DE102022210917A1

DE102022210917A1 - Achsgetriebesystem für eine Kraftfahrzeugantriebsachse

Info

Publication number: DE102022210917A1
Application number: DE102022210917.1A
Authority: DE
Inventors: Stefan Beck; Johannes Kaltenbach
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-10-17
Filing date: 2022-10-17
Publication date: 2024-04-18
Also published as: WO2024083432A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Achsgetriebesystem, umfassend eine Planetenstufe, eine erste Abtriebswelle und eine zweite Abtriebswelle, welche für Verbindungen mit Antriebsrädern einer 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, wobei das mindestens eine Planetenrad sowohl mit dem Sonnenrad als auch dem Hohlrad jeweils im Zahneingriff steht. Die Planetenstufe weist eine Standübersetzung kleiner -1 auf, wobei das Sonnenrad der Planetenstufe drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist, 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. Die Übersetzungsverhältnisse der Zwischenübersetzungen sind so aufeinander abgestimmt, dass sich in Kombination mit der Standübersetzung der Planetenstufe eine symmetrische oder annähernd symmetrische Drehmomentverteilung von der Antriebswelle auf die Abtriebswellen einstellt, wobei zwischen der ersten und zweiten Abtriebswelle ein Schaltelement zur Drehmomentübertragung zwischen den Abtriebswelle angeordnet ist.

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 zumindest annähernd 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 13. Zudem betreffen die Ansprüche 14 und 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. Bevorzugt sind in dem Planetensteg 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.
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 eine Antriebseinheit 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.
Die Erfindung umfasst 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 oder annähernd 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.
In dem erfindungsgemäßen Achsgetriebesystem wird eine symmetrische Drehmomentverteilung von der Antriebswelle auf die Abtriebswellen angestrebt, weshalb die Übersetzungsverhältnisse der Zwischenübersetzungen bevorzugt so aufeinander abgestimmt sind, dass sich in Kombination mit der Standübersetzung der Planetenstufe eine exakt symmetrische Drehmomentverteilung von der Antriebswelle auf die Abtriebswellen einstellt. Eine exakt symmetrische Drehmomentverteilung kann jedoch beispielsweise aufgrund von Wirkungsgradunterschieden und konkreten Zähnezahlen nicht immer realisiert werden. Demnach können in einer alternativen Ausgestaltung Übersetzungsverhältnisse der Zwischenübersetzungen erfindungsgemäß auch so aufeinander abgestimmt sein, dass sich eine annähernd symmetrische Drehmomentverteilung von der Antriebswelle auf die Abtriebswellen einstellt. Unter dem Wortlaut „annähernd symmetrisch“ ist im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung eine Drehmomentverteilung zu verstehen, die geringfügige Abweichung von einer exakt symmetrischen Drehmomentverteilung aufweist. Als geringfügige Abweichung ist in diesem Zusammenhang beispielsweise eine Abweichung von weniger als 5%, vorzugsweise von weniger als 3%, bevorzugt von weniger als 1 % zu verstehen.
Das erfindungsgemäße Achsgetriebesystem sieht außerdem ein Schaltelement vor, das zwischen der ersten und zweiten Abtriebswelle angeordnet und zur Drehmomentübertragung zwischen den Abtriebswellen eingerichtet ist. Das Schaltelement dient demnach als Differentialsperre. Durch das Schaltelement kann bei einer Drehmomentübertragung Einfluss auf die Fahrdynamik des Fahrzeugs genommen werden.
Eine derartige Ausgestaltung eines Achsgetriebesystems hat 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.
Nach einem Ausführungsbeispiel ist das Schaltelement axial zwischen den Zwischenübersetzungen angeordnet. In Weiterbildung der Erfindung ist das Schaltelement in einer Ebene mit der Planetenstufe angeordnet. Dadurch ist eine axial kompakte Bauweise des Achsgetriebesystems möglich.
In einer alternativen Ausführungsform ist das Schaltelement in einer Ebene mit einer der Zwischenübersetzungen angeordnet. Demnach ist das Schaltelement axial und/oder radial innerhalb eines der beiden Stirnräder der jeweiligen Zwischenübersetzung, das auf der Radachse liegt, welche durch die koaxial zueinander liegenden Abtriebswellen gebildet ist.
