Des Weiteren weist das Ausgleichsdifferential 54 als Zahnräder ausgebildete Abtriebsräder 68 und 70 auf, welche mit den Ausgleichsrädern kennen. Dabei ist beispielsweise das Abtriebsrad 68, insbesondere permanent, drehfest mit der Seitenwelle 56 verbunden, und beispielsweise ist das Abtriebsrad 70, insbesondere permanent, drehfest mit der Seitenwelle 58 verbunden. Durch Antreiben des Ausgleichsdifferentials 54 werden das Gehäuseelement 60 und dadurch der Bolzen 64 und die Ausgleichsräder um die Drehachse relativ zu dem Gehäuseelement 32 gedreht, wodurch die Abtriebsräder 68 und 70 und somit die Seitenwellen 56 und 58 um die Drehachse relativ zu Gehäuseelement 32 gedreht werden. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Ausgleichsdifferential 54 als Kegelraddifferential ausgebildet. Denkbar sind jedoch andere Ausführungsarten oder Ausführungsformen des Ausgleichsdifferentials 54, sodass das Ausgleichsdifferential 54 beispielsweise als Planetenraddifferential beziehungsweise als Stirnraddifferential ausgebildet sein kann.
Der Planetenträger 36, insbesondere der einstückig ausgebildete Trägerkörper 42, ist lediglich einseitig über ein beispielsweise als Rillenkugellager ausgebildetes Radiallager 72 an dem Gehäuseelement 60 drehbar gelagert, sodass dann, wenn der Planetenträger 36 nicht drehfest mit dem Gehäuseelement 60 verbunden ist, der Planetenträger 36 und das Gehäuseelement 60 um die Drehachse relativ zueinander drehbar sind, wobei dann beziehungsweise während der Planetenträger 36 einseitig über das Radiallager 72 drehbar an dem Gehäuseelement 60 gelagert ist. Das Radiallager 72 ist beispielsweise mittels eines dritten Sicherungsrings 74 axial an dem Planetenträger 36, insbesondere an dem Trägerkörper 42, gesichert, insbesondere festgelegt und das Radiallager 72 ist beispielsweise mittels eines vierten Sicherungsrings 76 axial an dem Gehäuseelement 60 gesichert, insbesondere festgelegt. Hierdurch ist der Planetenträger 36, insbesondere der Drehkörper 42, sozusagen über das vorzugsweise als Kugellager ausgebildete Radiallager 72 axial fixiert, insbesondere an oder relativ zu dem Gehäuseelement 60.
Des Weiteren weist die Antriebsvorrichtung 10 eine Koppeleinrichtung 78 auf, mittels welcher der Planetenträger 36 drehfest mit dem Gehäuseelement 60 verbindbar ist. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass ein Außendurchmesser des Hohlrads 30 einem Außendurchmesser der Axialflussmaschine entspricht. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Radiallager 72 auf einer insbesondere in axialer Richtung der Antriebsvorrichtung 10 von der Axialflussmaschine abgewandten, axialen Seite der Planetengetriebestufe 24 angeordnet ist.
Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Koppeleinrichtung 78 als Klauenschaltelement ausgebildet. Dabei weist der Planetenträger 36 eine erste Klauenverzahnung 80 auf, und das Gehäuseelement 60 weist eine zweite Klauenverzahnung auf. Die Klauenverzahnungen werden auch als Sperrverzahnungen bezeichnet. Das Klauenschaltelement und somit die Koppeleinrichtung 78 weisen eine Schiebemuffe 84, welche eine insbesondere in radialer Richtung der Antriebsvorrichtung 10 an innen weisende Innenverzahnung aufweist. Die Schiebemuffe 84 ist entlang einer in axialer Richtung der Antriebsvorrichtung 10 verlaufenden Bewegungsrichtung relativ zu dem Planetenträger 36, relativ zu dem Gehäuseelement 60 und auch relativ zu dem Gehäuseelement 32 verschiebbar, und zwar zwischen wenigstens einer Entkoppelstellung und wenigstens einer Koppelstellung. Insbesondere ist beispielsweise die Schiebemuffe 84 radial, das heißt in radialer Richtung der Antriebsvorrichtung 10 betrachtet zumindest teilweise außerhalb der Klauenverzahnung 80 und 82 angeordnet. Insbesondere kann die Schiebemuffe 84 mit ihrer mit 86 bezeichneten Innenverzahnung relativ zu den Klauenverzahnungen 80 und 82 entlang der Bewegungsrichtung verschoben werden.
