DE102022119475A1

DE102022119475A1 - Antriebsstrang für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102022119475A1
Application number: DE102022119475.2A
Authority: DE
Inventors: Martin Arbesmeier
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2022-08-03
Filing date: 2022-08-03
Publication date: 2024-02-08
Also published as: WO2024028214A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug, vorzugsweise für ein rein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, mit einer Elektromaschine (3) und mit einer Achseinheit (5), wobei die Elektromaschine (3) mittels einer Getriebeanordnung (11) in drehmomentübertragender Drehmomentverbindung mit der Achseinheit (5) steht. Erfindungsgemäß weist die Getriebeanordnung (11) ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe auf.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug, vorzugsweise für ein rein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei einem gattungsgemäßen Antriebsstrang für ein Fahrzeug (wie beispielsweise in 2 dargestellt) ist als Antriebsaggregat eine Elektromaschine vorgesehen. Über eine Rotorwelle der Elektromaschine gibt die Elektromaschine ein Gesamtdrehmoment an eine Achseinheit des Fahrzeuges ab. Das Gesamtdrehmoment wird über eine Getriebeanordnung mit einem Getriebe in ein Achsdifferenzialgetriebe der Achseinheit eingeleitet. Von dem Achsdifferenzialgetriebe wird das Gesamtdrehmoment auf Räder der Achseinheit übertragen, und zwar mittels zweier gleich langer und zu den Rädern führenden Antriebs- oder Gelenkwellen, wobei zwischen einer der Antriebswellen und dem Achsdifferenzialgetriebe eine Steckwelle zwischengeschaltet ist. Alternativ hierzu können bei Verzicht auf die Steckwelle auch zwei unterschiedlich lange Antriebs- oder Gelenkwellen eingesetzt werden.
Die Elektromaschine ist quer in das Fahrzeug eingebaut und außermittig im Fahrzeug angeordnet. An einem, über ein Gehäuse der Elektromaschine hinausragenden Wellenende der Rotorwelle ist das Getriebe drehmomentübertragend angebunden, welches zusammen mit dem Achsdifferenzialgetriebe ebenfalls außermittig im Fahrzeug angeordnet ist. Insbesondere bei leistungsstarken und damit langbauenden Elektromaschinen ergibt sich eine stark außermittige Anordnung der Elektromaschine, des Getriebes und des Achsdifferenzialgetriebes im Fahrzeug.
Durch die stark außermittige Anordnung ergeben sich Nachteile hinsichtlich des bei der Konstruktion des Fahrzeuges frei nutzbaren Bauraumes und des konstruktiven Aufwandes zur Herstellung des Antriebsstranges. So führt beispielsweise die stark außermittige Anordnung dazu, dass Zusatzkomponenten des Fahrzeuges auf der Fahrzeugseite, auf der das Getriebe angeordnet ist, nur schwer untergebracht werden können. Außerdem ist die Steckwelle nur aufgrund der stark außermittigen Anordnung erforderlich. Da die Steckwelle eine separate Lagerung benötigt, erhöht dies zusätzlich den konstruktiven Aufwand des gesamten Antriebsstranges.
Aus der WO 2014/193297 A1 ist eine elektrische Antriebsvorrichtung zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs bekannt. Die DE 10 2019 202 994 A1 offenbart eine Antriebseinheit für ein Elektrofahrzeug sowie eine Antriebsachse mit einer Antriebseinheit. Aus der DE 10 2011 114 322 A1 ist eine Achsdirektantriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug bereitzustellen, der im Vergleich zum Stand der Technik bauraumgünstig und konstruktiv einfach herstellbar ist.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruches gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Die Erfindung geht von einem Antriebsstrang für ein Fahrzeug, vorzugsweise für ein rein elektrisch angetriebenes Fahrzeug oder für ein rein batterieelektrisch angetriebenes Fahrzeug, aus, der eine Elektromaschine und eine Achseinheit aufweist, wobei die Elektromaschine mittels einer Getriebeanordnung in drehmomentübertragender Drehmomentverbindung mit der Achseinheit steht. Erfindungsgemäß weist die Getriebeanordnung ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe auf. Ein von der Elektromaschine auf die Achseinheit zu übertragendes Gesamtdrehmoment wird somit in vorteilhafter Weise anteilig, vorzugsweise zu gleichen Teilen, über das erste Teilgetriebe und über das zweite Teilgetriebe geleitet. Das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe können daher - entsprechend der pro Teilgetriebe reduzierten Drehmomentbelastung - jeweils kleiner dimensioniert werden, als dies beispielsweise bei einer Getriebeanordnung mit nur einem Getriebe der Fall wäre. Durch die kleinere Dimensionierung nehmen das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe jeweils nur wenig Bauraum in Anspruch.
In einer konkreten Ausführungsform kann das erste Teilgetriebe einen ersten Teillastpfad für das Gesamtdrehmoment bilden, welches von der Elektromaschine auf die Achseinheit übertragbar ist und/oder übertragen wird. Das zweite Teilgetriebe kann einen zweiten Teillastpfad für das Gesamtdrehmoment bilden, welches von der Elektromaschine auf die Achseinheit übertragbar ist und/oder übertragen wird. Bevorzugt können der erste Teillastpfad und der zweite Teillastpfad zusammen einen Gesamtlastpfad zur Übertragung des Gesamtdrehmomentes bilden. Über den ersten Teillastpfad oder über den zweiten Teillastpfad wird jeweils nur ein Anteil des Gesamtdrehmomentes geleitet, wobei vorzugsweise eine Hälfte des Gesamtdrehmomentes über den ersten Teillastpfad und die andere Hälfte des Gesamtdrehmomentes über den zweiten Teillastpfad geleitet wird. Das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe können somit jeweils kleiner dimensioniert werden als ein einzelnes Getriebe, welches das Gesamtdrehmoment alleine überträgt. Das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe können aufgrund des jeweils geringeren Bauraumbedarfes flexibler im Fahrzeug angeordnet werden.
