DE112020002049T5

DE112020002049T5 - Drehmomentübertragungssystem für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE112020002049T5
Application number: DE112020002049.5T
Authority: DE
Inventors: Hervé Maurel; Camelia Jivan; Thierry Guinot; Christophe Dhalleine; Arnaud Dole; Dejan STRBAC; Ciftcioglu Mert; Christian Finger; Hugues TAVERNE
Original assignee: Valeo Embrayages SAS
Current assignee: Valeo Embrayages SAS
Priority date: 2019-04-24
Filing date: 2020-04-23
Publication date: 2022-02-24
Also published as: FR3095488A1; WO2020216870A1; FR3095488B1

Abstract

Übertragungssystem (1) für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Hybrid- oder Elektroautomobil, umfassend: - eine elektrische Maschine (20), die um eine X-Achse angeordnet ist und einen Stator (21), einen Rotor (22) und ein Ausgangselement (23) umfasst, wobei das Ausgangselement (23) der elektrischen Maschine (20) durch den Rotor (22) um die X-Achse in Drehung versetzt wird, - eine Kupplungsvorrichtung (10), wobei die Kupplungsvorrichtung (10) zumindest teilweise im Inneren des Stators (21) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehmomentübertragungssystem für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, insbesondere für ein Elektro- oder Hybridautomobil.
Stand der Technik
Die Erfindung ist insbesondere bei Hybridfahrzeugen und Elektrofahrzeugen anwendbar. Die Drehzahlen einer elektrischen Maschine können sehr hoch sein, zum Beispiel 15.000 Umdrehungen pro Minute oder mehr, insbesondere bei zweistufigen elektrischen Antriebssträngen.
Zur Anpassung von Geschwindigkeit und Drehmoment erfordert der Einsatz von Elektromotoren generell eine Übertragung mit einer Drehzahlreduziervorrichtung, die es erlaubt, das gewünschte Geschwindigkeits- und Drehmomentausgangsniveau an jedem Rad zu erreichen, sowie ein Differential, um die Geschwindigkeit zwischen zwei seitlich gegenüberliegenden Rädern zu variieren.
Um sich unterschiedlichen Fahrzeuggeschwindigkeiten anpassen zu können, ist es bekannt, Kupplungen einzusetzen, die es erlauben, das gewünschte Untersetzungsverhältnis an der Drehzahlreduziervorrichtung zu wählen. Eine solche Vorrichtung ist zum Beispiel in der Druckschrift DE102016202723 offenbart.
Die Kombination aus einer Kupplungsvorrichtung und einer elektrischen Maschine ist allerdings in bestimmten Umgebungen, in denen der verfügbare Platz begrenzt ist, nur schwer zu realisieren. Die Erfindung bietet eine Lösung für dieses Problem.
Darstellung der Erfindung
Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung ein Übertragungssystem für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Hybrid- oder Elektrokraftfahrzeug, umfassend:

- eine elektrische Maschine, die um eine Achse X angeordnet ist und einen Stator, einen Rotor und ein Ausgangselement umfasst, wobei das Ausgangselement der elektrischen Maschine durch den Rotor um die Achse X in Drehung versetzt wird,
- eine Kupplungsvorrichtung,

Mit anderen Worten, die Kupplungsvorrichtung ist zumindest teilweise in dem Raum angeordnet, der die X-Achse und den Stator in radialer Richtung voneinander trennt.
Dadurch, dass zumindest ein Teil der Kupplungsvorrichtung im Inneren des Stators untergebracht ist, wird der axiale Platzbedarf des Drehmomentübertragungssystems verringert.
Der Stator umfasst hier sowohl ein Statorgehäuse als auch eine Wicklung.
Das Übertragungssystem kann auch eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:

Die elektrische Maschine hat einen Hohlraum, der sich um die X-Achse erstreckt, und die Kupplungsvorrichtung hat einen Vorsprung, der sich ebenfalls um die X-Achse erstreckt und in dem Hohlraum der elektrischen Maschine angeordnet ist.

