-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebeeinheit für eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug. Zudem betrifft die Erfindung eine solche Antriebseinheit sowie ein mit dieser Antriebseinheit ausgerüstetes Kraftfahrzeug. Insbesondere weist die Antriebseinheit zwei gleich ausgebildete elektrische Antriebsmaschinen auf, demnach handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug um ein zumindest teilweise elektrisch antreibbares/fortbewegbares Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Hybrid-Kraftfahrzeug oder ein rein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug.
-
Es hat sich bei der Entwicklung von elektrischen Antriebseinheiten für Kraftfahrzeuge als vorteilhaft erwiesen, wenn beide Räder derselben Antriebsachse radindividuell mittels einer jeweiligen elektrischen Antriebsmaschine antreibbar sind. Eine solche herkömmliche Fahrzeugachse für ein Kraftfahrzeug ist beispielsweise in der
DE 10 2019 109 159 A1 offenbart. Soll eine solche herkömmliche Antriebsachse aber lediglich mittels einer einzigen der beiden elektrischen Antriebsmaschinen angetrieben werden, sodass beide Räder dieser Antriebsachse mittels der einen einzigen elektrischen Antriebsmaschine angetrieben werden, besteht das Problem, eine Drehmomentverteilung und einen Drehzahlausgleich (bei Kurvenfahrt) zwischen den beiden Rädern zu realisieren. Zudem besteht der Bedarf, eine oder beide der elektrischen Antriebsmaschinen selektiv von den Rädern der Antriebsachse zu entkoppeln. Des Weiteren soll eine solche Antriebseinheit bzw. Antriebsachse besonders leicht und besonders kompakt ausgebildet werden, weswegen der Bedarf besteht, die Komponenten der Antriebseinheit möglichst klein bzw. kompakt und/oder masseeffizient auszubilden. Die
DE 10 2010 005 789 A1 offenbart eine herkömmliche Getriebevorrichtung mit zwei elektrischen Maschinen, einem Differenzialgetriebe und zwei Planetengetrieben. Die elektrischen Maschinen sind mittels der Planetengetriebe mit dem Differenzialgetriebe verbunden, wobei die Planetenträger jeweils über eine Kupplung mit dem Differenzialgetriebe, mit den Abtriebswellen des Differenzialgetriebes oder mit keinem von beiden verbunden werden können. Diese herkömmliche Getriebevorrichtung ist jedoch hinsichtlich deren Getriebetopologie und hinsichtlich der Rotorwellen, die als Hohlwellen ausgebildet sind, besonders kompliziert.
-
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, um eine elektrische Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs besonders effizient zu betreiben zu können.
-
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart. Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen, die im Rahmen der Beschreibung für einen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche dargelegt sind, sind zumindest analog als Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen des jeweiligen Gegenstands der anderen unabhängigen Ansprüche sowie jeder möglichen Kombination der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche, gegebenenfalls in Verbindung mit einem oder mehr der Unteransprüche, anzusehen.
-
Gemäß der Erfindung wird eine Getriebeeinheit für eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Zudem wird erfindungsgemäß eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, wobei die Antriebseinheit die Getriebeeinheit sowie zwei gleich ausgebildete elektrische Antriebsmaschinen aufweist. Ferner schlägt die Erfindung ein Kraftfahrzeug vor, das eine solche Antriebseinheit aufweist, wobei es sich bei der Antriebseinheit insbesondere um eine erste Achse des Kraftfahrzeugs (beispielsweise eine Frontachse) oder um eine zweite Achse des Kraftfahrzeugs (beispielsweise eine Heckachse) handeln kann. Des Weiteren ist es denkbar, dass das Kraftfahrzeug zwei oder mehr Antriebsachsen, das heißt zwei oder mehr Antriebseinheiten, aufweist. In der vorliegenden Beschreibung wird zudem ein Verfahren zum Steuern der Getriebeeinheit und/oder der Antriebseinheit offenbart, wobei das Verfahren zum Beispiel mittels einer Steuereinheit, etwa eines Getriebesteuergeräts, ausgeführt werden kann.
-
Die Getriebeeinheit weist eine erste Abtriebswelle, eine zweite Abtriebswelle sowie ein zentrales Differenzialgetriebe - insbesondere genau ein einziges zentrales Differenzialgetriebe - auf. Dabei weist das Differenzialgetriebe ein erstes Differenzialabtriebsstirnrad auf, das drehfest mit der ersten Abtriebswelle verbunden ist. Zudem weist das zentrale Differenzialgetriebe ein zweites Differenzialabtriebsstirnrad auf, das drehfest mit der zweiten Abtriebswelle verbunden ist. Das Differenzialgetriebe kann als ein Kegelraddifferenzial oder als ein ein- oder mehrstufiges Planetenraddifferenzial ausgebildet sein. Je nachdem handelt es sich bei dem jeweiligen Differenzialabtriebsrad um ein Kegelrad bzw. um ein Stirnrad. Sofern das zentrale Differenzialgetriebe als das Planetenraddifferenzial ausgebildet ist, kann es sich beispielsweise um ein sogenanntes Ravigneaux-Getriebe handeln.