In der Entkoppelstellung greift die Innenverzahnung 86 bezogen auf die Klauenverzahnungen 80 und 82 lediglich in die erste Klauenverzahnung 80 des Planetenträgers 36, nicht jedoch auch in die Klauenverzahnung 82 ein, wodurch der Planetenträger 36 und das Gehäuseelement 60 um die Drehachse relativ zueinander drehbar sind. In der Koppelstellung jedoch greift die Innenverzahnung 86 der Schiebemuffe 84 sowohl in die erste Klauenverzahnung 80 als auch in die zweite Klauenverzahnung 82 ein, wodurch über die Schiebemuffe 84 der Planetenträger 36 und das Gehäuseelement 60 drehfest miteinander verbunden sind.
Die Antriebsvorrichtung 10 weist auch eine in dem Gehäuseelement 32 angeordnete, elektro-hydraulische Betätigungseinrichtung 88 auf, welche beispielsweise einen Schaltzylinder 90 umfasst. Alternativ kann die Betätigungseinrichtung 88 als eine elektromechanische Betätigungseinrichtung ausgebildet sein. Mittels der Betätigungseinrichtung 88, insbesondere mittels des Schaltzylinders 90, kann die Schiebemuffe 84 zwischen der in Koppelstellung und der Koppelstellung verschoben werden.
Vorgesehen ist auch ein zusätzlich zu dem Radiallager 72 vorgesehenes, weiteres Radiallager 92, welches vorzugsweise als weiteres Wälzlager und insbesondere als weiteres Rillenkugellager, ausgebildet ist. Über das weitere Radiallager 92 ist das Gehäuseelement 60 in dem Gehäuseelement 32 drehbar an dem Gehäuseelement 32 gelagert. Das Radiallager 92 ist mittels eines fünften Sicherungsrings 94 axial an dem Gehäuseelement 32 gesichert, insbesondere festgelegt, und das Radiallager 92 ist mittels eines sechsten Sicherungsrings 96 axial an dem Gehäuseelement 60 gesichert, insbesondere festgelegt.
2 zeigt die Antriebsvorrichtung 10 ausschnittsweise in einer schematischen Perspektivansicht. Wie besonders gut aus 2 erkennbar ist, ist die Rotorwelle 28 als eine Hohlwelle ausgebildet, welche von der Seitenwelle 56 durchdrungen ist. Dies bedeutet, dass die Seitenwelle 56 durch die Hohlwelle hindurchgeführt wird oder ist.
Besonders gut aus 3 ist erkennbar, dass bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel die Planetenräder 34 über die Rillenkugellager 40 an dem einstückig ausgebildeten Trägerkörper 42 drehbar gelagert sind, derart, dass das jeweilige Rillenkugellager 40 in radialer Richtung des jeweiligen Planetenrads 34 nach innen hin, insbesondere direkt, an dem einstückig ausgebildeten Trägerkörper 42 abgestützt ist. Somit ist vorzugsweise in radialer Richtung des jeweiligen Planetenrads 34 betrachtet zwischen dem jeweiligen Rillenkugellager 40, insbesondere zwischen dem jeweiligen Innenring 46, und dem Trägerkörper 42 kein anderes, weiteres, separates Bauelement angeordnet. Dadurch können die Teileanzahl und somit die Kosten, der Bauraumbedarf und das Gewicht der Antriebsvorrichtung 10 in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden.