Der Vorsprung kann die Form eines zylindrischen, konischen oder kegelstumpfförmigen Auswuchs, einer Kuppel oder eines Buckels haben. Der Vorsprung kann mehrere Stufen aufweisen, wobei jede Stufe eine dieser Formen aufweisen kann.
In einer Ausführungsform ist nur der Vorsprung im Hohlraum der elektrischen Maschine angeordnet.
Der Stator, der Rotor und das Ausgangselement der elektrischen Maschine erstrecken sich in Umfangsrichtung um die X-Achse.
Der Stator ist mit einem Statorgehäuse und einer Wicklung versehen.
Der Statorkörper ist rohrförmig und erstreckt sich entlang der X-Achse.
Die Wicklung erstreckt sich in axialer Richtung entlang des Statorkörpers.
Die Kupplungsvorrichtung ist relativ zum Statorkörper axial versetzt.
Die Wicklung ragt axial aus dem Statorkörper heraus, zumindest in Richtung der Kupplungsvorrichtung.
Die Kupplungsvorrichtung ist zumindest teilweise innerhalb der Wicklung angeordnet. Mit anderen Worten, die Kupplungsvorrichtung ist zumindest teilweise in dem Raum angeordnet, der die X-Achse und die Wicklung in radialer Richtung voneinander trennt.
Die Kupplungsvorrichtung ist zumindest teilweise innerhalb der Wicklung, aber außerhalb des Statorkörpers angeordnet.
Unter dem Inneren des Statorkörpers wird der Raum verstanden, der die X-Achse axial vom Statorkörper trennt. Unter dem Äußeren des Statorkörpers wird der Raum verstanden, der außerhalb des Raums liegt, welcher die X-Achse axial vom Statorkörper trennt.
Die Wicklung umfasst Wickelköpfe, die in dem Teil der Wicklung ausgebildet sind, der axial aus dem Statorkörper herausragt.
Die Kupplungsvorrichtung ist zumindest teilweise innerhalb der Wickelköpfe angeordnet. Mit anderen Worten: Die Kupplungsvorrichtung ist zumindest teilweise in dem Raum angeordnet, der die X-Achse und die Wickelköpfe radial voneinander trennt.
Die Kupplungsvorrichtung umfasst ein erstes Eingangselement, ein erstes Ausgangselement und eine erste Kupplung, die sich in Umfangsrichtung um die X-Achse herum erstrecken, wobei die erste Kupplung geeignet ist, die Übertragung eines Drehmoments zwischen dem ersten Eingangselement und dem ersten Ausgangselement der Kupplungsvorrichtung zu unterbrechen.
Das erste Eingangselement der Kupplungsvorrichtung wird durch das Ausgangselement der elektrischen Maschine angetrieben und ist zumindest teilweise im Inneren des Stators angeordnet.
Die erste Kupplung ist außerhalb des Stators angeordnet.
Mit anderen Worten: Das erste Eingangselement der Kupplungsvorrichtung ist zumindest teilweise in dem Raum angeordnet, der die X-Achse und den Stator radial trennt.
Das erste Eingangselement der Kupplungsvorrichtung ist zumindest teilweise innerhalb der Wicklung angeordnet. Mit anderen Worten: Das erste Eingangselement der Kupplungsvorrichtung ist zumindest teilweise in dem Raum angeordnet, der die X-Achse und die Wicklung radial trennt.
Das erste Eingangselement der Kupplungsvorrichtung ist zumindest teilweise innerhalb der Wicklung, aber außerhalb des Statorkörpers angeordnet.
Das erste Eingangselement der Kupplungsvorrichtung ist zumindest teilweise innerhalb der Wickelköpfe angeordnet. Mit anderen Worten: Das erste Eingangselement der Kupplungsvorrichtung ist zumindest teilweise in dem Raum angeordnet, der die X-Achse und die Wickelköpfe radial trennt.
Das erste Eingangselement der Kupplungsvorrichtung wird durch das Ausgangselement der elektrischen Maschine um die X-Achse in Drehung angetrieben.
Das erste Eingangselement umfasst einem Eingangsflansch.
Der Eingangsflansch ist zwischen dem Rotor der elektrischen Maschine und der ersten Kupplung angeordnet.
Das Ausgangselement der elektrischen Maschine und das erste Eingangselement der Kupplungsvorrichtung sind mittels einer ersten Drehkopplungsverbindung, die teilweise oder vollständig innerhalb des Stators, insbesondere innerhalb der Wicklung, aber außerhalb des Statorkörpers angeordnet ist, drehfest miteinander um die X-Achse verbunden.
Der Stator hat allgemein die Form eines Rohrs mit einem Innen- und einem Außendurchmesser, dessen Drehachse die X-Achse ist, wobei die Kupplungsvorrichtung, insbesondere das erste Eingangselement, zumindest teilweise radial innerhalb des Innendurchmessers des Stators angeordnet ist.
Unter „zumindest teilweise innerhalb des Stators angeordnet“ ist also zu verstehen, dass etwas zumindest teilweise innerhalb der Rohrform des Stators angeordnet ist.
Die Kupplungsvorrichtung umfasst ferner ein zweites Eingangselement, ein zweites Ausgangselement und eine zweite Kupplung, die um die X-Achse herum angeordnet sind, wobei die zweite Kupplung in der Lage ist, die Übertragung eines Drehmoments zwischen dem zweiten Eingangselement und dem zweiten Ausgangselement der Kupplungsvorrichtung zu unterbrechen.
Die erste und die zweite Kupplung umfassen Reibscheiben.
Die erste und die zweite Kupplung, insbesondere deren Reibscheiben, sind außerhalb des Schutzgehäuses der elektrischen Maschine angeordnet. Das Übertragungssystem umfasst ferner eine Drehzahlreduziervorrichtung, wobei die Drehzahlreduziervorrichtung ein erstes Getriebe und ein zweites Getriebe umfasst, wobei das erste Getriebe ein erstes Eingangselement umfasst, das von dem ersten Ausgangselement der Kupplungsvorrichtung in Drehung angetrieben wird, und das zweite Getriebe ein zweites Eingangselement umfasst, das von dem zweiten Ausgangselement der Kupplungsvorrichtung in Drehung angetrieben wird.
Das zweite Eingangselement der Kupplungsvorrichtung wird durch das Ausgangselement der elektrischen Maschine um die X-Achse in Drehung angetrieben.
Das zweite Eingangselement und das erste Eingangselement haben einen gemeinsamen Abschnitt.
Mit anderen Worten: Die Kupplungsvorrichtung kann durch eine Doppelkupplung realisiert werden, und das Übertragungssystem kann zwei Gänge aufweisen, wobei die Doppelkupplung die Möglichkeit bietet, abwechselnd einen der beiden Gänge zu wählen.
So ist die Einführung eines Teils der Kupplungsvorrichtung in das Innere des Stators besonders vorteilhaft bei einer Getriebearchitektur mit zwei Kupplungen und zwei Drehzahlreduzierungspfaden, da diese Art von Architektur im Allgemeinen sehr platzraubend ist.
Das erste Ausgangselement der Kupplungsvorrichtung ist rotatorisch mit dem ersten Eingangselement des ersten Getriebes verbunden, nicht aber mit dem zweiten Eingangselement des zweiten Getriebes.
Das zweite Ausgangselement der Kupplungsvorrichtung ist rotatorisch mit dem zweiten Eingangselement des zweiten Getriebes, nicht aber mit dem ersten Eingangselement des ersten Getriebes verbunden.
Das erste Getriebe hat ein erstes Drehzahlverhältnis und das zweite Getriebe hat ein zweites Drehzahlverhältnis.
Das erste Drehzahlverhältnis und das zweite Drehzahlverhältnis sind unterschiedlich.
Das erste Drehzahlverhältnis ist kleiner als das zweite.
Das erste Getriebe hat ein Drehzahlverhältnis zwischen 0,2 und 1.
Das zweite Getriebe hat ein Drehzahlverhältnis zwischen 0,25 und 1,5.
Die erste Kupplung und die zweite Kupplung sind außerhalb des Stators angeordnet.
Das erste Eingangselement der Kupplungsvorrichtung wird durch das Ausgangselement der elektrischen Maschine um die X-Achse in Drehung angetrieben, und das zweite Eingangselement der Kupplungsvorrichtung wird durch das Ausgangselement der elektrischen Maschine um die X-Achse in Drehung angetrieben.
Das erste Eingangselement der Drehzahlreduziervorrichtung wird durch das erste Ausgangselement der Kupplungsvorrichtung um die X-Achse in Drehung angetrieben und das zweite Eingangselement der Drehzahlreduziervorrichtung wird durch das zweite Ausgangselement der Kupplungsvorrichtung um die X-Achse in Drehung angetrieben.
Das erste Eingangselement der Drehzahlreduziervorrichtung ist geeignet, ein erstes Eingangsritzel in Drehung um die X-Achse anzutreiben, und das zweite Eingangselement der Drehzahlreduziervorrichtung ist geeignet, ein zweites Eingangsritzel in Drehung um die X-Achse anzutreiben.
Das erste Eingangsritzel und das zweite Eingangsritzel sind auf der X-Achse axial versetzt. Bei dieser Bauweise ist es besonders vorteilhaft, axial Platz zu sparen, indem ein Teil der Kupplungsvorrichtung im Inneren des Stators untergebracht wird.
Die erste Kupplung und die zweite Kupplung sind relativ zum Stator axial versetzt.
Das erste Eingangsritzel und das zweite Eingangsritzel sind relativ zur ersten Kupplung und relativ zur zweiten Kupplung axial versetzt.
Die erste Kupplung und die zweite Kupplung sind axial zwischen einerseits dem Stator der elektrischen Maschine und andererseits dem ersten Eingangsritzel und dem zweiten Eingangsritzel angeordnet.
Bei dieser Bauweise, bei der die Elemente entlang der X-Achse axial übereinander angeordnet sind, ist es besonders vorteilhaft, einen Teil der Kupplungsvorrichtung im Inneren des Stators unterzubringen.
Die erste Kupplung ist radial außerhalb der zweiten Kupplung angeordnet und die erste Kupplung überdeckt die zweite Kupplung radial. Mit anderen Worten: Es gibt eine Ebene senkrecht zur X-Achse, die durch die erste Kupplung und die zweite Kupplung verläuft. Diese Anordnung der Kupplungen spart also in axialer Richtung Platz.
Das erste Eingangselement der Kupplungsvorrichtung umfasst radial von innen nach außen einen radial inneren Abschnitt, der zumindest teilweise innerhalb des Stators angeordnet ist, einen axialen Absenkabschnitt und einen radial äußeren Abschnitt, wobei der radial innere Abschnitt dank des axialen Absenkabschnitts relativ zum radial äußeren Abschnitt axial in Richtung der elektrischen Maschine versetzt ist. Die Form des axialen Absenkabschnitts des ersten Eingangselements der Kupplungsvorrichtung ermöglicht es somit, zumindest einen Teil des ersten Eingangselements in den Stator einzuführen.
Der radial äußere Teil des ersten Eingangselements ist außerhalb des Stators angeordnet, insbesondere zumindest teilweise radial außerhalb des Innendurchmessers des Stators. Mit anderen Worten, der radial äußere Teil des ersten Eingangselements umfasst zumindest einen Teil, der weiter von der X-Achse entfernt ist als der Innendurchmesser des Stators und der relativ zum Stator axial versetzt ist.
Der axiale Absenkabschnitt kann eine axiale Absenkstufe sein, wobei der radial äußere Abschnitt und der radial innere Abschnitt des ersten Eingangselements durch diese axiale Absenkstufe miteinander verbunden sind.
Das erste Eingangselement der Kupplungsvorrichtung umfasst eine erste Keilnabe, die rotatorisch mit einem komplementären genuteten Abschnitt des Ausgangselements der elektrischen Maschine gekoppelt ist.