-
Die Getriebeeinheit weist zudem eine erste Kupplungseinheit und eine zweite Kupplungseinheit auf, wobei jede der Kupplungseinheiten drei Kupplungselemente aufweist. Das erste Kupplungselement der ersten Kupplungseinheit ist drehfest mit einem ersten Antriebsrad der Getriebeeinheit verbunden, das zweite Kupplungselement der ersten Kupplungseinheit ist drehfest mit der ersten Abtriebswelle verbunden, und das dritte Kupplungselement der ersten Kupplungseinheit ist drehfest mit einem Differenzialkäfig des Differenzialgetriebes verbunden. Das erste Kupplungselement der zweiten Kupplungseinheit ist drehfest mit einem zweiten Antriebsrad der Getriebeeinheit verbunden, das zweite Kupplungselement der zweiten Kupplungseinheit ist drehfest mit der zweiten Abtriebswelle verbunden, und das dritte Kupplungselement der zweiten Kupplungseinheit ist drehfest mit dem Differenzialkäfig verbunden. Insoweit weist also die Getriebeeinheit das erste Antriebsrad und das zweite Antriebsrad auf, bei welchen es sich zum Beispiel um ein jeweiliges Stirnrad handeln kann. Des Weiteren weist das zentrale Differenzialgetriebe den Differenzialkäfig auf.
-
Die jeweilige Kupplungseinheit, das heißt die erste Kupplungseinheit und die zweite Kupplungseinheit, sind - insbesondere unabhängig bzw. separat voneinander -jeweils zwischen einer ersten Kupplungsstellung, in der das jeweilige Antriebsrad mit der jeweiligen Abtriebswelle drehfest gekoppelt ist, und einer zweiten Kupplungsstellung, in der das jeweilige Antriebsrad mit dem Differenzialkäfig drehfest gekoppelt ist, verstellbar.
-
Durch die hierin beschriebenen Funktionalitäten und Getriebetopologie der Getriebeeinheit stellt sich das Verfahren zum Betreiben der Getriebeeinheit und/oder der Antriebseinheit besonders vorteilhaft dar, wie im Weiteren anhand der Antriebseinheit näher beschrieben wird. Wie bereits dargelegt, weist die Antriebseinheit die Getriebeeinheit sowie die erste elektrische Antriebsmaschine und die zweite elektrische Antriebsmaschine auf, wobei die beiden elektrischen Antriebsmaschinen separat voneinander ausgebildet sind. Insbesondere sind die erste elektrische Antriebsmaschine und die zweite elektrische Antriebsmaschine gleich ausgebildet. Eine erste Rotorwelle der ersten Antriebsmaschine kämmt direkt oder indirekt mit dem ersten Antriebsrad der Getriebeeinheit, wohingegen eine zweite Rotorwelle der zweiten Antriebsmaschine direkt oder indirekt mit dem zweiten Antriebsrad kämmt.
-
Die Getriebeeinheit bzw. die die Getriebeeinheit aufweisende Antriebseinheit oder Antriebsachse und infolgedessen das mit der Getriebeeinheit ausgestattete Kraftfahrzeug ist in einem Zweimaschinenbetriebsmodus betreibbar, in welchem mittels der ersten Antriebsmaschine ein erstes Rad (Reifen-Felgen-Kombination) der Antriebseinheit angetrieben wird, während gleichzeitig mittels der zweiten Antriebsmaschine ein zweites Rad (Reifen-Felgen-Kombination) derselben Antriebseinheit angetrieben wird. Hierzu sind die Kupplungseinheiten, das heißt die erste und die zweite Kupplungseinheit, jeweils in die erste Kupplungsstellung verstellt, wodurch das jeweilige Antriebsrad mit der jeweiligen Abtriebswelle drehfest gekoppelt ist. So erfolgt im Zweimaschinenbetriebsmodus ein radindividuelles Antreiben der Räder der Antriebseinheit bzw. des Kraftfahrzeugs, wobei durch separates Ansteuern der Antriebsmaschinen eine Drehzahl- und/oder Drehmomentdifferenz zwischen den Rädern der Antriebseinheit erreicht werden/wird.
