DE102022202383A1

DE102022202383A1 - Achsgetriebesystem für eine Kraftfahrzeugantriebsachse

Info

Publication number: DE102022202383A1
Application number: DE102022202383.8A
Authority: DE
Inventors: Stefan Beck
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-03-10
Filing date: 2022-03-10
Publication date: 2023-09-14
Also published as: WO2023169750A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Achsgetriebesystem (8), umfassend eine Planetenstufe (14), eine erste Abtriebswelle (13) und eine zweite Abtriebswelle (11), welche für Verbindungen mit Antriebsrädern (6, 7) einer Kraftfahrzeugantriebsachse (3) vorgesehen sind, sowie eine Antriebswelle (9), welche für eine Koppelung mit einem Antrieb vorgesehen ist. Die Planetenstufe (14) weist ein Sonnenrad (19), ein Hohlrad (21) und einen Planetensteg (20) auf, in welchem mindestens ein Planetenrad (22) drehbar gelagert ist, wobei das mindestens eine Planetenrad (22) sowohl mit dem Sonnenrad (19), als auch dem Hohlrad (21) jeweils im Zahneingriff steht. Die Planetenstufe (14) weist eine Standübersetzung kleiner -1 auf, wobei das Sonnenrad (19) der Planetenstufe (14) drehfest mit der Antriebswelle (9) verbunden ist, wohingegen der Planetensteg (20) drehfest mit einer ersten Ausgangswelle (12) in Verbindung steht, die über eine erste Zwischenübersetzung (16) mit der ersten Abtriebswelle (13) gekoppelt ist, und das Hohlrad (21) drehfest mit einer zweiten Ausgangswelle (10) verbunden ist, welche über eine zweite Zwischenübersetzung (15) mit der zweiten Abtriebswelle (11) gekoppelt ist. Die Übersetzungsverhältnisse der Zwischenübersetzungen (15, 16) sind so aufeinander abgestimmt, dass sich in Kombination mit der Standübersetzung der Planetenstufe (14) eine symmetrische Drehmomentverteilung von der Antriebswelle (9) auf die Abtriebswellen (11, 13) einstellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Achsgetriebesystem für eine Kraftfahrzeugantriebsachse, insbesondere für einen elektrischen Achsantrieb, umfassend eine Planetenstufe, eine erste Abtriebswelle und eine zweite Abtriebswelle, welche für Verbindungen mit Antriebsrädern der Kraftfahrzeugantriebsachse vorgesehen sind, sowie eine Antriebswelle, welche für eine Koppelung mit einem Antrieb vorgesehen ist, wobei die Planetenstufe ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Planetensteg aufweist, in welchem mindestens ein Planetenrad drehbar gelagert ist, und wobei das mindestens eine Planetenrad sowohl mit dem Sonnenrad, als auch dem Hohlrad jeweils im Zahneingriff steht. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Kraftfahrzeugantriebsachse sowie einen elektrischen Achsantrieb.
Kraftfahrzeugantriebsachsen umfassen als Achsgetriebe üblicherweise ein Differentialgetriebe, über welches eine symmetrische Querverteilung eines Antriebsdrehmoments auf Antriebsräder der jeweiligen Kraftfahrzeugantriebsachse vorgenommen wird und gleichzeitig Differenzdrehzahlen zwischen den Antriebsrädern bei Kurvenfahrten des jeweiligen Kraftfahrzeuges ermöglicht werden. Häufig ist ein derartiges Differentialgetriebe dabei als Kegelraddifferential ausgestaltet. Bei manchen Kraftfahrzeugantriebsachsen, wie beispielsweise Portalachsen, können dem jeweiligen Achsgetriebe noch weitere Übersetzungsstufen nachgeschaltet sein.
Aus der DE 10 2012 101 209 A1 geht ein Achsgetriebesystem hervor, welches neben einer Antriebswelle und zwei Abtriebswellen eine Planetenstufe und zwei Stirnradstufen aufweist. Mit den Abtriebswellen sind dabei Antriebsräder einer Kraftfahrzeugantriebsachse drehfest verbunden, während an der Antriebswelle eine Koppelung mit einem Antrieb der Kraftfahrzeugantriebsachse hergestellt ist, welcher durch zwei Elektromaschinen gebildet ist. Die Planetenstufe setzt sich aus einem Sonnenrad, einem Hohlrad und einem Planetensteg zusammen, in welchem mehrere Planetenräder drehbar gelagert sind. Jedes der Planetenräder steht dabei sowohl mit dem Sonnenrad, als auch dem Hohlrad im Zahneingriff. Während das Hohlrad der Planetenstufe drehfest der Antriebswelle verbunden ist, stehen sowohl der Planetensteg, als auch das Sonnenrad jeweils drehfest mit je einem Stirnrad der jeweils nachgeschalteten Stirnradstufe in Verbindung. Über die eine Stirnradstufe ist hierbei eine Koppelung mit der einen Abtriebswelle sowie über die andere Stirnradstufe eine Koppelung mit der anderen Abtriebswelle hergestellt.
Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein radial möglichst kompakt bauendes Achsgetriebesystem zu schaffen, mittels welchem bei möglichst hoher Übersetzung gleichzeitig eine symmetrische Drehmomentverteilung dargestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Eine Kraftfahrzeugantriebsachse, welche ein erfindungsgemäßes Achsgetriebesystem umfasst, ist ferner Gegenstand von Anspruch 12. Zudem betreffen die Ansprüche 13 bis 15 jeweils einen elektrischen Achsantrieb.
Gemäß der Erfindung umfasst ein Achsgetriebesystem eine Planetenstufe, eine erste Abtriebswelle und eine zweite Abtriebswelle, welche für Verbindungen mit Antriebsrädern der Kraftfahrzeugantriebsachse vorgesehen sind, sowie eine Antriebswelle, welche für eine Koppelung mit einem Antrieb vorgesehen ist. Die Planetenstufe weist ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Planetensteg auf, in welchem mindestens ein Planetenrad drehbar gelagert ist. Dabei steht das mindestens eine Planetenrad sowohl mit dem Sonnenrad, als auch dem Hohlrad jeweils im Zahneingriff.
Bei dem erfindungsgemäßen Achsgetriebesystem sind also eine Antriebswelle sowie eine erste Abtriebswelle und eine zweite Abtriebswelle vorgesehen. Unter einer „Welle“ ist im Sinne der Erfindung ein rotierbares Bauteil des Achsgetriebesystems zu verstehen, über welches eine Kraftflussführung zwischen hieran unmittelbar befestigten Komponenten vorgenommen werden kann. Die jeweilige Welle kann diese Komponenten dabei axial oder radial oder auch sowohl axial und radial miteinander verbinden. So kann die jeweilige Welle auch als Zwischenstück vorliegen, über welches lediglich eine radiale Verbindung verwirklicht ist.
Die Antriebswelle ist bei dem Achsgetriebesystem für eine Anbindung an einen Antrieb vorgesehen. Es findet also im verbauten Zustand des Achsgetriebesystems an der Antriebswelle im Betrieb eine Einleitung einer Antriebsbewegung statt. Die beiden Abtriebswellen sind für Verbindungen mit Antriebsrädern der jeweiligen Kraftfahrzeugantriebsachse vorgesehen, wobei die einzelne Abtriebswelle dabei im verbauten Zustand des Achsgetriebesystems bevorzugt an einer jeweiligen Anschlussstelle, insbesondere in Form eines jeweiligen Wellenendes, drehfest mit einer jeweils zugeordneten Radnabe verbunden ist, an welcher das jeweilige Antriebsrad drehfest befestigt werden kann. Insofern ist im verbauten Zustand des Achsgetriebesystems über die erste Abtriebswelle eine Verbindung zu einer ersten Antriebsseite und dem dort befindlichen Antriebsrad hergestellt, während über die zweite Abtriebswelle eine Verbindung zu einer zweiten Antriebsseite und damit dem hier angebundenen Antriebsrad vorgenommen ist.