Schließlich zeigt 4 ausschnittsweise in einer schematischen Perspektivansicht eine zweite Ausführungsform der elektrischen Antriebsvorrichtung 10. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich insbesondere dadurch von der ersten Ausführungsform, dass bei der zweiten Ausführungsform der Planetenträger 36, insbesondere der Trägerkörper 42, einseitig, das heißt vorzugsweise auf nur einer Seite, insbesondere des Planetenträgers 36 beziehungsweise des Trägerkörpers 42, mit dem Gehäuseelement 60, insbesondere permanent, drehfest verbunden ist. Somit entfällt bei der zweiten Ausführungsform die Koppeleinrichtung 78 im Vergleich zur ersten Ausführungsform. Die bei der ersten Ausführungsform ist beispielsweise das jeweilige Planetenrad 34 über das jeweilige Rillenkugellager 40 an dem jeweiligen, mit dem Planetenträger 36, insbesondere mit dem Trägerkörper 42, verbunden und der Planetenradbolzen drehbar gelagert. Die Planetenradbolzen sind, wie bei der ersten Ausführungsform, nur einseitig, das heißt auf nur einer ersten Seite des Planetenträgers 36 beziehungsweise des Trägerkörpers 42 mit dem Planetenträger 36 beziehungsweise mit dem Trägerkörper 42 verbunden, sodass beispielsweise der Planetenträger 36 beziehungsweise der Trägerkörper 42 auf einer insbesondere in axialer Richtung der Antriebsvorrichtung 10 der ersten Seite gegenüberliegenden, zweiten Seite offen ist. Somit ist es insbesondere vorgesehen, dass die Planetenradbolzen auf der zweiten Seite nicht mit dem Planetenträger 36 beziehungsweise mit dem Trägerkörper 42 verbunden sind. Insbesondere ist es denkbar, dass der jeweilige Planetenradbolzen auf seiner jeweiligen, ersten Bolzenseite, insbesondere an seinem jeweiligen, ersten Bolzenende, mit dem Planetenträger 36, insbesondere mit dem Trägerkörper 42, verbunden ist, während beispielsweise der jeweilige Planetenradbolzen auf seiner jeweiligen, zweiten Bolzenseite, insbesondere in seinem jeweiligen, zweiten Bolzenende, nicht mit dem Planetenträger 36 beziehungsweise mit dem Trägerkörper 42 verbunden ist, wobei die Bolzenseiten beziehungsweise Bolzenenden in axialer Richtung des jeweiligen Planetenbolzens und somit des jeweiligen Planetenrads 34 einander gegenüberliegen.
Bezugszeichenliste

10: elektrische Antriebsvorrichtung
12: elektrische Maschine
14: Stator
16: Rotor
18: Maschinendrehachse
20: Rotorelement
22: Rotorelement
24: Planetengetriebestufe
26: Sonnenrad
28: Rotorwelle
30: Hohlrad
32: Gehäuseelement
34: Planetenrad
36: Planetenträger
38: Planetendrehachse
40: Rillenkugellager
42: Trägerkörper
44: Außenring
46: Innenring
48: Wälzkörper
50: Sicherungsring
52: Sicherungsring
54: Ausgleichsdifferenzial
56: Seitenwelle
58: Seitenwelle
60: Gehäuseelement
62: Ausgleichsdrehachse
64: Bolzen
66: Ausgleichsrad
68: Abtriebsrad
70: Abtriebsrad
72: Radiallager
74: Sicherungsring
76: Sicherungsring
78: Koppeleinrichtung
80: erste Klauenverzahnung
82: zweite Klauenverzahnung
84: Schiebemuffe
86: Innenverzahnung
88: Betätigungseinrichtung
90: Schaltzylinder
92: weiteres Radiallager
94: Sicherungsring
96: Sicherungsring
T: Teilbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102020000664 A1 [0002]
DE 102014222281 A1 [0002]
DE 102019205748 A1 [0002]

Claims

Elektrische Antriebsvorrichtung (10) für ein elektrifiziertes Kraftfahrzeug, mit: - einer elektrischen Maschine (12); - genau einer Planetengetriebestufe (24), welche aufweist: ◯ ein mit einem Rotor (16) der elektrischen Maschine (12) verbundenes Sonnenrad (26) als Antriebssonnenrad; ◯ ein mit einem Gehäuseelement (32) der Antriebsvorrichtung (10) verbundenes Hohlrad (30); ◯ einen Planetenträger (36); ◯ mehrere Planetenräder (34), welche über zumindest ein jeweiliges Rillenkugellager (40) an mit dem Planetenträger (36) verbundenen Bolzen drehbar gelagert sind, welche nur einseitig mit dem Planetenträger (36) verbunden sind; und - einem Ausgleichsdifferential (54), über welches Seitenwellen (56, 58) zum Antreiben von Fahrzeugrädern des Kraftfahrzeugs antreibbar sind, wobei der Planetenträger (36) einseitig mit einem Ausgleichsdifferentialgehäuse (60) des Ausgleichsdifferential (54) drehfest verbunden oder verbindbar ist.
