EP4479261A1 - Antriebssystem für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Antriebssystem für ein kraftfahrzeug

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Publication number
EP4479261A1
EP4479261A1 EP23704869.9A EP23704869A EP4479261A1 EP 4479261 A1 EP4479261 A1 EP 4479261A1 EP 23704869 A EP23704869 A EP 23704869A EP 4479261 A1 EP4479261 A1 EP 4479261A1
Authority
EP
European Patent Office
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oil
drive train
housing
gear
oil sump
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP23704869.9A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard Walter
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
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Filing date
Publication date
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Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP4479261A1 publication Critical patent/EP4479261A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the present invention relates to a drive system for a motor vehicle comprising a first axle drive train, which drives a first vehicle axle and is accommodated in a first drive train housing, with a first electric machine and a first transmission arrangement which forms a first structural unit with the first electric machine, and a second gear arrangement which drives a second vehicle axle in a second
  • the second final drive train accommodated in the drive train housing has a second electric machine and a second gear arrangement forming a second structural unit with the second electric machine, the first electric machine and the second electric machine as well as the first gear arrangement and the second gear arrangement being essentially identical in design.
  • Electric motors are increasingly being used to drive motor vehicles in order to create alternatives to internal combustion engines that require fossil fuels.
  • Significant efforts have already been made to improve the suitability for everyday use of electric drives and also to be able to offer users the driving comfort they are accustomed to.
  • This article describes a drive unit for an axle of a vehicle, which includes an electric motor that is arranged concentrically and coaxially with a bevel gear differential, with a switchable 2-speed planetary gear set being arranged in the power train between the electric motor and the bevel gear differential, which is also is positioned coaxially to the electric motor or the bevel gear differential or spur gear differential.
  • the drive unit is very compact and allows a good compromise between climbing ability, acceleration and energy consumption due to the switchable 2-speed planetary gear set.
  • Such drive units are also referred to as e-axles or axle drive train that can be operated electrically.
  • DE 10 2010 048 837 A1 discloses such a drive device with at least one electric motor and at least one planetary differential that can be driven by a rotor of the electric motor, the planetary differential having at least one planetary carrier which is operatively connected to a rotor of the electric motor, first planetary gears and second planetary gears, which are rotatably mounted on the planetary carrier, and a first sun gear and a second sun gear, each of which is operatively connected to an output shaft of the planetary differential.
  • the first planetary gears mesh with the first sun gear and each of the second planetary gears meshes with the second sun gear and with one of the first planetary gears. Furthermore, the sun gears are arranged coaxially with an axis of rotation of the rotor.
  • An axial flux machine is a dynamo-electric machine in which the magnetic flux between the rotor and stator runs parallel to the axis of rotation of the rotor. Often, both the stator and the rotor are largely disc-shaped. Axial flow machines are particularly advantageous when the space available axially is limited in a given application. This is often the case, for example, with the electric drive systems for electric or hybrid vehicles described at the outset.
  • an axial flux machine includes at least one stator that has windings for generating the axially aligned magnetic field. At least one rotor is equipped with permanent magnets, for example magnetic field in interaction with the magnetic field of the stator windings generates a drive torque via an air gap.
  • the gears that are usually provided in the designated electric axles are usually lubricated with gear oil, which is often also used as cooling oil for the electric machine.
  • gear oil which is often also used as cooling oil for the electric machine.
  • a drive system for a motor vehicle comprising a first axle drive train, which drives a first vehicle axle and is accommodated in a first drive train housing, with a first electric machine and a first transmission arrangement which forms a first structural unit with the first electric machine, and a first gear arrangement which drives a second vehicle axle in one second drive train housing accommodated second axle drive train with a second electric machine and a second gear assembly forming a second structural unit with the second electric machine, wherein the first electric machine and the second electric machine and the first gear assembly and the second gear assembly are essentially identical in construction, wherein the first final drive train and the second final drive train are arranged in the drive system rotated by an angle of 10-90° relative to one another in relation to the axes of rotation of the respective electric machines, and the first drive train housing defines
  • the drive system according to the invention makes it possible to represent different axle positions of the two axle drive trains in relation to one another simply by using different drive train housings.
  • a first axle drive train can be arranged in the front axle area in the best possible installation space and a second axle drive train rotated in relation to the first in the rear axle area in an optimum installation space, although almost the same assemblies (electrical machine, gear arrangement) are used.
  • the drive system comprises at least two electrically operable axle drive trains for driving two vehicle axles, one axle drive train being assigned to each vehicle axle.
  • An electrically operable final drive train includes an electric machine and a transmission assembly coupled to the electric machine.
  • the gear arrangement and the electric machine form a structural unit. This can be formed, for example, by means of a drive train housing, in which the transmission arrangement and the electric machine are accommodated together.
  • the drive train housing can be made in one piece or in multiple pieces.
  • the electric machine it would also be possible for the electric machine to have a motor housing and/or the gearbox to have a gearbox housing, in which case the structural unit can then be effected by fixing the gearbox in relation to the electric machine.
  • the engine housing and the transmission housing form part of the drive train housing.
  • the motor housing of one of the electrical machines and/or a transmission housing of one of the transmission arrangements can/can also each be accommodated in a drive train housing.
  • the drive train housing is preferably formed from a metallic material, particularly preferably from aluminum, gray cast iron or cast steel, in particular by means of a primary shaping process such as casting or die-casting. In principle, however, it would also be possible to form the drive train housing from a plastic.
  • the drive train housing can particularly preferably have a pot-like basic shape, so that the electric machine and the gear arrangement can be inserted into the drive train housing via the open end face thereof.
  • the gear housing is a housing for accommodating a gear assembly.
  • a transmission housing can be single-shell or multi-shell, that is, undivided or divided. In particular, the transmission housing should also dampen both noise and vibrations and also be able to safely absorb lubricant.
  • the transmission housing is preferably made of a metallic material, particularly preferably made of aluminum, gray cast iron or cast steel, in particular by means of an archetype process such as casting or die-casting.
  • the gearbox housing can be made in one piece or in several pieces.
  • the motor housing encloses the electric machine.
  • a motor housing can also accommodate the control and power electronics.
  • the motor housing can also be part of a cooling system for the electric machine and can be designed in such a way that cooling fluid can be supplied to the electric machine via the motor housing and/or the heat can be dissipated to the outside via the housing surfaces.
  • the motor housing protects the electrical machine and any electronics that may be present from external influences.
  • a motor housing can be formed in particular from a metallic material.
  • the motor housing can be formed from a metallic cast material, such as die-cast aluminum, die-cast magnesium, cast iron or cast steel.
  • the motor housing can be made in one piece or in several pieces.
  • An electric machine of an axle drive train of the drive system is used to convert electrical energy into mechanical energy and/or vice versa, and it usually includes a stationary part referred to as a stator, stand or armature and a part referred to as a rotor or runner and movable relative to the stationary part, in particular rotatable, arranged part.
  • An electrical machine can be designed as a radial flux machine or as an axial flux machine.
  • An electric machine of an axle drive train of the drive system according to the invention is preferably designed as an axial flow machine.
  • the magnetic flux in an electric axial flux machine is directed in the air gap between the stator and rotor axially to a direction of rotation of the rotor of the axial flux machine.
  • a known type is a so-called I-arrangement, in which the rotor is arranged axially next to a stator or between two stators.
  • Another known type is a so-called H-arrangement, in which two rotors are arranged on opposite axial sides of a stator.
  • the electric axial flux machine is preferably configured as an I type.
  • a plurality of rotor-stator configurations can be arranged axially next to one another as an I-type and/or H-type. It would also be possible in this connection to arrange both one or more I-type rotor-stator configurations and one or more H-type rotor-stator configurations next to one another in the axial direction.
  • the rotor-stator configuration of the H-type and/or the I-type are each configured essentially identically, so that they can be assembled in a modular manner to form an overall configuration.
  • Such rotor-stator configurations can in particular be arranged coaxially to one another and can be connected to a common rotor shaft or to a plurality of rotor shafts.