Die beiden Abtriebswellen liegen insbesondere koaxial zueinander und definieren dabei bevorzugt eine Radachse, auf welcher dann auch Rotationsachsen der Antriebsräder der Kraftfahrzeugantriebsachse liegen. Die Antriebswelle ist weiter bevorzugt achsversetzt zu den beiden Abtriebswellen platziert und definiert hierbei insbesondere einer Antriebsachse, auf welcher im Betrieb eine Einleitung einer Antriebsbewegung stattfindet, die im Weiteren innerhalb des Achsgetriebesystems unter Verteilung zu den beiden Abtriebswellen geführt wird.
Mit „axial“ ist im Sinne der Erfindung eine Orientierung in Richtung einer jeweiligen Rotationsachse einer jeweiligen rotierbaren Komponente des Achsgetriebesystems zu verstehen. Unter „radial“ ist dann jeweils eine Orientierung in Durchmesserrichtung der jeweiligen Komponente zu verstehen.
Das erfindungsgemäße Achsgetriebesystem umfasst außerdem eine Planetenstufe, welche sich aus einem Sonnenrad, einem Hohlrad und einem Planetensteg zusammensetzt. In dem Planetensteg ist dabei mindestens ein Planetenrad drehbar gelagert, wobei das mindestens eine Planetenrad hierbei sowohl mit dem radial innenliegenden Sonnenrad, als auch dem radial umliegenden Hohlrad jeweils im Zahneingriff steht. Besonders bevorzugt sind in dem Planetensteg aber mehrere Planetenräder drehbar gelagert, die im Einzelnen jeweils mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmen. Insofern ist die Planetenstufe des erfindungsgemäßen Achsgetriebesystems als Minus-Planetenstufe ausgestaltet.
Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die Planetenstufe eine Standübersetzung kleiner -1 aufweist. Ferner ist das Sonnenrad der Planetenstufe drehfest mit der Antriebswelle verbunden, wohingegen der Planetensteg drehfest mit einer ersten Ausgangswelle in Verbindung steht, die über eine erste Zwischenübersetzung mit der ersten Abtriebswelle gekoppelt ist, und das Hohlrad drehfest mit einer zweiten Ausgangswelle verbunden ist, welche über eine zweite Zwischenübersetzung mit der zweiten Abtriebswelle gekoppelt ist. Übersetzungsverhältnisse der Zwischenübersetzungen sind hierbei so aufeinander abgestimmt, dass sich in Kombination mit der Standübersetzung der Planetenstufe eine symmetrische Drehmomentverteilung von der Antriebswelle auf die Abtriebswellen einstellt.
Mit anderen Worten ist eine Standübersetzung der Planetenstufe kleiner als -1 gewählt. Die Planetenstufe ist dabei hinsichtlich der beiden Abtriebswellen und der Antriebswelle so eingebunden, dass die Antriebswelle mit dem Sonnenrad der Planetenstufe drehfest in Verbindung steht, während der Planetensteg mit einer ersten Ausgangswelle und das Hohlrad mit einer zweiten Ausgangswelle jeweils drehfest verbunden ist. Die erste Ausgangswelle ist hierbei mit der ersten Abtriebswelle permanent über eine erste Zwischenübersetzung gekoppelt, wohingegen zwischen der zweiten Ausgangswelle und der zweiten Abtriebswelle eine Koppelung über eine zweite Zwischenübersetzung besteht. Ein Übersetzungsverhältnis der ersten Zwischenübersetzung und ein Übersetzungsverhältnis der zweiten Zwischenübersetzung sind dabei so relativ zueinander gewählt, dass gemeinsam mit der Standübersetzung der Planetenstufe eine gleichmäßige Verteilung von Drehmomenten von der Antriebswelle auf die beiden Abtriebswellen stattfindet.
Eine derartige Ausgestaltung eines Achsgetriebesystems hat dabei den Vorteil, dass eine hohe Übersetzung einer an der Antriebswelle eingeleiteten Antriebsbewegung zu den Abtriebswellen bei gleichzeitig radial kompaktem Aufbau verwirklicht werden kann. Dabei wird über die Planetenstufe zunächst aufgrund ihrer Standübersetzung von kleiner -1 eine asymmetrische Aufteilung auf die beiden Ausgangswellen vorgenommen, wobei ausgehend von der jeweiligen Ausgangswelle dann über die jeweils weitere Zwischenübersetzung eine weitere Übersetzung auf die jeweilige Abtriebswelle stattfindet. Hierdurch kann ausgehend von der Antriebswelle problemlos eine hohe Übersetzung zu der jeweiligen Abtriebswelle hin realisiert werden, was das erfindungsgemäße Achsgetriebesystem insbesondere für die Anwendung in einem elektrischen Achsantrieb in Kombination mit mindestens einer Elektromaschine geeignet macht.
Aufgrund der Abstimmung der Übersetzungsverhältnisse der Zwischenübersetzungen aufeinander wird im Anschluss an die durch die Planetenstufe vorgenommene, zunächst asymmetrische Aufteilung insgesamt dann eine symmetrische Drehmomentverteilung auf die Abtriebswellen dargestellt. Dabei wird außerdem durch die aufeinander abgestimmten Übersetzungsverhältnisse der Zwischenübersetzungen auch eine gleiche Drehrichtung der Abtriebswellen erreicht. Denn aufgrund der Standübersetzung von kleiner -1 weisen die Ausgangswellen neben der asymmetrischen Drehmomentaufteilung auch entgegengesetzte Drehrichtungen auf, was durch die nachfolgenden Zwischenübersetzungen aufgrund der hier gewählten, aufeinander abgestimmten Übersetzungsverhältnisse unter Einstellung einer symmetrischen Drehmomentverteilung und gleicher Drehrichtungen ausgeglichen wird. Schließlich ermöglicht die Kombination aus der Planetenstufe mit den nachgeschalteten Zwischenübersetzungen einen insgesamt radial kompakten Aufbau, was das erfindungsgemäße Achsgetriebesystem für die Anwendung bei einer Kraftfahrzeugantriebsachse im Bereich enger Bauraumverhältnisse geeignet macht.
Im Sinne der Erfindung ist unter der „Standübersetzung“ der Planetenstufe das zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad wirksame Übersetzungsverhältnis bei feststehendem Planetensteg zu verstehen. Erfindungsgemäß beträgt diese Standübersetzung bei der Planetenstufe dabei weniger als -1. Aufgrund der negativen Standübersetzung hat die Einleitung einer Antriebsbewegung an der Sonne der Planetenstufe über die Antriebswelle entgegengesetzte Drehrichtungen der an dem Planetensteg und dem Hohlrad angebundenen Ausgangswellen zur Folge. Zusätzlich wird aufgrund der von -1 abweichenden Standübersetzung eine asymmetrische Drehmomentverteilung auf die Ausgangswellen vorgenommen.
Bei den Zwischenübersetzungen, welche jeweils in Kraftflussrichtung im Anschluss an eine Aufteilung über die Planetenstufe auf die jeweilige Ausgangswelle zu der jeweiligen Abtriebswelle auf die Planetenstufe folgen, handelt es sich um Einrichtungen, über welche jeweils eine weitere Übersetzung, d.h. eine Drehzahl-Drehmoment-Wandlung, von der jeweiligen Ausgangswelle auf die jeweilige Abtriebswelle vorgenommen wird. Dabei weist die jeweilige Zwischenübersetzung ein Übersetzungsverhältnis auf, durch welches das Verhältnis der Drehzahlen der jeweiligen Ausgangswelle und der jeweiligen Abtriebswelle zueinander und auch das Verhältnis der Drehmomente der jeweiligen Ausgangswelle und der jeweiligen Abtriebswelle zueinander definiert ist.