Vorzugsweise ist das Schaltelement ein kraftschlüssiges Schaltelement. Insbesondere ist das Schaltelement eine Reibkupplung. Denkbar ist, dass die miteinander in Wirkverbindung bringbaren Teile oder Abschnitte der beiden Abtriebswellen mindestens zwei miteinander korrespondierende Reibflächen aufweisen. Je zwei miteinander korrespondierende Reibflächen bilden dabei ein Reibflächenpaar. Es können mehrere Reibflächenpaare vorgesehen sein, die beispielsweise in Form von axial alternierend angeordneten Lamellenpaaren ausgebildet sind. Die Reibkupplung ist demnach eine Lamellenkupplung. Im Fall einer Lamellenkupplung sind die miteinander korrespondierenden Reibflächen im Wesentlichen eben ausgeführt. Denkbar ist auch eine konusförmige Ausbildung der miteinander korrespondierenden Reibflächen, wodurch ein erzielbares Reibmoment erhöht wird. Ein als Reiblamelle oder als Reibkonus ausgeführtes Reibelement oder ein daran axial angrenzendes Bauteil kann zudem zur Axialspieleinstellung dienen. Durch ein reibschlüssiges Schaltelement ist eine Regelung der Drehmomentübertragung möglich.
Alternativ ist das Schaltelement ein formschlüssiges Schaltelement. Ein formschlüssiges Schaltelement realisiert ein drehfestes Koppeln der beiden Abtriebswellen. Insbesondere ist das Schaltelement als Klauenkupplung ausgebildet. Zum Schalten der Klauenkupplung hat eine Synchronisierung der miteinander drehfest zu verbindenden Bauteile zu erfolgen.
Das Schaltelement kann entweder „passiv“ oder „aktiv“ betätigbar ausgeführt sein. Eine Ausführung mit passiver Betätigung sieht beispielsweise vor, dass eine Betätigungskraft durch eine vorgespannte Feder, durch eine Axialkraft resultierend aus Verzahnung(en) oder durch Rampenstrukturen erzeugt wird. Eine Ausführung mit aktiver Betätigung sieht beispielsweise vor, dass eine Betätigung des Schaltelements über einen Hydraulikzylinder, der gehäusefest oder mitrotierend angeordnet sein kann, oder elektromechanisch durch separate Aktuierung erfolgt. Die Aktuierung kann über einen Spindeltrieb, über gegeneinander abgleitende Rampenstrukturen oder dergleichen erfolgen.
Gegenstand der Erfindung ist nach einem weiteren Aspekt 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. Denkbar ist ferner, dass die Elektromaschine senkrecht zur Antriebswelle des Achsgetriebesystems angeordnet ist. Die Antriebsleistung der Elektromaschine kann beispielsweise über eine als Kegelradgetriebe ausgebildete Übersetzungsstufe umgelenkt und auf die Antriebswelle des Achsgetriebesystems übertragen werden. Sind mehrere Elektromaschinen vorgesehen, können diese unter anderem in Abhängigkeit der fahrzeugaufbauseitigen Gegebenheiten an das Achsgetriebesystem angebunden werden.
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 erfindungsgemäßen elektrischen Achsantriebs mit einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugantriebsachse gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Achsantriebs mit der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugantriebsachse gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
3 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Achsantriebs mit der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugantriebsachse gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
4 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Achsantriebs mit der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugantriebsachse gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
5 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Achsantriebs mit der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugantriebsachse gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
6 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Achsantriebs mit der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugantriebsachse gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung; und
7 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Achsantriebs mit der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugantriebsachse gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung.

Aus 1 geht eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäß ausgestalteten elektrischen Achsantriebs 1 hervor, welcher bevorzugt als Antriebsachse eines - hier nicht gezeigten - 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, 7 der Kraftfahrzeugantriebsachse 3 als Elektromotor sowie zum Abbremsen der Antriebsräder 6, 7 als Generator betrieben werden kann. Die Elektromaschine 2 ist hier lediglich in 1 gezeigt. Zur Vereinfachung wird auf eine Darstellung der Elektromaschine 2 in 2 bis 7 verzichtet. Hier ist lediglich eine Antriebswelle 9 dargestellt, die antriebswirksam mit der Elektromaschine 2 verbunden ist.
