WO2013178457A1 - Antriebseinrichtung für ein fahrzeug - Google Patents

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WO2013178457A1
WO2013178457A1 PCT/EP2013/059813 EP2013059813W WO2013178457A1 WO 2013178457 A1 WO2013178457 A1 WO 2013178457A1 EP 2013059813 W EP2013059813 W EP 2013059813W WO 2013178457 A1 WO2013178457 A1 WO 2013178457A1
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drive device
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gear section
electric motor
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PCT/EP2013/059813
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Tomas Smetana
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Definitions

  • the invention relates to a drive device for a vehicle having an electric motor for generating drive torque for the vehicle, having a reduction gear section, wherein the reduction gear section is operatively connected to the electric motor and reduces the drive torque, with a distribution gear section operatively connected to the reduction gear section wherein the distribution gear portion distributes the reduced drive torque to two output shafts and wherein the distribution gear portion and the reduction gear portion are arranged coaxially with a main transmission axis.
  • Electric motors are increasingly used in vehicles to provide them alternatively or supplementarily with a drive torque for moving the vehicle. With regard to the number and cost of the components, it has proved to be an advantageous alternative to drive an axle and thus two wheels of the vehicle via a single electric motor. In contrast to classic internal combustion engines, electric motors have a different performance characteristic, so that in the drive train an intermediate gear between the electric motor and the driven wheels should be designed differently.
  • a drive unit for an axle of a vehicle which includes an electric motor, which is disposed concentric and coaxial with a cone wheel differential, wherein in the power train between the electric motor and bevel gear differential, a switchable 2-speed planetary gearset is arranged for reduction , which is also positioned coaxially with the electric motor or the bevel gear differential.
  • the invention has for its object to propose a drive device for a vehicle with an electric motor, which requires a small number of components and is compact. This object is achieved by a drive device with the features of claim 1. Preferred or advantageous embodiments of the invention emerge from the subclaims, the following description and the attached figures.
  • a drive device for a vehicle is proposed.
  • the vehicle is in particular a passenger car, but in modified embodiments it may also be a trike, a bus, a truck or another vehicle with at least one driven axle.
  • the drive device is particularly preferably constructed as a built-in module, which is compact, in particular as a self-holding assembly, can be inserted into the vehicle.
  • the drive device comprises an electric motor, which is designed to generate a drive torque for the vehicle.
  • the drive torque is particularly preferably a main drive torque, so that the vehicle is driven exclusively by the drive torque.
  • the electric motor is dimensioned so that vehicle speeds greater than 50 km / h, preferably greater than 80 km / h and in particular greater than 100 km / h can be achieved can.
  • the electric motor has a power greater than 30 kW, preferably greater than 50 kW and in particular greater than 70 kW.
  • the drive device includes a reduction gear section which is operatively connected to the electric motor so that the drive torque is converted into a reduced drive torque.
  • the drive device comprises a distribution gear section, wherein the distribution gear section is operatively connected to the reduction gear section.
  • the distribution gear section is configured to distribute the reduced drive torque to two output shafts.
  • the output shafts are assigned to the wheels of the axle of the vehicle.
  • the output, in particular the rotor shaft of the electric motor is non-rotatably connected to an input of the reduction gear portion and / or that an output of the reduction gear portion rotatably connected to an input of the Verannonsgetriebeabitess and / or that the outputs of the distribution gear portion rotatably with the two output shafts are connected. Due to the direct operative connection of the functional modules of the drive device unnecessary intermediate components can be saved and the compactness of the drive device can be increased.
  • At least the distribution gear portion and the reduction gear portion are arranged coaxially with a main transmission axis and thus coaxially with each other.
  • the distribution gear portion is formed as a planetary gear, wherein each of the output shafts is associated with a planetary gear.
  • the planetary drive comprises a sun gear, a set of planets and a ring gear, wherein the planets mesh with both the sun gear and the ring gear.
  • the planets of the two planetary gears are arranged on a common planetary carrier and in a common pitch circle diameter.
  • the common planet carrier forms one or the input for the distribution gear section.
  • the common planet carrier is non-rotatably connected to the output of the distribution gear section.
  • the planet carrier may be formed one or more parts. It can be realized symmetrically or asymmetrically.
  • the pitch diameter of the planets is defined by twice the distance of the axes of rotation of the planets from the main gear axle.
  • the distribution gear section has a plurality of bolts, which are arranged on the common planet carrier.
  • Each of the bolts carries in each case a planet of the two planetary gears, wherein the planets are rotatably mounted on the bolt.
  • the bolt is in this preferred embodiment as a double bolt or - generally speaking - as a multiple trained professional bolt.
  • the distribution gear section has two independently arranged and / or mutually rotatably mounted ring gears, wherein the ring gears each mesh with planets of one of the planetary gears and each operatively connected to one of the output shafts and in particular are coupled non-rotatably.
  • the ring gears thus form the outputs of the distribution gear section and are particularly preferably non-rotatably with the output shafts, in particular rigidly connected. Due to the large ring gears, it is possible to achieve a further reduction and in this way to further reduce the speed.
  • the distribution gear section is dimensioned such that the angular velocity and / or the rotational speed at the output shafts is less than the rotational speed or the angular velocity at the common planet carrier.