Wesentlich für das erfindungsgemäße Achsgetriebesystem ist hierbei, dass die Übersetzungsverhältnisse der Zwischenübersetzungen unterschiedlich zueinander gewählt und dabei von ihrer Abweichung so aufeinander abgestimmt sind, dass es zu einem Ausgleich der im Vorfeld über die Planetenstufe dargestellten, asymmetrischen Aufteilung kommt. Durch Kombination der voneinander abweichenden Übersetzungsverhältnisse der Zwischenübersetzungen mit der kleiner -1 gewählten Standübersetzung der Planetenstufe wird hierdurch insgesamt eine symmetrische Drehmomentverteilung von der Antriebswelle auf die Abtriebswellen bei hoher Übersetzung sowie gleichen Drehrichtungen der Abtriebswellen erreicht. Dabei ist im Sinne der Erfindung unter einer „symmetrischen Drehmomentverteilung“ eine annähernd gleichmäßige Aufteilung zu verstehen, wobei Abweichungen von einer exakt gleichmäßigen, d.h. exakt hälftigen Drehmomentverteilung dabei im Rahmen von bei einem Querdifferential üblichen Abweichung liegen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind über die eine Zwischenübersetzung gleiche Drehrichtungen der jeweiligen Ausgangswelle und der jeweiligen Abtriebswelle bewirkt, während die andere Zwischenübersetzung entgegensetzte Drehrichtungen der jeweiligen Ausgangswelle und der jeweiligen Abtriebswelle erzeugt.. Hierdurch können die vor den Zwischenübersetzungen stattfindenden, entgegengesetzten Drehrichtungen der Ausgangswellen auf einfache Art und Weise in gleichgerichtete Drehrichtungen der Abtriebswellen umgesetzt werden. Dabei kann dies insbesondere dadurch verwirklicht sein, dass bei der einen Zwischenübersetzung ein Zahneingriff mehr vorgenommen ist, als bei der anderen Zwischenübersetzung.
In Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform ist die eine Zwischenübersetzung durch eine erste Stirnradstufe mit zwei, miteinander im Zahneingriff stehenden Stirnrädern gebildet, von denen ein Stirnrad drehfest auf der der einen Zwischenübersetzung zugeordneten Ausgangswelle und ein Stirnrad auf der der einen Zwischenübersetzung zugeordneten Abtriebswelle platziert ist. Die andere Zwischenübersetzung ist durch eine zweite Stirnradstufe gebildet, in welcher zwei Stirnräder jeweils mit einem Zwischenrad kämmen, wobei bei der zweiten Stirnradstufe ein Stirnrad drehfest auf der der anderen Zwischenübersetzung zugeordneten Ausgangswelle und ein Stirnrad auf der der anderen Zwischenübersetzung zugeordneten Abtriebswelle platziert ist. Beide Zwischenübersetzungen sind also in diesem Fall durch Stirnradstufen gebildet, wobei bei der anderen Zwischenübersetzung innerhalb der zweiten Stirnradstufe durch Koppelung der beiden Stirnräder über das zwischenliegende Zwischenrad der zusätzliche Zahneingriff verwirklicht ist. Hierdurch kann die Gleichrichtung der Drehrichtungen der Abtriebswellen problemlos herbeigeführt werden. In vorteilhafter Weise können über die Stirnradstufen zudem problemlos geeignete Übersetzungsverhältnisse zur Darstellung der insgesamt symmetrischen Drehmomentverteilung bei gleichzeitig hoher Übersetzung verwirklicht werden.
Alternativ dazu ist die eine Zwischenübersetzung durch eine erste Stirnradstufe mit zwei, miteinander im Zahneingriff stehenden Stirnrädern gebildet, von denen ein Stirnrad drehfest auf der der einen Zwischenübersetzung zugeordneten Ausgangswelle und ein Stirnrad auf der der einen Zwischenübersetzung zugeordneten Abtriebswelle platziert ist. Hingegen ist die andere Zwischenübersetzung durch einen Zugmitteltrieb gebildet, in welchem ein Zugmittel zwei Zugmittelscheiben miteinander koppelt, von denen eine Zugmittelscheibe drehfest auf der der anderen Zwischenübersetzung zugeordneten Ausgangswelle und eine Zugmittelscheibe auf der der anderen Zwischenübersetzung zugeordneten Abtriebswelle platziert ist. Bei dieser Variante ist also die eine Zwischenübersetzung durch eine Stirnradstufe und die andere Zwischenübersetzung durch einen Zugmitteltrieb gebildet. In diesem Fall wird seitens der einen Zwischenübersetzung innerhalb der Stirnradstufe im Vergleich zu dem Zugmitteltrieb der eine Zahneingriff mehr zur Realisierung der Gleichrichtung der Drehrichtungen der Abtriebswellen herbeigeführt. Des Weiteren können die Stirnradstufe und der Zugmitteltrieb von ihren Übersetzungsverhältnissen her so aufeinander abgestimmt werden, dass sich insgesamt die symmetrische Drehmomentverteilung bei hoher Übersetzung ergibt.
Entsprechend einer Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist die Planetenstufe axial äquidistant zu Anschlussstellen der Abtriebswellen für die Antriebsräder oder axial in Richtung einer der Anschlussstellen versetzt angeordnet. Im erstgenannten Fall ist die Planetenstufe also im Wesentlichen axial symmetrisch zwischen Anschlussstellen platziert, an welchen jeweils bei der jeweiligen Abtriebswelle im verbauten Zustand des Achsgetriebesystems eine Verbindung zu dem jeweiligen Antriebsrad hergestellt ist. Bei der jeweiligen Anschlussstelle handelt es sich hierbei insbesondere um eine jeweilige Radnabe. Alternativ dazu kann die Planetenstufe aber auch axial in Richtung einer der Anschlussstellen versetzt platziert sein. Hierdurch kann das jeweilige Achsgetriebesystem an eine jeweilige Platzierung des Antriebs bzw. auch fahrzeugaufbauseitige Gegebenheiten angepasst sein.
Es ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung, dass die Antriebswelle zu einer Radachse, welche durch die koaxial zueinander liegenden Abtriebswellen gebildet ist, in einer Hochrichtung nach oben oder nach unten versetzt liegt. Hierdurch lässt sich das erfindungsgemäße Achsgetriebesystem für die Anwendung bei einer als Portalachse ausgeführten Kraftfahrzeugantriebsachse gestalten, bei welcher die antriebsseitige Einleitung einer Antriebsbewegung nach oben oder nach unten versetzt zu der Radachse erfolgt. Im erstgenannten Fall kann dabei bei der jeweiligen Kraftfahrzeugantriebsachse eine höhere Bodenfreiheit verwirklicht werden, während im zweitgenannten Fall ein Fahrzeugaufbau des jeweiligen Kraftfahrzeuges niedriger angeordnet werden kann. Ansonsten könnten die Antriebswelle und die Radachse ggf. aber auch koaxial zueinander vorgesehen sein.
Alternativ oder ergänzend zu der vorgenannten Ausführungsform liegt die Antriebswelle zu einer Radachse, welche durch die koaxial zueinander liegenden Abtriebswellen gebildet ist, in einer Fahrtrichtung nach vorne oder nach hinten versetzt. Bei der erstgenannten Variante liegt die Antriebswelle also in Fahrtrichtung, d.h. in Längsrichtung des Kraftfahrzeuges, zu einer Frontseite des Kraftfahrzeuges hin versetzt zu der Radachse, während die Antriebswelle bei der zweitgenannten Variante zu einer Heckseite des Kraftfahrzeuges hin versetzt auf die Radachse folgt. Alternativ dazu könnte die Antriebswelle aber auch in Fahrtrichtung, d.h. in Längsrichtung des Kraftfahrzeuges, auf Höhe der Radachse liegen.
Gemäß einer Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist die Antriebswelle über mindestens eine Übersetzungsstufe mit einer Anschlusswelle gekoppelt, die für eine Verbindung mit dem Antrieb ausgestaltet ist. In vorteilhafter Weise kann hierdurch eine Vorübersetzung bei Einleitung einer Antriebsbewegung in die Planetenstufe verwirklicht werden. Dabei kann die Koppelung der Antriebswelle mit der Anschlusswelle über eine oder auch mehrere Übersetzungsstufen erfolgen.
