EP2655937A1 - Antriebsvorrichtung für kraftfahrzeuge - Google Patents

Antriebsvorrichtung für kraftfahrzeuge

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Publication number
EP2655937A1
EP2655937A1 EP11778825.7A EP11778825A EP2655937A1 EP 2655937 A1 EP2655937 A1 EP 2655937A1 EP 11778825 A EP11778825 A EP 11778825A EP 2655937 A1 EP2655937 A1 EP 2655937A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drive
gear
shaft
pinion
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11778825.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thorsten Biermann
Markus Klinger
Tomas Smetana
Philip Wurzberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP2655937A1 publication Critical patent/EP2655937A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
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    • B60K2006/4808—Electric machine connected or connectable to gearbox output shaft
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    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4833—Step up or reduction gearing driving generator, e.g. to operate generator in most efficient speed range
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/06—Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/10—Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears
    • F16H2048/106—Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears characterised by two sun gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/06—Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/10—Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears
    • F16H48/11—Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears having intermeshing planet gears
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a drive device for motor vehicles with a drive unit, which is operatively connected via a differential gear with two output shafts and an angle drive, via which the drive device is operatively connected to a drive shaft, wherein the drive unit comprises a rotor of an electric machine, which operatively connected to the differential gear and wherein the angle drive is formed by a driven by means of the drive shaft pinion shaft and by a standing with a pinion head of the pinion shaft meshing crown gear while a rotational axis of the pinion shaft extends transversely to a rotational axis of the rotor and the ring gear.
  • Such a drive device is described in DE 10 2004 024 086 A1.
  • These drive devices are preferably used in hybrid vehicles for driving vehicle axles.
  • the drive shaft is accordingly the cardan shaft or an intermediate shaft between a transfer case and the drive device in the axle drive, at the end of which the pinion head of the angle drive is usually formed.
  • sufficient space must be available in the vicinity of the driven axle, which is not always available in every case. Description of the invention
  • the object of the invention is therefore to provide a drive device with which the problems are to be eliminated, which occur in connection with confined space in the vicinity of an axis driven by the drive device.
  • the object has been achieved according to the features of claim 1.
  • the invention provides that an axis of rotation of the drive shaft and the axis of rotation of the pinion shaft extend parallel to the axis at a distance from each other. A coaxial agreement of the axes of rotation of the drive shaft and the pinion shaft or the pinion head is thus no longer absolutely necessary, because the drive shaft and the pinion shaft according to the invention are operatively connected to each other in operative connection.
  • the differential and the drive unit can be adapted to the available space in the vicinity of the axis also with offset of the input shaft (pinion shaft) are arranged to the drive shaft.
  • a geared active connection is a power transmitting connection.
  • Examples of this in this case are belt or chain drives or, as one embodiment of the invention provides, toothed wheels are meshed with one another.
  • the center distance of the gears corresponds to the axis-parallel offset between the axis of rotation of the drive shaft and the axis of rotation of the pinion shaft.
  • One of the gears preferably with straight or oblique spur toothing, sits, for example, fixed or with the interposition of a one-way clutch, which may also be switchable, directly on the drive shaft.
  • the other gear is provided with a corresponding toothing and is preferably fixed or with the interposition of a one-way clutch on the pinion shaft.
  • Another advantage of the invention is that with the geared connection to the drive shaft applied power parameters such as speeds and Torques to the pinion shaft down or can be translated, whereby the characteristics of the drive device in addition to the other gear stages influenceable and the arrangement is thus variable designable.
  • an embodiment of the invention provides that a transmission ratio of the number of teeth of the second gear to the first gear is smaller than the pay attention 1.
  • a further embodiment of the invention provides for a transmission ratio of the number of teeth of the ring gear to the pinion head, which is greater than the pay attention 1.
  • Figure 1 is a highly simplified and not to scale representation.
  • a drive device 1 for an otherwise not further illustrated motor vehicle is provided with a drive unit 2, which is operatively connected via a differential gear 3 with two output shafts 4 and 5.