Bevorzugt können das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe symmetrisch und/oder baugleich zueinander ausgeführt sein. Das heißt, dass das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe die gleiche Zahnradauslegung aufweisen können und, vorzugsweise zu einer Längsebene des Antriebsstranges, spiegelverkehrt und/oder spiegelbildlich zueinander angeordnet sein können.
In einer konkreten Ausführungsform kann das erste Teilgetriebe durch ein erstes Stirnradgetriebe und/oder das zweite Teilgetriebe durch ein zweites Stirnradgetriebe gebildet sein. Vorzugsweise kann das erste Stirnradgetriebe und das zweite Stirnradgetriebe jeweils schrägverzahnte Stirnräder aufweisen.
Beispielhaft kann das erste Stirnradgetriebe ausschließlich Stirnräder, vorzugsweise ausschließlich schrägverzahnte Stirnräder, aufweisen und/oder kann das zweite Stirnradgetriebe ausschließlich Stirnräder, vorzugsweise ausschließlich schrägverzahnte Stirnräder, aufweisen. Stirnradgetriebe sind im Vergleich zu beispielsweise Planetengetrieben kostengünstiger herstellbar. Die Schrägverzahnung der Stirnräder führt - beispielsweise im Vergleich zu einer Geradverzahnung - zu einer hohen Laufruhe des Antriebsstranges und einer geringen Geräuschentwicklung beim Betrieb des Antriebsstranges.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das erste Stirnradgetriebe durch ein 1-Gang-Stirnradgetriebe gebildet sein und/oder kann das zweite Stirnradgetriebe durch ein 1-Gang-Stirnradgetriebe gebildet sein. Bei einem 1-Gang-Stirnradgetriebe sind keine beweglichen Schaltelemente vorgesehen, so dass das 1-Gang-Stirnradgetriebe im Vergleich zu schaltbaren Stirnradgetrieben besonders wartungsarm ist.
In einer konkreten Ausführungsform kann die Elektromaschine einen Stator und einen Rotor aufweisen. Der Rotor kann eine, vorzugsweise innerhalb des Stators laufende, Rotorwelle aufweisen, die durch die Elektromaschine in eine Drehbewegung versetzt wird und/oder mittels derer die Elektromaschine ein Drehmoment abgibt oder aufnimmt. Das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe können jeweils an die Rotorwelle angebunden sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Achseinheit ein Achsdifferenzialgetriebe mit einem Differenzialkäfig aufweisen. Mittels des Achsdifferenzialgetriebes ist ein Drehzahlausgleich zwischen Antriebswellen der Achseinheit geschaffen, so dass mit dem Antriebsstrang eine für die Reifen verschleißarme Kurvenfahrt möglich ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann der Antriebsstrang eine Zwischenwelle aufweisen, die vorzugsweise zwischen dem Achsdifferenzialgetriebe und der Elektromaschine angeordnet sein kann. Die Zwischenwelle kann sich parallel zur der Rotorwelle erstrecken. Mittels der Zwischenwelle kann ein konstruktionsbedingter Abstand zwischen der Rotorwelle und dem Achsdifferenzialgetriebe bei geringem Bauraumbedarf überbrückt werden, der ansonsten nur mit hinsichtlich ihres Durchmessers entsprechend gro-ßen Zahnrädern überbrückt werden könnte. Außerdem kann die Zwischenwelle dazu beitragen, ein vordefiniertes Übersetzungsverhältnis zwischen der Elektromaschine und dem Differenzialkäfig beziehungsweise Rädern der Achseinheit platzsparend zu erreichen. Denn ohne den Einsatz der Zwischenwelle wäre das vordefinierte Übersetzungsverhältnis nur mit - im Vergleich zu dem Antriebsstrang mit Zwischenwelle - erheblich größer dimensionierten Zahnrädern erreichbar. Mit größer dimensionierten Zahnrädern sind in diesem Zusammenhang Zahnräder gemeint, die einen größeren Durchmesser aufweisen.
In einer konkreten Ausführungsform kann auf der Rotorwelle und/oder auf der Zwischenwelle und/oder auf dem Differenzialkäfig jeweils eine gerade Anzahl an Stirnrädern angeordnet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann auf der Rotorwelle und/oder der Zwischenwelle und/oder dem Differenzialkäfig jeweils eine Anzahl an Stirnrädern mit rechtssteigender Schrägverzahnung und eine Anzahl an Stirnrädern mit linkssteigender Schrägverzahnung angeordnet sein. Bevorzugt kann jeweils für die Rotorwelle und/oder die Zwischenwelle und/oder den Differenzialkäfig die Anzahl der Stirnräder mit rechtssteigender Schrägverzahnung mit der Anzahl an Stirnrädern mit linkssteigender Schrägverzahnung übereinstimmen. Für jede Welle - das heißt Rotorwelle und/oder Zwischenwelle und/oder Differenzialkäfig - kann für jedes Stirnrad mit rechtssteigender Schrägverzahnung ein Stirnrad mit linkssteigenden Schrägverzahnung vorgesehen sein, wobei beide Stirnräder den gleichen Durchmesser aufweisen können und/oder durchmessergleich ausgeführt sein können. Die gleich großen Stirnräder mit gegenläufigen Schrägverzahnungen haben den Effekt, dass sich die von den Schrägverzahnungen verursachten Axialkräfte für jede Welle aufheben, so dass die Lagerungen der Rotorwelle und/oder der Zwischenwelle und/oder des Differenzialkäfigs, insbesondere hinsichtlich aufnehmbarer Axialkräfte, geringer dimensioniert werden können, als dies beispielsweise bei einer Welle der Fall wäre, auf der mehrheitlich Stirnräder mit rechtssteigender oder mehrheitlich Stirnräder mit linkssteigender Schrägverzahnung angeordnet sind.