In Weiterbildung der vorgenannten Ausgestaltungsmöglichkeit umfasst die mindestens eine Übersetzungsstufe eine Kegelstufe, bei welcher ein erstes Kegelrad und ein zweites Kegelrad miteinander im Zahneingriff stehen, wobei das erste Kegelrad mit der Antriebswelle und das zweite Kegelrad mit der Anschlusswelle gekoppelt ist. Hierdurch kann eine Einleitung einer Antriebsbewegung in die Antriebswelle von der unter einem Winkel hierzu liegenden Anschlusswelle her erfolgen. Besonders bevorzugt ist das erste Kegelrad hierbei drehfest auf der Antriebswelle und das zweite Kegelrad drehfest auf der Anschlusswelle vorgesehen.
Alternativ oder ergänzend dazu umfasst die mindestens eine Übersetzungsstufe eine Stirnradstufe, bei welcher ein erstes Stirnrad und ein zweites Stirnrad miteinander im Zahneingriff stehen, wobei das erste Stirnrad mit der Antriebswelle und das zweite Stirnrad mit der Anschlusswelle gekoppelt ist. Dadurch kann die Koppelung der Eingangswelle mit einer achsversetzt hierzu liegenden Anschlusswelle vollzogen werden. Insbesondere ist das erste Stirnrad dabei drehfest auf der Antriebswelle und das zweite Stirnrad drehfest auf der Anschlusswelle platziert. Sind hierbei jedoch mehrere Übersetzungsstufen vorgesehen, so ist eines der beiden Stirnräder mit der jeweiligen Welle gekoppelt.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Planetenstufe axial zwischen den Zwischenübersetzungen angeordnet. Alternativ dazu sind die Zwischenübersetzungen axial unmittelbar nebeneinanderliegend platziert. In beiden Fällen können die Planetenstufe und die Zwischenübersetzungen axial dicht beieinander liegend oder jeweils axial beabstandet zueinander positioniert sein.
Gegenstand der Erfindung ist zudem eine Kraftfahrzeugantriebsachse, welche ein Achsgetriebesystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Varianten aufweist. Des Weiteren ist dann mit der ersten Abtriebswelle und mit der zweiten Abtriebswelle jeweils mindestens ein Antriebsrad verbunden.
Eine vorgenannte Kraftfahrzeugantriebsachse ist hierbei insbesondere Teil eines elektrischen Achsantriebes, bei welchem dann zudem mindestens eine Elektromaschine vorgesehen ist, deren jeweiliger Rotor mit der Antriebswelle des Achsgetriebesystems gekoppelt ist. Dabei kann die mindestens eine Elektromaschine koaxial zu der Antriebswelle des Achsgetriebesystems platziert sein, wobei die mindestens eine Elektromaschine allerdings auch achsversetzt zu der Antriebswelle des Achsgetriebesystems vorgesehen sein kann. Sind dabei mehrere Elektromaschinen vorgesehen, so kann auch eine Elektromaschine koaxial und die andere achsversetzt platziert sein.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:

1 eine schematische Ansicht eines elektrischen Achsantriebs mit einer Kraftfahrzeugantriebsachse entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung eines elektrischen Achsantriebs mit einer Kraftfahrzeugantriebsachse gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;
3 eine schematische Ansicht eines elektrischen Achsantriebs mit einer Kraftfahrzeugantriebsachse entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
4 eine schematische Darstellung eines elektrischen Achsantriebs mit einer Kraftfahrzeugantriebsachse gemäß einer vierten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung; und
5 bis 22 jeweils schematische Ansichten von weiteren erfindungsgemäßen Varianten einer Kraftfahrzeugantriebsachse.

Aus 1 geht eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäß ausgestalteten elektrischen Achsantriebs 1 hervor, welcher bevorzugt als Antriebsachse eines Elektrofahrzeugs zur Anwendung kommen kann. Dieser elektrische Achsantrieb 1 umfasst dabei eine Elektromaschine 2 sowie eine Kraftfahrzeugantriebsachse 3, welche entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet ist. Die Elektromaschine 2 bildet einen Antrieb des elektrischen Achsantriebs 1 und setzt sich aus einem Stator 4 und einem Rotor 5 zusammen, wobei die Elektromaschine 2 zum Antreiben von Antriebsrädern 6 und 7 der Kraftfahrzeugantriebsachse 3 als Elektromotor sowie zum Abbremsen der Antriebsräder 6 und 7 als Generator betrieben werden kann.
Neben den Antriebsrädern 6 und 7 weist die Kraftfahrzeugantriebsachse 3 noch ein Achsgetriebesystem 8 auf, welches vorliegend gemäß einer ersten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ausgeführt ist. Das Achsgetriebesystem 8 umfasst dabei neben einer Antriebswelle 9, einer Ausgangswelle 10, einer Abtriebswelle 11, einer Ausgangswelle 12 und einer Abtriebswelle 13 noch eine Planetenstufe 14 sowie zwei Zwischenübersetzungen 15 und 16. Während die Antriebswelle 9 drehfest mit dem Rotor 5 der Elektromaschine 2 verbunden ist, bilden die Abtriebswellen 11 und 13 an Wellenenden Anschlussstellen 17 und 18, an welchen jeweils das jeweilige Antriebsrad 6 bzw. 7 drehfest befestigt ist. Bevorzugt liegt die jeweilige Anschlussstelle 17 bzw. 18 dabei in Form jeweils einer - vorliegend nicht weiter gezeigten - Radnabe vor.
Innerhalb der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugantriebsachse 3 dient das Achsgetriebesystem 8 dazu, ein an der Antriebswelle 9 über die Elektromaschine 2 eingeleitetes Antriebsdrehmoment symmetrisch auf die beiden Abtriebswellen 11 und 13 zu verteilen und dabei durch eine Übersetzung ins Langsame höhere Abtriebsdrehmomente an den Abtriebswellen 11 und 12 und damit auch den Antriebsrädern 6 und 7 zu erzeugen. Hierdurch kann als Elektromaschine 2 eine schnelllaufende Maschine zur Anwendung kommen.
Eine Verteilung wird dabei über die Planetenstufe 14 vorgenommen, welche sich aus einem Sonnenrad 19, einem Planetensteg 20 und einem Hohlrad 21 zusammensetzt. In dem Planetensteg 20 sind mehrere Planetenräder 22 drehbar gelagert, welche jeweils sowohl mit dem radial innenliegenden Sonnenrad 19, als auch dem radial umliegenden Hohlrad 21 im Zahneingriff stehen. Insofern ist die Planetenstufe 14 im vorliegenden Fall als Minus-Planetenstufe ausgeführt. Das Sonnenrad 19 ist hierbei ständig drehfest mit der Antriebswelle 9 verbunden, während der Planetensteg 20 drehfest mit der Ausgangswelle 12 und das Hohlrad 21 drehfest mit der Ausgangswelle 10 in Verbindung steht.
Vorliegend ist die Planetenstufe 14 mit einer Standübersetzung kleiner -1 ausgeführt, was zum einen eine asymmetrische Verteilung, d.h. eine unterschiedliche Übersetzung, des an der Antriebswelle 9 eingeleiteten Antriebsdrehmoments auf die Ausgangswellen 10 und 12 zur Folge hat. Zum anderen führt die Standübersetzung kleiner -1 dazu, dass die Ausgangswellen 10 und 12 unterschiedliche Drehrichtungen aufweisen. Um nun letztendlich eine symmetrische Verteilung auf die beiden Abtriebswellen 11 und 13 zu erreichen, sowie jeweils eine weitere, zusätzliche Übersetzung ins Langsame zu realisieren, sind die Zwischenübersetzungen 15 und 16 jeweils zwischen der jeweiligen Ausgangswelle 10 bzw. 12 und der zugehörigen Abtriebswelle 11 bzw. 13 vorgesehen.
Wie in 1 zu erkennen ist, ist die Zwischenübersetzung 15 dabei durch eine Stirnradstufe 23 gebildet, welche sich aus zwei Stirnrädern 24 und 25 sowie einem Zwischenrad 26 zusammensetzt. Dabei ist das Stirnrad 24 drehfest auf der Ausgangswelle 10 platziert und steht mit dem Zwischenrad 26 im Zahneingriff, welches gleichzeitig zudem auch mit dem Stirnrad 25 kämmt. Das Stirnrad 25 ist hierbei drehfest auf der Abtriebswelle 11 platziert. Insofern koppelt die Stirnradstufe 23 die Ausgangswelle 10 und die Abtriebswelle 11 ständig miteinander.