  • the drive unit 2 surrounded by a housing 6, in which at least one electric machine 7 and a geared connection 8 not described in more detail is received between the rotor 9 of the electric machine 7 and the differential gear 3.
  • the differential gear 3 is in this case a planetary gear, but may also be a classic bevel gear differential or a hybrid of planetary gear sets and elements of the bevel gear differential.
  • the differential gear 3 is formed from a planetary stage 10 and the actual differential 1 1.
  • the planetary stage 10 provides a planet carrier 12, on which a set of planetary gears 13 is rotatably mounted. Of the set planet gears 13 only one is shown.
  • the planetary stage 10 has a ring gear 14 which is fixedly supported relative to the environment 15, for example with respect to a housing of the drive device 1.
  • the differential 1 1 is formed from a differential cage 16, which is another planetary carrier in this case, from two sets of planetary gears 17 and 18 and two sun gears 19 and 20.
  • the planet gears 17 are rotatably mounted on the differential cage 16 rotatably about its own axis, while there is a respective planetary gear 17 of the one set with a planetary gear 18 of the other set in meshing engagement.
  • each planetary gear 17 of the one set is in meshing engagement with the sun gear 19 and each planetary gear 18 in mesh with the sun gear 20.
  • the sun gear 19 is rotatably coupled to the output shaft 4 about the rotation axis 21.
  • the output shaft 4 is operatively connected to a vehicle wheel, not shown.
  • the sun gear 20 is rotatably coupled to the output shaft 5 about the rotation axis 21.
  • the output shaft 5 is operatively connected to a vehicle wheel, not shown.
  • the drive device 1 is operatively connected via an angle drive 22 with a drive shaft 23.
  • the angle drive 22 has a drive shaft 23 driven by the pinion shaft 24, on which a pinion head 25 is seated.
  • the pinion head 25 is a bevel gear and is in meshing engagement with the toothing of a ring gear 26.
  • the ring gear 26 is aligned coaxially with the axis of rotation 21 of the rotor 9 aligned with the planet carrier 12.
  • the axis of rotation 27 of the pinion shaft extends transversely to the axis of rotation 21 of the rotor 9 and the ring gear 26.
  • the axis of rotation 28 of the drive shaft 23 and the axis of rotation 27 of the pinion shaft 24 extend at a distance from each other and parallel to the axis.
  • the pinion shaft 24 is cantilevered, which means that the pinion head 25 is axially supported on one side by two axially spaced bearing points 29 and 30. It is also conceivable that the pinion head is additionally mounted at its free end, so that it is supported axially between two bearing points.
  • the drive shaft 23 and the pinion shaft 24 are operatively connected to each other in operative connection.
  • the geared connection is a spur gear of two gears 32 and 33.