Beispielhaft können die Schrägverzahnung des ersten Rotorwellen-Stirnrades und die Schrägverzahnung des zweiten Rotorwellen-Stirnrades zueinander gegenläufige Schrägverzahnungen sein. Das erste Rotorwellen-Stirnrad und das zweite Rotorwellen-Stirnrad können den gleichen Durchmesser aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die Schrägverzahnung des ersten Zwischenwellen-Stirnrades und die Schrägverzahnung des vierten Zwischenwellen-Stirnrades zueinander gegenläufige Schrägverzahnungen sein. Das erste Zwischenwellen-Stirnrad und das vierten Zwischenwellen-Stirnrad können den gleichen Durchmesser aufweisen. Das erste Zwischenwellen-Stirnrad kann an einem ersten Wellenende der Zwischenwelle auf der Zwischenwelle befestigt sein, wohingegen das vierte Zwischenwellen-Stirnrad auf einem dem ersten Wellenende der Zwischenwelle abgewandten, zweiten Wellenende der Zwischenwelle auf der Zwischenwelle befestigt sein kann. Alternativ oder zusätzlich können die Schrägverzahnung des zweiten Zwischenwellen-Stirnrades und die Schrägverzahnung des dritten Zwischenwellen-Stirnrades zueinander gegenläufige Schrägverzahnungen sein. Das zweite Zwischenwellen-Stirnrad und das dritte Zwischenwellen-Stirnrad können jeweils zwischen dem ersten Zwischenwellen-Stirnrad und dem vierten Zwischenwellen-Stirnrad angeordnet sein. Das zweite Zwischenwellen-Stirnrad und das dritte Zwischenwellen-Stirnrad können den gleichen Durchmesser aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die Schrägverzahnung des ersten Differenzial-Stirnrad und die Schrägverzahnung des zweiten Differenzial-Stirnrades zueinander gegenläufige Schrägverzahnungen sein. Das erste Differenzial-Stirnrad und das zweite Differenzial-Stirnrad können den gleichen Durchmesser aufweisen.
In einer konkreten Ausführungsform kann das erste Stirnradgetriebe durch ein erstes Rotorwellen-Stirnrad, durch ein erstes Zwischenwellen-Stirnrad, durch ein zweites Zwischenwellen-Stirnrad und durch ein erstes Differenzial-Stirnrad des Achsdifferenzialgetriebes gebildet sein. Das erste Rotorwellen-Stirnrad kann drehfest auf der Rotorwelle befestigt sein. Das erste Differenzial-Stirnrad kann drehfest auf einem Differenzialkäfig des Achsdifferenzialgetriebes befestigt sein. Sowohl das erste Zwischenwellen-Stirnrad als auch das zweite Zwischenwellen-Stirnrad kann jeweils drehfest auf der Zwischenwelle des Antriebsstranges befestigt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das zweite Stirnradgetriebe durch ein zweites Rotorwellen-Stirnrad, durch ein drittes Zwischenwellen-Stirnrad, durch ein viertes Zwischenwellen-Stirnrad und durch ein zweites Differenzial-Stirnrad des Achsdifferenzialgetriebes gebildet sein. Das zweite Rotorwellen-Stirnrad kann drehfest auf der Rotorwelle befestigt sein. Sowohl das dritte Zwischenwellen-Stirnrad als auch das vierte Zwischenwellen-Stirnrad kann jeweils drehfest auf einer Zwischenwelle des Antriebsstranges befestigt sein. Das zweite Differenzial-Stirnrad kann drehfest auf dem Differenzialkäfig des Achsdifferenzialgetriebes befestigt sein.
Bevorzugt kann das erste Rotorwellen-Stirnrad in Zahneingriff mit dem ersten Zwischenwellen-Stirnrad stehen. Vorzugsweise kann das zweite Zwischenwellen-Stirnrad in Zahneingriff mit dem ersten Differenzial-Stirnrad stehen. Besonders bevorzugt kann das zweite Rotorwellen-Stirnrad in Zahneingriff mit dem vierten Zwischenwellen-Stirnrad stehen. Vorzugsweise kann das dritte Zwischenwellen-Stirnrad in Zahneingriff mit dem zweiten Differenzial-Stirnrad stehen. Mit den vorgenannten Zahneingriffen ist gemeint, dass die Außen- oder Schrägverzahnungen der jeweiligen Stirnräder in Zahneingriff miteinander stehen. Die Schrägverzahnungen aller genannten Stirnräder können Au-ßenverzahnungen sein.