-
Zudem ist die Getriebeeinheit bzw. die die Getriebeeinheit aufweisende Antriebseinheit oder Antriebsachse und infolgedessen das mit der Getriebeeinheit ausgestattete Kraftfahrzeug in einem ersten Einmaschinenbetriebsmodus betreibbar, in welchem beide Räder (Reifen-Felgen-Kombinationen) der Antriebseinheit lediglich mittels der ersten Antriebsmaschine angetrieben werden, wobei eine Drehzahl- und/oder Drehmomentdifferenz zwischen den Rädern ermöglicht sind/ist. Hierzu ist die erste Kupplungseinheit in deren zweite Kupplungsstellung verstellt, wodurch das erste Antriebsrad und der Differenzialkäfig des zentralen Differenzialgetriebes drehfest miteinander gekoppelt sind. Gleichzeitig ist die zweite Kupplungseinheit beispielsweise in deren erste oder in deren zweite Kupplungsstellung verstellt. Im ersten Einmaschinenbetriebsmodus wird lediglich die erste Antriebsmaschine angesteuert, während die zweite Antriebsmaschine deaktiviert ist und kein Antriebsdrehmoment an deren zweiter Rotorwelle bereitstellt, sodass die zweite Rotorwelle allenfalls mitgedreht wird. Insbesondere kann die zweite Antriebsmaschine hierzu in einen allsträngigen Kurzschluss geschaltet werden. So erfolgt im ersten Einmaschinenbetriebsmodus ein Antreiben beider Räder der Antriebseinheit bzw. des Kraftfahrzeugs, wobei mittels des zentralen Differenzialgetriebes eine Drehzahl- und/oder Drehmomentdifferenz zwischen den Rädern erreicht werden/wird.
-
Ferner ist die Getriebeeinheit bzw. die die Getriebeeinheit aufweisende Antriebseinheit oder Antriebsachse und infolgedessen das mit der Getriebeeinheit ausgestattete Kraftfahrzeug in einem zweiten Einmaschinenbetriebsmodus betreibbar, in welchem beide Räder (Reifen-Felgen-Kombinationen) der Antriebseinheit lediglich mittels der zweiten Antriebsmaschine angetrieben werden, wobei eine Drehzahl- und/oder Drehmomentdifferenz zwischen den Rädern ermöglicht sind/ist. Hierzu ist die zweite Kupplungseinheit in deren zweite Kupplungsstellung verstellt, wodurch das zweite Antriebsrad und der Differenzialkäfig des zentralen Differenzialgetriebes drehfest miteinander gekoppelt sind. Gleichzeitig ist die erste Kupplungseinheit beispielsweise in deren erste oder in deren zweite Kupplungsstellung verstellt. Im zweiten Einmaschinenbetriebsmodus wird lediglich die zweite Antriebsmaschine angesteuert, während die erste Antriebsmaschine deaktiviert ist und kein Antriebsdrehmoment an deren erster Rotorwelle bereitstellt, sodass die erste Rotorwelle allenfalls mitgedreht wird. Insbesondere kann die erste Antriebsmaschine hierzu in einen allsträngigen Kurzschluss geschaltet werden. So erfolgt im zweiten Einmaschinenbetriebsmodus ein Antreiben beider Räder der Antriebseinheit bzw. des Kraftfahrzeugs, wobei mittels des zentralen Differenzialgetriebes eine Drehzahl- und Drehmomentdifferenz zwischen den Rädern erreicht werden/wird.
-
Der jeweilige Einmaschinenbetriebsmodus ist insbesondere vorteilhaft hinsichtlich einer Lastanhebung im Schwachlastbetrieb der entsprechenden Antriebsmaschine. Fordert ein Nutzer bzw. Fahrer des Kraftfahrzeugs, das mit der vorliegenden Getriebeeinheit ausgerüstet ist, nur besonders wenig Leistung an, beispielsweise im Stadtverkehr, ist es nicht erforderlich, die Räder des Kraftfahrzeugs mittels beider Antriebsmaschinen gleichzeitig anzutreiben. Denn dies würde dazu führen, dass die beiden Antriebsmaschinen jeweils unterfordert wären, das heißt jeweils in einem ungünstigen Betriebspunkt betrieben werden würden. Stattdessen wird eine der beiden Antriebsmaschinen deaktiviert und die angeforderte Leistung von lediglich einer der beiden Antriebsmaschinen bereitgestellt, sodass diese in einem günstigeren Betriebspunkt betrieben wird. Indem zwischen dem ersten und dem zweiten Einmaschinenbetriebsmodus bedarfsgerecht gewechselt werden kann, ist eine gleichmäßige Nutzung beider elektrischer Antriebsmaschinen ermöglicht, sodass diese beiden - selbst bei besonders häufiger Nutzung von nur einer der Antriebsmaschinen - gleich viele Betriebsstunden aufweisen. Mit anderen Worten werden die beiden elektrischen Antriebsmaschinen während einer Gesamtlebensdauer der Antriebseinheit bzw. des mit der Antriebseinheit ausgerüsteten Kraftfahrzeugs gleichmäßig belastet.