  • the gear 32 is rotatably connected to the drive shaft 23 and the other gear 33 is firmly seated on the pinion shaft 24th reference numeral

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Retarders (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung (1) für Kraftfahrzeuge mit einem Antriebsaggregat (2), das über ein Differenzialgetriebe (3) mit zwei Abtriebswellen (4, 5) wirkverbunden ist und mit einem Winkeltrieb (22), über welchen die Antriebsvorrichtung (1) mit einer Antriebswelle (23) wirkverbunden ist, wobei das Antriebsaggregat (2) einen Rotor (9) einer elektrischen Maschine (7) aufweist, welcher mit dem Differenzialgetriebe (3) wirkverbunden ist und wobei der Winkeltrieb (22) durch eine mittels der Antriebswelle (23) antreibbaren Ritzelwelle (24) und durch ein mit einem Ritzelkopf (25) der Ritzelwelle (24) im Zahneingriff stehendes Tellerrad (26) gebildet ist und dabei eine Rotationsachse (27) der Ritzelwelle (24) quer zu einer Rotationsachse (21) des Rotors (9) und des Tellerrades (26) verluft.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem Antriebsaggregat, das über ein Differenzialgetriebe mit zwei Abtriebswellen wirkverbunden ist und mit einem Winkeltrieb, über welchen die Antriebsvorrichtung mit einer Antriebswelle wirkverbunden ist, wobei das Antriebsaggregat einen Rotor einer elektrischen Maschine aufweist, welcher mit dem Differenzialgetriebe wirkverbunden ist und wobei der Winkeltrieb durch eine mittels der Antriebswelle antreibbaren Ritzelwelle und durch ein mit einem Ritzelkopf der Ritzelwelle im Zahneingriff stehendes Tellerrad gebildet ist und dabei eine Rotationsachse der Ritzelwelle quer zu einer Rotationsachse des Rotors und des Tellerrades verläuft. Hintergrund der Erfindung
Eine derartige Antriebsvorrichtung ist in DE 10 2004 024 086 A1 beschrieben. Diese Antriebsvorrichtungen werden vorzugsweise in Hybridfahrzeugen zum Antrieb von Fahrzeugachsen. Die Antriebswelle ist dementsprechend die Kar- danwelle oder eine Zwischenwelle zwischen einem Verteilergetriebe und der Antriebsvorrichtung in dem Achsgetriebe, an deren Ende üblicherweise der Ritzelkopf des Winkeltriebs ausgebildet ist. Für eine derartige Anordnung muss genügend Bauraum in der Umgebung der angetriebenen Achse zur Verfügung stehen, der nicht immer in jedem Fall vorhanden ist. Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Antriebsvorrichtung zu schaffen, mit welcher die Probleme beseitigt werden sollen, die im Zusammenhang mit beengten Bauraum in der Umgebung einer mit der Antriebsvorrichtung angetriebenen Achse auftretenden.
Die Aufgabe wurde gemäß der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Erfindung sieht vor, dass eine Rotationsachse der Antriebswelle und die Rotationsachse der Ritzelwelle achsparallel mit Abstand zueinander verlaufen. Eine koaxiale Übereinstimmung der Rotationsachsen des Antriebswelle und der Ritzelwelle bzw. des Ritzelkopfes ist damit nicht mehr zwingend notwendig, weil die Antriebswelle und die Ritzelwelle erfindungsgemäß getrieblich mitein- ander in Wirkverbindung stehen. Das Differenzial und das Antriebsaggregat können an den vorhandenen Bauraum in der Umgebung der Achse angepasst auch mit Versatz der Eingangswelle (Ritzelwelle) zur Antriebswelle angeordnet werden. Eine getriebliche Wirkverbindung ist eine Leistungen übertragenden Verbindung. Beispiele dafür sind in diesem Fall Riemen- oder Kettentriebe oder, wie eine Ausgestaltung der Erfindung vorsieht, sind miteinander im Zahneingriff stehende Zahnräder. Der Achsabstand der Zahnräder entspricht dem achsparallelen Versatz zwischen der Rotationsachse der Antriebswelle und der Rota- tionsachse der Ritzelwelle. Eines der Zahnräder, vorzugsweise mit gerader oder schräger Stirnverzahnung, sitzt beispielsweise fest oder unter Zwischenschaltung einer Freilaufkupplung, welche auch schaltbar sein kann, direkt auf der Antriebswelle. Das andere Zahnrad ist mit einer korrespondierenden Verzahnung versehen und sitzt vorzugsweise fest oder unter Zwischenschaltung einer Freilaufkupplung auf der Ritzelwelle.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass mit der getrieblichen Verbindung an der Antriebswelle anliegende Leistungsparameter wie Drehzahlen und Drehmomente zur Ritzelwelle hin unter- oder übersetzt werden können, wodurch die Kennwerte der Antriebsvorrichtung zusätzlich zu den anderen Getriebestufen beeinflussbar und die Anordnung damit variabler gestaltbar ist. So sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass ein Übersetzungsverhältnis der Zähnezahlen des zweiten Zahnrades zu dem ersten Zahnrad kleiner dem Zahlenswert 1 ist. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht ein Übersetzungsverhältnis der Zähnezahlen des Tellerrades zu dem Ritzelkopf vor, welches größer dem Zahlenswert 1 ist. Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Figur 1 ist eine stark vereinfachte und nicht maßstäbliche Darstellung.