In einer konkreten Ausführungsform können das erste Rotorwellen-Stirnrad und das zweite Rotorwellen-Stirnrad auf gegenüberliegenden Seiten der Elektromaschine angeordnet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das erste Rotorwellen-Stirnrad und das zweite Rotorwellen-Stirnrad auf gegenüberliegenden Wellenenden der Rotorwelle befestigt sein.
In einer konkreten Ausführungsform kann das erste Zwischenwellen-Stirnrad, das zweite Zwischenwellen-Stirnrad, das dritte Zwischenwellen-Stirnrad und das vierte Zwischenwellen-Stirnrad drehfest auf der Zwischenwelle befestigt sein. Die Zwischenwelle mit den Zwischenwellen-Stirnrädern ist somit kostengünstig herstellbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann sowohl das erste Differenzial-Stirnrad als auch das zweite Differenzial-Stirnrad drehfest auf dem Differenzialkäfig befestigt sein.
Erfindungsgemäß ist auch ein Fahrzeug mit dem vorbeschriebenen Antriebsstrang.
In einer konkreten Ausführungsform können bei dem Fahrzeug das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe auf gegenüberliegenden Seiten einer Fahrzeuglängsmittelebene des Fahrzeuges angeordnet sein. Besonders bevorzugt können das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe jeweils mit im Wesentlichen gleichem Abstand von der Fahrzeuglängsmittelebene beanstandet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Getriebeanordnung und/oder der Antriebsstrang ebenensymmetrisch zur Fahrzeuglängsmittelebene angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe ebenensymmetrisch zur Fahrzeuglängsmittelebene angeordnet sein. Durch die symmetrische, vorzugsweise ebenensymmetrische, Anordnung der Getriebeanordnung zur Fahrzeuglängsmittelebene und/oder durch die symmetrische, vorzugsweise ebenensymmetrische, Anordnung des Antriebsstranges zur Fahrzeuglängsmittelebene steht auf beiden Fahrzeugseiten der Fahrzeuges - derselbe freie Bauraum zur Verfügung. Freier Bauraum ist somit auf beiden Fahrzeugseiten vorhanden, der bei der Konstruktion des Fahrzeuges flexibel zur Anordnung von Zusatzkomponenten des Fahrzeuges verwendet werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Elektromaschine und das Achsdifferenzialgetriebe derart angeordnet sein, dass sich die Fahrzeuglängsmittelebene mittig durch die Elektromaschine und mittig durch das Achsdifferenzialgetriebe erstreckt. Die Elektromaschine und das Achsdifferenzialgetriebe sind somit in der Fahrzeugmitte angeordnet, wodurch eine gleichmäßige Gewichtsverteilung über die Fahrzeugbreite begünstigt wird.
Durch die mittige Anordnung des Achsdifferenzialgetriebes im Fahrzeug ergibt sich außerdem der Vorteil, dass eine der zu den Rädern der Achseinheit führende Antriebswelle - im Vergleich zu einer außermittigen Anordnung des Achsdifferenzialgetriebes - länger und eine der zu den Rädern der Achseinheit führende Antriebswelle - im Vergleich zu einer außermittigen Anordnung des Achsdifferenzialgetriebes - kürzer ausgeführt ist. Bei Antrieben mit gleich langen Antriebswellen und Steckwelle kann in diesem Fall auf die Steckwelle verzichtet werden. Im Vergleich zu einer außermittigen Anordnung des Achsdifferenzialgetriebes ergibt sich damit für beide Antriebswellen die gleiche Länge und ein flacher Winkel zur Horizontalen. Das heißt, dass jede Antriebswelle mit einer Radnabenmittelachse des ihr zugeordneten Rades einen verhältnismäßig kleinen Winkel einschließt, so dass in Gelenken der Antriebswellen nur geringe Reibungskräfte auftreten. Die geringen Reibungskräfte in den Gelenken führen zu geringem Verschleiß und zu Verbrauchsvorteilen beim Betrieb des Fahrzeuges.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der beigefügten, schematischen Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:

1 in einer schematischen Darstellung einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang; und
2 in einer schematischen Darstellung einen Antriebsstrang gemäß dem Stand der Technik.

In der 2 ist ein Antriebsstrang 100 gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Der Antriebsstrang 100 weist ein durch eine Elektromaschine 101 gebildetes Antriebsaggregat auf. Zusätzlich weist der Antriebsstrang 100 eine Achseinheit 103 und eine Getriebeanordnung 105 mit genau einem Stirnradgetriebe auf. Eine Rotorwelle 107 eines Rotors 109 der Elektromaschine 101 und ein Differenzialkäfig eines Achsdifferenzialgetriebes 111 der Achseinheit 103 stehen in Drehmomentverbindung miteinander, und zwar unter Zwischenschaltung der Getriebeanordnung 105.
Die Achseinheit 103 weist neben dem Achsdifferenzialgetriebe 111 zwei gleich lange Antriebswellen 113, zwei Räder 112 sowie eine Steckwelle 115 auf, die sich zwischen dem Achsdifferenzialgetriebe 111 und einer der Antriebswellen 113 erstreckt. Der Antriebsstrang 100 ist Bestandteil eines Fahrzeuges mit der Fahrzeuglängsmittelebene 117.
Wie in der 2 dargestellt, sind das Achsdifferenzialgetriebe 111 und die Getriebeanordnung 105 nicht mittig in dem Fahrzeug angeordnet. Stattdessen sind das Achsdifferenzialgetriebe 111 und die Getriebeanordnung 105 versetzt und/oder beabstandet zu der Fahrzeuglängsmittelebene 117 des Fahrzeuges angeordnet.