Neben den Antriebsrädern 6, 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 ersten Ausgangswelle 10, einer ersten Abtriebswelle 11, einer zweiten Ausgangswelle 12 und einer zweiten Abtriebswelle 13 ferner eine Planetenstufe 14 sowie eine erste Zwischenübersetzung 15 sowie eine zweite Zwischenübersetzung 16. Während die Antriebswelle 9 drehfest mit dem Rotor 5 der Elektromaschine 2 verbunden ist, bilden die Abtriebswellen 11, 13 an Wellenenden Anschlussstellen 17, 18, an welchen jeweils das jeweilige Antriebsrad 6 bzw. 7 der Kraftfahrzeugantriebsachse 3 drehfest befestigt ist. Bevorzugt liegt die jeweilige Anschlussstelle 17, 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, 13 zu verteilen und dabei durch eine Übersetzung ins Langsame höhere Abtriebsdrehmomente an den Abtriebswellen 11, 12 und damit auch den Antriebsrädern 6, 7 zu erzeugen. Hierdurch kann als Elektromaschine 2 eine schnelllaufende Maschine zur Anwendung kommen.
Eine Verteilung der Antriebsleistung 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 um bzw. außenliegenden 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 ersten Ausgangswelle 12 und das Hohlrad 21 drehfest mit der zweiten 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, 12 zur Folge hat. Zum anderen führt die Standübersetzung kleiner - 1 dazu, dass die Ausgangswellen 10, 12 unterschiedliche Drehrichtungen aufweisen. Um nun letztendlich eine symmetrische Verteilung auf die beiden Abtriebswellen 11, 13 zu erreichen, sowie jeweils eine weitere, zusätzliche Übersetzung ins Langsame zu realisieren, sind die Zwischenübersetzungen 15, 16 jeweils zwischen der jeweiligen Ausgangswelle 10, 12 und der zugehörigen Abtriebswelle 11, 13 vorgesehen.
Wie in 1 zu erkennen ist, sind die beiden Zwischenübersetzungen 15, 16 axial unmittelbar nebeneinanderliegend platziert. Die erste Zwischenübersetzung 15 ist durch eine erste Stirnradstufe 27 gebildet, welche sich aus zwei Stirnrädern 28, 29 zusammensetzt. Die Stirnräder 28, 29 stehen permanent miteinander im Zahneingriff, wobei das erste Stirnrad 28 hierbei drehfest auf der ersten Abtriebswelle 11 und das zweite Stirnrad 29 drehfest auf der ersten Ausgangswelle 12 angeordnet ist. Dementsprechend sind die erste Ausgangswelle 12 und die erste Abtriebswelle 11 über die erste Stirnradstufe 27 permanent miteinander gekoppelt.
Auch die zweite Zwischenübersetzung 16 ist durch eine zweite Stirnradstufe 23 gebildet, welche sich aus zwei Stirnrädern 24, 25 sowie einem Zwischenrad 26 zusammensetzt. Dabei ist das dritte Stirnrad 24 drehfest auf der zweiten Ausgangswelle 10 platziert und steht mit dem Zwischenrad 26 im Zahneingriff, welches gleichzeitig zudem auch mit dem vierten Stirnrad 25 kämmt. Das vierte Stirnrad 25 ist hierbei drehfest auf der zweiten Abtriebswelle 13 platziert. Insofern koppelt die zweite Stirnradstufe 23 die zweite Ausgangswelle 10 und die zweite Abtriebswelle 13 ständig miteinander.