Eine Antriebsvorrichtung 1 für ein ansonsten nicht weiter dargestelltes Kraftfahrzeug ist mit einem Antriebsaggregat 2 versehen, das über ein Differenzial- getriebe 3 mit zwei Abtriebswellen 4 und 5 wirkverbunden ist. Das Antriebsaggregat 2 von einem Gehäuse 6 umgeben, in dem mindestens eine elektrische Maschine 7 und eine nicht näher beschriebene getriebliche Verbindung 8 zwischen dem Rotor 9 der elektrischen Maschine 7 und dem Differenzialgetriebe 3 aufgenommen ist.
Das Differenzialgetriebe 3 ist in diesem Fall ein Planetengetriebe, kann aber auch ein klassisches Kegelraddifferenzial oder eine Mischform aus Planetensätzen und Elementen des Kegelraddifferenziales sein. Das Differenzialgetriebe 3 ist aus einer Planetenstufe 10 und dem eigentlichen Differenzial 1 1 gebildet. Die Planetenstufe 10 sieht einen Planetenträger 12 vor, an dem drehbar ein Satz Planetenräder 13 gelagert ist. Von dem Satz Planetenräder 13 ist nur eins dargestellt. Darüber hinaus weist die Planetenstufe 10 ein Hohlrad 14 auf, das fest gegenüber der Umgebung 15, beispielsweise gegenüber einem Gehäuse der Antriebsvorrichtung 1 , abgestützt ist. Das Differenzial 1 1 ist aus einem Differenzialkorb 16, welcher in diesem Fall ein weiterer Planetenträger ist, aus zwei Sätzen Planetenrädern 17 und 18 sowie aus zwei Sonnenrädern 19 und 20 gebildet. Die Planetenräder 17 sind um die eigene Achse drehbar an dem Differenzialkorb 16 drehbar gelagert, dabei steht jeweils ein Planetenrad 17 des einen Satzes mit einem Planetenrad 18 des anderen Satzes im Zahneingriff. Darüber hinaus steht jedes Planetenrad 17 des einen Satzes im Zahneingriff mit dem Sonnenrad 19 und jedes Planetenrad 18 im Zahneingriff mit dem Sonnenrad 20. Das Sonnenrad 19 ist um die Rotationsachse 21 drehfest mit der Abtriebswelle 4 gekoppelt. Die Ab- triebswelle 4 ist mit einem nicht dargestellten Fahrzeugrad wirkverbunden. Das Sonnenrad 20 ist um die Rotationsachse 21 drehfest mit der Abtriebswelle 5 gekoppelt. Die Abtriebswelle 5 ist mit einem nicht dargestellten Fahrzeugrad wirkverbunden.