Ein hinsichtlich des Bauraum- und Konstruktionsaufwandes vorteilhafter Antriebsstrang ist mit dem in 1 dargestellten, erfindungsgemäßen Antriebsstrang 1 vorgeschlagen. Der Antriebsstrang 1 ist Bestandteil eines rein elektrisch angetriebenen Fahrzeuges, vorzugsweise eines rein batterieelektrisch angetriebenen Fahrzeuges, mit der Fahrzeuglängsmittelebene E. Der Antriebsstrang 1 weist ein durch eine Elektromaschine 3 gebildetes Antriebsaggregat auf.
Der Antriebsstrang 1 weist neben der Elektromaschine 3, eine Achseinheit 5, ein erstes Stirnradgetriebe 7 und ein zweites Stirnradgetriebe 9 auf. Das erste Stirnradgetriebe 7 bildet ein erstes Teilgetriebe und das zweite Stirnradgetriebe 9 bildet ein zweites Teilgetriebe, wobei das erste Teilgetriebe beziehungsweise das erste Stirnradgetriebe 7 und das zweite Teilgetriebe beziehungsweise das zweite Stirnradgetriebe 9 zusammen eine Getriebeanordnung 11 bilden. Die Getriebeanordnung 11 stellt eine drehmomentübertragende Verbindung zwischen der Elektromaschine 1 und der Achseinheit 5 bereit.
Eine Rotorwelle 13 eines Rotors 15 der Elektromaschine 3 steht in drehmomentübertragender Verbindung mit einem Differenzialkäfig eines Achsdifferenzialgetriebes 17 der Achseinheit 5, und zwar sowohl unter Zwischenschaltung des ersten Stirnradgetriebes 7 als auch unter Zwischenschaltung des zweiten Stirnradgetriebes 9. Das erste Stirnradgetriebe 7 und das zweite Stirnradgetriebe 9 erstrecken sich auf gegenüberliegenden Seiten beabstandet zu der Fahrzeuglängsmittelebene E des Fahrzeuges.
Das erste Stirnradgetriebe 7 und das zweite Stirnradgetriebe 9 bilden separate und, vorzugsweise im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende, Teillastpfade, und zwar einen ersten Teillastpfad 19 und einen zweiten Teillastpfad 21 (angedeutet durch die gestrichelten Pfeillinien in der 1), die sich jeweils zwischen der Elektromaschine 3 und der Achseinheit 5 erstrecken. Über den ersten Teillastpfad 19 wird die Hälfte eines gesamten, von der Elektromaschine 3 auf die Achseinheit 5 zu übertragenden Gesamtdrehmomentes übertragen. Über den zweiten Teillastpfad 21 wird die andere Hälfte des gesamten, von der Elektromaschine 3 auf die Achseinheit 5 zu übertragenden Gesamtdrehmomentes übertragen. Der erste Teillastpfad 19 bildet zusammen mit dem zweiten Teillastpfad 21 einen Gesamtlastpfad, über den das gesamte, von der Elektromaschine 3 auf die Achseinheit 5 zu übertragende Drehmoment, übertragen wird.
Die Achseinheit 5 weist neben dem Achsdifferenzialgetriebe 17 zwei gleich lange Antriebswellen, und zwar die erste Antriebswelle 23 und die zweite Antriebswelle 24 sowie zwei Fahrzeugräder 26 auf. Eine Steckwelle 115, wie bei dem Antriebsstrang 100 gemäß der 2, ist nicht vorgesehen.
An einem ersten Wellenende der Rotorwelle 13 ist ein erstes Rotorwellen-Stirnrad 25 angeordnet, das drehfest auf der Rotorwelle 13 befestigt ist. An einem zweiten und dem ersten Wellenende gegenüberliegenden Wellenende der Rotorwelle 13 ist ein zweites Rotorwellen-Stirnrad 27 angeordnet, das drehfest auf der Rotorwelle 13 befestigt ist. An dem Differenzialkäfig des Achsdifferenzialgetriebes 17 sind ein erstes Differenzial-Stirnrad 29 und ein zweites Differenzial-Stirnrad 31 angeordnet, die jeweils drehfest mit dem Differenzialkäfig verbunden sind.
Zusätzlich ist eine Zwischenwelle 33 vorgesehen, auf der vier Zwischenwellen-Stirnräder angeordnet sind, und zwar ein erstes Zwischenwellen-Stirnrad 35, ein zweites Zwischenwellen-Stirnrad 37, ein drittes Zwischenwellen-Stirnrad 39 und ein viertes Zwischenwellen-Stirnrad 41. Die Zwischenwellen-Zahnräder sind jeweils drehfest mit der Zwischenwelle 33 verbunden. Die Zwischenwelle 33 ist entlang der Fahrzeuglängsachse x zwischen der Rotorwelle 13 und dem Differenzialkäfig angeordnet.
Das erste Rotorwellen-Stirnrad 25 bildet zusammen mit dem ersten Zwischenwellen-Stirnrad 35, dem zweiten Zwischenwellen-Stirnrad 37 und dem ersten Differenzial-Stirnrad 29 das erste Stirnradgetriebe 7. Das zweite Rotorwellen-Stirnrad 27 bildet zusammen mit dem dritten Zwischenwellen-Stirnrad 39, dem vierten Zwischenwellen-Stirnrad 41 und dem zweiten Differenzial-Stirnrad 31 das zweite Stirnradgetriebe 9.