Die erste Keilnabe befindet sich teilweise innerhalb des Stators, insbesondere innerhalb der Wicklung.
Die erste Keilnabe ist rotatorisch mit einem komplementären genuteten Abschnitt des Ausgangselements der elektrischen Maschine gekoppelt.
Die erste Drehkopplungsverbindung zwischen dem Ausgangselement der elektrischen Maschine und dem ersten Eingangselement der Kupplungsvorrichtung wird daher durch diese erste Keilnabe und den komplementären genuteten Abschnitt des Ausgangselements der elektrischen Maschine gebildet.
Die erste Keilnabe ist am radial inneren Abschnitt des ersten Eingangselements ausgebildet.
Der radial innere Abschnitt umfasst diese erste Keilnabe und einen ringförmigen Teil, der sich radial um die X-Achse erstreckt. Dieser ringförmige Teil kann sich von der Keilnabe bis zu der Absenkstufe radial nach außen erstrecken.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der radial innere Abschnitt diese erste Keilnabe und einen konusförmigen Abschnitt, der sich von der ersten Keilnabe radial nach außen weg von der elektrischen Maschine erstreckt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der radial äußere Abschnitt auch einen ringförmigen Teil, der sich radial um die X-Achse erstreckt. Dieser sich radial erstreckende ringförmige Teil kann sich von dem axialen Absenkabschnitt radial nach außen erstrecken.
Das erste Eingangselement der Kupplungsvorrichtung umfasst einen ersten Eingangsscheibenträger.
Das zweite Eingangselement der Kupplungsvorrichtung umfasst einen zweiten Eingangsscheibenträger.
Der zweite Eingangsscheibenträger und der erste Eingangsscheibenträger sind aus zwei aneinander befestigten Teilen gebildet.
Der radial innere Abschnitt und der axiale Absenkabschnitt sind auf dem Eingangsflansch ausgebildet.
Der erste Eingangsscheibenträger ist über den Eingangsflansch mit der ersten Keilnabe verbunden.
Der zweite Eingangsscheibenträger ist über den Eingangsflansch und den ersten Eingangsscheibenträger mit der ersten Keilnabe verbunden,
Gemäß einer Ausführungsform weist die erste Keilnabe Nuten an ihrem Außendurchmesser auf und der komplementäre genutete Abschnitt des Ausgangselements weist Nuten an seinem Innendurchmesser auf. Mit anderen Worten: Die erste Keilnabe ist radial im Inneren der ersten komplementären Nabe untergebracht.
Die elektrische Maschine umfasst ein Schutzgehäuse.
Die Kupplungsvorrichtung umfasst Reibscheiben, die außerhalb des Schutzgehäuses der elektrischen Maschine angeordnet sind.
Die erste Kupplung und die zweite Kupplung umfassen Reibscheiben, die außerhalb des Schutzgehäuses der elektrischen Maschine angeordnet sind.
Das Übertragungssystem umfasst ein erstes Modul, das die elektrische Maschine mit ihrem Schutzgehäuse aufweist, und ein zweites Modul, welches die Kupplungsvorrichtung aufweist, wobei das erste Modul und das zweite Modul jeweils vormontiert werden können, bevor sie miteinander gekoppelt werden.
Das erste Modul und das zweite Modul sind über die erste Kopplungsverbindung gekoppelt.
Das zweite Modul kann ein Kupplungsmodul sein, das ein Betätigungssystem für die Kupplungsvorrichtung enthält.
Das Schutzgehäuse der elektrischen Maschine ist relativ zu dem Ausgangselement der elektrischen Maschine drehbar gelagert, insbesondere mittels eines Lagers, zum Beispiel eines Wälzlagers.
Es gibt eine zur X-Achse senkrechte Ebene, die zugleich durch die erste Keilnabe, die erste komplementäre genutete Nabe und das Lager verläuft.
Es gibt eine zur X-Achse senkrechte Ebene, die zugleich durch die erste Keilnabe, die erste komplementäre genutete Nabe, das Lager und den Stator verläuft.
Das Gehäuse der elektrischen Maschine weist einen Ansatz auf, auf dem sich das Lager in einer von der Kupplungsvorrichtung abgewandten Richtung abstützt.
Das Gehäuse ist geformt, um um die Wickelköpfe herumzugehen, so dass die radiale Überlagerung der ersten Keilnabe, des komplementären genuteten Abschnitts des Ausgangselements der elektrischen Maschine und des Lagers ermöglicht wird.
Das erste Ausgangselement der Kupplungsvorrichtung umfasst einen radial inneren Abschnitt und einem radial äußeren Abschnitt, wobei der radial innere Abschnitt relativ zu dem radial äußeren Abschnitt axial in Richtung der elektrischen Maschine versetzt ist.
Das zweite Ausgangselement der Kupplungsvorrichtung umfasst einen radial inneren Abschnitt und einem radial äußeren Abschnitt, wobei der radial innere Abschnitt relativ zu dem radial äußeren Abschnitt axial in Richtung der elektrischen Maschine versetzt ist.
Das erste Ausgangselement umfasst mindestens einen axialen Absenkabschnitt, wobei der radial äußere Abschnitt und der radial innere Abschnitt des ersten Ausgangselements durch diesen axialen Absenkabschnitt miteinander verbunden sind.
Das zweite Ausgangselement umfasst mindestens einen axialen Absenkabschnitt, wobei der radial äußere Abschnitt und der radial innere Abschnitt des zweiten Ausgangselements durch diesen axialen Absenkabschnitt miteinander verbunden sind.
Der radial innere Abschnitt des ersten Ausgangselements kann zumindest teilweise innerhalb des Stators, insbesondere innerhalb der Wicklung, aber außerhalb des Statorkörpers angeordnet sein.
Der radial innere Abschnitt des zweiten Ausgangselements kann innerhalb des Stators, insbesondere innerhalb der Wicklung, aber außerhalb des Statorkörpers angeordnet sein.
Der radial äußere Abschnitt des ersten Ausgangselements ist außerhalb des Stators angeordnet.
Der radial äußere Abschnitt des zweiten Ausgangselements ist außerhalb des Stators angeordnet.
Der axiale Absenkabschnitt des ersten Ausgangselements der Kupplungsvorrichtung, der axiale Absenkabschnitt des zweiten Ausgangselements der Kupplungsvorrichtung und der axiale Absenkabschnitt des ersten Eingangselements der Kupplungsvorrichtung sind ineinander verschachtelt.
Das erste Ausgangselement der Kupplungsvorrichtung (10) und das erste Eingangselement der Drehzahlreduziervorrichtung sind mittels einer zweiten Drehkopplungsverbindung, die teilweise oder vollständig innerhalb des Stators, insbesondere innerhalb der Wicklung, aber außerhalb des Statorkörpers angeordnet ist, drehfest miteinander um die X-Achse verbunden.
Das erste Eingangselement der Drehzahlreduziervorrichtung umfasst einen genuteten Abschnitt und der radial innere Abschnitt des ersten Ausgangselements umfasst eine zweite Keilnabe, die rotatorisch um die X-Achse mit dem genuteten Abschnitt des ersten Eingangselements der Drehzahlreduziervorrichtung gekoppelt ist.
Das zweite Ausgangselement der Kupplungsvorrichtung und das zweite Eingangselement der Drehzahlreduziervorrichtung sind dank einer dritten Drehkopplungsverbindung drehfest miteinander um die X-Achse verbunden.
Das zweite Eingangselement der Drehzahlreduziervorrichtung umfasst einen keilförmigen Abschnitt und der radial innere Abschnitt des zweiten Ausgangselements umfasst eine dritte Keilnabe, die rotatorisch um die X-Achse mit dem genuteten Abschnitt des zweiten Eingangselements der Drehzahlreduziervorrichtung gekoppelt ist.
Die zweite Keilnabe erstreckt sich axial in Richtung zur elektrischen Maschine.
Die dritte Keilnabe erstreckt sich axial in eine Richtung weg von der elektrischen Maschine.
Es gibt eine Ebene senkrecht zur X-Achse, die zugleich durch die erste Keilnabe, den genuteten Abschnitt des Ausgangselements der elektrischen Maschine, die zweite Keilnabe, den genuteten Abschnitt des ersten Eingangselements der Drehzahlreduziervorrichtung und den Stator verläuft.
Das erste Eingangselement des ersten Getriebes ist eine erste Übertragungswelle.
Das zweite Eingangselement des zweiten Getriebes ist eine zweite Übertragungswelle.
Die erste Übertragungswelle erstreckt sich radial im Inneren der zweiten Übertragungswelle entlang der X-Achse.
Die zweite Übertragungswelle ist eine Hohlwelle.
Die erste Kupplung umfasst eine erste Mehrscheibenanordnung mit einer Mehrzahl von Eingangsscheiben und einer Mehrzahl von Ausgangsscheiben, die so angeordnet sind, dass sie aneinander reiben, wenn axial Druck auf diese Eingangs- und Ausgangsscheiben ausgeübt wird.
Die zweite Kupplung umfasst eine zweite Mehrscheibenanordnung mit einer Mehrzahl von Eingangsscheiben und einer Mehrzahl von Ausgangsscheiben, die so angeordnet sind, dass sie aneinander reiben, wenn axial Druck auf diese Eingangs- und Ausgangsscheiben ausgeübt wird.
Die erste Mehrscheibenanordnung und die zweite Mehrscheibenanordnung sind außerhalb des Schutzgehäuses der elektrischen Maschine angeordnet.
Die Eingangsscheiben der ersten Kupplung sind drehfest mit dem ersten Eingangsscheibenträger montiert.
Die Ausgangsscheiben der ersten Kupplung sind drehfest mit dem zweiten Eingangsscheibenträger montiert.
Die Eingangsscheiben der zweiten Kupplung sind drehfest mit dem zweiten Eingangsscheibenträger montiert.
Die Ausgangsscheiben der zweiten Kupplung sind drehfest mit dem zweiten Ausgangsscheibenträger montiert.
Der erste Eingangsscheibenträger und der zweite Eingangsscheibenträger sind aneinander befestigt und bilden zusammen mit der Eingangsflansch eine starre Unterbaugruppe.
Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Keilnabe vollständig im Inneren des Stators, insbesondere im Inneren der Wicklung, aber außerhalb des Statorkörpers angeordnet.
Nach einer Ausführungsform ist der Eingangsflansch zumindest teilweise innerhalb des Stators, insbesondere innerhalb der Wicklung, aber außerhalb des Statorkörpers angeordnet.
Die erste und die zweite Kupplung liegen zumindest teilweise radial außerhalb des Innendurchmessers des Stators. Dadurch wird der radiale Platzbedarf der elektrischen Maschine reduziert.
Das Übertragungssystem wird ausschließlich von einer oder mehreren elektrischen Maschinen angetrieben.
Das Drehmomentübertragungssystem ist so konfiguriert, dass nur die elektrische Maschine in der Lage ist, das Drehmoment zu liefern, das von der Kupplungsvorrichtung zu der Drehzahlreduziervorrichtung vordringt.
Das Übertragungssystem kann elektrisch sein.
Mit anderen Worten: Das Übertragungssystem verfügt weder über einen Verbrennungsmotor noch über ein Antriebselement, das für den Antrieb durch einen Verbrennungsmotor vorgesehen ist.
Mit anderen Worten, die Kupplungsvorrichtung und die Drehzahlreduziervorrichtung werden nur von der elektrischen Maschine angetrieben.
Ein solches elektrisches Übertragungssystem kann jedoch in einem Hybridfahrzeug mit diesem elektrischen Übertragungssystem und einem weiteren thermischen oder hybriden Übertragungssystem eingesetzt werden.
Figurenliste