Die Antriebsvorrichtung 1 ist über einen Winkeltrieb 22 mit einer Antriebswelle 23 wirkverbunden. Der Winkeltrieb 22 weist eine mittels der Antriebswelle 23 antreibbaren Ritzelwelle 24 auf, auf welcher ein Ritzelkopf 25 sitzt. Der Ritzelkopf 25 ist ein Kegelzahnrad und steht im Zahneingriff mit der Verzahnung eines Tellerrades 26. Das Tellerrad 26 ist koaxial zur Rotationsachse 21 des Rotors 9 ausgerichtet an dem Planetenträger 12 befestigt. Die Rotationsachse 27 der Ritzelwelle verläuft quer zu der Rotationsachse 21 des Rotors 9 und des Tellerrades 26. Die Rotationsachse 28 der Antriebswelle 23 und die Rotationsachse 27 der Ritzelwelle 24 verlaufen zueinander mit Abstand und zueinander achsparallel. Die Ritzelwelle 24 ist fliegend gelagert, was heißt, dass der Ritzelkopf 25 axial einseitig von zwei axial zueinander beabstandeten Lagerstellen 29 und 30 gestützt ist. Es ist auch denkbar, dass der Ritzelkopf an seinem freien Ende zusätzlich gelagert ist, so dass dieser axial zwischen zwei Lagerstellen abgestützt ist. Die Antriebswelle 23 und die Ritzelwelle 24 stehen getrieblich miteinander in Wirkverbindung. Die getriebliche Verbindung ist eine Stirnradstufe aus zwei Zahnrädern 32 und 33. Das Zahnrad 32 ist mit der Antriebswelle 23 drehfest verbunden und das andere Zahnrad 33 sitzt fest an der Ritzelwelle 24. Bezugszeichen
Antriebsvorrichtung 21 Rotationsachse
Antriebsaggregat 22 Winkeltrieb
Differenzialgetriebe 23 Antriebswelle
Abtriebswelle 24 Ritzelwelle
Abtriebswelle 25 Ritzelkopf
Gehäuse 26 Tellerrad elektrische Maschine 27 Rotationsachse getriebliche Verbindung 28 Rotationsachse
Rotor 29 Lagerstelle
Planetenstufe 30 Lagerstelle
Differenzial 31 -
Planetenträger 32 Zahnrad
Planetenrad 33 Zahnrad
Hohlrad
Umgebung
Differenzialkorb
Planetenrad
Planetenrad
Sonnenrad
Sonnenrad

Claims

Patentansprüche
1 . Antnebsvornchtung (1 ) für Kraftfahrzeuge mit einem Antriebsaggregat (2), das über ein Differenzialgetriebe (3) mit zwei Abtriebswellen (4, 5) wirkverbunden ist und mit einem Winkeltrieb (22), über welchen die Antriebsvorrichtung (1 ) mit einer Antriebswelle (23) wirkverbunden ist, wobei das Antriebsaggregat (2) einen Rotor (9) einer elektrischen Maschine (7) aufweist, welcher mit dem Differenzialgetriebe (3) wirkverbunden ist und wobei der Winkeltrieb (22) durch eine mittels der Antriebswelle
(23) antreibbaren Ritzelwelle (24) und durch ein mit einem Ritzelkopf (25) der Ritzelwelle (24) im Zahneingriff stehendes Tellerrad (26) gebildet ist und dabei eine Rotationsachse (27) der Ritzelwelle (24) quer zu einer Rotationsachse (21 ) des Rotors (9) und des Tellerrades (26) ver- läuft, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rotationsachse (28) der Antriebswelle (23) und die Rotationsachse (27) der Ritzelwelle (24) achsparallel mit Abstand zueinander verlaufen und dass die Antriebswelle (23) und die Ritzelwelle (24) getrieblich miteinander in Wirkverbindung stehen.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Antriebswelle (23) antreibbares erstes Zahnrad (32) im Zahneingriff mit einem wenigstens in eine Rotationsrichtung um die Rotationsachse (27) der Ritzelwelle (24) drehfest mit der Ritzelwelle (24) gekoppelten zweiten Zahnrad (33) im Zahneingriff steht.
3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zahnrad (32) und das zweite Zahnrad (33) Stirnräder sind.
4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übersetzungsverhältnis der Zähnezahlen des zweiten Zahnrades (33) zu dem ersten Zahnrad (32) kleiner dem Zahlenswert 1 ist.
5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übersetzungsverhältnis der Zähnezahlen des Tellerrades (26) zu dem Ritzelkopf (25) größer dem Zahlenswert 1 ist.
EP11778825.7A 2010-12-21 2011-10-24 Antriebsvorrichtung für kraftfahrzeuge Withdrawn EP2655937A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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