Auch die Zwischenübersetzung 16 ist durch eine Stirnradstufe 27 gebildet, welche sich aus zwei Stirnrädern 28 und 29 zusammensetzt. Die Stirnräder 28 und 29 stehen permanent miteinander im Zahneingriff, wobei das Stirnrad 28 hierbei drehfest auf der Abtriebswelle 13 und das Stirnrad 29 drehfest auf der Ausgangswelle 12 angeordnet ist. Dementsprechend sind die Ausgangswelle 12 und die Abtriebswelle 13 über die Stirnradstufe 27 permanent miteinander gekoppelt.
Als Besonderheit sind nun ein durch die Stirnradstufe 23 definiertes Übersetzungsverhältnis und ein durch die Stirnradstufe 27 definiertes Übersetzungsverhältnis so aufeinander abgestimmt, dass die asymmetrische Verteilung der Planetenstufe 14 von der Antriebswelle 9 auf die Ausgangswellen 10 und 12 in eine insgesamt symmetrische Verteilung auf die Abtriebswellen 11 und 13 ausgeglichen wird. Dabei sind die Übersetzungsverhältnisse der Stirnradstufen 23 und 27 so gewählt, dass eine zwischen der Antriebswelle 9 und der Abtriebswelle 11 wirksame Gesamtübersetzung einer zwischen der Antriebswelle 9 und der Abtriebswelle 13 wirksamen Gesamtübersetzung entspricht. Aufgrund des zusätzlichen Zahneingriffs bei der Stirnradstufe 23 im Vergleich zu der Stirnradstufe 27 werden dabei zudem gleiche Drehrichtungen der Abtriebswelle 11 und 13 hervorgerufen.
Bei dem Achsgetriebesystem 8 der Kraftfahrzeugantriebsachse 3 liegen die Abtriebswellen 11 und 13 koaxial zueinander und definieren gemeinsam eine Radachse 30. Ebenso sind auch die Elektromaschine 2, die Antriebswelle 9, die Planetenstufe 14 und die beiden Ausgangswellen 10 und 11 koaxial zueinander entlang einer Achse 31 angeordnet, wobei die Achse 31 dabei in einer Hochrichtung unter der Radachse 30 liegend vorgesehen ist. In der Folge ist die Kraftfahrzeugantriebsachse 3 nach Art einer Portalachse ausgestaltet, bei welcher ein Fahrzeugaufbau des jeweiligen Kraftfahrzeuges zumindest im Bereich der Kraftfahrzeugantriebsachse 3 tiefer gelegt ist. Zudem ist die Planetenstufe 14 axial im Wesentlichen symmetrisch zwischen den beiden Anschlussstellen 17 und 18 der Abtriebswellen 11 und 13 angeordnet, wobei die Planetenstufe 14 hierbei axial zwischen den Zwischenübersetzungen 15 und 16 platziert ist. Während die Zwischenübersetzung 15 axial nahe dem Antriebsrad 6 angeordnet ist, ist die Zwischenübersetzung 16 axial nahe dem Antriebsrad 7 platziert.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrischen Achsantriebs 32, welcher eine Kraftfahrzeugantriebsachse 33 gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung aufweist. Dabei entspricht diese Kraftfahrzeugantriebsachse 33 im Wesentlichen der vorhergehenden Variante nach 1, mit dem Unterschied, dass bei einem Achsgetriebesystem 34 die Achse 31 nun in Hochrichtung oberhalb der Radachse 30 liegt. Dementsprechend ist auch die Kraftfahrzeugantriebsachse 33 nach Art einer Portalachse ausgestaltet, wobei hierdurch nun durch Höherlegung der Achse 31 eine höhere Bodenfreiheit erzielbar ist. Ansonsten entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 2 der Variante nach 1, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
Aus 3 geht eine schematische Ansicht eines elektrischen Achsantriebs 35 hervor, bei welchem eine Kraftfahrzeugantriebsachse 36 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist. Diese Ausführungsform entspricht dabei erneut im Wesentlichen der Variante nach 1, wobei im Unterschied dazu nun der Rotor 5 der Elektromaschine 2 nicht permanent drehfest mit der Antriebswelle 9 verbunden ist, sondern drehfest mit einer Anschlusswelle 37 in Verbindung steht. Diese Anschlusswelle 37 ist hierbei innerhalb eines Achsgetriebesystems 38 achsversetzt zu der Achse 31 und damit auch der Antriebswelle 9 angeordnet, wobei die Anschlusswelle 37 mit der Antriebswelle 9 über eine Stirnradstufe 39 gekoppelt ist. Die Stirnradstufe 39 setzt sich aus einem Stirnrad 40 und einem Stirnrad 41 zusammen, von welchen das Stirnrad 40 drehfest auf der Anschlusswelle 37 und das Stirnrad 41 drehfest auf der Antriebswelle 9 angeordnet ist. Dabei stehen die beiden Stirnräder 40 und 41 ständig miteinander im Zahneingriff. Über die Stirnradstufe 39 wird somit eine Vorübersetzung einer über die Elektromaschine 2 erzeugte Antriebsbewegung auf die Antriebswelle 9 realisiert. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 3 der Variante nach 1, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrischen Achsantriebs 42 mit einer Kraftfahrzeugantriebsachse 43 gemäß einer vierten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung. Diese Ausgestaltungsmöglichkeit entspricht dabei weitestgehend der vorhergehenden Variante nach 3, mit dem Unterschied, dass bei einem Achsgetriebesystem 44 die Achse 31 nun in Hochrichtung oberhalb der Radachse 30 liegt. Dementsprechend ist auch die Kraftfahrzeugantriebsachse 43 nach Art einer Portalachse ausgestaltet, wobei nun durch Höherlegung der Achse 31 eine höhere Bodenfreiheit erzielbar ist. Ansonsten entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 4 der Variante nach 3, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
Des Weiteren gehen aus den 5 bis 14 weitere schematische Ansichten von erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugantriebsachsen hervor, welche im Einzelnen jeweils bei einem elektrischen Achsantrieb eines Elektrofahrzeugs Anwendung finden können. So zeigt 5 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugantriebsachse 45, welche ein Achsgetriebesystem 46 aufweist und im Wesentlichen der Kraftfahrzeugantriebsachse 3 aus 1 entspricht. Unterschiedlich ist hierbei, dass eine Antriebswelle 9 des Achsgetriebesystem 46 nicht für eine unmittelbar drehfeste Verbindung mit einem Antrieb vorgesehen ist, sondern eine antriebsseitige Anbindung an einer Anschlusswelle 47 vorzunehmen ist. Diese Anschlusswelle 47 liegt hierbei in Hochrichtung ausgerichtet orthogonal zu der Antriebswelle 9, wobei eine Koppelung zwischen der Anschlusswelle 47 und der Antriebswelle 9 hierbei über eine Kegelradstufe 48 vollzogen ist, die sich aus Kegelrädern 49 und 50 zusammensetzt. Von diesen permanent miteinander kämmenden Kegelrädern 49 und 50 ist das Kegelrad 49 hierbei drehfest auf der Anschlusswelle 47 platziert, während das Kegelrad 50 drehfest auf der Antriebswelle 9 angeordnet ist. Ansonsten entspricht die Variante nach 5 der Ausführungsform nach 1, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
Die in 6 gezeigte Ausführungsform einer Kraftfahrzeugantriebsachse 51 entspricht weitestgehend der vorhergehenden Variante nach 5. Dabei unterscheidet sich die Ausführungsform nach 6 dadurch von der Variante nach 5, dass bei einem Achsgetriebesystem 52 die Achse 31 nun in Hochrichtung oberhalb der Radachse 30 liegt. Dementsprechend ist auch die Kraftfahrzeugantriebsachse 51 nach Art einer Portalachse ausgestaltet, wobei hierdurch nun durch Höherlegung der Achse 31 eine höhere Bodenfreiheit erzielbar ist. Ansonsten entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 6 der Variante nach 5, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
Des Weiteren geht aus 7 eine schematische Ansicht einer Kraftfahrzeugantriebsachse 53 mit einem Achsgetriebesystem 54 hervor, wobei diese Kraftfahrzeugantriebsachse 53 dabei im Wesentlichen der Variante nach 1 entspricht. Unterschiedlich ist hierbei, dass die Planetenstufe 14 nun axial nicht mehr symmetrisch zwischen den Anschlussstellen 17 und 18 der Abtriebswellen 11 und 13 platziert ist, sondern axial in Richtung der Anschlussstelle 17 der Abtriebswelle 11 versetzt liegt. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 7 der Variante nach 1, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
Auch bei der nachfolgenden Variante in 8 ist die Planetenstufe 14 axial in Richtung der Anschlussstelle 17 der Abtriebswelle 11 versetzt. Zusätzlich ist bei der in 8 gezeigten Kraftfahrzeugantriebsachse 55 in dem Achsgetriebesystem 56 die Achse 31 in Hochrichtung oberhalb der Radachse 30 angeordnet. Hierdurch ist die Kraftfahrzeugantriebsachse 55 nach Art einer Portalachse ausgestaltet, wobei zudem nun durch Höherlegung der Achse 31 eine höhere Bodenfreiheit erzielbar ist. Ansonsten entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 8 der Variante nach 1, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
9 zeigt eine Kraftfahrzeugantriebsachse 57 gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei diese Kraftfahrzeugantriebsachse 57 ein Achsgetriebesystem 58 aufweist. Dabei entsprechen die Kraftfahrzeugantriebsachse 57 und das Achsgetriebesystem 58 im Wesentlichen der Variante nach 2, wobei im Unterschied dazu nun bei dem Achsgetriebesystem 58 Zwischenübersetzungen 59 und 60 abweichend gestaltet sind. So ist die Zwischenübersetzung 59 durch eine Stirnradstufe 61 gebildet, die sich aus zwei Stirnrädern 62 und 63 zusammensetzt. Während das Stirnrad 62 hierbei drehfest auf der Ausgangswelle 10 platziert ist, ist das hiermit kämmende Stirnrad 63 drehfest auf der Abtriebswelle 11 angeordnet.