Als Besonderheit sind nun ein durch die zweite Stirnradstufe 23 definiertes Übersetzungsverhältnis und ein durch die erste Stirnradstufe 27 definiertes Übersetzungsverhältnis so aufeinander abgestimmt, dass die asymmetrische Verteilung der Planetenstufe 14 von der Antriebswelle 9 auf die Ausgangswellen 10, 12 in eine insgesamt symmetrische Verteilung auf die Abtriebswellen 11, 13 ausgeglichen wird. Dabei sind die Übersetzungsverhältnisse der Stirnradstufen 23, 27 so gewählt, dass eine zwischen der Antriebswelle 9 und der ersten Abtriebswelle 11 wirksame Gesamtübersetzung einer zwischen der Antriebswelle 9 und der zweiten Abtriebswelle 13 wirksamen Gesamtübersetzung entspricht. Aufgrund des zusätzlichen Zahneingriffs bei der zweiten Stirnradstufe 23 im Vergleich zu der ersten Stirnradstufe 27 werden dabei zudem gleiche Drehrichtungen der Abtriebswellen 11, 13 hervorgerufen.
Bei dem Achsgetriebesystem 8 der Kraftfahrzeugantriebsachse 3 liegen die Abtriebswellen 11, 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, 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, 18 der Abtriebswellen 11, 13 angeordnet, wobei die Planetenstufe 14 hierbei axial neben den beiden axial benachbarten Zwischenübersetzungen 15, 16 platziert ist. Damit sind die Zwischenübersetzungen 15, 16 axial nahe dem ersten Antriebsrad 6 angeordnet. Auch eine spiegelsymmetrische Ausbildung des Achsgetriebesystem 8 ist denkbar, so dass die Zwischenübersetzungen 15, 16 axial nahe dem zweiten Antriebsrad 7 angeordnet wären.
Zwischen der ersten und zweiten Abtriebswelle 11, 13 ist ein Schaltelement S zur Drehmomentübertragung zwischen den Abtriebswellen 11, 13 angeordnet. Das Schaltelement S dient als Differentialsperre und ist nach 1 als kraft- bzw. reibschlüssiges Schaltelement, hier als Reibkupplung bzw. als Lamellenkupplung, ausgebildet. Die Reibflächen sind demnach im Wesentlichen eben ausgebildet und erstrecken sich bezogen auf die Radachse 30 im Wesentlichen in radialer Richtung. Das Schaltelement S ist zudem in einer Ebene mit der ersten Stirnradstufe 27 angeordnet. Vorliegend ist das Schaltelement S räumlich teilweise innerhalb des ersten Stirnrades 28 angeordnet, welches drehfest mit der ersten Abtriebswelle 11 verbunden ist. Der übrige Teil des Schaltelements S ist axial zwischen den Zwischenübersetzungen 15, 16 auf der Radachse 30 angeordnet. Mittels des Schaltelements S kann ein Drehmoment zwischen den Abtriebswellen 11, 13 übertragen werden.
2 zeigt eine schematische Ansicht eines elektrischen Achsantriebs 1, welcher eine Kraftfahrzeugantriebsachse 3 gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung aufweist. Dabei entspricht diese Kraftfahrzeugantriebsachse 3 im Wesentlichen der vorhergehenden Variante nach 1, mit dem Unterschied, dass bei dem Achsgetriebesystem 32 die erste Stirnradstufe 27 eine Zwischenwelle 26 aufweist, welche sowohl mit dem ersten Stirnrad 28 als auch mit dem zweiten Stirnrad 29 kämmt, während die zweite Stirnradstufe 23 lediglich das dritte und vierte Stirnrad 24, 25 aufweist. Die Anbindung der Stirnräder 24, 25, 28, 29 an die entsprechenden Wellen 10, 11, 12, 13 ist analog zu 1 ausgeführt. Außerdem ist das Schaltelement S räumlich teilweise innerhalb des vierten Stirnrades 25 angeordnet, welches drehfest mit der zweiten Abtriebswelle 13 verbunden ist. Der übrige Teil des Schaltelements S ist axial zwischen den Zwischenübersetzungen 15, 16 auf der Radachse 30 angeordnet.