Elektrische Antriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außendurchmesser des Hohlrads (30) in etwa einem Außendurchmesser der elektrischen Maschine (12) entspricht.
Elektrische Antriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl jeweilige Innenringe (46) der Rillenkugellager (40) axial fest mit dem Planetenträger (36) verbunden sind, als auch jeweilige Außenringe (44) der Rillenkugellager (40) axial fest mit dem jeweiligen Planetenrad (34) verbunden sind.
Elektrische Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (30) unmittelbar am Gehäuseelement (32) befestigt und dadurch unmittelbar mit dem Gehäuseelement (32) verbunden ist.
Elektrische Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (36) einseitig über ein Radiallager (72) an einem Ausgleichsdifferentialgehäuse (60) des Ausgleichsdifferential (54) drehbar gelagert ist und eine Koppeleinrichtung (78) vorgesehen ist, mittels welcher der Planetenträger (36) mit dem Ausgleichsdifferentialgehäuse (60) drehfest verbindbar ist.
Elektrische Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinrichtung (78) als ein Klauenschaltelement ausgebildet ist.
Elektrische Antriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass: - der Planetenträger (36) eine erste Klauenverzahnung (80) aufweist; - das Ausgleichsdifferentialgehäuse (60) eine zweite Klauenverzahnung (82) aufweist; und - das Klauenschaltelement eine Schiebemuffe (84) aufweist, welche eine Innenverzahnung (86) aufweist, radial außerhalb der ersten Klauenverzahnung (80) des Planetenträgers (36) und der zweiten Klauenverzahnung (82) des Ausgleichsdifferentialgehäuses (60) angeordnet ist und in axialer Richtung des Planetenträgers (36) relativ zu dem Planetenträger (36) verschiebbar ist zwischen: ◯ einer Entkoppelstellung, in welcher Schiebemuffe (84) bezogen auf die Klauenverzahnungen (80, 82) lediglich mit der ersten Klauenverzahnung (80) des Planetenträgers (36) im Eingriff ist; und ◯ einer Koppelstellung, in welcher die Schiebmuffe (84) sowohl mit der ersten Klauenverzahnung (80) des Planetenträgers (36) als auch mit der zweiten Klauenverzahnung (82) des Ausgleichsdifferentialgehäuses (60) im Eingriff ist.
Elektrische Antriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine im Gehäuseelement (32) angeordnete, elektro-hydraulische Betätigungseinrichtung (88), mittels welcher die Schiebemuffe (84) verschiebbar ist.
Elektrische Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein weiteres Radiallager (92), über welches das Ausgleichsdifferentialgehäuse (60) im Gehäuseelement (32) drehbar an dem Gehäuseelement (32) gelagert ist.
Elektrische Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (16) eine mit dem Sonnenrad (26) verbundene Rotorwelle (28) aufweist, welche als Hohlwelle ausgebildet, die von einer der Seitenwellen (56, 58) durchdrungen ist.