Die Zwischenübersetzung 60 ist ebenfalls durch eine Stirnradstufe 64 gebildet, welche aber neben zwei Stirnrädern 65 und 66 noch ein Zwischenrad 67 aufweist. Von den Stirnrädern 65 und 66 ist das Stirnrad 65 drehfest auf der Ausgangswelle 12 platziert und kämmt mit dem Zwischenrad 67, welches zudem mit dem Stirnrad 66 im Zahneingriff steht. Das Stirnrad 66 ist dabei drehfest auf der Abtriebswelle 13 angeordnet. In der Folge ist nun im Unterschied zu der Variante nach 2 bei der zwischen der Ausgangswelle 12 und der Abtriebswelle 13 sitzenden Zwischenübersetzung 60 ein Zahneingriff mehr realisiert, als bei der Zwischenübersetzung 59, welche zwischen der Ausgangswelle 10 und der Abtriebswelle 11 vorgesehen ist. Von den Übersetzungsverhältnissen her sind die Zwischenübersetzungen 59 und 60 aber erneut zur Realisierung einer insgesamt symmetrischen Verteilung von der Antriebswelle 9 auf die Abtriebswellen 11 und 13 aufeinander abgestimmt.
Analog zu der Variante nach 2 ist die Achse 31 in Hochrichtung oberhalb der Radachse 30 angeordnet, wodurch durch Höherlegung der Achse 31 eine höhere Bodenfreiheit bei der Kraftfahrzeugantriebsachse 57 erzielbar ist. Auch ansonsten entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 9 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
Die in 10 dargestellte Ausführungsform einer Kraftfahrzeugantriebsachse 68 entspricht weitestgehend der vorhergehenden Variante nach 9, wobei bei einem Achsgetriebesystem 69 dieser Kraftfahrzeugantriebsachse 68 nun analog zu der Variante nach 1 die Achse 31 tiefer liegt als die Radachse 30. Ansonsten entspricht die Variante nach 10 der Ausgestaltung nach 9, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
Des Weiteren zeigt 11 eine schematische Ansicht einer Kraftfahrzeugantriebsachse 70, welche weitestgehend der Variante nach 1 entspricht. Im Unterschied zu der Kraftfahrzeugantriebsachse 3 aus 1 weist ein Achsgetriebesystem 71 der Kraftfahrzeugantriebsachse 70 neben der Zwischenübersetzung 16 eine Zwischenübersetzung 72 auf, die durch einen Zugmitteltrieb 73 gebildet ist. Der Zugmitteltrieb 73 weist ein Zugmittel 74 in Form einer Kette auf, die zwei Zugmittelscheiben 75 und 76 miteinander koppelt. Während die Zugmittelscheibe 75 drehfest mit der Ausgangswelle 10 verbunden ist, steht die Zugmittelscheibe 76 drehfest mit der Abtriebswelle 11 in Verbindung. Die beiden Zugmittelscheiben 75 und 76 weisen ein bestimmtes Größenverhältnis zueinander auf und definieren hierdurch ein Übersetzungsverhältnis zwischen der Ausgangswelle 10 und der Abtriebswelle 11. Erneut sind die Übersetzungsverhältnisse der Zwischenübersetzungen 16 und 72 dabei so aufeinander abgestimmt, dass ausgehend von der Antriebswelle 9 eine symmetrische Drehmomentverteilung bei gleichen Drehrichtungen auf die Abtriebswellen 11 und 13 stattfindet. Auch im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 11 der Variante nach 1, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
Bei einer Kraftfahrzeugantriebsachse 77 gemäß 12 ist in einem Achsgetriebesystem 78 der Kraftfahrzeugantriebsachse 77 im Vergleich zu der vorhergehenden Variante nach 11 die Achse 31 in Hochrichtung oberhalb der Radachse 30 angeordnet. Hierdurch ist die Kraftfahrzeugantriebsachse 77 nach Art einer Portalachse ausgestaltet, wobei durch Höherlegung der Achse 31 eine höhere Bodenfreiheit erzielbar ist. Ansonsten entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 12 der Variante nach 11, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
Ferner zeigt 13 eine Kraftfahrzeugantriebsachse 79 gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei diese Kraftfahrzeugantriebsachse 79 im Wesentlichen der Kraftfahrzeugantriebsachse 68 der Variante nach 10 entspricht. Im Unterschied dazu ist bei einem Achsgetriebesystem 80 der Kraftfahrzeugantriebsachse 79 neben der Zwischenübersetzung 59, welche die Ausgangswelle 10 und die Abtriebswelle 11 miteinander koppelt, eine Zwischenübersetzung 81 vorgesehen, die hierbei durch einen Zugmitteltrieb 82 gebildet ist.
Dieser Zugmitteltrieb 82 weist als Zugmittel 83 eine Kette auf, die innerhalb des Zugmitteltriebes 82 zwei Zugmittelscheiben 84 und 85 miteinander koppelt. Während die Zugmittelscheibe 84 drehfest mit der Ausgangswelle 12 verbunden ist, steht die Zugmittelscheibe 85 drehfest mit der Abtriebswelle 13 in Verbindung. Ein Übersetzungsverhältnis der Zwischenübersetzung 81 ist hierbei durch ein Größenverhältnis der Zugmittelscheiben 84 und 85 zueinander definiert. Erneut sind die Übersetzungsverhältnisse der Zwischenübersetzungen 59 und 81 so aufeinander abgestimmt, dass ausgehend von der Antriebswelle 9 eine symmetrische Drehmomentverteilung bei gleichen Drehrichtungen auf die Abtriebswellen 11 und 13 stattfindet. Auch ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 13 der Variante nach 10, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
Aus 14 geht eine schematische Darstellung einer Kraftfahrzeugantriebsachse 86 mit einem Achsgetriebesystem 87 hervor. Die in 14 gezeigte Ausführungsform der Kraftfahrzeugantriebsachse 86 entspricht weitestgehend der vorhergehenden Variante nach 13. Dabei unterscheidet sich die Ausführungsform nach 14 dadurch von der Variante nach 13, dass bei einem Achsgetriebesystem 87 die Achse 31 nun in Hochrichtung oberhalb der Radachse 30 liegt. Dementsprechend ist auch die Kraftfahrzeugantriebsachse 86 nach Art einer Portalachse ausgestaltet, wobei dabei durch Höherlegung der Achse 31 eine höhere Bodenfreiheit erzielbar ist. Ansonsten entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 14 der Variante nach 13, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
Auch bei den Varianten nach den 5 und 6 sowie 9 bis 14 kann jeweils eine dahingehende Abwandlung realisiert sein, dass die Planetenstufe 14 axial in Richtung der jeweiligen Anschlussstelle der jeweiligen Abtriebswelle 11 oder 13 versetzt liegt.