  • the distribution gear section on two sun gears which are each associated with one of the planetary gears and which are arranged fixed in the distribution gear section or in the drive means.
  • the two output shafts always take the same angular velocity and / or the same speed.
  • the reduced drive torque is evenly distributed to the two output shafts.
  • the sun gears are coupled to each other via a passive compensation mechanism, so that the sun gears are rotatable relative to each other via the passive compensation mechanism.
  • the passive Compensating mechanism has a blocking effect, wherein the blocking value is greater than 5%, preferably greater than 10%.
  • the distribution gear portion is formed with the passive compensation mechanism as a balancing or locking differential.
  • the sun gears are coupled together via an active balancing mechanism.
  • the active balancing mechanism is configured to rotate the sun gears relative to one another and thereby achieve a change in torque distribution between the output shafts.
  • the active balancing mechanism is configured to apply an auxiliary torque to the sun gears.
  • the active balancing mechanism forms a torque vectoring device for the vehicle.
  • the active compensation mechanism has an auxiliary electric motor, wherein the rotor shaft is coupled to a gear, which at the same time both with a gear which rotatably with the one sun gear and with a gear which is rotatably coupled to the other gear meshes ,
  • the sun gears are coupled to the compensation mechanism via hollow shaft sections, which are arranged coaxially and concentrically with one of the output shafts and to itself in a leadthrough region.
  • one of the sun gears is coupled to a first hollow shaft section, the other of the sun gears to a second hollow shaft section which is coaxial and concentric with the first hollow shaft section, both hollow shaft sections being concentric and coaxial with the output shaft.
  • the auxiliary electric motor is aligned perpendicular to the longitudinal extent of the hollow shaft sections and drives a bevel gear via the rotor shaft, which meshes with the mounted bevel gears to achieve a relative rotation, a torque distribution and / or a rotational speed redistribution between the sun gears.
  • the reduction gear section is arranged in the lead-through region.
  • the reduction gear section is arranged between the compensation mechanism, in particular the active compensation mechanism and the reduction gear section. This embodiment promotes a compact construction of the drive device.
  • the electric motor is coaxial, in particular with the rotor shaft coaxial, arranged to the main transmission axis.
  • the reduction gear portion is formed as a planetary gear and / or includes this, wherein the rotor shaft of the electric motor is designed as a hollow shaft and operatively connected to a reduction sun gear of the planetary drive and in particular rotatably connected.
  • the planetary drive also includes a reduction planet carrier, which is operatively connected to the common planet carrier, in particular rotationally fixed or rigidly coupled.
  • a reduction gear of the planetary drive is arranged stationary in the drive device.
  • the electric motor is arranged between the active compensation mechanism and the reduction gear section, so that there is a coaxially oriented and very compact drive device.
  • the reduction planets of the reduction gear section are mounted on the common pin of the distribution gear section.
  • the common bolts are designed as triple bolts. This embodiment further supports the task of keeping the number of components for the drive device low. In addition to the cost savings, this also leads to a weight saving of the drive device.
  • the electric motor in particular with its rotor shaft, arranged offset parallel to the main transmission axis.
  • the rotor shaft drives in this embodiment, designed as a spur gear reduction gear section.
  • This embodiment also allows a very compact implementation of the drive device, but the weight or the mass of the drive device is distributed differently, as in the other preferred embodiment of the invention. Further features, advantages and effects of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the invention. Showing:
  • Figure 1 is a schematic representation of the structure of a drive device as a first embodiment of the invention
  • FIG. 1 shows in a highly schematic representation a drive device 1 for a vehicle 2 as an exemplary embodiment of the invention.
  • the vehicle 2 is only indicated in a highly schematic manner.
  • the drive device 1 is used to drive a main transmission axis 3 of the vehicle 2 with two wheels 4, wherein the drive device 1 is designed to act on the wheels 4 with a drive torque.
  • the drive device 1 has four sections, wherein in a first section 5, an electric motor 6 with a stator and a rotor for generating a drive torque for the vehicle 2 is arranged. In a second section 7, a reduction gear section 8 is arranged, which reduces the drive torque of the electric motor 6 and thereby slows down the speed.
  • a distribution gear section 10 is positioned, which serves to distribute the reduced drive torque on two output shafts formed as output shafts 1 1 a, b, wherein the output shafts 1 1 a, b coupled to the wheels 4 of the vehicle 2 are.
  • an active compensation mechanism 13 is arranged, which is designed to change the torque distribution to the output shafts 1 1 a, b.
  • the electric motor 6 has a stator 14 and a rotor 15, wherein the rotor 15 is rotatably coupled to a hollow shaft 16.
  • Electric motor 6, stator 14, rotor 15 and hollow shaft 16 are arranged concentrically and coaxially with the main transmission axis 3. The driving torque generated by the electric motor 6 is transmitted to the reduction gear section 8.
  • the reduction gear section 8 is formed as a planetary gear and includes a reduction sun gear 17, reduction planetary gears 18, and a reduction ring gear 19.
  • the reduction sun gear 17, the reduction planetary gears 18, and the reduction ring gear 19 are formed as spur gear components. In particular, these are realized as spur gears, which carry at its circumferential periphery a coupling structure, such as teeth.