  • the electric machine is dimensioned in such a way that vehicle speeds of more than 50 km/h, preferably more than 80 km/h and in particular more than 100 km/h can be achieved.
  • the electric motor particularly preferably has an output of more than 30 kW, preferably more than 50 kW and in particular more than 70 kW.
  • the electrical machine provides speeds greater than 5,000 rpm, particularly preferably greater than 10,000 rpm, very particularly preferably greater than 12,500 rpm.
  • motor vehicles are land vehicles that are moved by machine power without being tied to railroad tracks.
  • a motor vehicle can be selected, for example, from the group of passenger cars (cars), trucks (lorries), mopeds, light motor vehicles, motorcycles, buses (COM) or tractors.
  • the transmission arrangement can be coupled in particular to an electric machine of the final drive train which is assigned to it and which is designed to generate a drive torque for the motor vehicle.
  • the drive torque is particularly preferably a main drive torque, so that the motor vehicle is driven exclusively by the drive torque.
  • the gear arrangement is preferably designed as a planetary gear, very particularly preferably as a switchable, in particular two-speed planetary gear.
  • An electric machine of an axle drive train of the drive system can also have a control device.
  • a control device as can be used in the present invention, is used in particular for the electronic control and/or regulation of one or more technical systems of one of the electrical machines.
  • a control device has, in particular, a wired or wireless signal input for receiving electrical signals, in particular, such as sensor signals. Furthermore, a control device likewise preferably has a wired or wireless signal output for the transmission of, in particular, electrical signals.
  • Control operations and/or regulation operations can be carried out within the control device. It is very particularly preferred that the control device includes hardware that is designed to run software.
  • the control device preferably comprises at least one electronic processor for executing program sequences defined in software.
  • the control device can also have one or more electronic memories in which the data contained in the signals transmitted to the control device can be stored and read out again.
  • the control device can have one or more electronic memories in which data can be stored in a changeable and/or unchangeable manner.
  • a control device can include a plurality of control devices, which are arranged in particular spatially separated from one another in the motor vehicle.
  • Control units are also referred to as electronic control units (ECU) or electronic control modules (ECM) and preferably have electronic microcontrollers for carrying out computing operations for processing data, particularly preferably using software.
  • the control devices can preferably be networked with one another, so that a wired and/or wireless data exchange between control devices is made possible.
  • bus systems present in the motor vehicle such as a CAN bus or LIN bus.
  • the control device very particularly preferably has at least one processor and at least one memory, which in particular contains a computer program code, the memory and the computer program code being configured with the processor to cause the control device to execute the computer program code.
  • the control device can particularly preferably include power electronics for energizing a stator or rotor of an electrical machine assigned to it.
  • Power electronics is preferably a combination of different components that control or regulate a current to the electrical machine, preferably including peripheral components required for this purpose, such as cooling elements or power supply units.
  • the power electronics contain one or more power electronics components that are set up to control or regulate a current. This is particularly preferably one or more power switches, such as power transistors.
  • the power electronics particularly preferably have more than two, particularly preferably three separate phases or current paths, each with at least one separate power electronics component.
  • the power electronics are preferably designed to control or regulate a power per phase with a peak power, preferably continuous power, of at least 10 W, preferably at least 100 W, particularly preferably at least 1000 W.
  • An electric machine of an axle drive train of the drive system is preferably dimensioned in such a way that vehicle speeds of more than 50 km/h, preferably more than 80 km/h and in particular more than 100 km/h can be achieved.
  • the electric motor particularly preferably has an output of more than 30 kW, preferably more than 50 kW and in particular more than 70 kW.
  • the electrical machine provides speeds greater than 5,000 rpm, particularly preferably greater than 10,000 rpm, very particularly preferably greater than 12,500 rpm.
  • a first oil pump is arranged in the first oil sump, which pumps the first oil from the first oil sump to the first electrical machine and/or to the first transmission arrangement, and/or a second oil pump in the second oil sump is arranged, which promotes the second oil from the second oil sump to the second electric machine and / or the second gear assembly.
  • the first drive train housing defines a first gear chamber for accommodating the first gear arrangement, from which the first oil can be conveyed via a first oil outlet opening into the first oil sump and/or the second drive train housing defines a second Defined gear space for receiving the second gear arrangement, from which the second oil can be conveyed via a second oil outlet opening into the second oil sump. It can thereby be achieved that initially there is a structural separation of the gear compartment and the oil sump.
  • a spur gear can scoop any oil that accumulates in the gear compartment during operation of the gear arrangement from the gear compartment via the corresponding oil outlet opening into the oil sump.
  • maintaining an optimal filling level of oil is also easier to implement due to the room separation.
  • the first gear arrangement has a first gear wheel that can be rotated axially parallel to the axis of rotation of the first electrical machine, through which the first oil located in the first gear chamber can be removed from the first gear chamber can be conveyed through the first oil outlet opening into the first oil sump and/or the second gear arrangement has a second gear wheel which can be rotated axially parallel to the axis of rotation of the second electrical machine and through which the second oil located in the second gear chamber can be pumped out of the second gear chamber through the second oil outlet opening into the second oil sump can be pumped.
  • the first gear wheel has a first axis of rotation, which is arranged above the first oil outlet opening in the direction of gravity and/or the second gear wheel has a second axis of rotation, which is arranged above the second oil outlet opening in the direction of gravity is.
  • the invention can also be further developed in such a way that the first gear wheel is encompassed in sections by a channel-like annular segment-shaped first housing section of the first drive train housing in the circumferential direction and/or the second gear wheel is enclosed in sections by a channel-shaped annular segment-shaped second housing section of the second drive train housing in the circumferential direction.
  • the first drive train housing is designed in multiple parts and/or the second drive train housing is designed in multiple parts.
  • the first drive train housing comprises a first motor housing for accommodating the first electrical machine and a first transmission housing for accommodating the first transmission arrangement
  • the first oil sump being formed in and/or on the first transmission housing
  • the second drive train housing comprises a second motor housing for accommodating the second electrical machine and a second transmission housing for accommodating the second transmission arrangement
  • the second oil sump being formed in and/or on the second transmission housing
  • the first electrical Machine has a first control unit for energizing the first electric machine and the second electric machine has a second control unit for energizing the second electric machine, wherein the first control unit and the second control unit are essentially identical in construction, which can also contribute to an increased uniformity of the drive system.
  • the invention can also be advantageously implemented such that the first axle drive train comprises two first electrical machines arranged coaxially to one another and directly adjacent to one another axially, each in an axial flow configuration, and/or the second drive axle comprises two second electrical machines arranged coaxially to one another and directly adjacent to one another axially each included in axial flow configuration.
  • the advantage that results from this is, in particular, that an axially very compact axle drive train can be made available, via which the two vehicle wheels of a vehicle axle can be driven, each with an associated electric machine, which improves the driving dynamics and stability of the drive system.
  • FIG. 1 shows a drive system of a motor vehicle with two axle drive trains in a schematic block circuit view
  • FIG. 2 shows the drive system known from FIG. 2 with a perspective view of the two axle drive trains
  • FIG. 3 shows the first axle drive train in a schematic cross-sectional view
  • FIG. 4 shows the second axle drive train in a schematic cross-sectional view.
  • Figure 1 shows a drive system 1 for a motor vehicle 2 comprising a first axle drive train 4, which drives a first vehicle axle 3 and is accommodated in a first drive train housing 13, with a first electric machine 5 and a first transmission arrangement 7 forming a first structural unit 6 with the first electric machine 5 .
  • the drive system 1 also includes a second axle drive train 9, which drives a second vehicle axle 8 and is accommodated in a second drive train housing 14, with a second electric machine 10 and a second transmission arrangement 12 forming a second structural unit 11 with the second electric machine 10.
  • the first electric machine 5 and the second electric machine 10 as well as the first gear arrangement 7 and the second gear arrangement 12 are essentially identical in construction.
  • the first final drive train 4 has two first electrical machines 5 arranged coaxially to one another and directly adjacent to one another axially, each in an axial flow configuration
  • the second final drive train 9 has analogously also two second electrical machines 10 arranged coaxially to one another and arranged directly axially to one another in axial flow configuration.