Des Weiteren zeigen die 15 bis 22 weitere erfindungsgemäße Varianten je einer Kraftfahrzeugantriebsachse 88 bzw. 89 bzw. 90 bzw. 91 bzw. 92 bzw. 93 bzw. 94 bzw. 95. Bei diesen Varianten sind bei einem jeweiligen Achsgetriebesystem 96 bzw. 97 bzw. 98 bzw. 99 bzw. 100 bzw. 101 bzw. 102 bzw. 103 der jeweiligen Kraftfahrzeugantriebsachse 88 bzw. 89 bzw. 90 bzw. 91 bzw. 92 bzw. 93 bzw. 94 bzw. 95 die Zwischenübersetzungen 15 und 16 bzw. 59 und 60 bzw. 16 und 72 bzw. 59 und 81 axial unmittelbar nebeneinander liegend angeordnet, so dass die jeweils eine Zwischenübersetzung 15 bzw. 16 bzw. 59 bzw. 60 bzw. 72 bzw. 81 axial zwischen der jeweils anderen Zwischenübersetzung 15 bzw. 16 bzw. 59 bzw. 60 bzw. 72 bzw. 81 und der Planetenstufe 14 liegt.
Die Variante nach 15 entspricht ansonsten der Ausführungsform nach 10, die Variante nach 16 ansonsten der Ausführungsform nach 1, die Variante nach 17 ansonsten der Ausführungsform nach 13, die Variante nach 18 ansonsten der Ausführungsform nach 11, die Variante nach 19 ansonsten der Ausführungsform nach 10, die Variante nach 20 ansonsten der Ausführungsform nach 1, die Variante nach 21 ansonsten der Ausführungsform nach 13 sowie die Variante nach 22 ansonsten der Ausführungsform nach 11. Bei den Varianten nach den 15 bis 22 kann dabei jeweils auch eine dahingehende Abwandlung verwirklicht sein, dass die jeweilige Achse 31 zu der jeweiligen Radachse 30 nach oben in Hochrichtung versetzt liegt.
Bei allen vorgenannten Varianten kann zudem ein Versatz der jeweiligen Achse 31 zu der jeweiligen Radachse 30 alternativ oder zusätzlich zu einem Versatz in Hochrichtung jeweils auch in Fahrtrichtung, d.h. in Längsrichtung des jeweiligen Kraftfahrzeuges, vollzogen sein, wodurch die jeweilige Achse 31 in Längsrichtung entweder vorgelagert oder nachgelagert zu der jeweiligen Radachse 30 liegt.
Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen eines Achsgetriebesystems kann jeweils eine kompaktbauende Kraftfahrzeugantriebsachse mit hoher Übersetzung verwirklicht werden.
Bezugszeichen

1: Elektrische Achsantrieb
2: Elektromaschine
3: Kraftfahrzeugantriebsachse
4: Stator
5: Rotor
6: Antriebsrad
7: Antriebsrad
8: Achsgetriebesystem
9: Antriebswelle
10: Ausgangswelle
11: Abtriebswelle
12: Ausgangswelle
13: Abtriebswelle
14: Planetenstufe
15: Zwischenübersetzung
16: Zwischenübersetzung
17: Anschlussstelle
18: Anschlussstelle
19: Sonnenrad
20: Planetensteg
21: Hohlrad
22: Planetenräder
23: Stirnradstufe
24: Stirnrad
25: Stirnrad
26: Zwischenrad
27: Stirnradstufe
28: Stirnrad
29: Stirnrad
30: Radachse
31: Achse
32: elektrische Achsantrieb
33: Kraftfahrzeugantriebsachse
34: Achsgetriebesystem
35: elektrische Achsantrieb
36: Kraftfahrzeugantriebsachse
37: Anschlusswelle
38: Achsgetriebesystem
39: Stirnradstufe
40: Stirnrad
41: Stirnrad
42: elektrische Achsantrieb
43: Kraftfahrzeugantriebsachse
44: Achsgetriebesystem
45: Kraftfahrzeugantriebsachse
46: Achsgetriebesystem
47: Anschlusswelle
48: Kegelradstufe
49: Kegelrad
50: Kegelrad
51: Kraftfahrzeugantriebsachse
52: Achsgetriebesystem
53: Kraftfahrzeugantriebsachse
54: Achsgetriebesystem
55: Kraftfahrzeugantriebsachse
56: Achsgetriebesystem
57: Kraftfahrzeugantriebsachse
58: Achsgetriebesystem
59: Zwischenübersetzung
60: Zwischenübersetzung
61: Stirnradstufe
62: Stirnrad
63: Stirnrad
64: Stirnradstufe
65: Stirnrad
66: Stirnrad
67: Zwischenrad
68: Kraftfahrzeugantriebsachse
69: Achsgetriebesystem
70: Kraftfahrzeugantriebsachse
71: Achsgetriebesystem
72: Zwischenübersetzung
73: Zugmitteltrieb
74: Zugmittel
75: Zugmittelscheibe
76: Zugmittelscheibe
77: Kraftfahrzeugantriebsachse
78: Achsgetriebesystem
79: Kraftfahrzeugantriebsachse
80: Achsgetriebesystem
81: Zwischenübersetzung
82: Zugmitteltrieb
83: Zugmittel
84: Zugmittelscheibe
85: Zugmittelscheibe
86: Kraftfahrzeugantriebsachse
87: Achsgetriebesystem
88: Kraftfahrzeugantriebsachse
89: Kraftfahrzeugantriebsachse
90: Kraftfahrzeugantriebsachse
91: Kraftfahrzeugantriebsachse
92: Kraftfahrzeugantriebsachse
93: Kraftfahrzeugantriebsachse
94: Kraftfahrzeugantriebsachse
95: Kraftfahrzeugantriebsachse
96: Achsgetriebesystem
97: Achsgetriebesystem
98: Achsgetriebesystem
99: Achsgetriebesystem
100: Achsgetriebesystem
101: Achsgetriebesystem
102: Achsgetriebesystem
103: Achsgetriebesystem

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 102012101209 A1 [0003]

Claims

Achsgetriebesystem (8; 34; 38; 44; 46; 52; 54; 56; 58; 69; 71; 78; 80; 87; 96; 97; 98; 99; 100; 101; 102; 103) für eine Kraftfahrzeugantriebsachse (3; 33; 36; 43; 45; 51; 53; 55; 57; 68; 70; 77; 79; 86; 88; 89; 90; 91; 92; 93; 94; 95), insbesondere für einen elektrischen Achsantrieb (1; 32; 35; 42), umfassend eine Planetenstufe (14), eine erste Abtriebswelle (13) und eine zweite Abtriebswelle (11), welche für Verbindungen mit Antriebsrädern (6, 7) der Kraftfahrzeugantriebsachse (3; 33; 36; 43; 45; 51; 53; 55; 57; 68; 70; 77; 79; 86) vorgesehen sind, sowie eine Antriebswelle (9), welche für eine Koppelung mit einem Antrieb vorgesehen ist, wobei die Planetenstufe (14) ein Sonnenrad (19), ein Hohlrad (21) und einen Planetensteg (20) aufweist, in welchem mindestens ein Planetenrad (22) drehbar gelagert ist, und wobei das mindestens eine Planetenrad (22) sowohl mit dem Sonnenrad (19), als auch dem Hohlrad (21) jeweils im Zahneingriff steht, dadurch gekennzeichnet, - dass die Planetenstufe (14) eine Standübersetzung kleiner -1 aufweist, - dass das Sonnenrad (19) der Planetenstufe (14) drehfest mit der Antriebswelle (9) verbunden ist, wohingegen der Planetensteg (20) drehfest mit einer ersten Ausgangswelle (12) in Verbindung steht, die über eine erste Zwischenübersetzung (16; 60; 81) mit der ersten Abtriebswelle (13) gekoppelt ist, und das Hohlrad (21) drehfest mit einer zweiten Ausgangswelle (10) verbunden ist, welche über eine zweite Zwischenübersetzung (15; 61; 72) mit der zweiten Abtriebswelle (11) gekoppelt ist, - und dass Übersetzungsverhältnisse der Zwischenübersetzungen (15, 16; 59, 60; 72, 16; 59, 81) so aufeinander abgestimmt sind, dass sich in Kombination mit der Standübersetzung der Planetenstufe (14) eine symmetrische Drehmomentverteilung von der Antriebswelle (9) auf die Abtriebswellen (11, 13) einstellt.