Die Rotorwellen-Stirnräder, die Differenzial-Stirnräder und alle Zwischenwellen-Stirnräder weisen jeweils an ihrem Außenumfang eine Schrägverzahnung (in 1 lediglich exemplarisch für das erste Rotorwellen-Stirnrad 25 eingezeichnet, und zwar mit dem Bezugszeichen 43) auf. Das erste Rotorwellen-Stirnrad 25 ist mit seiner Schrägverzahnung 43 in Zahngriff mit der Schrägverzahnung des ersten Zwischenwellen-Stirnrades 35. Das zweite Zwischenwellen-Stirnrad 37 ist mit seiner Schrägverzahnung in Zahneingriff mit der Schrägverzahnung des ersten Differenzial-Stirnrades 29. Das zweite Rotorwellen-Stirnrad 27 ist mit seiner Schrägverzahnung in Zahngriff mit der Schrägverzahnung des vierten Zwischenwellen-Stirnrades 41. Das dritte Zwischenwellen-Stirnrad 39 ist mit seiner Schrägverzahnung in Zahneingriff mit der Schrägverzahnung des zweiten Differenzial-Stirnrades 31.
Das erste Stirnradgetriebe 7 ist ein 1-Gang-Stirnradgetriebe. Das zweite Stirnradgetriebe 9 ist ebenfalls ein 1-Gang-Stirnradgetriebe. Der Antriebsstrang 1 weist für den Antrieb des Fahrzeuges, insbesondere für den Antrieb der Achseinheit 5, neben der Elektromaschine 3 keine weiteren Elektromaschinen auf.
Die Schrägverzahnung 43 des ersten Rotorwellen-Stirnrades 25 und die Schrägverzahnung des zweiten Rotorwellen-Stirnrades 27 sind so ausgeführt, dass die Schrägverzahnung 43 des ersten Rotorwellen-Stirnrades 25 und die Schrägverzahnung des zweiten Rotorwellen-Stirnrades 27 gegenläufige Schrägungswinkel aufweisen. Die Schrägverzahnungen des ersten Differenzial-Stirnrades 29 und des zweiten Differenzial-Stirnrades 31 sind so ausgeführt, dass die Schrägverzahnung des ersten Differenzial-Stirnrades 29 und die Schrägverzahnung des zweiten Differenzial-Stirnrades 31 gegenläufige Schrägungswinkel aufweisen. Die Schrägverzahnung des ersten Zwischenwellen-Stirnrades 35 und die Schrägverzahnung des vierten Zwischenwellen-Stirnrades 41 sind so ausgeführt, dass die Schrägverzahnung des ersten Zwischenwellen-Stirnrades 35 und die Schrägverzahnung des vierten Zwischenwellen-Stirnrades 41 gegenläufige Schrägungswinkel aufweisen. Das erste Zwischenwelle-Stirnrad 25 und das vierte Zwischenwellen-Stirnrad 41 weisen den gleichen Durchmesser auf. Die Schrägverzahnung des dritten Zwischenwellen-Stirnrades 39 und die Schrägverzahnung des zweiten Zwischenwellen-Stirnrades 37 sind so ausgeführt, dass die Schrägverzahnung des dritten Zwischenwellen-Stirnrades 39 und die Schrägverzahnung des zweiten Zwischenwellen-Stirnrades 37 gegenläufige Schrägungswinkel aufweisen. Das zweite Zwischenwelle-Stirnrad 37 und das dritte Zwischenwellen-Stirnrad 39 weisen den gleichen Durchmesser auf.
Die Rotorwellen-Stirnräder 25 und 27 und die Differenzial-Stirnräder 29 und 31 weisen jeweils denselben Durchmesser auf. Wie bereits erwähnt, ist das erste Zwischenwellen-Stirnrad 35 hinsichtlich seines Durchmessers identisch mit dem vierten Zwischenwellen-Stirnrad 41. Das zweite Zwischenwellen-Stirnrad 37 ist hinsichtlich seines Durchmessers identisch mit dem dritten Zwischenwellen-Stirnrad 39.
Unter gegenläufigen Schrägungswinkeln ist zu verstehen, dass die Schrägverzahnung 43 des ersten Rotorwellen-Stirnrades 25 - bei der dargestellten Ausführungsform - linkssteigend und die Schrägverzahnung des zweiten Rotorwellen-Stirnrades 27 rechtssteigend ist. Selbstverständlich kann die Schrägverzahnung des ersten Rotorwellen-Stirnrades 25 alternativ auch rechtssteigend und die Schrägverzahnung des zweiten Rotorwellen-Stirnrades 27 alternativ auch linkssteigend sein. Der Betrag der Schrägungswinkel ist bei allen Schrägverzahnungen des ersten Stirnradgetriebes 7 und bei allen Schrägverzahnungen des zweiten Stirnradgetriebes 9 jeweils derselbe, zumindest aber im Wesentlichen derselbe.
Das von der Rotorwelle 13 auf den Differenzialkäfig zu übertragende Drehmoment verteilt sich zu annähernd gleichen Teilen, vorzugsweise zu genau gleichen Teilen auf das erste Stirnradgetriebe 7 und auf das zweite Stirnradgetriebe 9, so dass ein erstes Teildrehmoment des zu übertragenden Gesamtdrehmomentes über das erste Stirnradgetriebe 7 und ein zweites Teildrehmoment des zu übertragenden Gesamtdrehmomentes über das zweite Stirnradgetriebe 9 übertragen wird. Die Bauteile des ersten Stirnradgetriebes 7 und die Bauteile des zweite Stirnradgetriebes 9 können somit jeweils kleiner dimensioniert werden als die Bauteile des einzigen Stirnradgetriebes des Antriebsstranges 100 gemäß der 2.