  • each vehicle wheel of the motor vehicle 2 can be driven by an electric machine 5.10.
  • the first final drive train 4 and the second final drive train 9 are arranged in the drive system 1 rotated by an angle of 10-90° to one another in relation to the axes of rotation of the respective electrical machines 5, 10 can be seen particularly well from FIG.
  • the first drive train housing 13 defines a first oil sump 16 storing a first oil 15, while the second drive train housing 14 provides a second oil sump 18 storing a second oil 17, with the Capacity of the first oil sump 16 between 0.75-1, 25 of the capacity of the second oil sump 18 corresponds.
  • the oils 16,17 and their level are indicated by a dotted representation in Figures 3-4.
  • a first oil drain opening 36 and a second oil drain opening 35 are provided on the bottom side of the oil sumps 16, 18 in the direction of gravity.
  • a first oil pump 33 is arranged in the first oil sump 16, which pumps the first oil 15 from the first oil sump 16 to the first electrical machine 5 and to the first transmission arrangement 7 and in the second oil sump 18 a second oil pump 19 is arranged, which promotes the second oil 17 from the second oil sump 18 to the second electric machine 10 and to the second transmission arrangement 12 .
  • the first drive train housing 13 defines a first gear chamber 20 for accommodating the first gear arrangement 7, from which the first oil 15 can be conveyed via a first oil outlet opening 21 into the first oil sump 16, which is shown in FIG. Analogous to this, FIG. 4 shows that the second drive train housing 14 defines a second gear chamber 22 for accommodating the second gear arrangement 12, from which the second oil 17 can be conveyed via a second oil outlet opening 23 into the second oil sump 18.
  • the first gear assembly 7 also has a first gear wheel 34 that can be rotated axially parallel to the axis of rotation of the first electrical machine 5, through which the first oil 15 located in the first gear chamber 20 can be conveyed out of the first gear chamber 20 through the first oil outlet opening 21 into the first oil sump 16.
  • the second gear arrangement 12 also has a second gear wheel 24 that can be rotated axially parallel to the axis of rotation of the second electric machine 10, through which the second oil 17 located in the second gear chamber 22 can be conveyed out of the second gear chamber 22 through the second oil outlet opening 23 into the second oil sump 18 .
  • the first gear wheel 34 also has a first axis of rotation, which is arranged above the first oil outlet opening 21 in the direction of gravity.
  • the second gear wheel 24 also has a second axis of rotation, which Gravity direction is arranged above the second oil outlet opening 23, which can be seen again well from the synopsis of Figures 3-4.
  • Figure 3 also shows that the first gear wheel 34 is surrounded by a channel-like first housing section 25 of the first drive train housing 13 in the form of a circular ring section in sections in the circumferential direction, while, as shown in Figure 4, the second gear wheel 24 is also surrounded by a channel-like second housing section in the form of a circular ring section 26 of the second drive train housing 14 is included in sections in the circumferential direction.
  • Figure 3 also shows that the first drive train housing 13 comprises a first motor housing 27 for accommodating the first electric machine 5 and a first transmission housing 28 for accommodating the first transmission arrangement 7, with the first oil sump 16 in and/or on the first transmission housing 28 trained.
  • the second drive train housing 14 has, in a similar manner, a second motor housing 29 for accommodating the second electric machine 10 and a second transmission housing 30 for accommodating the second transmission arrangement 12, with the second oil sump 18 being formed in and/or on the second transmission housing 30, such as it can be seen in FIG.
  • first electrical machine 5 has a first control unit 31 for energizing the first electrical machine 5 and the second electrical machine 10 - as shown in Figure 4 - a second control unit 32 for energizing the second electrical machine 10 comprises, wherein the first control unit 31 and the second control unit 32 are essentially identical.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem (1) für ein Kraftfahrzeug (2) umfassend einen eine erste Fahrzeugachse (3) antreibenden in einem ersten Antriebsstranggehäuse (13) aufgenommenen ersten Achsantriebsstrang (4) mit einer ersten elektrischen Maschine (5) und einer mit der ersten elektrischen Maschine (5) eine erste bauliche Einheit (6) bildende erste Getriebeanordnung (7) und einen eine zweite Fahrzeugachse (8) antreibenden in einem zweiten Antriebsstranggehäuse (14) aufgenommenen zweiten Achsantriebsstrang (9) mit einer zweiten elektrischen Maschine (10) und einer mit der zweiten elektrischen Maschine (10) eine zweite bauliche Einheit (11) bildende zweite Getriebeanordnung (12), wobei die erste elektrische Maschine (5) und die zweite elektrische Maschine (10) sowie die erste Getriebeanordnung (7) und die zweite Getriebeanordnung (12) im Wesentlichen baugleich ausgeführt sind, wobei der erste Achsantriebsstrang (4) und der zweite Achsantriebsstrang (9) bezogen auf die Rotationsachsen der jeweiligen elektrischen Maschinen (5, 10) um einen Winkel von 10-90° zueinander verdreht in dem Antriebssystem (1) angeordnet sind, und das erste Antriebsstranggehäuse (13) einen ein erstes Öl (15) bevorratenden ersten Ölsumpf (16) definiert, und das zweite Antriebsstranggehäuse (14) einen ein zweites Öl (17) bevorratenden zweiten Ölsumpf (18) definiert, wobei das Aufnahmevolumen des ersten Ölsumpfs (16) zwischen 0,75-1,25 des Aufnahmevolumens des zweiten Ölsumpfs (18) entspricht.

Description

Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug umfassend einen eine erste Fahrzeugachse antreibenden in einem ersten Antriebsstranggehäuse aufgenommenen ersten Achsantriebsstrang mit einer ersten elektrischen Maschine und einer mit der ersten elektrischen Maschine eine erste bauliche Einheit bildende erste Getriebeanordnung und einen eine zweite Fahrzeugachse antreibenden in einem zweiten Antriebsstranggehäuse aufgenommenen zweiten Achsantriebsstrang mit einer zweiten elektrischen Maschine und einer mit der zweiten elektrischen Maschine eine zweite bauliche Einheit bildende zweite Getriebeanordnung, wobei die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine sowie die erste Getriebeanordnung und die zweite Getriebeanordnung im Wesentlichen baugleich ausgeführt sind.
Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.
Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011 , Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch und koaxial zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist, wobei in dem Leistungsstrang zwischen Elektromotor und Kegelraddifferenzial ein schaltbarer 2-Gang-Planetenradsatz angeordnet ist, der ebenfalls koaxial zu dem E-Motor bzw. dem Kegelraddifferenzial oder Stirnraddifferential positioniert ist. Die Antriebseinheit ist sehr kompakt aufgebaut und erlaubt aufgrund des schaltbaren 2- Gang-Planetenradsatzes einen guten Kompromiss zwischen Steigfähigkeit, Beschleunigung und Energieverbrauch. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibbarer Achsantriebsstrang bezeichnet. Aus der DE 10 2010 048 837 A1 ist eine derartige Antriebsvorrichtung mit wenigstens einem Elektromotor und mindestens einem mit einem Rotor des Elektromotors antreibbaren Planetendifferenzial bekannt, wobei das Planetendifferenzial wenigstens einen Planententräger, der mit einem Rotor des Elektromotors wirkverbunden ist, erste Planetenräder und zweite Planetenräder, die drehbar an dem Planetenträger gelagert sind, sowie ein erstes Sonnenrad und ein zweites Sonnenrad, von denen jedes jeweils mit einer Abtriebswelle des Planetendifferenzials wirkverbunden ist, aufweist. Dabei stehen die ersten Planetenräder mit dem ersten Sonnenrad im Zahneingriff und steht jedes der zweiten Planetenräder mit dem zweiten Sonnenrad sowie mit einem der ersten Planetenräder im Zahneingriff. Ferner sind die Sonnenräder koaxial einer Rotationsachse des Rotors angeordnet.