Aus 3 geht eine schematische Ansicht eines elektrischen Achsantriebs 1 hervor, bei welchem eine Kraftfahrzeugantriebsachse 3 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist. Diese Ausführungsform entspricht dabei erneut im Wesentlichen der Variante nach 1, wobei im Unterschied dazu die zweite Zwischenübersetzung 16 des Achsgetriebesystems 33 als Zugmitteltrieb 38 ausgebildet ist. Der Zugmitteltrieb 38 weist ein Zugmittel 39 in Form einer Kette oder eines Riemens auf, die bzw. der zwei Zugmittelscheiben 40, 41 miteinander koppelt. Während die erste Zugmittelscheibe 40 drehfest mit der zweiten Ausgangswelle 10 verbunden ist, steht die zweite Zugmittelscheibe 41 drehfest mit der ersten Abtriebswelle 11 in Verbindung. Die beiden Zugmittelscheiben 40, 41 weisen ein bestimmtes Größenverhältnis zueinander auf und definieren hierdurch ein Übersetzungsverhältnis zwischen der zweiten Ausgangswelle 10 und der ersten Abtriebswelle 11. Erneut sind die Übersetzungsverhältnisse der Zwischenübersetzungen 15, 16 dabei so aufeinander abgestimmt, dass ausgehend von der Antriebswelle 9 eine symmetrische Drehmomentverteilung bei gleichen Drehrichtungen auf die Abtriebswellen 11, 13 stattfindet. Auch im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 3 der Variante nach 1, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
4 zeigt eine schematische Ansicht eines elektrischen Achsantriebs 1, bei welchem eine Kraftfahrzeugantriebsachse 3 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist. Diese Ausführungsform entspricht dabei erneut im Wesentlichen der Variante nach 2, wobei im Unterschied dazu die erste Zwischenübersetzung 15 des Achsgetriebesystems 34 als Zugmitteltrieb 38 ausgebildet ist. Der Zugmitteltrieb 38 weist ein Zugmittel 39 in Form einer Kette oder eines Riemens auf, die bzw. der zwei Zugmittelscheiben 40, 41 miteinander koppelt. Während die erste Zugmittelscheibe 40 drehfest mit der ersten Ausgangswelle 12 verbunden ist, steht die zweite Zugmittelscheibe 41 drehfest mit der zweiten Abtriebswelle 13 in Verbindung. Die beiden Zugmittelscheiben 40, 41 weisen ein bestimmtes Größenverhältnis zueinander auf und definieren hierdurch ein Übersetzungsverhältnis zwischen der zweiten Ausgangswelle 10 und der ersten Abtriebswelle 11. Erneut sind die Übersetzungsverhältnisse der Zwischenübersetzungen 15, 16 dabei so aufeinander abgestimmt, dass ausgehend von der Antriebswelle 9 eine symmetrische Drehmomentverteilung bei gleichen Drehrichtungen auf die Abtriebswellen 11, 13 stattfindet. Auch im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 4 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
Aus 5 geht eine schematische Ansicht eines elektrischen Achsantriebs 1 hervor, bei welchem eine Kraftfahrzeugantriebsachse 3 gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist. Diese Ausführungsform entspricht dabei im Wesentlichen der Variante nach 1, wobei im Unterschied dazu das Schaltelement S des Achsgetriebesystems 35 als Reibkupplung ausgebildet ist, deren Reibpartner im Wesentlichen konusförmige Reibflächen aufweisen. Das Schaltelement S ist zudem axial zwischen den Zwischenübersetzungen 15, 16 angeordnet. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 5 der Variante nach 1, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
6 zeigt eine schematische Ansicht eines elektrischen Achsantriebs 1, bei welchem eine Kraftfahrzeugantriebsachse 3 gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist. Diese Ausführungsform entspricht dabei im Wesentlichen der Variante nach 1 und 5, wobei im Unterschied dazu das Schaltelement S des Achsgetriebesystems 36 als formschlüssiges Schaltelement, hier als Klauenkupplung, ausgebildet ist. Durch Synchronisierung der Abtriebswellen 11, 13 kann ein Formschluss zur Drehmomentübertragung zwischen den Abtriebswellen 11, 13 erzeugt werden. Das Schaltelement S ist axial zwischen den Zwischenübersetzungen 15, 16 angeordnet. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 5 der Variante nach 1 und 5, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
Aus 7 geht eine schematische Ansicht eines elektrischen Achsantriebs 1 hervor, bei welchem eine Kraftfahrzeugantriebsachse 3 gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist. Diese Ausführungsform entspricht dabei im Wesentlichen der Variante nach 1, wobei im Unterschied dazu das Schaltelement S des Achsgetriebesystems 37 axial zwischen den beiden Zwischenübersetzungen 15, 16 angeordnet ist. Zudem ist auch die Planetenstufe 14 axial zwischen den Zwischenübersetzungen 15, 16 angeordnet. Damit liegen das Schaltelement S und die Planetenstufe 14 in einer gemeinsamen Ebene, die sich ausgehend von der Achse 31 radial erstreckt. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 7 der Variante nach 1, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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, wobei zudem mittels der Schaltelements S eine Sperrfunktion zwischen den Abtriebswellen 11, 13 realisierbar ist.