-
Um den jeweiligen Einmaschinenbetriebsmodus noch effizienter zu gestalten, ist in einer weiteren möglichen Ausführungsform der Getriebeeinheit vorgesehen, dass die jeweilige Kupplungseinheit in eine dritte Kupplungsstellung verstellbar ist, in der das jeweilige Antriebsrad, der Differenzialkäfig und die jeweilige Abtriebswelle relativ zueinander frei drehbar sind. Ist also die erste Kupplungseinheit in deren dritte Kupplungsstellung verstellt, sind das erste Antriebsrad, der Differenzialkäfig und die erste Abtriebswelle relativ zueinander frei drehbar. Dementsprechend sind das zweite Antriebsrad, der Differenzialkäfig und die zweite Abtriebswelle relativ zueinander frei drehbar, wenn die zweite Kupplungseinheit in deren dritte Kupplungsstellung verstellt ist. Die zweite Kupplungseinheit wird insbesondere im ersten Einmaschinenbetriebsmodus in die dritte Kupplungsstellung verstellt, sodass die zweite Rotorwelle im ersten Einmaschinenbetriebsmodus nicht mitgedreht wird, während die Räder des Kraftfahrzeugs mittels der ersten elektrischen Antriebsmaschine über den Differenzialkäfig angetrieben werden. Analog wird die erste Kupplungseinheit insbesondere im zweiten Einmaschinenbetriebsmodus in die dritte Kupplungsstellung verstellt, damit die erste Rotorwelle nicht mitgedreht wird, indem die zweite Antriebsmaschine mittels des Differenzialkäfigs die Räder des Kraftfahrzeugs antreibt. Zudem ist aufgrund der dritten Kupplungsstellungen ein besonders effizienter Schleppbetrieb ermöglicht, in welchem beide Antriebsmaschinen der Antriebseinheit deaktiviert sind bzw. in welchem an beiden Rotorwellen kein Drehmoment bereitgestellt wird. Das bedeutet, dass die Getriebeeinheit bzw. die die Getriebeeinheit aufweisende Antriebseinheit oder Antriebsachse und infolgedessen das mit der Getriebeeinheit ausgestattete Kraftfahrzeug in einem Schleppbetriebsmodus betreibbar ist, in welchem die Räder des Kraftfahrzeugs weder mittels der ersten noch mittels der zweiten Antriebsmaschine angetrieben werden, sondern mittels einer weiteren Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs gezogen oder geschoben werden. Die weitere Antriebseinheit und die Antriebseinheit können gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise kann es sich bei der weiteren Antriebseinheit um eine weitere vollelektrische Antriebsachse oder um eine herkömmlich, beispielsweise mittels einer Verbrennungskraftmaschine, antreibbare Antriebsachse handeln. Im Schleppbetriebsmodus sind beide Kupplungseinheiten, das heißt die erste und die zweite Kupplungseinheit, in deren dritte Kopplungsstellung verstellt, wodurch beim Schieben oder Ziehen der Antriebseinheit besonders geringe Schleppmomente auftreten.
-
In einer möglichen Weiterbildung weist die Getriebeeinheit ein ein- oder mehrstufiges Ausgangsgetriebe auf, das ein mit der ersten Abtriebswelle kämmendes, erstes Ausgangsrad und ein mit der zweiten Abtriebswelle kämmendes, zweites Ausgangsrad aufweist, wobei durch die Ausgangsräder jeweilige Gesamtabtriebsräder der Getriebeeinheit gebildet sind. Für die Antriebseinheit gilt also, dass zwischen der jeweiligen Abtriebswelle und dem jeweiligen Ausgangsrad - beispielsweise mittels einer jeweiligen Stirnradstufe - ein von 1 unterschiedliches Übersetzungsverhältnis i ausgebildet ist (i # 1). Aufgrund des Einsatzes des zentralen Differenzialgetriebes zwischen den elektrischen Antriebsmaschinen und der letzten Übersetzung der Getriebeeinheit kann das Differenzialgetriebe besonders bauraumeffizient bzw. kompakt dimensioniert werden, wodurch die Kupplungseinheiten ebenso besonders bauraumeffizient bzw. kompakt ausgebildet werden können. Dies trägt zu einer besonders leichten Getriebeeinheit und infolgedessen zu einer besonders leichten Antriebseinheit bei, die darüber hinaus noch besonders kompakt ist.