Eine Axialflussmaschine bezeichnet eine dynamoelektrische Maschine, bei der der magnetische Fluss zwischen Rotor und Stator parallel zur Drehachse des Rotors verläuft. Häufig sind sowohl Stator als auch Rotor weitgehend scheibenförmig ausgebildet. Axialflussmaschinen sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn der axial zur Verfügung stehende Bauraum in einem gegebenen Anwendungsfall begrenzt ist. Dies ist beispielsweise vielfach beiden eingangs beschriebenen elektrischen Antriebsystemen für Elektro- oder Hybridfahrzeuge der Fall.
Neben der verkürzten axialen Baulänge liegt ein weiterer Vorteil der Axialflussmaschine in ihrer vergleichsweise hohen Drehmomentdichte. Ursächlich hierfür ist die im Vergleich zu Radialflussmaschinen größere Luftspaltfläche, die bei einem gegebenen Bauraum zur Verfügung steht. Ferner ist auch ein geringeres Eisenvolumen im Vergleich zu konventionellen Maschinen notwendig, was sich positiv auf den Wirkungsgrad der Maschine auswirkt.
In der Regel umfasst eine Axialflussmaschine mindestens einen Stator, der Wicklungen zur Erzeugung des axial ausgerichteten magnetischen Feldes aufweist. Mindestens ein Rotor ist beispielsweise mit Permanentmagneten bestückt, deren magnetisches Feld in Wechselwirkung mit dem magnetischen Feld der Statorwicklungen über einen Luftspalt ein Antriebsmoment erzeugt.
Bei der Entwicklung der für E-Achsen vorgesehenen elektrischen Maschinen und Getrieben besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, deren Leistungsdichten zu steigern, so dass der hierzu notwendigen Kühlung insbesondere der elektrischen Maschinen und der Getriebe wachsende Bedeutung zukommt. Aufgrund der notwenigen Kühlleistungen haben sich in den meisten Konzepten Hydraulikflüssigkeiten, wie Kühlöle, zum Abtransport von Wärme aus den thermisch beaufschlagten Bereichen einer elektrischen Maschine und/oder einem Getriebe durchgesetzt.
Die in den bezeichneten E-Achsen üblicherweise vorgesehenen Getriebe werden in der Regel mit einem Getriebeöl geschmiert, wobei dieses häufig auch als Kühlöl für die elektrische Maschine verwendet wird. Um das Schmiermittel bzw. Kühlöl zuverlässig an die verschiedenen Schmier- bzw. Kühlstellen zu bringen, ist es bekannt, einen entsprechenden hydraulischen Fluidkreislauf in den entsprechenden E-Achsen auszubilden.
Daher ist es durchaus üblich, innerhalb einer E-Achse einen Ölsumpf zur Bevorratung der zur Schmierung und Kühlung notwendigen Ölmenge auszubilden, aus dem der oben genannte hydraulische Fluidkreislauf mit Öl gespeist wird.
Insbesondere bei vollelektrisch betriebenen Antriebskonzepten für Kraftfahrzeuge ist es zunehmend üblich, beide Fahrzeugachsen mit jeweils einem elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang auszurüsten. Um hierbei Kosten zu sparen, besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, eine möglichst hohe Anzahl an Gleichteilen in den jeweiligen Achsantriebssträngen der Vorder- und Hinterachse zu verbauen.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zu beheben oder zumindest abzumildern und ein Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug mit zwei Achsantriebssträngen zu realisieren, dass kostengünstig herstellbar ist und ein effektives sowie kostengünstigen Kühlsystem bereitzustellen. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug umfassend einen eine erste Fahrzeugachse antreibenden in einem ersten Antriebsstranggehäuse aufgenommenen ersten Achsantriebsstrang mit einer ersten elektrischen Maschine und einer mit der ersten elektrischen Maschine eine erste bauliche Einheit bildende erste Getriebeanordnung und einen eine zweite Fahrzeugachse antreibenden in einem zweiten Antriebsstranggehäuse aufgenommenen zweiten Achsantriebsstrang mit einer zweiten elektrischen Maschine und einer mit der zweiten elektrischen Maschine eine zweite bauliche Einheit bildende zweite Getriebeanordnung, wobei die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine sowie die erste Getriebeanordnung und die zweite Getriebeanordnung im Wesentlichen baugleich ausgeführt sind, wobei der erste Achsantriebsstrang und der zweite Achsantriebsstrang bezogen auf die Rotationsachsen der jeweiligen elektrischen Maschinen, um einen Winkel von 10-90° zueinander verdreht in dem Antriebssystem angeordnet sind, und das erste Antriebsstranggehäuse einen ein erstes Öl bevorratenden ersten Ölsumpf definiert, und das zweite Antriebsstranggehäuse einen ein zweites Öl bevorratenden zweiten Ölsumpf definiert, wobei das Aufnahmevolumen des ersten Ölsumpfs zwischen 0,75-1 ,25 des Aufnahmevolumens des zweiten Ölsumpfs entspricht.
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass ein Antriebssystem mit zwei Achsantriebssträngen bereitgestellt werden kann, welches bei einer möglichst hohen Gleichteiligkeit trotz der unterschiedlichen Einbaupositionen der Achsantriebsstränge einen hohen Wirkungsgrad durch eine hydraulische Kühlung aufweist. Das erfindungsgemäße Antriebssystem erlaubt, nur durch den Einsatz unterschiedlicher Antriebsstranggehäuse, verschiedene Achslagen der beiden Achsantriebsstränge zueinander darzustellen. Dadurch kann z.B. ein erster Achsantriebsstrang bauraumoptimal im Vorderachsbereich und ein gegenüber dem ersten verdrehter zweiter Achsantriebsstrang bauraumoptimal im Hinterachsbereich angeordnet werden, obwohl nahezu die gleichen Baugruppen (elektrische Maschine, Getriebeanordnung) verwendet werden. Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
Das erfindungsgemäße Antriebssystem umfasst wenigstens zwei elektrisch betreibbare Achsantriebsstränge zum Antrieb von zwei Fahrzeugachsen, wobei jeweils ein Achsantriebsstrang einer Fahrzeugachse zugeordnet ist. Ein elektrisch betreibbarer Achsantriebsstrang umfasst eine elektrische Maschine und eine mit der elektrischen Maschine gekoppelte Getriebeanordnung. Die Getriebeanordnung und die elektrische Maschine bilden eine bauliche Einheit. Diese kann beispielsweise mittels eines Antriebsstranggehäuses gebildet sein, in welchem die Getriebeanordnung und die elektrische Maschine gemeinsam aufgenommen sind. Das Antriebsstranggehäuse kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein.
So wäre es beispielsweise auch möglich, dass die elektrische Maschine ein Motorgehäuse und/oder das Getriebe ein Getriebegehäuse besitzt, wobei die bauliche Einheit dann über eine Fixierung des Getriebes gegenüber der elektrischen Maschine bewirkbar ist. In einem solchen Fall bilden das Motorgehäuse und das Getriebegehäuse einen Teil des Antriebsstranggehäuses.
Das Motorgehäuse einer der elektrischen Maschinen und/oder ein Getriebegehäuse einer der Getriebeanordnungen können/kann auch jeweils in einem Antriebsstranggehäuse aufgenommen sein. Das Antriebsstranggehäuse ist bevorzugt aus einem metallischen Material, insbesondere bevorzugt aus Aluminium, Grauguss oder Stahlguss, insbesondere mittels einem Urformverfahren wie Gießen oder Druckguss geformt. Grundsätzlich wäre es jedoch auch möglich, das Antriebsstranggehäuse aus einem Kunststoff zu bilden. Das Antriebsstranggehäuse kann insbesondere bevorzugt eine topfartige Grundform aufweisen, so dass die elektrische Maschine und die Getriebeanordnung über die offene Stirnseite des Antriebsstranggehäuses in dieses eingesetzt werden können. Das Getriebegehäuse ist ein Gehäuse zur Aufnahme einer Getriebeanordnung. Es hat die Aufgabe, vorhandene Wellen jeweils über die Lager zu führen und den Rädern (eventuell Kurvenscheiben) bei allen Belastungen diejenigen Freiheitsgrade zu gewähren, derer sie bedürfen, ohne sie in der Dreh- und eventuell Bahnbewegung zu behindern, sowie Lagerkräfte und Abstützmomente aufzunehmen. Ein Getriebegehäuse kann ein- oder mehrschalig, das heißt, ungeteilt oder geteilt ausgebildet sein. Das Getriebegehäuse sollte insbesondere auch sowohl Geräusche und Vibrationen dämpfen, als auch Schmierstoff sicher aufnehmen können. Das Getriebegehäuse ist bevorzugt aus einem metallischen Material, insbesondere bevorzugt aus Aluminium, Grauguss oder Stahlguss, insbesondere mittels einem Urform verfahren wie Gießen oder Druckguss geformt. Das Getriebegehäuse kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt werden.