1 zeigt ein Prinzipschaltbild einer ersten Ausführungsform des Drehmomentübertragungssystems.
2 zeigt eine perspektivische schematische Darstellung der ersten Ausführungsform des Drehmomentübertragungssystems.
3 zeigt eine Querschnittsansicht der ersten Ausführungsform des Drehmomentübertragungssystems.
4 zeigt eine Querschnittsansicht der Kupplungsvorrichtung der ersten Ausführungsform des Drehmomentübertragungssystems.
5 zeigt eine Querschnittsansicht der Verbindung zwischen einer Kupplungsvorrichtung und einer elektrischen Maschine einer zweiten Ausführungsform des Drehmomentübertragungssystems.

In der Beschreibung und den Ansprüchen werden die Begriffe „außen“ und „innen“ sowie die Ausrichtungen „axial“ und „radial“ zur Bezeichnung von Elementen des Drehmomentübertragungssystems gemäß den in der Beschreibung angegebenen Definitionen verwendet. Vereinbarungsgemäß ist die „radiale“ Ausrichtung orthogonal zur Drehachse X der elektrischen Maschine gerichtet, welche die „axiale“ Ausrichtung bestimmt. Die „Umfangs“-Ausrichtung ist orthogonal zur Drehachse X und orthogonal zur radialen Richtung ausgerichtet. Die Begriffe „außen“ und „innen“ werden verwendet, um die relative Position eines Elements im Verhältnis zu einem anderen in Bezug auf die Drehachse X zu definieren, so dass ein Element nahe der Achse als intern bezeichnet wird, im Gegensatz zu einem externen Element, das sich radial am Umfang befindet.
Ein Prinzipschaltbild einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist in 1 dargestellt. Diese schematische Darstellung zeigt ein Übertragungssystem 1 für ein Elektrofahrzeug. Es handelt sich um ein Übertragungssystem, das ausschließlich durch eine elektrische Quelle angetrieben wird. Dieses elektrische Übertragungssystem kann zwei seitlich gegenüberliegende Räder des Fahrzeugs antreiben.
Das Übertragungssystem 1 umfasst:

- eine elektrische Maschine 20, die um eine Achse X angeordnet ist und einen Stator 21, einen Rotor 22 und ein Ausgangselement 23 umfasst, wobei das Ausgangselement 23 der elektrischen Maschine 20 durch den Rotor 22 um die Achse X in Drehung versetzt wird, und
- eine Kupplungsvorrichtung 10.

Der Begriff „Stator“ bezieht sich hier auf das Element, das den Statorkörper und die Wicklung umfasst. Der Stator 21, der Rotor 22 und das Ausgangselement 23 der elektrischen Maschine erstrecken sich in Umfangsrichtung um die X-Achse.
Um den Platzbedarf des Übertragungssystems 1 insgesamt zu verringern, ist die Kupplungsvorrichtung 10 teilweise im Inneren des Stators 21 angeordnet, d.h. in dem Raum radial zwischen der X-Achse und dem Stator 21. Die elektrische Maschine 20 weist einen sich um die X-Achse erstreckenden Hohlraum 29 auf, und die Kupplungsvorrichtung weist einen sich ebenfalls um die X-Achse erstreckenden Vorsprung 19 auf, der im Hohlraum 29 der elektrischen Maschine 20 angeordnet ist. In dieser Darstellung hat der Vorsprung einen zylindrischen Endbereich und eine kegelstumpfförmige Basis. Der Vorsprung 19 ist in dem Hohlraum 29 der elektrischen Maschine 20 angeordnet.
Die Kupplungsvorrichtung 10 umfasst Reibscheiben (in 1 nicht dargestellt), die außerhalb des Schutzgehäuses 25 der elektrischen Maschine 20 angeordnet sind.
Auf der anderen Seite wird eine Drehzahlreduziervorrichtung 40 von der Kupplungsvorrichtung 10 angetrieben. Ein Differential, das in 1 nicht dargestellt ist, überträgt dann das Drehmoment von der Drehzahlreduziervorrichtung 40 auf zwei seitlich gegenüberliegende Räder des Fahrzeugs. Dieses Übertragungssystem 1 ist in 2 auch perspektivisch dargestellt.
Das Übertragungssystem 1 gemäß der ersten Ausführungsform ist in 3 im Querschnitt dargestellt.
Der Statorkörper 211 ist rohrförmig und erstreckt sich entlang der X-Achse. Die Wicklung 212 erstreckt sich in axialer Richtung entlang des Statorkörpers 211. Es ist zu beachten, dass die Wicklung 212 axial aus dem Statorkörper 211 in Richtung der Kupplungsvorrichtung 10 herausragt. Die Wicklung 212 umfasst Wickelköpfe, die in dem Teil der Wicklung 212 ausgebildet sind, der axial aus dem Statorkörper 211 herausragt.
Die Kupplungsvorrichtung 10 ist axial relativ zum Statorkörper 211 versetzt. Die Kupplungsvorrichtung 10 ist teilweise innerhalb der Wicklung 212 angeordnet, d.h. in dem Raum, der die X-Achse und die Wicklung 212 radial trennt, aber außerhalb des Statorkörpers 211.
Die Kupplungsvorrichtung 10 umfasst ein erstes Eingangselement 101, ein erstes Ausgangselement 102 und eine erste Kupplung 100, die sich in Umfangsrichtung um die X-Achse erstrecken. Die erste Kupplung 100 ist so ausgelegt, dass sie die Übertragung des Drehmoments zwischen dem ersten Eingangselement 101 und dem ersten Ausgangselement 102 der Kupplungsvorrichtung 10 unterbrechen kann. Die Kupplungsvorrichtung 10 umfasst auch ein zweites Eingangselement 201, ein zweites Ausgangselement 202 und eine zweite Kupplung 200, die um die X-Achse angeordnet sind. Die zweite Kupplung 200 ist so ausgelegt, dass sie die Übertragung des Drehmoments zwischen dem zweiten Eingangselement 201 und dem zweiten Ausgangselement 202 der Kupplungsvorrichtung 10 unterbrechen kann.
Die Kupplungsvorrichtung 10 ist hier also eine Doppelkupplung. Die erste Kupplung 100 ist radial außerhalb der zweiten Kupplung 200 angeordnet, so dass sie die zweite Kupplung 200 radial überlappt. Diese Anordnung der Kupplungen erlaubt es auch, axial Platz zu sparen. Alternativ kann der Doppelkupplungsmechanismus 10 auch axial angeordnet sein, wobei sich die erste Kupplung 100 vor der zweiten Kupplung 200 befindet.
Die erste Kupplung 100 und die zweite Kupplung 200 weisen Reibscheiben auf, die außerhalb des Schutzgehäuses 25 der elektrischen Maschine 20 angeordnet sind, wobei das erste Eingangselement 101 der Kupplungsvorrichtung 10 durch das Ausgangselement 23 der elektrischen Maschine durch drehfeste Verbindung um die X-Achse angetrieben wird. Das zweite Eingangselement 201 der Kupplungsvorrichtung wird ebenfalls durch das Ausgangselement 23 der elektrischen Maschine 20 durch drehfeste Verbindung um die X-Achse angetrieben. Das erste Eingangselement 101 und das zweite Eingangselement 201 der Kupplungsvorrichtung 10 haben einen gemeinsamen Abschnitt.
Die Drehzahlreduziervorrichtung 40 umfasst ein erstes Getriebe 410 und ein zweites Getriebe 420.
Das erste Getriebe 410 umfasst ein erstes Eingangselement 411, das von dem ersten Ausgangselement 102 der Kupplungsvorrichtung 10 rotatorisch angetrieben wird, und das zweite Getriebe 420 umfasst ein zweites Eingangselement 412, das von dem zweiten Ausgangselement 202 der Kupplungsvorrichtung 10 rotatorisch angetrieben wird. Das Übertragungssystem 1 kann somit zwei Drehzahlverhältnisse aufweisen, wobei die Doppelkupplung die Möglichkeit bietet, abwechselnd eines dieser beiden Drehzahlverhältnisse zu wählen.
Das erste Getriebe 410 hat ein erstes Drehzahlverhältnis, und das zweite Getriebe 420 hat ein zweites Drehzahlverhältnis, wobei das erste Drehzahlverhältnis niedriger ist als das zweite. Beispielsweise liegt das erste Drehzahlverhältnis zwischen 0,2 und 1 und das zweite Drehzahlverhältnis zwischen 0,25 und 1,5.
Die Drehzahlreduziervorrichtung 40 umfasst:

- eine Übertragungswelle 45, die sich entlang einer zur X-Achse parallelen Y-Achse erstreckt,
- das erste Getriebe 410, das angeordnet ist, um ein Drehmoment zwischen dem ersten Eingangselement 411 der Drehzahlreduziervorrichtung und der Übertragungswelle 45 entsprechend dem ersten Drehzahlverhältnis zu übertragen,
- das zweite Getriebe 420, das angeordnet ist, um ein Drehmoment zwischen dem zweiten Eingangselement 412 der Drehzahlreduziervorrichtung 40 und der Übertragungswelle 45 entsprechend dem zweiten Drehzahlverhältnis zu übertragen,
- ein Verbindungselement 46, das angeordnet ist, um den gegenseitigen Drehantrieb zwischen dem ersten Eingangselement 411 des ersten Getriebes 410 und der Übertragungswelle 45 zu ermöglichen oder zu unterbrechen.