-
Eine weitere mögliche Ausführungsform der Getriebeeinheit sieht vor, dass sie ein ein- oder mehrstufiges Eingangsgetriebe aufweist, das ein mit dem ersten Antriebsrad kämmendes, erstes Eingangsrad und ein mit dem zweiten Antriebsrad kämmendes, zweites Eingangsrad aufweist, wobei durch die Eingangsräder jeweilige Gesamtantriebsräder der Getriebeeinheit gebildet sind. Für die Antriebseinheit, die die beiden elektrischen Antriebsmaschinen aufweist, gilt also, dass zwischen der jeweiligen Rotorwelle und dem jeweiligen Antriebsrad ein von 1 unterschiedliches Übersetzungsverhältnis ausgebildet ist (i # 1). Hierdurch wird dem Gedanken an ein vorteilhaft besonders klein und leicht dimensioniertes Differenzialgetriebe sowie besonders klein und leicht ausgebildete Kupplungselemente in besonderem Maße Rechnung getragen, da mittels des Differenzialgetriebes und/oder der Kupplungseinheiten lediglich besonders kleine Drehmomente übertragen werden müssen.
-
Eine oder beide der Kupplungseinheiten weist/weisen gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Getriebeeinheit eine oder beide der Kupplungseinheiten eine erste Kupplung und eine separat davon ausgebildete, zweite Kupplung auf. Dabei weist die erste Kupplung einen ersten Kupplungsaktor auf, mittels dessen das entsprechende Antriebsrad und die entsprechende Abtriebswelle selektiv drehfest koppelbar oder voneinander lösbar sind. Die zweite Kupplung weist dabei einen zweiten Kupplungsaktor auf, mittels dessen unabhängig von der ersten Kupplung das entsprechende Antriebsrad und der Differenzialkäfig selektiv drehfest koppelbar oder voneinander lösbar sind. Hierdurch lassen sich die Kupplungsstellungen besonders vielseitig bzw. variabel miteinander kombinieren, sodass die Getriebeeinheit und infolgedessen die die Getriebeeinheit aufweisende Antriebseinheit besonders flexibel bzw. vielseitig einsetzbar ist. Beispielsweise lässt sich durch das gleichzeitige Koppeln des entsprechenden ersten Kupplungselements mit dem Differenzialkäfig und des entsprechenden ersten Kupplungselements mit der entsprechenden Abtriebswelle ein Differenzialsperrbetriebsmodus für die Antriebseinheit bereitstellen. In dem Differenzialsperrbetriebsmodus können die Räder der Antriebseinheit bzw. des Kraftfahrzeugs mittels einer der elektrischen Antriebsmaschinen oder mittels beider elektrischen Antriebsmaschinen angetrieben werden. Dabei wird ein Drehmoment- und/oder Drehzahlausgleich zwischen den Rädern derselben Antriebsachse bzw. Antriebseinheit verhindert, was in bestimmten Fahrsituationen (Geländefahrt, unterschiedliche Bodenbeschaffenheit bzw. unterschiedliche Bodenbeläge zwischen rechtem und linkem Rad etc.) von Vorteil sein kann.
-
Einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Getriebeeinheit zufolge ist/sind eine oder beide der Kupplungseinheiten als eine Wechselkupplung mit jeweils nur einem Kupplungsaktor ausgeführt. Mittels des Kupplungsaktors ist die entsprechende Kupplungseinheit selektiv zwischen der ersten Kupplungsstellung und der zweiten Kupplungsstellung und gegebenenfalls der dritten Kupplungsstellung verstellbar. Hierdurch ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau der Getriebeeinheit und darüber hinaus eine besonders einfache bzw. effiziente Steuerung der entsprechenden Kupplungseinheit. Ferner ist es denkbar, dass beide Wechselkupplungen mittels eines einzigen, gemeinsamen Kupplungsaktor gesteuert werden, beispielsweise mittels einer Schaltwalze.
-
Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren allein 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 eine schematische Ansicht einer Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, die eine Getriebeeinheit aufweist,
- 2 eine schematische Ansicht eines Ausschnitts der in 1 gezeigten Antriebseinheit mit Kupplungseinheiten in weiterer Ausgestaltung,
- 3 eine schematische Ansicht eines Ausschnitts der in 1 gezeigten Antriebseinheit mit einem Differenzialgetriebe in weiterer Ausgestaltung,
- 4 eine schematische Ansicht eines Ausschnitts der in 3 gezeigten Antriebseinheit mit Kupplungseinheiten in weiterer Ausgestaltung,
- 5 eine schematische und teilweise Ansicht einer Lageranordnung für die in 1 oder in 3 dargestellte Getriebeeinheit und
- 6 eine schematische und teilweise Ansicht einer Lageranordnung für die in 2 oder in 4 dargestellte Getriebeeinheit.