Das Motorgehäuse umhaust die elektrische Maschine. Ein Motorgehäuse kann darüber hinaus auch die Steuer- und Leistungselektronik aufnehmen. Das Motorgehäuse kann darüber hinaus auch Bestandteil eines Kühlsystems für die elektrische Maschine und derart ausgebildet sein, dass Kühlfluid über das Motorgehäuse der elektrischen Maschine zugeführt werden und/oder die Wärme über die Gehäuseflächen nach außen abgeführt werden kann. Darüber hinaus schützt das Motorgehäuse die elektrische Maschine sowie die ggf. vorhandene Elektronik vor äußeren Einflüssen.
Ein Motorgehäuse kann insbesondere aus einem metallischen Material gebildet sein. Vorteilhafter Weise kann das Motorgehäuse aus einem metallischen Gussmaterial, wie zum Beispiel Aluminiumdruckguss, Magnesiumdruckguss, Grauguss oder Stahlguss geformt sein. Das Motorgehäuse kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt werden.
Eine elektrische Maschine eines Achsantriebsstrangs des Antriebssystems dient zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und/oder umgekehrt, und sie umfasst in der Regel einen als Stator, Ständer oder Anker bezeichneten ortsfesten Teil sowie einen als Rotor oder Läufer bezeichneten und gegenüber dem ortsfesten Teil beweglich, insbesondere drehbar, angeordneten Teil. Eine elektrische Maschine kann als Radialflussmaschine oder als Axialflussmaschine ausgeführt sein.
Eine elektrische Maschine eines Achsantriebsstrangs des erfindungsgemäßen Antriebssystems ist bevorzugt als Axialflussmaschine ausgebildet. Der magnetische Fluss in einer elektrischen Axialflussmaschine (AFM) ist im Luftspalt zwischen Stator und Rotor axial zu einer Rotationsrichtung des Rotors der Axialflussmaschine gerichtet. Es gibt unterschiedliche Typen von Axialflussmaschinen. Ein bekannter Typ ist eine sogenannte I-Anordnung, bei der der Rotor axial neben einem Stator oder zwischen zwei Statoren angeordnet ist. Ein anderer bekannter Typ ist eine sogenannte H-Anordnung, bei der zwei Rotoren auf gegenüberliegenden axialen Seiten eines Stators angeordnet sind. Die elektrische Axialflussmaschine ist bevorzugt als I-Typ konfiguriert.
Grundsätzlich ist es auch möglich, dass eine Mehrzahl von Rotor-Stator- Konfigurationen als I-Typ und/oder H-Typ axial nebeneinander angeordnet sind. Auch wäre es in diesem Zusammenhang möglich, sowohl eine oder mehrere Rotor- Stator-Konfigurationen des I-Typs sowie eine oder mehrere Rotor-Stator- Konfigurationen des H-Typs in axialer Richtung nebeneinander anzuordnen. Insbesondere ist es auch zu bevorzugen, dass die Rotor-Stator-Konfiguration des H-Typs und/oder des I-Typs jeweils im Wesentlichen identisch ausgebildet sind, so dass diese modulartig zu einer Gesamtkonfiguration zusammengefügt werden können. Derartige Rotor-Stator-Konfigurationen können insbesondere koaxial zueinander angeordnet sein sowie mit einer gemeinsamen Rotorwelle oder mit mehrere Rotorwellen verbunden sein.
Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt. Als Kraftfahrzeuge im Sinne dieser Anmeldung gelten Landfahrzeuge, die durch Maschinenkraft bewegt werden, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), Kleinkrafträder, Leichtkraftfahrzeuge, Krafträder, Kraftomnibusse (KOM) oder Zugmaschinen.
Die Getriebeanordnung ist insbesondere mit einer ihr zugeordneten elektrischen Maschine des Achsantriebsstrangs koppelbar, welche zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für das Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Bei dem Antriebsdrehmoment handelt es sich besonders bevorzugt um ein Hauptantriebsdrehmoment, sodass das Kraftfahrzeug ausschließlich durch das Antriebsdrehmoment angetrieben wird. Bevorzugt ist die Getriebeanordnung als ein Planetengetriebe ausgebildet, ganz besonders bevorzugt als ein schaltbares, insbesondere zweigängiges Planetengetriebe.
Eine elektrische Maschine eines Achsantriebsstrangs des Antriebssystems kann ferner eine Steuereinrichtung aufweisen. Eine Steuereinrichtung, wie sie in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, dient insbesondere der elektronischen Steuerung und/oder Reglung eines oder mehrerer technischer Systeme einer der elektrischen Maschinen.
Eine Steuereinrichtung weist insbesondere einen kabelgebundenen oder kabellosen Signaleingang zum Empfang von insbesondere elektrischen Signalen, wie beispielsweise Sensorsignalen, auf. Ferner besitzt eine Steuereinrichtung ebenfalls bevorzugt einen kabelgebundenen oder kabellosen Signalausgang zur Übermittlung von insbesondere elektrischen Signalen.
Innerhalb der Steuereinrichtung können Steuerungsoperationen und/oder Reglungsoperationen durchgeführt werden. Ganz besonders bevorzugt ist es, dass die Steuereinrichtung eine Hardware umfasst, die ausgebildet ist, eine Software auszuführen. Bevorzugt umfasst die Steuereinrichtung wenigstens einen elektronischen Prozessor zur Ausführung von in einer Software definierten Programmabläufen. Die Steuereinrichtung kann ferner einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen die in den an die Steuereinrichtung übermittelten Signalen enthaltenen Daten gespeichert und wieder ausgelesen werden können. Ferner kann die Steuereinrichtung einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen Daten veränderbar und/oder unveränderbar gespeichert werden können.
Eine Steuereinrichtung kann eine Mehrzahl von Steuergeräten umfassen, welche insbesondere räumlich getrennt voneinander im Kraftfahrzeug angeordnet sind. Steuergeräte werden auch als Electronic Control Unit (ECU) oder Electronic Control Module (ECM) bezeichnet und besitzen bevorzugt elektronische Mikrocontroller zur Durchführung von Rechenoperationen zur Verarbeitung von Daten, besonders bevorzugt mittels einer Software. Die Steuergeräte können bevorzugt miteinander vernetzt sein, so dass ein kabelgebundener und/oder kabelloser Datenaustausch zwischen Steuergeräten ermöglicht ist. Insbesondere ist es auch möglich, die Steuergeräte über im Kraftfahrzeug vorhandene Bus-Systeme, wie beispielsweise CAN-Bus oder LIN-Bus, miteinander zu vernetzen.
Ganz besonders bevorzugt besitzt die Steuereinrichtung wenigstens einen Prozessor und wenigstens einen Speicher, der insbesondere einen Computerprogrammcode enthält, wobei der Speicher und der Computerprogrammcode konfiguriert sind, mit dem Prozessor, die Steuereinrichtung zur Ausführung des Computerprogrammcodes zu veranlassen.