Der Antriebsstrang 1 weist ein Antriebsstrang-Gehäuse 44 auf. In dem Antriebsstrang-Gehäuse 44 sind für die Rotorwelle 13 ein erstes Rotorwellen-Lager 45 und ein zweites Rotorwellen-Lager 47 vorgesehen, die zusammen eine angestellte Rotorwellen-Lagerung bilden. Zusätzlich sind in dem Antriebsstrang-Gehäuse 44 für die Zwischenwelle 33 ein erstes Zwischenwellen-Lager 49 und ein zweites Zwischenwellen-Lager 51 vorgesehen, die zusammen eine Zwischenwellen-Lagerung bilden. Lediglich beispielhaft kann die Zwischenwellen-Lagerung durch eine angestellte Lagerung oder durch eine Fest/Los-Lagerung gebildet sein. Ferner sind in dem Antriebsstrang-Gehäuse 44 für den Differenzialkäfig ein erstes Differenzialkäfig-Lager 53 und ein zweites Differenzialkäfig-Lager 55 vorgesehen, die zusammen eine angestellte Differenzialkäfig-Lagerung bilden.
Die Rotorwellen-Lager 45 und 47, die Zwischenwellen-Lager 49 und 51 und die Differenzialkäfig-Lager 53 und 55 sind in der dargestellten Ausführungsform jeweils durch ein Wälzlager, vorzugsweise und lediglich rein beispielhaft durch Kugellager oder Kegelrollenlager, gebildet. Dadurch, dass die Stirnräder der Rotorwelle, der Zwischenwelle und des Differenzialkäfigs jeweils derart gegenläufig schrägverzahnt sind, dass sich durch die Schrägverzahnungen verursachten Axialkräfte jeweils für die Rotorwelle 13, die Zwischenwelle 33 und den Differenzialkäfig aufheben, reduzieren sich die von den Rotorwellen-Lagern 45 und 47, den Zwischenwellen-Lagern 49 und 51 und den Differenzialkäfig-Lagern 53 und 55 aufzunehmenden Axialkräfte deutlich gegenüber den bei dem Antriebsstrang 100 gemäß der 2 auftretenden Axialkräften. Die Rotorwellen-Lager 45 und 47, die Zwischenwellen-Lager 49 und 51 und die Differenzialkäfig-Lager 53 und 55 können daher im Vergleich zu den Lagern im Antriebsstrang 100 gemäß der 2 wesentlich kleiner dimensioniert werden.
Wie bereits vorstehend erwähnt, sind das erste Stirnradgetriebe 7 und das zweite Stirnradgetriebe 9 in dem Fahrzeug auf gegenüberliegenden Seiten der Fahrzeuglängsmittelebene E angeordnet. Die erste Antriebswelle 23 und die zweite Antriebswelle 24 sind auf gegenüberliegenden Seiten der Fahrzeuglängsmittelebene E angeordnet. Die Elektromaschine 3 und das Achsdifferenzialgetriebe 17 sind derart angeordnet, dass sich die Fahrzeuglängsmittelebene E mittig durch die Elektromaschine 3 und mittig durch das Achsdifferenzialgetriebe 17 hindurch erstreckt. Das heißt, dass der Antriebsstrang 1 im Wesentlichen ebenensymmetrisch zu der Fahrzeuglängsmittelebene E angeordnet ist. Durch die mittige Anordnung des Antriebsstranges 1 im Fahrzeug ergeben sich nennenswerte Vorteile hinsichtlich des Packaging, und zwar beispielsweise einen höheren Package-Ausnutzungsgrad, indem sowohl im Bereich des ersten Stirnradgetriebes 7 als auch im Bereich des zweiten Stirnradgetriebes 9 zusätzlich weitere Zusatz-Aggregate oder Aggregate-Komponenten platzsparend angeordnet werden können.
BEZUGSZEICHENLISTE:

1: Antriebsstrang
3: Elektromaschine
5: Achseinheit
7: erstes Stirnradgetriebe
9: zweites Stirnradgetriebe
11: Getriebeanordnung
13: Rotorwelle
15: Rotor
17: Achsdifferenzialgetriebe
19: erster Teillastpfad
21: zweiter Teillastpfad
23: erste Antriebswelle
24: zweite Antriebswelle
25: erstes Rotorwellen-Stirnrad
26: Fahrzeugrad
27: zweites Rotorwellen-Stirnrad
29: erstes Differenzial-Stirnrad
31: zweites Differenzial-Stirnrad
33: Zwischenwelle
35: erstes Zwischenwellen-Stirnrad
37: zweites Zwischenwellen-Stirnrad
39: drittes Zwischenwellen-Stirnrad
41: viertes Zwischenwellen-Stirnrad
43: Schrägverzahnung
44: Antriebsstrang-Gehäuse
45: erstes Rotorwellen-Lager
47: zweites Rotorwellen-Lager
49: erstes Zwischenwellen-Lager
51: zweites Zwischenwellen-Lager
53: erstes Differenzialkäfig-Lager
55: zweites Differenzialkäfig-Lager
E: Fahrzeuglängsm ittelebene
x: Fahrzeuglängsachse
100: Antriebsstrang
101: Elektromaschine
103: Achseinheit
105: Getriebeanordnung
107: Rotorwelle
109: Rotor
111: Achsdifferenzialgetriebe
112: Rad
113: Antriebswelle
115: Steckwelle
117: Fahrzeuglängsmittelebene

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2014193297 A1 [0005]
DE 102019202994 A1 [0005]
DE 102011114322 A1 [0005]

Claims

Antriebsstrang für ein Fahrzeug, vorzugsweise für ein rein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, mit einer Elektromaschine (3) und mit einer Achseinheit (5), wobei die Elektromaschine (3) mittels einer Getriebeanordnung (11) in drehmomentübertragender Drehmomentverbindung mit der Achseinheit (5) steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung (11) ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe aufweist.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilgetriebe einen ersten Teillastpfad (19) für ein Gesamtdrehmoment bildet, welches von der Elektromaschine (3) auf die Achseinheit (5) übertragbar ist, und dass das zweite Teilgetriebe einen zweiten Teillastpfad (21) für das Gesamtdrehmoment bildet, welches von der Elektromaschine (3) auf die Achseinheit (5) übertragbar ist, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass der erste Teillastpfad (19) und der zweite Teillastpfad (21) zusammen einen Gesamtlastpfad zur Übertragung des Gesamtdrehmomentes bilden.
Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilgetriebe durch ein erstes Stirnradgetriebe (7) und/oder dass das zweite Teilgetriebe durch ein zweites Stirnradgetriebe (9) gebildet ist, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass das erste Stirnradgetriebe (7) durch ein 1-Gang-Stirnradgetriebe gebildet ist und/oder dass das zweite Stirnradgetriebe (9) durch ein 1-Gang-Stirnradgetriebe gebildet ist.
Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achseinheit (5) ein Achsdifferenzialgetriebe (17) mit einem Differenzialkäfig aufweist, und/oder dass der Antriebsstrang (1) eine Zwischenwelle (33) aufweist, die zwischen dem Achsdifferenzialgetriebe (17) und der Elektromaschine (3) angeordnet ist, und/oder dass die Elektromaschine (3) durch einen Stator und einen Rotor (15) gebildet ist, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass der Rotor (15) eine, vorzugsweise innerhalb des Stators laufende, Rotorwelle (13) aufweist.
Antriebsstrang nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Rotorwelle (13) des Rotors (15) und/oder auf der Zwischenwelle (33) und/oder auf dem Differenzialkäfig jeweils eine gerade Anzahl an Stirnrädern angeordnet ist, und/oder dass auf der Rotorwelle (13) und/oder der Zwischenwelle (33) und/oder dem Differenzialkäfig jeweils eine Anzahl an Stirnrädern mit rechtssteigender Schrägverzahnung und eine Anzahl an Stirnrädern mit linkssteigender Schrägverzahnung angeordnet ist, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass jeweils für die Rotorwelle (13) und/oder die Zwischenwelle (33) und/oder den Differenzialkäfig die Anzahl der Stirnräder mit rechtssteigender Schrägverzahnung mit der Anzahl an Stirnrädern mit linkssteigender Schrägverzahnung übereinstimmt, wobei besonders bevorzugt vorgesehen ist, dass für jedes Stirnrad mit rechtssteigender Schrägverzahnung auf der Rotorwelle (13) und/oder der Zwischenwelle (33) und/oder dem Differenzialkäfig ein Stirnrad mit linkssteigender Schrägverzahnung vorgesehen ist, das auf derselben Welle angeordnet ist wie das Stirnrad mit rechtssteigender Schrägverzahnung, und dass vorzugsweise das Stirnrad mit rechtssteigender Schrägverzahnung und das Stirnrad mit linkssteigender Schrägverzahnung den gleichen Durchmesser aufweisen und/oder durchmessergleich ausgeführt sind.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stirnradgetriebe (7) durch ein erstes Rotorwellen-Stirnrad (25), durch ein erstes Zwischenwellen-Stirnrad (35), durch ein zweites Zwischenwellen-Stirnrad (37) und durch ein erstes Differenzial-Stirnrad (29) des Achsdifferenzialgetriebes (17) gebildet ist, und/oder dass das zweite Stirnradgetriebe (9) durch ein zweites Rotorwellen-Stirnrad (27), durch ein drittes Zwischenwellen-Stirnrad (39), durch ein viertes Zwischenwellen-Stirnrad (41) und durch ein zweites Differenzial-Stirnrad (31) des Achsdifferenzialgetriebes (17) gebildet ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rotorwellen-Stirnrad (25) und das zweite Rotorwellen-Stirnrad (27) auf gegenüberliegenden Seiten der Elektromaschine (3) angeordnet sind, und/oder dass das erste Rotorwellen-Stirnrad (25) und das zweite Rotorwellen-Stirnrad (27) auf gegenüberliegenden Wellenenden der Rotorwelle (13) befestigt sind.
Antriebsstrang nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zwischenwellen-Stirnrad (35), das zweite Zwischenwellen-Stirnrad (37), das dritte Zwischenwellen-Stirnrad (39) und das vierte Zwischenwellen-Stirnrad (41) drehfest auf der Zwischenwelle (33) befestigt sind, und/oder dass sowohl das erste Differenzial-Stirnrad (29) als auch das zweite Differenzial-Stirnrad (31) drehfest auf dem Differenzialkäfig befestigt ist.
Fahrzeug mit einem Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Fahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe auf gegenüberliegenden Seiten einer Fahrzeuglängsmittelebene (E) des Fahrzeuges angeordnet sind.