-
In den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Im Folgenden werden eine Getriebeeinheit 1, eine die Getriebeeinheit 1 aufweisende Antriebseinheit 2 sowie ein die Antriebseinheit 2 aufweisendes Kraftfahrzeug (nicht dargestellt) in gemeinsamer Beschreibung erläutert.
-
Hierzu zeigt 1 eine schematische Ansicht der Antriebseinheit 2 für das Kraftfahrzeug, bei dem es sich um ein teil- oder rein elektrisch antreibbares/fortbewegbares Kraftfahrzeug, also um ein Hybrid-Kraftfahrzeug oder um ein Elektrokraftfahrzeug, handelt. Die Antriebseinheit 2 weist die Getriebeeinheit 1 sowie eine erste elektrische Antriebsmaschine 3 sowie eine zweite elektrische Antriebsmaschine 4 auf. Die beiden Antriebsmaschinen 3, 4 sind vorliegend gleich ausgebildet und separat voneinander hergestellt. Eine erste Rotorwelle 5 der ersten elektrischen Antriebsmaschine 3 kämmt direkt oder indirekt mit einem ersten Antriebsrad 6 der Getriebeeinheit 1. Vorliegend ist zwischen der ersten Rotorwelle 5 und dem ersten Antriebsrad 6 mittels eines Eingangsgetriebes 7, bei dem es sich vorliegend um eine Stirnradstufe handelt, ein von 1 unterschiedliches Übersetzungsverhältnis ausgebildet. Hierzu kämmen ein erstes Eingangsrad 8 des Eingangsgetriebes 7 und das erste Antriebsrad 6 miteinander, wobei das erste Eingangsrad 8 drehfest mit der ersten Rotorwelle 5 verbunden ist. Eine zweite Rotorwelle 9 der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 4 kämmt direkt oder indirekt mit einem zweiten Antriebsrad 10 der Getriebeeinheit 1. Vorliegend kämmt ein zweites Eingangsrad 11 des Eingangsgetriebes 7, das drehfest mit der zweiten Rotorwelle 9 verbunden ist, mit dem zweiten Antriebsrad 10 der Getriebeeinheit 1. Durch die Eingangsräder 8, 11 sind jeweilige Gesamtantriebsräder der Getriebeeinheit 1 gebildet.
-
Des Weiteren weist die Getriebeeinheit 1 ein zentrales Differenzialgetriebe 12 auf, dessen erstes Differenzialabtriebsrad 13 drehfest mit einer ersten Abtriebswelle 14 der Getriebeeinheit 1 verbunden ist. Ein zweites Differenzialabtriebsrad 15 und eine zweite Abtriebswelle 16 der Getriebeeinheit 1 sind ebenso drehfest miteinander verbunden.
-
Eine erste Kupplungseinheit 17 der Getriebeeinheit 1 weist drei Kupplungselemente 18, 19, 20 auf. Das erste Kupplungselement 18 ist drehfest mit dem ersten Antriebsrad 6 verbunden, das zweite Kupplungselement 19 ist drehfest mit der ersten Abtriebswelle 14 verbunden, und das dritte Kupplungselement 20 ist drehfest mit einem Differenzialkäfig 21 des Differenzialgetriebes 12 verbunden. Eine zweite Kupplungseinheit 22 ist analog ausgebildet und weist infolgedessen ihrerseits drei Kupplungselemente 23, 24, 25 auf. Dabei sind das erste Kupplungselement 23 und das zweite Antriebsrad 10 der Getriebeeinheit drehfest miteinander verbunden, das zweite Kupplungselement 24 und die zweite Abtriebswelle 16 sind drehfest miteinander verbunden, und das dritte Kupplungselement 25 ist drehfest mit dem Differenzialkäfig 21 verbunden.