Die Steuereinrichtung kann besonders bevorzugt eine Leistungselektronik zur Bestromung eines Stators oder Rotors einer ihr zugeordneten elektrischen Maschinen umfassen. Eine Leistungselektronik ist bevorzugt ein Verbund verschiedener Komponenten, welche einen Strom an die elektrische Maschine steuern oder regeln, bevorzugt inklusive hierzu benötigter peripherer Bauteile wie Kühlelemente oder Netzteile. Insbesondere enthält die Leistungselektronik bzw. ein oder mehrere Leistungselektronikbauteile, welche zur Steuerung oder Regelung eines Stroms eingerichtet sind. Dabei handelt es sich besonders bevorzugt um einen oder mehrere Leistungsschalter, z.B. Leistungstransistoren. Besonders bevorzugt weist die Leistungselektronik mehr als zwei, besonders bevorzugt drei voneinander getrennte Phasen bzw. Strompfade mit mindestens je einem eigenen Leistungselektronikbauteil auf. Die Leistungselektronik ist bevorzugt ausgelegt, pro Phase eine Leistung mit einer Spitzenleistung, bevorzugt Dauerleistung, von mindestens 10 W, bevorzugt mindestens 100 W besonders bevorzugt mindestens 1000 W zu steuern oder regeln.
Eine elektrische Maschine eines Achsantriebsstrangs des Antriebssystems ist bevorzugt so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in dem ersten Ölsumpf eine erste Ölpumpe angeordnet ist, welche das erste Öl aus dem ersten Ölsumpf zur ersten elektrischen Maschine und/oder zur ersten Getriebeanordnung fördert und/oder in dem zweiten Ölsumpf eine zweite Ölpumpe angeordnet ist, welche das zweite Öl aus dem zweiten Ölsumpf zur zweiten elektrischen Maschine und/oder zur zweiten Getriebeanordnung fördert.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass eine Ölpumpe in einem Ölsumpf besonders geräuscharm betrieben werden kann, da sie akustisch durch das sie umgebende Öl isoliert bzw. schallgedämpft ist. Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das erste Antriebsstranggehäuse einen ersten Getrieberaum zur Aufnahme der ersten Getriebeanordnung definiert, aus dem das erste Öl über eine erste Ölauslassöffnung in den ersten Ölsumpf förderbar ist und/oder das zweite Antriebsstranggehäuse einen zweiten Getrieberaum zur Aufnahme der zweiten Getriebeanordnung definiert, aus dem das zweite Öl über eine zweite Ölauslassöffnung in den zweiten Ölsumpf förderbar ist. Es kann hierdurch erreicht werden, dass zunächst eine bauliche Trennung von Getrieberaum und Ölsumpf erfolgt. Somit greift die Getriebeanordnung nicht mehr direkt in den Ölsumpf ein, wodurch die Getriebeanordnung insbesondere mit möglichst geringen Planschverlusten betrieben werden kann, was zu deutlichen Wirkungsgradsteigerungen der entsprechenden Getriebeanordnung führt. Beispielsweise kann allenfalls ein Stirnrad beim Betrieb der Getriebeanordnung im Getrieberaum anfallendes Öl aus dem Getrieberaum über die entsprechende Ölauslassöffnung in den Ölsumpf schöpfen. Im zugeordneten Ölsumpf wird durch die Raumtrennung auch das Einhalten eines optimalen Füllspiegels an Öl einfacher realisierbar.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wie bereits oben skizziert insbesondere auch vorgesehen sein, dass die erste Getriebeanordnung ein achsparallel zur Rotationsachse der ersten elektrischen Maschine drehbares erstes Zahnrad aufweist, durch welches das im ersten Getrieberaum befindliche erste Öl aus dem ersten Getrieberaum durch die erste Ölauslassöffnung heraus in den ersten Ölsumpf förderbar ist und/oder die zweite Getriebeanordnung ein achsparallel zur Rotationsachse der zweiten elektrischen Maschine drehbares zweites Zahnrad aufweist, durch welches das im zweiten Getrieberaum befindliche zweite Öl aus dem zweiten Getrieberaum durch die zweite Ölauslassöffnung heraus in den zweiten Ölsumpf förderbar ist.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das erste Zahnrad eine erste Rotationsachse aufweist, welche in Schwerkraftrichtung oberhalb der ersten Ölauslassöffnung angeordnet ist und/oder das zweite Zahnrad eine zweite Rotationsachse aufweist, welche in Schwerkraftrichtung oberhalb der zweiten Ölauslassöffnung angeordnet ist. Hierdurch lässt sich insbesondere eine gute Schöpfwirkung von Öl aus dem Getrieberaum in den entsprechenden Ölsumpf bewirken.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass das erste Zahnrad von einem kanalartigen kreisringabschnittsförmigen ersten Gehäuseabschnitt des ersten Antriebsstranggehäuses in Umfangsrichtung abschnittsweise umfasst ist und/oder das zweite Zahnrad von einem kanalartigen kreisringabschnittsförmigen zweiten Gehäuseabschnitt des zweiten Antriebsstranggehäuses in Umfangsrichtung abschnittsweise umfasst ist.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass hierdurch zum einen Planschverluste weiter reduzierbar sind und die Schöpfwirkung des entsprechenden Zahnrads noch weiter verbessert werden kann.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass das erste Antriebsstranggehäuse mehrteilig ausgebildet ist und/oder das zweite Antriebsstranggehäuse mehrteilig ausgebildet ist. Hierdurch kann eine verbesserte Anpassbarkeit des Antriebsstranggehäuses an die Bauraumsituationen erfolgen und gleichzeitig die Bauteilgleichheit durch Verwendung gleichteiliger Gehäuseelemente weiter erhöht werden.
Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass das erste Antriebsstranggehäuse ein erstes Motorgehäuse zur Aufnahme der ersten elektrischen Maschine und ein erstes Getriebegehäuse zur Aufnahme der ersten Getriebeanordnung umfasst, wobei der erste Ölsumpf in und/oder an dem ersten Getriebegehäuse ausgebildet ist und/oder das zweite Antriebsstranggehäuse ein zweites Motorgehäuse zur Aufnahme der zweiten elektrischen Maschine und ein zweites Getriebegehäuse zur Aufnahme der zweiten Getriebeanordnung umfasst, wobei der zweite Ölsumpf in und/oder an dem zweiten Getriebegehäuse ausgebildet ist, was ebenfalls die Gleichteiligkeit der Gehäusebauteile weiter erhöhen kann, da sich notwendige Bauteilvarianten auf die Getriebegehäuse reduzieren.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des
Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass die erste elektrische Maschine eine erste Steuereinheit zur Bestromung der ersten elektrischen Maschine und die zweite elektrische Maschine eine zweite Steuereinheit zur Bestromung der zweiten elektrischen Maschine aufweist, wobei die erste Steuereinheit und die zweite Steuereinheit im Wesentlichen baugleich sind, was ebenfalls zu einer erhöhten Gleichteiligkeit des Antriebssystems beitragen kann.
Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass der erste Achsantriebsstrang zwei koaxial zueinander, axial unmittelbar aneinander angrenzend angeordnete erste elektrische Maschinen jeweils in Axialflusskonfiguration umfasst und/oder der zweite Achsantriebsstrang zwei koaxial zueinander, axial unmittelbar aneinander angrenzend angeordnete zweite elektrische Maschinen jeweils in Axialflusskonfiguration umfasst. Der Vorteil, der sich hierdurch ergibt, ist insbesondere, dass ein axial sehr kompakt bauender Achsantriebsstrang zur Verfügung gestellt werden kann, über den die beiden Fahrzeugräder einer Fahrzeugachse mit jeweils einer zugeordneten elektrischen Maschine antreibbar sind, was die Fahrdynamik und -Stabilität des Antriebssystems verbessert.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
Es zeigt:
Figur 1 ein Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs mit zwei Achsantriebssträngen in einer schematischen Blockschaltansicht,
Figur 2 das aus Figur 2 bekannte Antriebssystem mit einer perspektivischen Darstellung der beiden Achsantriebsstränge,
Figur 3 den ersten Achsantriebsstrang in einer schematischen Querschnittsansicht,
Figur 4 den zweiten Achsantriebsstrang in einer schematischen Querschnittsansicht. Die Figur 1 zeigt ein Antriebssystem 1 für ein Kraftfahrzeug 2 umfassend einen eine erste Fahrzeugachse 3 antreibenden in einem ersten Antriebsstranggehäuse 13 aufgenommenen ersten Achsantriebsstrang 4 mit einer ersten elektrischen Maschine 5 und einer mit der ersten elektrischen Maschine 5 eine erste bauliche Einheit 6 bildende erste Getriebeanordnung 7.