Bezugszeichen

1: Elektrischer Achsantrieb
2: Elektromaschine
3: Kraftfahrzeugantriebsachse
4: Stator
5: Rotor
6: Erstes Antriebsrad
7: Zweites Antriebsrad
8: Achsgetriebesystem
9: Antriebswelle
10: Zweite Ausgangswelle
11: Erste Abtriebswelle
12: Erste Ausgangswelle
13: Zweite Abtriebswelle
14: Planetenstufe
15: Erste Zwischenübersetzung
16: Zweite Zwischenübersetzung
17: Erste Anschlussstelle
18: Zweite Anschlussstelle
19: Sonnenrad
20: Planetensteg
21: Hohlrad
22: Planetenrad
23: Zweite Stirnradstufe
24: Drittes Stirnrad
25: Viertes Stirnrad
26: Zwischenrad
27: Erste Stirnradstufe
28: Erstes Stirnrad
29: Zweites Stirnrad
30: Radachse
31: Achse
32: Achsgetriebesystem
33: Achsgetriebesystem
34: Achsgetriebesystem
35: Achsgetriebesystem
36: Achsgetriebesystem
37: Achsgetriebesystem
38: Zugmitteltrieb
39: Zugmittel
40: Erste Zugmittelscheibe
41: Zweite Zugmittelscheibe
S: Schaltelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012101209 A1 [0003]

Claims

Achsgetriebesystem (8, 32, 33, 34, 35, 36, 37) für eine Kraftfahrzeugantriebsachse (3), insbesondere für einen elektrischen Achsantrieb (1), umfassend eine Planetenstufe (14), eine erste Abtriebswelle (11) und eine zweite Abtriebswelle (13), welche für Verbindungen mit Antriebsrädern (6, 7) der Kraftfahrzeugantriebsachse (3) 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 (15) mit der ersten Abtriebswelle (11) gekoppelt ist, und das Hohlrad (21) drehfest mit einer zweiten Ausgangswelle (10) verbunden ist, welche über eine zweite Zwischenübersetzung (16) mit der zweiten Abtriebswelle (13) gekoppelt ist, - und dass Übersetzungsverhältnisse der Zwischenübersetzungen (15, 16) so aufeinander abgestimmt sind, dass sich in Kombination mit der Standübersetzung der Planetenstufe (14) eine symmetrische oder annähernd symmetrische Drehmomentverteilung von der Antriebswelle (9) auf die Abtriebswellen (11, 13) einstellt, wobei zwischen der ersten und zweiten Abtriebswelle (11, 13) ein Schaltelement (S) zur Drehmomentübertragung zwischen den Abtriebswellen (11, 13) angeordnet ist.
Achsgetriebesystem (8, 32, 33, 34, 35, 36, 37) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die eine Zwischenübersetzung (15, 16) gleiche Drehrichtungen der jeweiligen Ausgangswelle und der jeweiligen Abtriebswelle bewirkt sind, während die andere Zwischenübersetzung (15, 16) entgegensetzte Drehrichtungen der jeweiligen Ausgangswelle und der jeweiligen Abtriebswelle erzeugt.