  • the hollow shaft 16 is directly rotatably coupled to the reduction sun gear 17, so that they rotate together in operation about the main transmission axis 3.
  • the reduction gear 19 is arranged stationary in the drive device 1.
  • the reduction planet wheels 18 are arranged on a circumferential pitch circle and mesh both with the reduction sun gear 17 and with the reduction gear wheel 19.
  • the circle has a pitch diameter defined by the position of the axes of rotation of the reduction planet wheels 18 and / or the position of bolts 20 on which the reduction planet gears 18 are rotatably mounted.
  • the bolts 20 or a planet carrier (not shown) supporting the bolts 20 form an output of the distribution gear section 8.
  • the rotational speed applied to the input of the reduction gear section 8 designed as the reduction sun gear 17 is greater than that of the support or the bolt 20, not shown applied speed around the main transmission axis. 3
  • the distribution gear portion 10 comprises two planetary gears 21 a, b, each of the two planetary gears 21 a, b, a sun gear 22 a, b, a ring gear 23 a, b, and a plurality of planets 24 a, b has.
  • the planets 23 a, b mesh with both the respective associated sun gear 22 a, b and with the associated ring gear 23 a, b.
  • the planets 24 a, b sit on the bolt 20, so that a reduction planetary gear 18 and a respective planet 24 a and a planet 24 b are rotatably mounted on each bolt 20.
  • the planets 24 a, b have the same diameter and / or the same toothing.
  • the reduction planet 18 may have the same diameter and the same number of teeth.
  • the common planet carrier (not shown) for the bolts 20 thus forms both an output of the reduction gear section 8 and an input into the distribution gear section 10.
  • the ring gears 23 a, b are arranged independently of each other, so that they can rotate relative to each other.
  • the ring gear 23 a is rotatably connected to the output shaft 1 1 a and the ring gear 23b with the output shaft 1 1 b.
  • the output shafts 1 1 a, b are arranged coaxially with the main transmission axis 3.
  • the output shaft 1 1 a is also arranged coaxially and concentrically with the hollow shaft 16.
  • the sun gears 22 a, b are arranged stationary or stationary in the drive device 1. In this case, the reduced drive torque from the Verannonsgetriebe- section 10 is always evenly distributed to the output shafts 1 1 a, b.
  • the sun gears 22 a, b are non-rotatably coupled to hollow shaft sections 25 a, b, which are arranged coaxially and concentrically with one another and which are surrounded by the hollow shaft 16 and enclose the output shaft 1 1 a.
  • the hollow shaft sections 25 a, b are rotatably connected to bevel gears 26 a, b.
  • the hollow shaft sections 25 a, b extend in a passage region 27 through the electric motor 6.
  • the bevel gears 26 a, b mesh with a bevel gear 28 whose axis of rotation is arranged perpendicular to the main transmission axis 3 and which can be driven by an auxiliary electric motor 29.
  • Bevel gears 26 a, b, bevel gear 28 and auxiliary electric motor 29 together form the active compensation mechanism 13.
  • the drive device 1 shown in Figure 1 offers a very compact design, at the same time only a small number of components are needed.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of the drive device 1, wherein the distribution gear section 10 and the active balancing mechanism 13 are correspondingly designed as in FIG. 1, so that reference is made to the preceding description.
  • the electric motor 6 with its rotor shaft 30 is arranged parallel to the main transmission axis 3.
  • the electric motor 6 is positioned on a side of the distribution gear section 10 facing away from the active compensation mechanism 13.
  • the drive torque is introduced via the rotor shaft 30 in a modified reduction gear portion 31, wherein the input is formed as a gear 32 which meshes with a second gear 33 which is arranged concentrically and coaxially with the main gear axis 3.
  • the second gear 33 is rotatably connected to a carrier 34 which carries the bolts 20 of the distribution gear portion 10.
  • the reduction gear portion 31 is formed in this embodiment as a spur gear. From a functional point of view, however, a lower setting takes place again, so that the rotational speed at the first gear 31 is always greater than the rotational speed of the bolts 20 or the carrier 34.
  • the bolts 20 are formed in this embodiment of the invention as a double bolt, which carry the planet 24 a, b.

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Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug mit einem Elektromotor vorzuschlagen, welche eine geringe Anzahl von Komponenten benötigt und kompakt aufgebaut ist. Hierzu wird eine Antriebseinrichtung 1 für ein Fahrzeug 2 vorgeschlagen mit einem Elektromotor 6 zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für das Fahrzeug 2, mit einem Untersetzungsgetriebeabschnitt 8,31, wobei der Untersetzungsgetriebeabschnitt 8,31 mit dem Elektromotor 6 wirkverbunden ist und das Antriebsdrehmoment untersetzt, mit einem Verteilungsgetriebeabschnitt 10, welcher mit dem Untersetzungsgetriebeabschnitt 8,31 wirkverbunden ist, wobei der Verteilungsgetriebeabschnitt 10 das untersetzte Antriebsdrehmoment auf zwei Ausgangswellen 11 a,b verteilt, wobei der Verteilungsgetriebeabschnitt 10 und der Untersetzungsgetriebeabschnitt 8,31 koaxial zu einer Hauptgetriebeachse 3 angeordnet sind, und wobei der Verteilungsgetriebeabschnitt 10 als ein Planetenradgetriebe ausgebildet ist, wobei jedem der Ausgangswellen 11 a,b ein Planetentrieb 21 a, b zugeordnet ist, wobei die Planeten 24a, b der beiden Planetentriebe 21 a, b auf einem gemeinsamen Planetenträger 34 in einem gemeinsamen Teilkreisdurchmesser angeordnet sind.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug
Beschreibung Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug mit einem Elektromotor zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für das Fahrzeug, mit einem Untersetzungsgetriebeabschnitt, wobei der Untersetzungsgetriebeabschnitt mit dem Elektromotor wirkverbunden ist und das Antriebsdrehmoment untersetzt, mit einem Verteilungsgetriebeabschnitt, welcher mit dem Untersetzungsgetriebeabschnitt wirkverbunden ist, wobei der Verteilungsgetriebeabschnitt das untersetzte Antriebsdrehmoment auf zwei Ausgangswellen verteilt und wobei der Verteilungsgetriebeabschnitt und der Untersetzungsgetriebeabschnitt koaxial zu einer Hauptgetriebeachse angeordnet sind.