-
Die jeweilige Kupplungseinheit 17, 22 ist zumindest in zwei Kupplungsstellungen verstellbar. Vorliegend ist die jeweilige Kupplungseinheit 17, 22 in drei Kupplungsstellungen verstellbar. Da die beiden Kupplungseinheiten 17, 22 analog zueinander aufgebaut sind, werden die Kupplungsstellungen im Folgenden anhand der ersten Kupplungseinheit 17 beschrieben, wobei diese Ausführungen stellvertretend auch für die zweite Kupplungseinheit 22 gelten: Die erste Kupplungseinheit 17 ist in eine erste Kupplungsstellung verstellbar, in welcher das erste Antriebsrad 6 und die erste Abtriebswelle 14 drehfest gekoppelt sind. Des Weiteren ist die erste Kupplungseinheit 17 in eine zweite Kupplungsstellung verstellbar, in welcher das erste Antriebsrad 6 mit dem Differenzialkäfig 21 drehfest gekoppelt ist. Zudem ist die erste Kupplungseinheit 17 in eine dritte Kupplungsstellung verstellbar, in welcher das erste Antriebsrad 6, der Differenzialkäfig 21 und die erste Abtriebswelle 14 relativ zueinander frei drehbar sind. Aufgrund dieser Ausgestaltung ergeben sich die weiter oben bereits dargelegten Betriebsmodi für die Getriebeeinheit 1 bzw. für die Antriebseinheit 2 bzw. für das mit der Antriebseinheit 2 ausgestattete Kraftfahrzeug.
-
Im vorliegenden Beispiel weist die Getriebeeinheit 1 ein Ausgangsgetriebe 26 auf, das ein mit der ersten Abtriebswelle 14 kämmendes, erstes Ausgangsrad 27 und ein mit der zweiten Abtriebswelle 16 kämmendes, zweites Ausgangsrad 28 aufweist. Durch die Ausgangsräder 27, 28 sind jeweilige Gesamtabtriebsräder der Getriebeeinheit 1 gebildet. In diesem Zusammenhang ist in 1 erkennbar, dass die erste Abtriebswelle 14 drehfest mit einem ersten Abtriebsrad 29 verbunden ist, das mit dem ersten Ausgangsrad 27 kämmt. Des Weiteren ist die zweite Abtriebswelle 16 mit einem zweiten Abtriebsrad 30 drehfest verbunden, das mit dem zweiten Ausgangsrad 28 kämmt. Folglich weist das Ausgangsgetriebe 26 je Abtriebswelle 14, 16 eine Stirnradstufe auf, die jeweils das entsprechende Ausgangsrad 27, 28 und das entsprechende Abtriebsrad 29, 30 aufweist. Zwischen der jeweiligen Abtriebswelle 14, 16 und dem jeweiligen Ausgangsrad 27, 28 ist hier eine von 1 unterschiedliche Übersetzung ausgebildet.
-
Es ist 1 zu entnehmen, dass das Differenzialgetriebe 12 der Getriebeeinheit 1 nicht eine letzte Übersetzung der Getriebeeinheit 1 bildet, sondern an einer Zwischenstufe zwischen den Rotorwellen 5, 9 und den Ausgangsrädern 27, 28 angeordnet ist.
-
1 zeigt eine mögliche Ausführung der Getriebeeinheit 1, bei der die jeweilige Kupplungseinheit 17, 22 eine erste Kupplung 31 und eine zweite Kupplung 32 aufweist. Mittels eines jeweiligen ersten Kupplungsaktors 33 der jeweiligen ersten Kupplung 31 sind das entsprechende Antriebsrad 6, 10 und die entsprechende Abtriebswelle 14, 16 selektiv drehfest koppelbar oder voneinander lösbar. Mittels eines jeweiligen zweiten Kupplungsaktors 34 der jeweiligen zweiten Kupplung 32 sind - insbesondere unabhängig von der ersten Kupplung 31 - das entsprechende Antriebsrad 6, 10 und der Differenzialkäfig 21 selektiv drehfest koppelbar oder voneinander lösbar.
-
2 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausschnitts der in 1 gezeigten Antriebseinheit 2, wobei die Kupplungseinheiten 17, 22 in weiterer Ausgestaltung als eine jeweilige Wechselkupplung 35 ausgeführt sind. Die jeweilige Wechselkupplung 35 weist jeweils genau einen Wechselkupplungsaktor 36 auf, mittels dessen die entsprechende Kupplungseinheit 17, 22 bzw. die entsprechende Wechselkupplung 35 selektiv zwischen der ersten Kupplungsstellung und der zweiten Kupplungsstellung und der dritten Kupplungsstellung verstellbar ist.
-
3 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausschnitts der in 1 gezeigten Antriebseinheit 2, wobei das Differenzialgetriebe 12 in weiterer Ausgestaltung als ein Planetenraddifferenzial 37, vorliegend als ein Ravigneaux-Planetenraddifferenzial, ausgebildet ist. Das Differenzialgetriebe 12 - siehe 1 und 2 - ist genauso gut als ein Kegelraddifferenzial 38 denkbar.
-
4 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausschnitts der in 3 gezeigten Antriebseinheit 2, wobei die Kupplungseinheiten 17, 22 als die jeweilige Wechselkupplung 35 ausgeführt sind, wobei das Differenzialgetriebe 12 als das Planetenraddifferenzial 37 ausgeführt ist.