Achsgetriebesystem (8, 32, 35, 36, 37) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Zwischenübersetzung (15, 16) durch eine erste Stirnradstufe (23, 27) mit zwei, miteinander im Zahneingriff stehenden Stirnrädern (24, 25, 28, 29) gebildet ist, von denen ein Stirnrad (24, 29) drehfest auf der der einen Zwischenübersetzung (15, 16) zugeordneten Ausgangswelle (10, 12) und ein Stirnrad (25, 28) auf der der einen Zwischenübersetzung (15, 16) zugeordneten Abtriebswelle (11, 13) platziert ist, wobei die andere Zwischenübersetzung (15, 16) durch eine zweite Stirnradstufe (23, 27) gebildet ist, in welcher zwei Stirnräder (24, 25, 28, 29) jeweils mit einem Zwischenrad (26) kämmen, und wobei bei der zweiten Stirnradstufe (23, 27) ein Stirnrad (24, 29) drehfest auf der der anderen Zwischenübersetzung (15, 16) zugeordneten Ausgangswelle (10, 12) und ein Stirnrad (25, 28) auf der der anderen Zwischenübersetzung (15, 16) zugeordneten Abtriebswelle (11, 13) platziert ist.
Achsgetriebesystem (33, 34) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Zwischenübersetzung (16, 59) durch eine erste Stirnradstufe (27, 61) mit zwei, miteinander im Zahneingriff stehenden Stirnrädern (24, 25, 28, 29) gebildet ist, von denen ein Stirnrad (24, 29) drehfest auf der der einen Zwischenübersetzung (15, 16) zugeordneten Ausgangswelle (12, 10) und ein Stirnrad (25, 28) auf der der einen Zwischenübersetzung (15, 16) zugeordneten Abtriebswelle (11, 13) platziert ist, wobei die andere Zwischenübersetzung (15, 16) durch einen Zugmitteltrieb (38) gebildet ist, in welchem ein Zugmittel (39) zwei Zugmittelscheiben (40, 41) miteinander koppelt, von denen eine Zugmittelscheibe (40) drehfest auf der der anderen Zwischenübersetzung (15, 16) zugeordneten Ausgangswelle (10, 12) und eine Zugmittelscheibe (41) auf der der anderen Zwischenübersetzung (15, 16) zugeordneten Abtriebswelle (11, 13) platziert ist.
Achsgetriebesystem (8, 32, 33, 34, 35, 36, 37) 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 der Anschlussstellen (17, 18) versetzt angeordnet ist.
Achsgetriebesystem (8, 32, 33, 34, 35, 36, 37) 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 (8, 32, 33, 34, 35, 36, 37) 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 Fahrtrichtung nach vorne oder nach hinten versetzt liegt.
Achsgetriebesystem (8, 32, 33, 34, 35, 36, 37) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenstufe (14) axial zwischen den Zwischenübersetzungen (15, 16) angeordnet ist oder die Zwischenübersetzungen (15, 16) axial unmittelbar nebeneinanderliegend platziert sind.
Achsgetriebesystem (35, 36, 37) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (S) axial zwischen den Zwischenübersetzungen (15, 16) angeordnet ist.
Achsgetriebesystem (37) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (S) in einer Ebene mit der Planetenstufe (14) angeordnet ist.
Achsgetriebesystem (8, 32, 33, 34) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (S) in einer Ebene mit einer der Zwischenübersetzungen (15, 16) angeordnet ist.
Achsgetriebesystem (8, 32, 33, 34, 35, 36, 37) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (S) ein kraftschlüssiges Schaltelement oder ein formschlüssiges Schaltelement ist.
Kraftfahrzeugantriebsachse (3), umfassend ein Achsgetriebesystem (8, 32, 33, 34, 35, 36, 37) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, wobei mit der ersten Abtriebswelle (11) und mit der zweiten Abtriebswelle (13) jeweils mindestens ein Antriebsrad (6, 7) antriebswirksam verbunden ist.
Elektrischer Achsantrieb (1) für ein Elektrofahrzeug, umfassend mindestens eine Elektromaschine (2) und eine Kraftfahrzeugantriebsachse (3) nach Anspruch 13, wobei je ein Rotor (5) der mindestens einen Elektromaschine (2) mit der Antriebswelle (9) des Achsgetriebesystems (8, 32, 33, 34, 35, 36, 37) gekoppelt ist.
Elektrischer Achsantrieb (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Elektromaschine (2) koaxial oder achsversetzt zu der Antriebswelle (9) des Achsgetriebesystems (8, 32, 33, 34, 35, 36, 37) angeordnet ist.