Elektromotoren werden zunehmend in Fahrzeugen eingesetzt, um diese wahlweise alternativ oder ergänzend mit einem Antriebsdrehmoment zur Fortbewegung des Fahrzeugs zu versorgen. Hinsichtlich der Anzahl und Kosten der Komponenten hat es sich als vorteilhafte Alternative erwiesen, über einen einzigen Elektromotor eine Achse und somit zwei Räder des Fahrzeugs anzutreiben. Im Gegensatz zu klassischen Verbrennungsmotoren weisen Elektromotoren eine andere Leistungscharakteristik auf, sodass im Antriebsstrang ein Zwischengetriebe zwischen dem Elektromotor und den angetriebenen Rädern abweichend ausgebildet sein sollten.
Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus der einem Artikel der Zeitschrift ATZ 1 13. Jahrgang, 05/2000, Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E- Fahrzeuge, der wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch und koaxial zu einem Kegel raddifferenzial angeordnet ist, wobei in dem Leistungsstrang zwischen Elektromotor und Kegelraddifferenzial ein schaltbarer 2-Gang- Planetenradsatz zur Untersetzung angeordnet ist, der ebenfalls koaxial zu dem E-Motor bzw. dem Kegelraddifferenzial positioniert ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug mit einem Elektromotor vorzuschlagen, welche eine geringe Anzahl von Komponenten benötigt und kompakt aufgebaut ist. Diese Aufgabe wird durch eine Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung erge- ben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Im Rahmen der Erfindung wird eine Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug vorgeschlagen. Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um einen Personenkraftwagen, bei abgewandelten Ausführungsformen kann es sich jedoch auch um Trike, einen Bus, einen Lastkraftwagen oder ein anderes Fahrzeug mit mindestens einer angetriebenen Achse handeln. Die Antriebseinrichtung ist besonders bevorzugt als ein Einbaumodul aufgebaut, welches kompakt, insbesondere als selbsthaltende Baugruppe, in das Fahr- zeug einsetzbar ist.
Die Antriebseinrichtung umfasst einen Elektromotor, welcher zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für das Fahrzeug ausgebildet ist. Bei dem Antriebsdrehmoment handelt es sich besonders bevorzugt um ein Hauptan- triebsdrehmoment, sodass das Fahrzeug ausschließlich durch das Antriebsdrehmoment angetrieben wird. Insbesondere ist der Elektromotor 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. Die Antriebseinrichtung umfasst einen Untersetzungsgetriebeabschnitt, welcher mit dem Elektromotor wirkverbunden ist, sodass das Antriebsdrehmoment in ein untersetztes Antriebsdrehmoment umgesetzt wird. Insbesondere ist die Winkelgeschwindigkeit und/oder die Anzahl der Umdrehungen pro Minute am Eingang des Untersetzungsgetriebeabschnitts größer als am Ausgang des Untersetzungsgetriebeabschnitts. Diese vorgeschaltete Stufe hat den Vorteil, dass die Drehzahl des üblicherweise hochdrehenden Elektromotors bereits reduziert wird, um die Drehzahl an eine gewünschte Drehzahl der angetriebenen Räder des Fahrzeugs angleichen zu können. Die Antriebseinrichtung umfasst einen Verteilungsgetriebeabschnitt, wobei der Verteilungsgetriebeabschnitt mit dem Untersetzungsgetriebeabschnitt wirkverbunden ist. Der Verteilungsgetriebeabschnitt ist ausgebildet, das untersetze Antriebsdrehmoment auf zwei Ausgangswellen zu verteilen. Die Ausgangswellen sind den Rädern der Achse des Fahrzeugs zugeordnet.
Es ist besonders bevorzugt, dass der Ausgang, insbesondere die Rotorwelle des Elektromotors drehfest mit einem Eingang des Untersetzungsgetriebeabschnitts verbunden ist und/oder dass ein Ausgang des Untersetzungsgetriebeabschnitts drehfest mit einem Eingang des Verteilungsgetriebeab- Schnitts verbunden ist und/oder dass die Ausgänge des Verteilungsgetriebeabschnitts drehfest mit den zwei Ausgangswellen verbunden sind. Durch die unmittelbare Wirkverbindung der Funktionsmodule der Antriebseinrichtung können unnötige Zwischenkomponenten eingespart und die Kompaktheit der Antriebseinrichtung erhöht werden.