Die Kupplungen 100 und 200 sind kinematisch so nahe wie möglich an der elektrischen Maschine 20 vor den Reduziervorrichtungen angeordnet, was bedeutet, dass die beiden Kupplungen 100 und 200 in einem Abschnitt der Übertragungskette angeordnet sind, in dem das Drehmoment am geringsten ist. Da es sich um progressive Reibungskupplungen handelt, können die Kupplungen 100, 200 dadurch kompakter gebaut werden.
Das erste Getriebe 410 und das zweite Getriebe 420 umfassen ein Räderwerk. Diese Räderwerke können so montiert werden, dass sie in Öl laufen. Da das erste Getriebe 410 ein geringeres Drehzahlverhältnis hat als das zweite Getriebe 420, wird das erste Getriebe für den Antrieb des Fahrzeugs bei relativ niedrigen Geschwindigkeiten und das zweite Getriebe für den Antrieb des Fahrzeugs bei relativ hohen Geschwindigkeiten verwendet.
Das erste Getriebe 410 umfasst das erste Eingangselement 411, das drehfest mit einem ersten Eingangsritzel 415 verbunden ist, und ein erstes Zahnrad 416, das hier unmittelbar mit dem ersten Eingangsritzel 415 kämmt. Das zweite Getriebe 420 umfasst das zweite Eingangselement 412, das drehfest mit einem zweiten Eingangsritzel 421 verbunden ist, und ein zweites Zahnrad 422, das hier unmittelbar mit dem zweiten Eingangsritzel 421 kämmt. Die Ausgangszahnräder 416 und 422 drehen sich um die Y-Achse.
Die zweite Eingangswelle ist eine Hohlwelle 412 und das erste Eingangselement 411 ist eine Welle, die sich innerhalb dieser Hohlwelle 412 erstreckt. Die zweite Eingangswelle 412 und die erste Eingangswelle 411 sind koaxial. Wie aus dem Diagramm in 3 hervorgeht, kann die erste Eingangswelle 411 einstückig mit dem Ritzel 415 ausgebildet sein. In gleicher Weise kann die zweite Eingangswelle 412 einstückig mit dem Ritzel 421 geformt sein.
Das Verbindungselement 46 ist so angeordnet, dass es einen gegenseitigen Drehantrieb zwischen dem ersten Eingangselement 411 und der Übertragungswelle 45 der Drehzahlreduziervorrichtung 40 ermöglicht, wenn die erste Kupplung 100 geschlossen ist, und den gegenseitigen Antrieb zwischen dem ersten Eingangselement 411 und der Welle 45 der Drehzahlreduziervorrichtung 40 unterbricht, wenn die erste Kupplung 100 geöffnet ist. Durch die Vermeidung eines unnötigen Antriebs des ersten Getriebes werden Wirkungsgradverluste vermieden, die insbesondere mit dem Plätschern der rotierenden Übertragungselemente zusammenhängen könnten.
Das zweite Zahnrad 422 ist drehfest mit der Übertragungswelle 45 verbunden, zum Beispiel über Nuten. Das erste Zahnrad 416 kann über das Verbindungselement 46 drehfest mit der Übertragungswelle 45 verbunden werden. Außerdem ist das erste Zahnrad 416 auf einem Abschnitt der Übertragungswelle 45 drehbar gelagert, zum Beispiel über ein Wälz- oder Nadellager. Ein weiterer Abschnitt der Übertragungswelle 45 ermöglicht die Kopplung der Übertragungswelle 45 und des ersten Zahnrades 416 über das Verbindungselement 46.
Das Übertragungssystem umfasst ferner einen Aktuator, der geeignet ist, das Verbindungselement 46 von einem ersten Betriebsmodus, in dem das erste Zahnrad 416 drehfest mit der Übertragungswelle 45 verbunden ist, in einen zweiten Betriebsmodus umzuschalten, in dem das erste Zahnrad 416 relativ zur Übertragungswelle 45 drehbar ist.
Das Verbindungselement ist hier eine Synchronisiervorrichtung 46. Die Synchronisiervorrichtung 46 umfasst eine Nabe 461, die drehfest mit der Übertragungswelle 45 verbunden ist. Die Synchronisiervorrichtung 46 umfasst einen Synchronisierring 462, der mit dem ersten Zahnrad 416 eine konische Reibungskupplung bildet. Die Synchronisiervorrichtung 46 umfasst ferner eine Schiebemuffe 463, die drehfest mit der Nabe 461 verbunden ist. Die Schiebemuffe 463 kann axial, parallel zur X-Achse, in Bezug auf die Nabe 461 gleiten. Die Schiebemuffe 463 weist eine Verzahnung 467 auf und das erste Ausgangsrad 416 weist eine komplementäre Verzahnung 468 auf, die mit der Verzahnung 467 der Schiebemuffe 463 zusammenwirken kann, um die Schiebemuffe 463 (und damit die Übertragungswelle 45) und das erste Ausgangsrad 416 während der ersten Betriebsart mit derselben Geschwindigkeit anzutreiben.
Der konische Reibschluss ermöglicht einen progressiven Drehzahlwechsel zwischen der zweiten Betriebsart und der ersten Betriebsart der Synchronisiervorrichtung. Zwischen dem ersten Zahnrad 416 und dem Synchronisierring 462 tritt Reibung auf, bis die Drehzahlen des ersten Zahnrads 416 und der Übertragungswelle 45 im Wesentlichen gleich sind. Der Aktuator ermöglicht es, die Schiebemuffe 463 zu verlagern, um mit dem Verbindungselement 46 in Eingriff zu kommen.
Das Differential 80 überträgt dann das von der Drehzahlreduziervorrichtung kommende Drehmoment 40 auf zwei gegenüberliegende Räder des Fahrzeugs. Zur Erhöhung des Drehmoments und zur Absenkung der Drehzahl am Ausgang des Drehmomentübertragungssystems 1 ist außerdem eine Drehzahluntersetzungsstufe mit einem mit der Übertragungswelle 45 drehfest verbundenen Ausgangsritzel 49 und einem am Eingang des Differentials angeordneten Ausgangszahnrad 81 gebildet, das mit dem Ritzel 49 kämmt.
Das Drehmomentübertragungssystem 1 umfasst ferner einen Feststellbremsmechanismus, der ein Sperrzahnrad 70 umfasst, das drehfest auf dem zweiten Drehmomenteingangselement 412 der Drehzahlreduziervorrichtung 40 montiert ist (3).
Dem Sperrzahnrad 70 ist ein Sperrhebel (nicht dargestellt) zugeordnet, welcher gesteuert und beweglich ist zwischen einer Sperrstellung, in der er in die Zähne des Sperrzahnrads eingreift, um eine Drehung des zweiten Drehmomenteingangselements 412 zu verhindern, und einer Freigabestellung, in der er von den Zähnen des Sperrzahnrads 70 gelöst ist, um eine Drehung des zweiten Drehmomenteingangselements 412 zu ermöglichen.
In 4 ist zu erkennen, dass das erste Eingangselement 101 teilweise innerhalb des Stators 21 angeordnet ist, d.h. in dem Raum, der die X-Achse und den Stator radial trennt. Genauer gesagt ist das erste Eingangselement 101 der Kupplungsvorrichtung teilweise innerhalb der Wicklung angeordnet, d.h. in dem Raum, der die X-Achse und die Wicklung radial trennt, insbesondere innerhalb der Wickelköpfe, aber außerhalb des Statorkörpers.
Das Ausgangselement 23 der elektrischen Maschine 20 und das erste Eingangselement 101 der Kupplungsvorrichtung 10 sind mittels einer ersten Drehkopplungsverbindung, die sich innerhalb des Stators 21, insbesondere innerhalb der Wicklung 212, aber außerhalb des Statorkörpers 211 befindet, drehfest miteinander um die X-Achse verbunden.
Vorteilhafterweise enthält das Übertragungssystem ein erstes Modul, das die elektrische Maschine 20 mit ihrem Schutzgehäuse 25 umfasst, und ein zweites Modul, das die Kupplungsvorrichtung 10 umfasst, wobei das erste Modul und das zweite Modul jeweils vormontiert werden können, bevor sie miteinander gekoppelt werden, insbesondere über die erste Kopplungsverbindung. Das zweite Modul kann ein Kupplungsmodul sein, das das Betätigungssystem 30 der Kupplungsvorrichtung enthält.
Der Stator 21 hat im Allgemeinen die Form eines Rohrs, dessen Drehachse die X-Achse ist und das einen Innendurchmesser 27 und einen Außendurchmesser 28 hat. Die Kupplungsvorrichtung 10, insbesondere ihr erstes Eingangselement 101, ist teilweise radial innerhalb des Innendurchmessers 27 des Stators 21 angeordnet.
Die erste Kupplung 100 und die zweite Kupplung 200 sind dagegen außerhalb des Stators angeordnet.
Das erste Eingangsritzel 415 und das zweite Ritzel 421 sind entlang der X-Achse axial versetzt und auch axial von der ersten Kupplung und von der zweiten Kupplung versetzt.
Die erste Kupplung 100 und die zweite Kupplung 200 sind axial zwischen dem Stator 21 der elektrischen Maschine 20 einerseits und dem ersten Eingangsritzel 411 und dem zweiten Eingangsritzel 421 andererseits angeordnet. Es wird darauf hingewiesen, dass es bei dieser Bauweise besonders vorteilhaft ist, in axialer Richtung Platz zu sparen, indem ein Teil der Kupplungsvorrichtung 10 im Inneren des Stators 21 untergebracht wird.
Das erste Eingangselement 101 der Kupplungsvorrichtung 10 umfasst radial von innen nach außen einen radial inneren Abschnitt 1011, der zumindest teilweise im Inneren des Stators 21 angeordnet ist, einen axialen Absenkabschnitt 1013 und einen radial äußeren Abschnitt 1012, wobei der radial innere Abschnitt 1011 durch den axialen Absenkabschnitt 1013 axial in Richtung der elektrischen Maschine 20 relativ zu dem radial äußeren Abschnitt 1012 versetzt ist. Somit ermöglicht die Form des axialen Absenkabschnitts des ersten Eingangselements 101 der Kupplungsvorrichtung 10, dass zumindest ein Teil des ersten Eingangselements 101 in das Innere des Stators 21 eingeführt werden kann. Der axiale Absenkabschnitt 1013 umfasst eine axiale Absenkstufe.
Der radial äußere Abschnitt 1012 des ersten Eingangselements 101 ist außerhalb des Stators 21 angeordnet, insbesondere zumindest teilweise radial außerhalb des Innendurchmessers 27 des Stators 21.
Der radial innere Abschnitt 1011 des ersten Eingangselements 101 umfasst eine erste Keilnabe 1015, die rotatorisch mit einem komplementären genuteten Abschnitt des Ausgangselements 23 der elektrischen Maschine 20 gekoppelt ist. Die erste Drehkopplungsverbindung zwischen dem Ausgangselement 23 der elektrischen Maschine 20 und dem ersten Eingangselement 101 der Kupplungsvorrichtung 10 wird somit durch diese erste Keilnabe 1015 und den komplementären genuteten Abschnitt des Ausgangselements 23 der elektrischen Maschine 20 gebildet.
Der radial innere Abschnitt 1011 des ersten Eingangselements umfasst auch einen kegelförmigen Abschnitt, der sich von der ersten Keilnabe 1015 radial nach außen von der elektrischen Maschine 20 weg erstreckt.
Der radial äußere Abschnitt 1012 umfasst einen ringförmigen Teil, der sich radial um die X-Achse erstreckt. Dieser sich radial erstreckende ringförmige Teil erstreckt sich von der Absenkstufe aus radial nach außen.