-
5 zeigt eine schematische und teilweise Ansicht einer Lageranordnung 39 für die in 1 oder in 3 dargestellte Getriebeeinheit 1. Da die Lageranordnung 39 spiegelbildlich ausgebildet ist, beschränkt sich die folgende Beschreibung auf lediglich eine Seite der Lageranordnung 39. Mittels eines ersten Radiallagers 40 der Lageranordnung 39 ist die jeweilige Abtriebswelle 14, 16, auf der das jeweilige Abtriebsrad 29, 30 drehfest sitzt, radial in Bezug zu einem Gehäuse 41 der Getriebeeinheit 1 gelagert. Mittels eines zweiten Radiallagers 42, das insbesondere als ein Wälzlager ausgebildet sein kann, ist das jeweilige Antriebsrad 6, 10 an der jeweiligen Abtriebswelle 14, 16 koaxial und drehbar gelagert. Axial ist das jeweilige Antriebsrad 6, 10 mittels eines ersten Axiallagers 43 gelagert, insbesondere zwischen dem Differenzialkäfig 21 und dem jeweiligen ersten Kupplungselement 18, 23. Das Differenzialgetriebe 12 weist ein drittes Radiallager 44, insbesondere ein Wälzlager, der Lageranordnung 39 auf, mittels dessen die jeweilige Abtriebswelle 14, 16 an dem Differenzialkäfig 21 radial gelagert und durch diesen hindurchgeführt ist. Mittels eines vierten Radiallagers 45 ist der Differenzialkäfig 21 in Bezug zu dem Gehäuse 41 drehbar radial gelagert.
-
6 zeigt eine schematische und teilweise Ansicht der Lageranordnung 39 für die in 2 oder in 4 dargestellte Getriebeeinheit 2. Die in 6 dargestellte Lageranordnung 39 unterscheidet sich von der in 5 dargestellten Lageranordnung 39 durch eine andere Anordnung des ersten Axiallagers 43. Bei der in 6 dargestellten Lageranordnung 39 wird mittels des ersten Axiallagers 43 das jeweilige Antriebsrad 6, 10 zwischen dem jeweiligen ersten Kupplungselement 18, 23 und dem Gehäuse 41 axial gelagert.
-
Durch die Getriebeeinheit 1, die Antriebseinheit 2 und das Kraftfahrzeug ist eine jeweilige Möglichkeit aufgezeigt, wie eine elektrische Antriebseinheit mit radindividuellen Antriebsmaschinen 3, 4 besonders effizient sowie besonders flexibel bzw. vielseitig eingesetzt werden kann.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Getriebeeinheit
- 2
- Antriebseinheit
- 3
- erste elektrische Antriebsmaschine
- 4
- zweite elektrische Antriebsmaschine
- 5
- erste Rotorwelle
- 6
- erstes Antriebsrad
- 7
- Eingangsgetriebe
- 8
- erstes Eingangsrad
- 9
- zweite Rotorwelle
- 10
- zweites Antriebsrad
- 11
- zweites Eingangsrad
- 12
- Differenzialgetriebe
- 13
- erstes Differenzialabtriebsrad
- 14
- erste Abtriebswelle
- 15
- zweites Differenzialabtriebsrad
- 16
- zweite Abtriebswelle
- 17
- erste Kupplungseinheit
- 18
- erstes Kupplungselement der ersten Kupplungseinheit
- 19
- zweites Kupplungselement der ersten Kupplungseinheit
- 20
- drittes Kupplungselement der ersten Kupplungseinheit
- 21
- Differenzialkäfig
- 22
- zweite Kupplungseinheit
- 23
- erstes Kupplungselement der zweiten Kupplungseinheit
- 24
- zweites Kupplungselement der zweiten Kupplungseinheit
- 25
- drittes Kupplungselement der zweiten Kupplungseinheit
- 26
- Ausgangsgetriebe
- 27
- erstes Ausgangsrad
- 28
- zweites Ausgangsrad
- 29
- erstes Abtriebsrad
- 30
- zweites Abtriebsrad
- 31
- erste Kupplung
- 32
- zweite Kupplung
- 33
- erster Kupplungsaktor
- 34
- zweiter Kupplungsaktor
- 35
- Wechselkupplung
- 36
- Wechselkupplungsaktor
- 37
- Planetenraddifferenzial
- 38
- Kegelraddifferenzial
- 39
- Lageranordnung
- 40
- erstes Radiallager
- 41
- Gehäuse
- 42
- zweites Radiallager
- 43
- erstes Axiallager
- 44
- drittes Radiallager
- 45
- viertes Radiallager
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102019109159 A1 [0002]
- DE 102010005789 A1 [0002]