Es ist vorgesehen, dass zumindest der Verteilungsgetriebeabschnitt und der Untersetzungsgetriebeabschnitt koaxial zu einer Hauptgetriebeachse und damit koaxial zueinander angeordnet sind. Besonders bevorzugt sind die Ausgangswellen koaxial zu dem Eingang und/oder dem Ausgang des Unter- setzungsgethebeabschnitts angeordnet.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Verteilungsgetrie- beabschnitt als ein Planetenradgetriebe ausgebildet ist, wobei jedem der Ausgangswellen ein Planetentrieb zugeordnet ist. Vorzugsweise umfasst der Planetentrieb ein Sonnenrad, einen Satz Planeten sowie ein Hohlrad, wobei die Planeten sowohl mit dem Sonnenrad als auch mit dem Hohlrad kämmen. Es wird ferner beansprucht, dass die Planeten der beiden Planetentriebe auf einem gemeinsamen Planetenträger und in einem gemeinsamen Teilkreisdurchmesser angeordnet sind. Der gemeinsame Planetenträger bildet einen bzw. den Eingang für den Verteilungsgetriebeabschnitt. Insbesondere ist der gemeinsame Planetenträger drehfest mit dem Ausgang des Verteilungsgetriebeabschnitts verbunden. Der Planetenträger kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Er kann symmetrisch oder auch asymmetrisch realisiert sein. Der Teilkreisdurchmesser der Planeten wird durch den doppelten Abstand der Drehachsen der Planeten von der Hauptgetriebeachse definiert. Wird somit ein konzentrischer Kreis um die Hauptgetriebeachse gelegt, so befinden sich die Drehachsen der Planeten der beiden Planetentriebe auf diesem Kreis.
Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, dass der Planetenträger für beide Planetentriebe gemeinsam aufgebaut wird, so dass durch die Doppelnutzung des Planetenträgers Komponenten eingespart werden können. Weiter- hin verringert sich der Aufwand für eine Lagerung des Planetenträgers im Vergleich zu der Lagerung zweier separater Planetenträger.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung weist der Verteilungsgetriebeabschnitt eine Mehrzahl von Bolzen auf, welche auf dem gemeinsamen Planetenträger angeordnet sind. Jeder der Bolzen trägt jeweils einen Planeten der beiden Planetentriebe, wobei die Planeten auf den Bolzen drehbar gelagert sind. Der Bolzen ist in dieser bevorzugten Ausgestaltung als ein Doppelbolzen oder - allgemein gesprochen - als ein Mehr- fachbolzen ausgebildet. Durch die Maßnahme, dass die Planeten der zwei Planetentriebe paarweise auf gemeinsamen Bolzen angeordnet sind, wird die Anzahl der benötigten Komponenten weiter verringert, da andernfalls für jeden Planeten von jedem Planetentrieb ein separater Bolzen notwendig wäre.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der Verteilungsgetriebeabschnitt zwei unabhängig voneinander angeordnete und/oder zueinander verdrehbar gelagerte Hohlräder auf, wobei die Hohlräder jeweils mit Planeten eines der Planetentriebe kämmen und jeweils mit einer der Ausgangswellen wirkverbunden und insbesondere drehfest gekoppelt sind. Die Hohlräder bilden somit die Ausgänge von dem Verteilungsgetriebeabschnitt und sind besonders bevorzugt mit den Ausgangswellen drehfest, insbesondere starr verbunden. Durch die großen Hohlräder ist es möglich, eine weite- re Untersetzung zu erreichen und auf diese Weise die Drehzahl weiter zu reduzieren. Insbesondere ist der Verteilungsgetriebeabschnitt so dimensioniert, dass die Winkelgeschwindigkeit und/oder die Drehzahl an den Ausgangswellen kleiner als die Drehzahl bzw. die Winkelgeschwindigkeit an dem gemeinsamen Planetenträger ist.
Bei einer ersten möglichen Ausgestaltung der Erfindung weist der Verteilungsgetriebeabschnitt zwei Sonnenräder auf, welche jeweils einem der Planetentriebe zugeordnet sind und welche in dem Verteilungsgetriebeabschnitt bzw. in der Antriebseinrichtung fixiert angeordnet sind. In dieser einfachsten Ausgestaltung nehmen die zwei Ausgangswellen stets die gleiche Winkelgeschwindigkeit und/oder die gleiche Drehzahl ein. Insbesondere wird das untersetzte Antriebsdrehmoment gleichmäßig auf die zwei Ausgangswellen verteilt. Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind die Sonnenräder über einen passiven Ausgleichsmechanismus miteinander gekoppelt, so dass die Sonnenräder über den passiven Ausgleichsmechanismus zueinander verdrehbar sind. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der passive Ausgleichsmechanismus eine Sperrwirkung aufweist, wobei der Sperrwert größer als 5 %, vorzugsweise größer als 10 % ist. In dieser Ausgestaltung ist der Verteilungsgetriebeabschnitt mit dem passiven Ausgleichsmechanismus als ein Ausgleichs- oder Sperrdifferential ausgebildet.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Sonnenräder über einen aktiven Ausgleichsmechanismus miteinander gekoppelt. Der aktive Ausgleichsmechanismus ist ausgebildet, die Sonnenräder zueinander zu verdrehen und auf diese Weise eine Änderung der Drehmomentverteilung zwischen den Ausgangswellen zu erreichen. Insbesondere ist der aktive Ausgleichsmechanismus ausgebildet, ein Hilfsdrehmoment auf die Sonnenräder zu beaufschlagen. Im speziellen bildet der aktive Ausgleichsmechanismus eine Torque-Vectoring-Einrichtung für das Fahrzeug.