Das erste Eingangselement 101 der Kupplungsvorrichtung umfasst einen ersten Eingangsscheibenträger 106 und das zweite Eingangselement 201 der Kupplungsvorrichtung 10 umfasst einen zweiten Eingangsscheibenträger 206. Der zweite Eingangsscheibenträger 206 und der erste Eingangsscheibenträger 106 sind aus zwei aneinander befestigten Teilen gebildet.
Das erste Eingangselement 101 umfasst einen Eingangsflansch oder Eingangsplatte, der den ersten Eingangsscheibenträger 106 mit der ersten Keilnabe 1015 verbindet. Der zweite Eingangsscheibenträger 206 ist ebenfalls mit der ersten Keilnabe 1015 über den Eingangsflansch und den ersten Eingangsscheibenträger 106 verbunden. Der radial innere Abschnitt 1011 und der axiale Absenkabschnitt 1013 sind auf dem Eingangsflansch/Eingangsplatte ausgebildet.
Die erste Keilnabe 1015 weist an ihrem Außendurchmesser Nuten auf und der komplementäre genutete Abschnitt weist an seinem Innendurchmesser Nuten auf. Somit ist die erste Keilnabe 1015 radial im Inneren des komplementären genuteten Abschnitts des Ausgangselements 23 untergebracht und kann durch diesen rotatorisch angetrieben werden.
Die elektrische Maschine 20 umfasst ein Schutzgehäuse 25, das relativ zu dem Ausgangselement 23 der elektrischen Maschine 20 drehbar gelagert ist, insbesondere mittels eines Lagers 24, beispielsweise eines Wälzlagers.
Es gibt eine zur Achse X senkrechte Ebene, die zugleich durch die erste Keilnabe 1015, den komplementären genuteten Abschnitt des Ausgangselements 23 und das Lager 24 verläuft. Es gibt auch eine Ebene senkrecht zur X-Achse, die zugleich durch die erste Keilnabe 1015, den komplementären genuteten Abschnitt des Ausgangselements 23, das Lager 24 und den Stator 21, insbesondere durch die Wicklung 212 des Stators, verläuft. Das Gehäuse 25 ist so geformt, dass es um die Wickelköpfe 218 herumgeführt ist, so dass die erste Keilnabe, der komplementär genutete Abschnitt des Ausgangselements 23 der elektrischen Maschine 20 und das Lager 24 radial übereinander angeordnet werden können.
Das Gehäuse 25 der elektrischen Maschine 20 weist einen Absatz auf, auf dem das Lager 24 in einer der Kupplungsvorrichtung 10 entgegengesetzten Richtung anliegt.
Das erste Ausgangselement 102 der Kupplungsvorrichtung 10 umfasst einen radial inneren Abschnitt und einen radial äußeren Abschnitt, wobei der radial innere Abschnitt in Richtung der elektrischen Maschine 20 axial zum radial äußeren Abschnitt versetzt ist. Das erste Ausgangselement umfasst mindestens einen axialen Absenkabschnitt, wobei der radial äußere Abschnitt und der radial innere Abschnitt des ersten Ausgangselements durch den axialen Absenkabschnitt miteinander verbunden sind. Wie in 4 zu sehen ist, befindet sich der radial innere Abschnitt des ersten Ausgangselements 102 teilweise im Inneren des Stators 21, insbesondere im Inneren der Wicklung 212, aber nicht außerhalb des Statorkörpers 211. Der radial äußere Abschnitt des ersten Ausgangselements 102 ist dagegen außerhalb des Stators 21 angeordnet.
In gleicher Weise umfasst das zweite Ausgangselement 202 der Kupplungsvorrichtung 10 einen radial inneren Abschnitt und einen radial äußeren Abschnitt, wobei der radial innere Abschnitt in Richtung der elektrischen Maschine 10 relativ zu dem radial äußeren Abschnitt axial versetzt ist. Das zweite Ausgangselement 202 umfasst mindestens einen axialen Absenkabschnitt, wobei der radial äußere Abschnitt und der radial innere Abschnitt des zweiten Ausgangselements 202 durch diesen axialen Absenkabschnitt miteinander verbunden sind.
Der axiale Absenkabschnitt 1013 des ersten Ausgangselements 102, der axiale Absenkabschnitt des zweiten Ausgangselements 202 und der axiale Absenkabschnitt des ersten Eingangselements 101 sind ineinander verschachtelt.
Das erste Ausgangselement 102 der Kupplungsvorrichtung 10 und das erste Eingangselement 101 der Drehzahlreduziervorrichtung 40 sind mittels einer zweiten Drehkopplungsverbindung, die teilweise im Inneren des Stators 21, insbesondere im Inneren der Wicklung 212, aber außerhalb des Statorkörpers 211, angeordnet ist, drehfest miteinander um die X-Achse verbunden. Die erste Eingangswelle 411 der Drehzahlreduziervorrichtung 40 umfasst einen genuteten Abschnitt, und der radial innere Abschnitt des ersten Ausgangselements 102 umfasst eine zweite Keilnabe 1025, die drehfest um die X-Achse mit dem genuteten Abschnitt der ersten Eingangswelle 411 gekoppelt ist. Es gibt eine zur X-Achse senkrechte Ebene, die zugleich durch die erste Keilnabe 1015, den genuteten Abschnitt des Ausgangselements 23 der elektrischen Maschine 20, die zweite Keilnabe 1025, den genuteten Abschnitt der ersten Eingangswelle 411 der Drehzahlreduziervorrichtung 44 und den Stator 21, insbesondere durch die Wicklung 212, verläuft.
Ebenso sind das zweite Ausgangselement 202 der Kupplungsvorrichtung 10 und die zweite Eingangswelle 412 der Drehzahlreduziervorrichtung 40 mittels einer dritten Drehkopplungsverbindung drehfest miteinander um die X-Achse verbunden. Die zweite Eingangswelle 412 der Drehzahlreduziervorrichtung 40 umfasst einen genuteten Abschnitt, und der radial innere Abschnitt des zweiten Ausgangselements umfasst eine dritte Keilnabe 2025, die drehfest um die X-Achse mit dem genuteten Abschnitt der zweiten Eingangswelle 412 gekoppelt ist.
Die zweite Keilnabe 1025 erstreckt sich axial in Richtung der elektrischen Maschine 20, während sich die dritte Keilnabe 2025 axial in Richtung weg von der elektrischen Maschine 20 erstreckt.
Die erste Kupplung 100 umfasst eine erste Mehrscheibenanordnung mit einer Mehrzahl von Eingangsscheiben 103 und einer Mehrzahl von Ausgangsscheiben 104, die so angeordnet sind, dass sie aneinander reiben, wenn axial ein Druck auf diese Eingangs- und Ausgangsscheiben ausgeübt wird.
Die zweite Kupplung 200 umfasst eine zweite Mehrscheibenanordnung mit einer Mehrzahl von Eingangsscheiben 203 und einer Mehrzahl von Ausgangsscheiben 204, die so angeordnet sind, dass sie aneinander reiben, wenn axial ein Druck auf diese Eingangs- und Ausgangsscheiben ausgeübt wird.
Die Eingangsscheiben 103 der ersten Kupplung 100 sind drehfest am ersten Eingangsscheibenträger 106 und die Ausgangsscheiben der ersten Kupplung 100 sind drehfest an einem ersten Ausgangsscheibenträger 110 befestigt.
Die Eingangsscheiben 203 der zweiten Kupplung sind drehfest am zweiten Eingangsscheibenträger 206 montiert und die Ausgangsscheiben 204 der zweiten Kupplung 200 sind drehfest an einem zweiten Ausgangsscheibenträger 210 montiert.
Der erste Eingangsscheibenträger 106 und der zweite Eingangsscheibenträger 206 sind fest miteinander verbunden und bilden zusammen mit dem Eingangsflansch/Eingangsplatte eine starre Unterbaugruppe.
Das erste Ausgangselement 102 umfasst einen ersten Ausgangsflansch, der den ersten Ausgangsscheibenträger 110 mit der zweiten Keilnabe 1025 verbindet. In gleicher Weise umfasst das zweite Ausgangselement 202 einen ersten Ausgangsflansch, der den zweiten Ausgangsscheibenträger 210 mit der dritten Keilnabe 2025 verbindet.
Die Kupplungsvorrichtung 10 ist ein Doppelkupplungsmechanismus 10, vorzugsweise eine nasse Doppelkupplung.
Die erste Kupplung 100 und die zweite Kupplung 200 sind vorteilhafterweise als Mehrscheibenkupplung ausgeführt. Jede Mehrscheibenkupplung umfasst einerseits eine Mehrzahl von Eingangsscheiben 103, 203, wie zum Beispiel Platten, und andererseits eine Mehrzahl von Ausgangsscheiben 104, 204, wie zum Beispiel Reibscheiben.
Das erste Eingangselement 411 ist über die erste Kupplung 100 drehfest mit dem Ausgangselement 23 der elektrischen Maschine 20 verbunden. Das erste Eingangselement 411 wird durch das Ausgangselement 23 der elektrischen Maschine angetrieben, wenn die erste Kupplung 100 in einer sogenannten Einrückstellung konfiguriert ist.
Alternativ ist das erste Eingangselement 411 von dem Ausgangselement der elektrischen Maschine drehentkoppelt, wenn die erste Kupplung 100 in einer sogenannten Ausrückstellung konfiguriert ist.
In entsprechender Weise ist das zweite Eingangselement 412 über die zweite Kupplung 200 drehfest mit dem Ausgangselement 23 der elektrischen Maschine 20 gekoppelt. Das zweite Eingangselement 412 wird durch das Ausgangselement der elektrischen Maschine angetrieben, wenn die zweite Kupplung 200 in einer eingerückten Position konfiguriert ist. Alternativ ist das zweite Eingangselement 412 vom Ausgangselement der elektrischen Maschine drehentkoppelt, wenn die zweite Kupplung 200 in einer sogenannten Ausrückstellung konfiguriert ist.
Die erste Kupplung 100 und die zweite Kupplung 200 sind angeordnet, um abwechselnd eine so genannte Eingangsleistung vom Ausgangselement 23 der elektrischen Maschine 20 auf eine der beiden Übertragungswellen 411, 412 zu übertragen, je nach der jeweiligen Konfiguration der beiden Kupplungen 100 und 200.
Zwischen dem ersten Ausgangselement 102 und dem ersten Eingangselement 101 ist ein erstes Axiallager 117 angeordnet, um trotz der unterschiedlichen Drehzahlen, mit denen sich das Ausgangselement 23 der elektrischen Maschine 20 und das erste Eingangselement 411 drehen können, Axialkräfte beim Betrieb des Kupplungsmoduls übertragen zu können.
In vergleichbarer Weise ist ein zweites Axiallager 116 zwischen dem ersten Ausgangselement 102 und dem zweiten Ausgangselement 202 zwischengefügt, um eine Axialkraft zwischen den beiden Ausgangselementen 102, 202 übertragen zu können, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen können, wenn die erste und die zweite Kupplung 100, 200 in einer unterschiedlichen Konfiguration konfiguriert sind.
Der Eingangsscheibenträger 106 weist an seinem inneren Ende einen Absatz 118 auf, der sich radial auf einem Stützlager 15 abstützt, das zur Aufnahme der Radiallast des Kupplungsmechanismus 10 angeordnet ist.
Die Kupplungsvorrichtung 10 wird auf ein Betätigungssystem 30 der Kupplungsvorrichtung 10 montiert und bildet somit ein Kupplungsmodul.
Die erste und die zweite Kupplung 100 und 200 der Kupplungsvorrichtung 10 werden durch das Betätigungssystem 30 gesteuert, das in der Lage ist, sie in jeder beliebigen Konfiguration zwischen der eingerückten und der ausgerückten Konfiguration zu konfigurieren. Zu diesem Zweck umfasst das Betätigungssystem 30:

- einen ersten Aktuator 32, der so angeordnet ist, dass er die erste Kupplung 100 in einer Konfiguration zwischen der eingerückten Konfiguration und der ausgerückten Konfiguration konfiguriert;
- einen zweiten Aktuator 33, der so angeordnet ist, dass er die zweite Kupplung 200 in einer Konfiguration zwischen der eingerückten Konfiguration und der ausgerückten Konfiguration konfiguriert;
- ein Gehäuse 34, in dem zumindest ein Teil der ersten und zweiten Aktuatoren 32, 33 untergebracht ist.

Der erste Aktuator 32 ist einerseits über ein erstes Ausrücklager 36 und andererseits über ein erstes Kraftübertragungselement 38 mit der ersten Kupplung 100 verbunden. Das erste Ausrücklager 36 ist so angeordnet, dass es die vom ersten Aktuator 32 erzeugten Axialkräfte auf das erste Kraftübertragungselement 38 überträgt.
Das erste Kraftübertragungselement 38 ist so angeordnet, dass es eine axiale Kraft, die parallel zur Längsachse X ausgeübt wird, auf die erste Kupplung 100 überträgt, um die ersten Eingangsscheiben103 gegen die ersten Ausgangsscheiben104 drücken oder voneinander entfernen zu können. Wenn die ersten Eingangsscheiben 103 von den ersten Ausgangsscheiben 104 entfernt sind, befindet sich die erste Kupplung 100 in ihrer ausgerückten Konfiguration. Wenn dagegen die ersten Eingangsscheiben103 gegen die ersten Ausgangsscheiben 104 gedrückt werden, ist die erste Kupplung 100 in ihrer eingerückten Konfiguration konfiguriert.
Der zweite Aktuator 33 ist einerseits über ein zweites Ausrücklager 37 und andererseits über ein zweites Kraftübertragungselement 39 mit der zweiten Kupplung 200 verbunden. Das zweite Ausrücklager 37 ist so angeordnet, dass es die vom zweiten Aktuator 33 erzeugten Axialkräfte auf das zweite Kraftübertragungselement 39 überträgt. Das zweite Kraftübertragungselement 39 befindet sich im Allgemeinen axial zwischen dem ersten Eingangsscheibenträger 106 und dem ersten Kraftübertragungselement 38.
Das zweite Kraftübertragungselement 39 ist so angeordnet, dass es eine axiale Kraft auf die zweite Kupplung 200 überträgt, um die zweiten Eingangsscheiben 203 gegen die zweiten Ausgangsscheiben 204 drücken oder voneinander entfernen zu können. Wenn die zweiten Eingangsscheiben 203 von den zweiten Ausgangsscheiben 204 entfernt sind, befindet sich die zweite Kupplung 200 in ihrer ausgerückten Konfiguration. Umgekehrt, wenn die zweiten Eingangsscheiben 203 gegen die zweiten Ausgangsscheiben 204 gedrückt werden, ist die zweite Kupplung 200 in ihrer eingerückten Konfiguration konfiguriert.
Bei der Montage der Kupplungsvorrichtung 100 an das Betätigungssystem 30 wird, wie in den 3 und 4 zu sehen ist, die Kupplungsvorrichtung 100 an einem axialen Ende der zylindrischen Lagerfläche 35 des Gehäuses 34 des Betätigungssystems 30 angebracht. Mit anderen Worten ausgedrückt stützt sich das Stützlager 15 über seinen inneren Ring 151 radial an der zylindrischen Lagerfläche 35 des Gehäuses 34 ab. Außerdem befindet sich der Schmierring 31 in einer axialen Zwischenposition zwischen dem Stützlager 15 und den Ausgangsscheibenträgern 102, 202. Genauer betrachtet liegt der Schmierring 31 axial am Stützlager 15 an, indem er sich axial an seinem inneren Ring 151 abstützt. Um ihre ordnungsgemäße Funktion zu gewährleisten, wird die Kupplungsvorrichtung 10 axial arretiert, damit eine Axialkraft vom Betätigungssystem 30 auf die Kupplungen 100, 200 übertragen werden kann. Zu diesem Zweck weist die zylindrische Auflagefläche 35 des Gehäuses 34 eine umlaufende Nut auf, die in 4 zu sehen ist. Die umlaufende Nut nimmt einen Anschlagring (ohne Bezugszeichen) auf, der einen axialen Anschlag des Schmierrings 31 relativ zu dem Gehäuse 34 des Betätigungssystems 30 ermöglicht.
Der Schmierring 31 stützt sich axial gegen den Anschlagring ab, der zum Beispiel in die Nut eingerastet ist.
Um die erste 100 und die zweite 200 Kupplung während des Betriebs zu schmieren und zu kühlen, umfasst die Doppelkupplung 10 außerdem einen Hydraulikkreislauf zur Versorgung der ersten 100 und der zweiten 200 Kupplung mit Hydraulikflüssigkeit. Insbesondere enthält das Gehäuse 34 des Betätigungssystems 30 einen Kanal (ohne Bezugszeichen), durch den Hydraulikflüssigkeit fließen kann. Der Kanal umfasst einen sich axial erstreckenden Teil und einen sich radial erstreckenden Teil, der sich am vorderen axialen Ende des axialen Teils befindet. Der sich axial erstreckende Teil des Kanals erstreckt sich axial entlang der zylindrischen Auflagefläche 35 des Gehäuses 34, die sich radial im Inneren des ersten 32 und des zweiten 33 Aktuators befindet, und die sich axial über den ersten 32 und den zweiten 33 Aktuator hinaus in Richtung der elektrischen Maschine 20 erstreckt. Der radial verlaufende Teil des Kanals steht in Fluidverbindung mit mindestens einem Schmierkanal des Schmierrings 31.
5 zeigt eine detaillierte Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Das Ausgangselement 23 der elektrischen Maschine 20 und das erste Eingangselement 101 der Kupplungsvorrichtung 10 sind mittels einer ersten Drehkopplungsverbindung, die hier vollständig im Inneren des Stators 21, insbesondere im Inneren der Wicklung 212, aber außerhalb des Statorkörpers 211 angeordnet ist, drehfest miteinander um die X-Achse verbunden. In dieser Ausführungsform ist der Eingangsflansch zumindest teilweise innerhalb des Stators 21 angeordnet, insbesondere innerhalb der Wicklung 212, aber außerhalb des Statorkörpers 211.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die soeben beschriebenen Beispiele beschränkt, und viele Anpassungen können an diesen Beispielen vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Insbesondere können die verschiedenen Merkmale, Formen, Varianten und Ausführungsformen der Erfindung in verschiedenen Kombinationen miteinander verbunden werden, sofern sie nicht miteinander unvereinbar sind oder sich gegenseitig ausschließen.
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 102016202723 [0004]