Das Antriebssystem 1 umfasst ferner einen eine zweite Fahrzeugachse 8 antreibenden in einem zweiten Antriebsstranggehäuse 14 aufgenommenen zweiten Achsantriebsstrang 9 mit einer zweiten elektrischen Maschine 10 und einer mit der zweiten elektrischen Maschine 10 eine zweite bauliche Einheit 11 bildende zweite Getriebeanordnung 12.
Die erste elektrische Maschine 5 und die zweite elektrische Maschine 10 sowie die erste Getriebeanordnung 7 und die zweite Getriebeanordnung 12 sind hierbei im Wesentlichen baugleich ausgeführt.
In der in Figur 1 gezeigten Ausführung besitzt der erste Achsantriebsstrang 4 zwei koaxial zueinander, axial unmittelbar aneinander angrenzend angeordnete erste elektrische Maschinen 5 jeweils in Axialflusskonfiguration und der zweite Achsantriebsstrang 9 besitzt analog ebenfalls zwei koaxial zueinander, axial unmittelbar aneinander angrenzend angeordnete zweite elektrische Maschinen 10 jeweils in Axialflusskonfiguration. Hierdurch ist jedes Fahrzeugrad des Kraftfahrzeugs 2 von einer elektrischen Maschine 5,10 antreibbar.
Aufgrund der unterschiedlichen Bauraumsituation an den beiden Fahrzeugachsen 3,8 sind der erste Achsantriebsstrang 4 und der zweite Achsantriebsstrang 9 bezogen auf die Rotationsachsen der jeweiligen elektrischen Maschinen 5,10 um einen Winkel von 10-90° zueinander verdreht in dem Antriebssystem 1 angeordnet, was sich insbesondere gut aus der Figur 2 erkennen lässt.
Das erste Antriebsstranggehäuse 13 definiert dabei einen ein erstes Öl 15 bevorratenden ersten Ölsumpf 16 während das zweite Antriebsstranggehäuse 14 einen ein zweites Öl 17 bevorratenden zweiten Ölsumpf 18 bereitstellt, wobei das Aufnahmevolumen des ersten Ölsumpfs 16 zwischen 0,75-1 ,25 des Aufnahmevolumens des zweiten Ölsumpfs 18 entspricht. Die Öle 16,17 und deren Füllstandshöhe sind durch eine gepunktete Darstellung in den Figuren 3-4 angedeutet. In Schwerkraftrichtung bodenseitig an den Ölsumpfen 16,18 ist jeweils eine erste Ölablassöffnung 36 bzw. eine zweite Ölablassöffnung 35 vorgesehen.
Aus den Figuren 3-4 ist ferner ersichtlich, dass in dem ersten Ölsumpf 16 eine erste Ölpumpe 33 angeordnet ist, welche das erste Öl 15 aus dem ersten Ölsumpf 16 zur ersten elektrischen Maschine 5 und zur ersten Getriebeanordnung 7 fördert Und in dem zweiten Ölsumpf 18 eine zweite Ölpumpe 19 angeordnet ist, welche das zweite Öl 17 aus dem zweiten Ölsumpf 18 zur zweiten elektrischen Maschine 10 und zur zweiten Getriebeanordnung 12 fördert.
Das erste Antriebsstranggehäuse 13 definiert einen ersten Getrieberaum 20 zur Aufnahme der ersten Getriebeanordnung 7 aus dem das erste Öl 15 über eine erste Ölauslassöffnung 21 in den ersten Ölsumpf 16 förderbar ist, was in der Figur 3 gezeigt ist. Analog hierzu ist in der Figur 4 wiedergegeben, dass das zweite Antriebsstranggehäuse 14 einen zweiten Getrieberaum 22 zur Aufnahme der zweiten Getriebeanordnung 12 definiert, aus dem das zweite Öl 17 über eine zweite Ölauslassöffnung 23 in den zweiten Ölsumpf 18 förderbar ist.
Die erste Getriebeanordnung 7 besitzt ferner ein achsparallel zur Rotationsachse der ersten elektrischen Maschine 5 drehbares erstes Zahnrad 34, durch welches das im ersten Getrieberaum 20 befindliche erste Öl 15 aus dem ersten Getrieberaum 20 durch die erste Ölauslassöffnung 21 heraus in den ersten Ölsumpf 16 förderbar ist. Auch die zweite Getriebeanordnung 12 weist ein achsparallel zur Rotationsachse der zweiten elektrischen Maschine 10 drehbares zweites Zahnrad 24 auf, durch welches das im zweiten Getrieberaum 22 befindliche zweite Öl 17 aus dem zweiten Getrieberaum 22 durch die zweite Ölauslassöffnung 23 heraus in den zweiten Ölsumpf 18 förderbar ist.
Das erste Zahnrad 34 weist des Weiteren eine erste Rotationsachse auf, welche in Schwerkraftrichtung oberhalb der ersten Ölauslassöffnung 21 angeordnet ist. Das zweite Zahnrad 24 weist ebenfalls eine zweite Rotationsachse auf, welche in Schwerkraftrichtung oberhalb der zweiten Ölauslassöffnung 23 angeordnet ist, was sich erneut gut aus der Zusammenschau der Figuren 3-4 erkennen lässt.
In der Figur 3 ist ferner gezeigt, dass das erste Zahnrad 34 von einem kanalartigen kreisringabschnittsförmigen ersten Gehäuseabschnitt 25 des ersten Antriebsstranggehäuses 13 in Umfangsrichtung abschnittsweise umfasst ist, während, wie in der Figur 4 abgebildet, das zweite Zahnrad 24 auch von einem kanalartigen kreisringabschnittsförmigen zweiten Gehäuseabschnitt 26 des zweiten Antriebsstranggehäuses 14 in Umfangsrichtung abschnittsweise umfasst ist.
Man erkennt somit anhand der Ausführungsbeispiele der Figuren 3-4 ebenfalls gut, wie die Bauraumtrennung zwischen den Ölsümpfen 16,18 und den Getrieberäumen 20,22 konstruktiv ausgestaltet werden kann.
Auch ist in der Figur 3 gezeigt, dass das erste Antriebsstranggehäuse 13 ein erstes Motorgehäuse 27 zur Aufnahme der ersten elektrischen Maschine 5 und ein erstes Getriebegehäuse 28 zur Aufnahme der ersten Getriebeanordnung 7 umfasst, wobei der erste Ölsumpf 16 in und/oder an dem ersten Getriebegehäuse 28 ausgebildet. Das zweite Antriebsstranggehäuse 14 besitzt in analoger Weise ein zweites Motorgehäuse 29 zur Aufnahme der zweiten elektrischen Maschine 10 und ein zweites Getriebegehäuse 30 zur Aufnahme der zweiten Getriebeanordnung 12, wobei der zweite Ölsumpf 18 in und/oder an dem zweiten Getriebegehäuse 30 ausgebildet ist, so wie es der Figur 4 entnehmbar ist.
Ersichtlich ist aus der Figur 3 ferner, dass die erste elektrische Maschine 5 eine erste Steuereinheit 31 zur Bestromung der ersten elektrischen Maschine 5 und die zweite elektrische Maschine 10 was in der Figur 4 gezeigt ist - eine zweite Steuereinheit 32 zur Bestromung der zweiten elektrischen Maschine 10 aufweist, wobei die erste Steuereinheit 31 und die zweite Steuereinheit 32 im Wesentlichen baugleich sind.