In einer möglichen konstruktiven Ausgestaltung weist der aktive Ausgleichsmechanismus einen Hilfselektromotor auf, wobei dessen Rotorwelle mit einem Zahnrad gekoppelt ist, welches zugleich sowohl mit einem Zahnrad, das drehfest mit dem einen Sonnenrad und mit einem Zahnrad, welches drehfest mit dem anderen Zahnrad gekoppelt ist, kämmt.
In einer möglichen konstruktiven Weiterbildung sind die Sonnenräder über Hohlwellenabschnitte, welche in einem Durchführungsbereich koaxial und konzentrisch zu einer der Ausgangswellen sowie zu sich selbst angeordnet sind, mit dem Ausgleichsmechanismus gekoppelt. Beispielsweise ist eines der Sonnenräder mit einem ersten Hohlwellenabschnitt gekoppelt, das andere der Sonnenräder mit einem zweiten Hohlwellenabschnitt, welcher koaxial und konzentrisch zu dem ersten Hohlwellenabschnitt angeordnet ist, wobei beide Hohlwellenabschnitte konzentrisch und koaxial zu der Ausgangswelle angeordnet sind. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine sehr platzsparende Anordnung der Komponenten.
Bei einer möglichen Realisierung der Erfindung sind auf den freien Enden der Hohlwellenabschnitte Kegelräder, insbesondere Kegelzahnräder als die Zahnräder, drehfest angeordnet, wobei der Hilfselektromotor senkrecht zu der Längserstreckung der Hohlwellenabschnitte ausgerichtet ist und über die Rotorwelle ein Kegelrad antreibt, welches mit den aufgesetzten Kegelrädern kämmt, um eine Relativverdrehung, eine Drehmomentverteilung und/oder eine Drehgeschwindigkeitsumverteilung zwischen den Sonnenrädern zu erreichen.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung ist in dem Durchführungsbereich der Untersetzungsgetriebeabschnitt angeordnet. In dieser Aus- gestaltung ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Untersetzungsgetriebeabschnitt zwischen dem Ausgleichsmechanismus, insbesondere dem aktiven Ausgleichsmechanismus und dem Untersetzungsgetriebeabschnitt angeordnet ist. Diese Ausgestaltung fördert einen kompakten Aufbau der Antriebseinrichtung.
Bei einer besonders bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung ist der Elektromotor koaxial, insbesondere mit dessen Rotorwelle koaxial, zu der Hauptgetriebeachse angeordnet. Der Untersetzungsgetriebeabschnitt ist als ein Planetentrieb ausgebildet und/oder umfasst diesen, wobei die Rotorwelle des Elektromotors als eine Hohlwelle ausgebildet ist und mit einem Untersetzungssonnenrad des Planetentriebs wirkverbunden und insbesondere drehfest verbunden ist. Der Planetentrieb umfasst zudem einen Untersetzungsplanetenträger, der mit dem gemeinsamen Planetenträger wirkverbunden, insbesondere drehfest oder starr gekoppelt ist. Ein Untersetzungshohl- rad des Planetentriebs ist stationär in der Antriebseinrichtung angeordnet. In dieser Ausgestaltung ist bevorzugt vorgesehen, dass der Elektromotor zwischen dem aktiven Ausgleichsmechanismus und dem Untersetzungsgetriebeabschnitt angeordnet ist, sodass eine koaxial orientierte und sehr kompakte Antriebseinrichtung vorliegt.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Untersetzungsplaneten des Untersetzungsgetriebeabschnitts auf den gemeinsamen Bolzen des Verteilungsgetriebeabschnitts gelagert. In diesem Fall sind die gemeinsamen Bolzen als Dreifachbolzen ausgebildet. Diese Ausgestaltung unterstützt weiter die Aufgabe, die Anzahl der Komponenten für die Antriebseinrichtung gering zu halten. Dies führt neben der Kostenersparnis auch zu einer Gewichtsersparnis der Antriebseinrichtung.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist der Elektromotor, insbesondere mit dessen Rotorwelle, parallel versetzt zu der Hauptgetriebeachse angeordnet. Die Rotorwelle treibt in dieser Ausgestaltung den als eine Stirnradstufe ausgebildeten Untersetzungsgetriebeabschnitt an. Diese Aus- gestaltung ermöglicht ebenfalls eine sehr kompakte Realisierung der Antriebseinrichtung, wobei jedoch das Gewicht bzw. die Masse der Antriebseinrichtung anders verteilt ist, wie in der anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