Claims

Übertragungssystem (1) für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Hybrid- oder Elektroautomobil, umfassend : - eine elektrische Maschine (20), die um eine X-Achse angeordnet ist und einen Stator (21), einen Rotor (22) und ein Ausgangselement (23) umfasst, wobei das Ausgangselement (23) der elektrischen Maschine (20) durch den Rotor (22) in Drehung um die X-Achse angetrieben wird, - eine Kupplungsvorrichtung (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsvorrichtung (10) zumindest teilweise im Inneren des Stators (21) angeordnet ist.
Übertragungssystem (1) nach Anspruch 1, wobei die elektrische Maschine einen sich um die X-Achse erstreckenden Hohlraum (29) aufweist und die Kupplungsvorrichtung einen Vorsprung (19) aufweist, der sich ebenfalls um die X-Achse erstreckt und in dem Hohlraum (29) der elektrischen Maschine (20) angeordnet ist.
Übertragungssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Stator (21) mit einem rohrförmigen Statorkörper (211), der sich entlang der X-Achse erstreckt, und einer Wicklung (212) versehen ist, die sich axial entlang des Statorkörpers (211) erstreckt, wobei die Kupplungsvorrichtung (10) relativ zum Statorkörper (21) axial versetzt ist und die Wicklung (212) in Richtung der Kupplungsvorrichtung (10) axial aus dem Statorkörper (211) herausragt, wobei die Kupplungsvorrichtung (10) zumindest teilweise innerhalb der Wicklung (212), jedoch außerhalb des Statorkörpers (211) angeordnet ist.
Übertragungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kupplungsvorrichtung (10) ein erstes Eingangselement (101), ein erstes Ausgangselement (102) und eine erste Kupplung (100) aufweist, die sich in Umfangsrichtung um die X-Achse erstrecken, wobei die erste Kupplung (100) geeignet ist, die Drehmomentübertragung zwischen dem ersten Eingangselement (101) und dem ersten Ausgangselement (102) der Kupplungsvorrichtung (10) zu unterbrechen, wobei das erste Eingangselement (101) der Kupplungsvorrichtung (10) durch das Ausgangselement (23) der elektrischen Maschine angetrieben wird und zumindest teilweise im Inneren des Stators (21) angeordnet ist und die erste Kupplung (100) außerhalb des Stators (21) angeordnet ist.
Übertragungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Stator (21) allgemein eine Rohrform mit einem Innendurchmesser (27) und einem Außendurchmesser (28) hat und von dem die Drehachse die X-Achse ist, wobei die Kupplungsvorrichtung (10), insbesondere das erste Eingangselement (101) der Kupplungsvorrichtung, zumindest teilweise radial innerhalb des Innendurchmessers (27) des Stators (21) angeordnet ist.
Übertragungssystem (1) nach den Ansprüchen 5 und 3, wobei das Ausgangselement (23) der elektrischen Maschine (20) und das erste Eingangselement (101) der Kupplungsvorrichtung (10) miteinander drehfest um die X-Achse mittels einer ersten Drehkopplungsverbindung montiert sind, welche teilweise oder vollständig innerhalb des Stators (21), insbesondere innerhalb der Wicklung (212), aber außerhalb des Statorkörpers (211) angeordnet ist.
Übertragungssystem (1) nach Anspruch 4 oder 6, wobei die Kupplungsvorrichtung (10) ferner ein zweites Eingangselement (201), ein zweites Ausgangselement (202) und eine zweite Kupplung (200) umfasst, die um die X-Achse herum angeordnet sind, wobei die zweite Kupplung (200) geeignet ist, die Übertragung eines Drehmoments zwischen dem zweiten Eingangselement (201) und dem zweiten Ausgangselement (202) der Kupplungsvorrichtung (10) zu unterbrechen.
Übertragungssystem (1) nach Anspruch 7, wobei die erste Kupplung (100) radial außerhalb der zweiten Kupplung (200) angeordnet ist und die erste Kupplung (100) die zweite Kupplung (200) radial umhüllt.
Übertragungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Maschine (20) ein Schutzgehäuse (25) aufweist und die Kupplungsvorrichtung (10) Reibscheiben aufweist, die außerhalb des Schutzgehäuses (25) der elektrischen Maschine (20) angeordnet sind.
Übertragungssystem (1) nach Anspruch 7 oder 8 in Kombination mit Anspruch 9, wobei die erste und zweite Kupplung, insbesondere deren Reibscheiben, außerhalb des Schutzgehäuses (25) der elektrischen Maschine (20) angeordnet sind.
Übertragungssystem nach Anspruch 9 oder 10, umfassend ein erstes Modul, das die elektrische Maschine (20) mit ihrem Schutzgehäuse (25) enthält, und ein zweites Modul, das die Kupplungsvorrichtung (10) enthält, wobei das erste Modul und das zweite Modul jeweils vormontiert werden können, bevor sie miteinander gekoppelt werden.
Übertragungssystem (1) nach Anspruch 7, 8 oder 10, wobei das Übertragungssystem ferner eine Drehzahlreduziervorrichtung (40) umfasst, wobei die Drehzahlreduziervorrichtung ein erstes Getriebe (410) und ein zweites Getriebe (420) umfasst, wobei das erste Getriebe (410) ein erstes Eingangselement (411) umfasst, das durch das erste Ausgangselement (102) der Kupplungsvorrichtung (10) in Drehung angetrieben wird, und wobei das zweite Getriebe (420) ein zweites Eingangselement (412) umfasst, das durch das zweite Ausgangselement (202) der Kupplungsvorrichtung (10) in Drehung angetrieben wird.
Übertragungssystem (1) nach Anspruch 12, wobei das erste Ausgangselement (102) der Kupplungsvorrichtung (10) und das erste Eingangselement (101) der Drehzahlreduziervorrichtung (40) miteinander drehfest um die X-Achse mittels einer zweiten Drehkopplungsverbindung montiert sind, welche ganz oder teilweise innerhalb des Stators (21), insbesondere innerhalb der Wicklung (212), aber außerhalb des Statorkörpers (211) angeordnet ist.
Übertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Übertragungssystem elektrisch ist und keinen Verbrennungsmotor und kein Antriebselement aufweist, das für den Antrieb durch einen Verbrennungsmotor bestimmt ist.