Die in dieser Anmeldung benutzten Begriffe radial , axial , tangential und Umfangsrichtung beziehen sich immer auf die Rotationsachse der entsprechenden elektrischen Maschine. Die Begriffe links , rechts , oben , unten , oberhalb und unterhalb dienen hier nur dazu, um zu verdeutlichen, welche Bereiche der Abbildungen gerade im Text beschrieben werden. Die spätere Ausführung der Erfindung kann auch anders angeordnet werden. Die Erfindung ist ferner nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
Bezuqszeichenliste
1 Antriebssystem
2 Kraftfahrzeug
3 erste Fahrzeugachse
4 erster Achsantriebsstrang
5 erste elektrische Maschine
6 Einheit
7 erste Getriebeanordnung
8 zweite Fahrzeugachse
9 zweiter Achsantriebsstrang
10 zweite elektrische Maschine
11 Einheit
12 zweite Getriebeanordnung
13 erstes Antriebsstranggehäuse
14 zweites Antriebsstranggehäuse
15 erstes Öl
16 erster Ölsumpf
17 zweites Öl
18 zweiter Ölsumpf
19 zweite Ölpumpe
20 erster Getrieberaum
21 erste Ölauslassöffnung
22 zweiter Getrieberaum
23 zweite Ölauslassöffnung
24 zweites Zahnrad
25 erster Gehäuseabschnitt
26 zweiter Gehäuseabschnitt
27 erstes Motorgehäuse
28 erstes Getriebegehäuse
29 zweites Motorgehäuse
30 zweites Getriebegehäuse
31 erste Steuereinheit
32 zweite Steuereinheit erste Ölpumpe erstes Zahnrad zweite Ölablassöffnung erste Ölablassöffnung

Claims

Ansprüche Antriebssystem (1 ) für ein Kraftfahrzeug (2) umfassend einen eine erste Fahrzeugachse (3) antreibenden in einem ersten Antriebsstranggehäuse (13) aufgenommenen ersten Achsantriebsstrang (4) mit einer ersten elektrischen Maschine (5) und einer mit der ersten elektrischen Maschine (5) eine erste bauliche Einheit (6) bildende erste Getriebeanordnung (7) und einen eine zweite Fahrzeugachse (8) antreibenden in einem zweiten Antriebsstranggehäuse (14) aufgenommenen zweiten Achsantriebsstrang (9) mit einer zweiten elektrischen Maschine (10) und einer mit der zweiten elektrischen Maschine (10) eine zweite bauliche Einheit (11 ) bildende zweite Getriebeanordnung (12), wobei die erste elektrische Maschine (5) und die zweite elektrische Maschine (10) sowie die erste Getriebeanordnung (7) und die zweite Getriebeanordnung (12) im Wesentlichen baugleich ausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Achsantriebsstrang (4) und der zweite Achsantriebsstrang (9) bezogen auf die Rotationsachsen der jeweiligen elektrischen Maschinen (5,10) um einen Winkel von 10-90° zueinander verdreht in dem Antriebssystem (1 ) angeordnet sind, und das erste Antriebsstranggehäuse (13) einen ein erstes Öl (15) bevorratenden ersten Ölsumpf (16) definiert, und das zweite Antriebsstranggehäuse (14) einen ein zweites Öl (17) bevorratenden zweiten Ölsumpf (18) definiert, wobei das Aufnahmevolumen des ersten Ölsumpfs (16) zwischen 0,75-1 ,25 des Aufnahmevolumens des zweiten Ölsumpfs (18) entspricht.
2. Antriebssystem (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Ölsumpf (16) eine erste Ölpumpe (33) angeordnet ist, welche das erste Öl (15) aus dem ersten Ölsumpf (16) zur ersten elektrischen Maschine (5) und/oder zur ersten Getriebeanordnung (7) fördert und/oder in dem zweiten Ölsumpf (18) eine zweite Ölpumpe (19) angeordnet ist, welche das zweite Öl (17) aus dem zweiten Ölsumpf (18) zur zweiten elektrischen Maschine (10) und/oder zur zweiten Getriebeanordnung (12) fördert.
3. Antriebssystem (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Antriebsstranggehäuse (13) einen ersten Getrieberaum (20) zur Aufnahme der ersten Getriebeanordnung (7) definiert, aus dem das erste Öl (15) über eine erste Ölauslassöffnung (21 ) in den ersten Ölsumpf (16) förderbar ist und/oder das zweite Antriebsstranggehäuse (14) einen zweiten Getrieberaum (22) zur Aufnahme der zweiten Getriebeanordnung (12) definiert, aus dem das zweite Öl (17) über eine zweite Ölauslassöffnung (23) in den zweiten Ölsumpf (18) förderbar ist
4. Antriebssystem (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Getriebeanordnung (7) ein achsparallel zur Rotationsachse der ersten elektrischen Maschine (5) drehbares erstes Zahnrad (34) aufweist, durch welches das im ersten Getrieberaum (20) befindliche erste Öl (15) aus dem ersten Getrieberaum (20) durch die erste Ölauslassöffnung (21 ) heraus in den ersten Ölsumpf (16) förderbar ist und/oder die zweite Getriebeanordnung (12) ein achsparallel zur Rotationsachse der zweiten elektrischen Maschine (10) drehbares zweites Zahnrad (24) aufweist, durch welches das im zweiten Getrieberaum (22) befindliche zweite Öl (17) aus dem zweiten Getrieberaum (22) durch die zweite Ölauslassöffnung (23) heraus in den zweiten Ölsumpf (18) förderbar ist. Antriebssystem (1 ) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zahnrad (34) eine erste Rotationsachse aufweist, welche in Schwerkraftrichtung oberhalb der ersten Ölauslassöffnung (21 ) angeordnet ist und/oder das zweite Zahnrad (24) eine zweite Rotationsachse aufweist, welche in Schwerkraftrichtung oberhalb der zweiten Ölauslassöffnung (23) angeordnet ist. Antriebssystem (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zahnrad (34) von einem kanalartigen kreisringabschnittsförmigen ersten Gehäuseabschnitt (25) des ersten Antriebsstranggehäuses (13) in Umfangsrichtung abschnittsweise umfasst ist und/oder das zweite Zahnrad (24) von einem kanalartigen kreisringabschnittsförmigen zweiten Gehäuseabschnitt (26) des zweiten Antriebsstranggehäuses (14) in Umfangsrichtung abschnittsweise umfasst ist. Antriebssystem (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Antriebsstranggehäuse (13) mehrteilig ausgebildet ist und/oder das zweite Antriebsstranggehäuse (14) mehrteilig ausgebildet ist. Antriebssystem (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Antriebsstranggehäuse (13) ein erstes Motorgehäuse (27) zur Aufnahme der ersten elektrischen Maschine (5) und ein erstes Getriebegehäuse (28) zur Aufnahme der ersten Getriebeanordnung (7) umfasst, wobei der erste Ölsumpf (16) in und/oder an dem ersten Getriebegehäuse (28) ausgebildet ist und/oder das zweite Antriebsstranggehäuse (14) ein zweites Motorgehäuse (29) zur Aufnahme der zweiten elektrischen Maschine (10) und ein zweites Getriebegehäuse (30) zur Aufnahme der zweiten Getriebeanordnung (12) umfasst, wobei der zweite Ölsumpf (18) in und/oder an dem zweiten Getriebegehäuse (30) ausgebildet ist. Antriebssystem (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (5) eine erste Steuereinheit (31) zur Bestromung der ersten elektrischen Maschine (5) und die zweite elektrische Maschine (10) eine zweite Steuereinheit (32) zur Bestromung der zweiten elektrischen Maschine (10) aufweist, wobei die erste Steuereinheit (31 ) und die zweite Steuereinheit (32) im Wesentlichen baugleich sind. Antriebssystem (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Achsantriebsstrang (4) zwei koaxial zueinander, axial unmittelbar aneinander angrenzend angeordnete erste elektrische Maschinen (5) jeweils in Axialflusskonfiguration umfasst und/oder der zweite Achsantriebsstrang (9) zwei koaxial zueinander, axial unmittelbar aneinander angrenzend angeordnete zweite elektrische Maschinen (10) jeweils in Axialflusskonfiguration umfasst.
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