Figur 1 in einer schematischen Darstellung den Aufbau einer Antriebsein- richtung als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 2 in gleicher Darstellung wie in Figur 1 eine weitere Antriebseinrichtung als zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Einander entsprechende oder gleiche Teile bzw. Komponenten sind in den beiden Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figur 1 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung eine Antriebseinrichtung 1 für ein Fahrzeug 2 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Fahrzeug 2 ist nur stark schematisiert angedeutet. Die Antriebseinrichtung 1 dient zum Antrieb einer Hauptgetriebeachse 3 des Fahrzeugs 2 mit zwei Rädern 4, wobei die Antriebseinrichtung 1 ausgebildet ist, die Räder 4 mit einem Antriebsdrehmoment zu beaufschlagen. Die Antriebseinrichtung 1 weist vier Abschnitte auf, wobei in einem ersten Abschnitt 5 ein Elektromotor 6 mit einem Stator und einem Rotor zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für das Fahrzeug 2 angeordnet ist. In ei- nem zweiten Abschnitt 7 ist ein Untersetzungsgetriebeabschnitt 8 angeordnet, welcher das Antriebsdrehmoment des Elektromotors 6 untersetzt und dadurch die Drehzahl verlangsamt. In einem dritten Abschnitt 9 ist ein Verteilungsgetriebeabschnitt 10 positioniert, welcher dazu dient, das untersetzte Antriebsdrehmoment auf zwei als Abtriebswellen 1 1 a, b ausgebildete Aus- gangswellen zu verteilen, wobei die Abtriebswellen 1 1 a, b mit den Rädern 4 des Fahrzeugs 2 gekoppelt sind. In einem vierten Abschnitt 12 ist ein aktiver Ausgleichsmechanismus 13 angeordnet, welcher ausgebildet ist, die Drehmomentverteilung auf die Abtriebswellen 1 1 a, b zu verändern. Der Elektromotor 6 weist einen Stator 14 und einen Rotor 15 auf, wobei der Rotor 15 mit einer Hohlwelle 16 drehfest gekoppelt ist. Elektromotor 6, Stator 14, Rotor 15 und Hohlwelle 16 sind konzentrisch und koaxial zu der Hauptgetriebeachse 3 angeordnet. Das von dem Elektromotor 6 erzeugte Antriebsdrehmoment wird an den Untersetzungsgetriebeabschnitt 8 übertragen. Der Untersetzungsgetriebeabschnitt 8 ist als ein Planetentrieb ausgebildet und umfasst ein Untersetzungssonnenrad 17, Untersetzungsplaneten 18 und ein Untersetzungshohlrad 19. Das Untersetzungssonnenrad 17, die Untersetzungsplaneten 18 und das Untersetzungshohlrad 19 sind als stirnradverzahnte Komponenten ausgebildet. Insbesondere sind diese als Stirnzahnräder realisiert, die an ihrem umlaufenden Umfang eine Kopplungsstruktur, wie z.B. Zähne, tragen. Die Hohlwelle 16 ist unmittelbar drehfest mit dem Untersetzungssonnenrad 17 gekoppelt, sodass diese im Betrieb gemeinsam um die Hauptgetriebeachse 3 rotieren. Das Untersetzungshohlrad 19 ist in der Antriebseinrichtung 1 ortsfest angeordnet. Auf einem umlaufenden Teilkreis sind die Untersetzungsplanetenräder 18 angeordnet und kämmen sowohl mit dem Untersetzungssonnenrad 17 als auch mit dem Untersetzungshohlrad 19. Der Teil- kreis weist einen Teilkreisdurchmesser auf, der durch die Position der Drehachsen der Untersetzungsplanetenräder 18 und/oder durch die Position von Bolzen 20 definiert ist, auf denen die Untersetzungsplanetenräder 18 drehbar angeordnet sind. Die Bolzen 20 bzw. ein nicht dargestellter, die Bol- zen 20 tragender Planetenträger bilden einen Ausgang des Verteilungsgetriebeabschnitts 8. Die am als das Untersetzungssonnenrad 17 ausgebildeten Eingang des Untersetzungsgetriebeabschnitts 8 anliegende Drehzahl ist größer als die an dem nicht dargestellten Träger bzw. den Bolzen 20 anliegende Drehzahl um die Hauptgetriebeachse 3.
Der Verteilungsgetriebeabschnitt 10 umfasst zwei Planetentriebe 21 a, b, wobei jeder der beiden Planetentriebe 21 a, b ein Sonnenrad 22 a, b, ein Hohlrad 23 a, b, sowie eine Mehrzahl von Planeten 24 a, b aufweist. In analoger Weise zu dem Planetentrieb des Untersetzungsgetriebeabschnitts 8 kämmen die Planeten 23 a, b sowohl mit dem jeweils zugeordneten Sonnenrad 22 a, b als auch mit dem zugeordneten Hohlrad 23 a, b. Die Planeten 24 a, b sitzen auf den Bolzen 20, sodass auf jedem Bolzen 20 ein Untersetzungsplanetenrad 18 und jeweils ein Planet 24a und ein Planet 24b drehbar gelagert sind. Insbesondere weisen die Planeten 24 a, b den gleichen Durchmesser und/oder die gleiche Verzahnung auf. Optional kann auch der Untersetzungsplanet 18 den gleichen Durchmesser und die gleiche Zahnanzahl aufweisen. Der nicht dargestellte gemeinsame Planetenträger für die Bolzen 20 bildet somit sowohl einen Ausgang des Untersetzungsge- triebeabschnitts 8 als auch einen Eingang in den Verteilungsgetriebeabschnitt 10.