Achsgetriebesystem (8; 34; 38; 44; 46; 52; 54; 56; 58; 69; 71; 78; 80; 87; 96; 97; 98; 99; 100; 101; 102; 103) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die eine Zwischenübersetzung (15; 60; 16; 59) gleiche Drehrichtungen der jeweiligen Ausgangswelle und der jeweiligen Abtriebswelle bewirkt sind, während die andere Zwischenübersetzung (16; 59; 72; 81) entgegensetzte Drehrichtungen der jeweiligen Ausgangswelle und der jeweiligen Abtriebswelle erzeugt.
Achsgetriebesystem (8; 34; 38; 44; 46; 52; 54; 56; 58; 69; 96; 97; 100; 101) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Zwischenübersetzung (16; 59) durch eine erste Stirnradstufe (27; 61) mit zwei, miteinander im Zahneingriff stehenden Stirnrädern (28, 29; 62, 63) gebildet ist, von denen ein Stirnrad (29; 62) drehfest auf der der einen Zwischenübersetzung (16; 59) zugeordneten Ausgangswelle (12; 10) und ein Stirnrad (28; 63) auf der der einen Zwischenübersetzung (16; 59) zugeordneten Abtriebswelle (13; 11) platziert ist, wobei die andere Zwischenübersetzung (15; 60) durch eine zweite Stirnradstufe (23; 64) gebildet ist, in welcher zwei Stirnräder (24, 25; 65, 66) jeweils mit einem Zwischenrad (26; 67) kämmen, und wobei bei der zweiten Stirnradstufe (23; 64) ein Stirnrad (24; 65) drehfest auf der der anderen Zwischenübersetzung (15; 60) zugeordneten Ausgangswelle (10; 12) und ein Stirnrad (25; 66) auf der der anderen Zwischenübersetzung (15; 60) zugeordneten Abtriebswelle (11; 13) platziert ist.
Achsgetriebesystem (71; 78; 80; 87; 98; 99; 102; 103) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Zwischenübersetzung (16; 59) durch eine erste Stirnradstufe (27; 61) mit zwei, miteinander im Zahneingriff stehenden Stirnrädern (28, 29; 62, 63) gebildet ist, von denen ein Stirnrad (29; 62) drehfest auf der der einen Zwischenübersetzung (16; 59) zugeordneten Ausgangswelle (12; 10) und ein Stirnrad (28; 63) auf der der einen Zwischenübersetzung (16; 59) zugeordneten Abtriebswelle (11; 13) platziert ist, wobei die andere Zwischenübersetzung (72; 81) durch einen Zugmitteltrieb (73; 82) gebildet ist, in welchem ein Zugmittel (74; 83) zwei Zugmittelscheiben (75, 76; 84, 85) miteinander koppelt, von denen eine Zugmittelscheibe (75; 84) drehfest auf der der anderen Zwischenübersetzung (72; 81) zugeordneten Ausgangswelle (10; 12) und eine Zugmittelscheibe (76; 85) auf der der anderen Zwischenübersetzung (72; 81) zugeordneten Abtriebswelle (11; 13) platziert ist.
Achsgetriebesystem (8; 34; 38; 44; 46; 52; 54; 56; 58; 69; 71; 78; 80; 87; 96; 97; 98; 99; 100; 101; 102; 103) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenstufe (14) axial äquidistant zu Anschlussstellen (17, 18) der Abtriebswellen (11, 13) für die Antriebsräder (6, 7) platziert oder axial in Richtung einer (17) der Anschlussstellen (17, 18) versetzt angeordnet ist.
Achsgetriebesystem (8; 34; 38; 44; 46; 52; 54; 56; 58; 69; 71; 78; 80; 87; 96; 97; 98; 99; 100; 101; 102; 103) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (9) zu einer Radachse (30), welche durch die koaxial zueinander liegenden Abtriebswellen (11, 13) gebildet ist, in einer Hochrichtung nach oben oder nach unten versetzt liegt.
Achsgetriebesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle zu einer Radachse, welche durch die koaxial zueinander liegenden Abtriebswellen gebildet ist, in einer Fahrtrichtung nach vorne oder nach hinten versetzt liegt.
Achsgetriebesystem (38; 44; 46; 52) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (9) über mindestens eine Übersetzungsstufe mit einer Anschlusswelle (37; 47) gekoppelt ist, die für eine Verbindung mit dem Antrieb ausgestaltet ist.
Achsgetriebesystem (46; 52) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Übersetzungsstufe eine Kegelradstufe (48) umfasst, bei welcher ein erstes Kegelrad (50) und ein zweites Kegelrad (49) miteinander im Zahneingriff stehen, wobei das erste Kegelrad (50) mit der Antriebswelle (9) und das zweite Kegelrad (49) mit der Anschlusswelle (47) gekoppelt ist.
Achsgetriebesystem (38; 44) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Übersetzungsstufe eine Stirnradstufe (39) umfasst, bei welcher ein erstes Stirnrad (41) und ein zweites Stirnrad (40) miteinander im Zahneingriff stehen, wobei das erste Stirnrad (41) mit der Antriebswelle (9) und das zweite Stirnrad (40) mit der Anschlusswelle (37) gekoppelt ist.
Achsgetriebesystem (8; 34; 38; 44; 46; 52; 54; 56; 58; 69; 71; 78; 80; 87; 96; 97; 98; 99; 100; 101; 102; 103) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenstufe (14) axial zwischen den Zwischenübersetzungen (15, 16; 59, 60; 72, 16; 59, 81) angeordnet ist oder die Zwischenübersetzungen (15, 16; 59, 60; 72, 16; 59, 81) axial unmittelbar nebeneinanderliegend platziert sind.
Kraftfahrzeugantriebsachse (3; 33; 36; 43; 45; 51; 53; 55; 57; 68; 70; 77; 79; 86; 88; 89; 90; 91; 92; 93; 94; 95), umfassend ein Achsgetriebesystem (8; 34; 38; 44; 46; 52; 54; 56; 58; 69; 71; 78; 80; 87; 96; 97; 98; 99; 100; 101; 102; 103) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, wobei mit der ersten Abtriebswelle (13) und mit der zweiten Abtriebswelle (11) jeweils mindestens ein Antriebsrad (6, 7) verbunden ist.
Elektrischer Achsantrieb (1; 32; 35; 42) für ein Elektrofahrzeug, umfassend mindestens eine Elektromaschine (2) und eine Kraftfahrzeugantriebsachse (3; 33; 36; 43) nach Anspruch 12, wobei je ein Rotor (5) der mindestens einen Elektromaschine (2) mit der Antriebswelle (9) des Achsgetriebesystems (8; 34; 38; 44) gekoppelt ist.
Elektrischer Achsantrieb (1; 32) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Elektromaschine (2) koaxial zu der Antriebswelle (9) des Achsgetriebesystems (8; 34) angeordnet ist.
Elektrischer Achsantrieb (35; 42) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Elektromaschine (2) achsversetzt zu der Antriebswelle (9) des Achsgetriebesystems (38; 44) angeordnet ist.