Die Hohlräder 23 a, b sind unabhängig voneinander angeordnet, sodass diese sich relativ zueinander verdrehen können. Das Hohlrad 23 a ist mit der Abtriebswelle 1 1 a und das Hohlrad 23b mit der Abtriebswelle 1 1 b drehfest verbunden. Die Abtriebswellen 1 1 a, b sind koaxial zu der Hauptgetriebeachse 3 angeordnet. Die Abtriebswelle 1 1 a ist zudem koaxial und konzentrisch zu der Hohlwelle 16 angeordnet. In einem ersten möglichen Ausführungsbeispiel sind die Sonnenräder 22 a, b in der Antriebseinrichtung 1 stationär oder ortsfest angeordnet. In diesem Fall wird das untersetzte Antriebsdrehmoment von dem Verteilungsgetriebe- abschnitt 10 stets gleichmäßig auf die Abtriebswellen 1 1 a, b verteilt.
In der hier dargestellten Ausführungsform sind die Sonnenräder 22 a, b mit Hohlwellenabschnitten 25 a, b drehfest gekoppelt, welche zueinander koaxial und konzentrisch angeordnet sind und welche von der Hohlwelle 16 um- schlössen werden und die Abtriebswelle 1 1 a umschließen. Die Hohlwellenabschnitte 25 a, b sind drehfest mit Kegelrädern 26 a, b verbunden. Die Hohlwellenabschnitte 25 a, b verlaufen in einem Durchführungsbereich 27 durch den Elektromotor 6. Die Kegelräder 26 a, b kämmen mit einem Kegelrad 28, dessen Drehachse senkrecht zu der Hauptgetriebeachse 3 angeord- net ist und welche über einen Hilfselektromotor 29 angetrieben werden kann. Kegelräder 26 a, b, Kegelrad 28 sowie Hilfselektromotor 29 bilden gemeinsam den aktiven Ausgleichsmechanismus 13. Im Betrieb kann durch Rotation des Kegelrads 28 ein Drehmoment über die Kegelräder 26 a, b, die Hohlwellenabschnitte 25 a, b auf die Sonnenräder 22 a, b und damit in die beiden Planetentriebe 21 a, b eingeleitet werden.
Die in der Figur 1 dargestellte Antriebseinrichtung 1 bietet eine sehr kompakte Ausführung, wobei zugleich nur eine geringe Anzahl von Komponenten benötigt werden.
Die Figur 2 zeigt eine alternative Ausführungsform der Antriebseinrichtung 1 , wobei der Verteilungsgetriebeabschnitt 10 und der aktive Ausgleichsmechanismus 13 entsprechend wie in der Figur 1 ausgeführt sind, sodass auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen wird. Allerdings ist in der Figur 2 der Elektromotor 6 mit seiner Rotorwelle 30 parallel zur Hauptgetriebeachse 3 angeordnet. Zudem ist der Elektromotor 6 auf einer dem aktiven Ausgleichsmechanismus 13 abgewandten Seite des Verteilungsgetriebeabschnitts 10 positioniert. Das Antriebsdrehmoment wird über die Rotorwelle 30 in einen abgewandelten Untersetzungsgetriebeabschnitt 31 eingebracht, wobei der Eingang als ein Zahnrad 32 ausgebildet ist, welches mit einem zweiten Zahnrad 33 kämmt, das konzentrisch und koaxial zu der Hauptgetriebeachse 3 angeordnet ist. Das zweite Zahnrad 33 ist drehfest mit einem Träger 34 verbunden, welcher die Bolzen 20 des Verteilungsgetriebeabschnitts 10 trägt. Der Untersetzungsgetriebeabschnitt 31 ist in dieser Ausführungsform als eine Stirnradstufe ausgebildet. Funktional betrachtet findet jedoch wieder eine Unter- Setzung statt, sodass die Drehzahl an dem ersten Zahnrad 31 stets größer als die Drehzahl der Bolzen 20 bzw. des Trägers 34 ist. Die Bolzen 20 sind in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung als Doppelbolzen ausgebildet, welche die Planeten 24 a, b tragen.
Bezugszeichenliste
1 Antriebseinrichtung
2 Fahrzeug
3 Hauptgetriebeachse
4 Rad
5 I . Abschnitt
6 Elektromotor
7 2. Abschnitt
8 Untersetzungsgetriebeabschnitt
9 3. Abschnitt
10 Verteilungsgetriebeabschnitt
1 1 a,b Abtriebswelle
12 4. Abschnitt
13 Ausgleichsmechanismus
14 Stator
15 Rotor
16 Hohlwelle
17 Untersetzungssonnenrad
18 Untersetzungsplanet
19 Untersetzungshohlrad
20 Bolzen
21 a,b Planetentrieb
22a, b Sonnenrad
23a,b Hohlrad
24a,b Planet
25a, b Hohlwellenabschnitt
26a, b Kegelrad
27 Durchführungsbereich
28 Kegelrad
29 Hilfselektromotor
30 Rotorwelle Untersetzungsgetriebeabschnitt erstes Zahnrad
zweites Zahnrad
Träger

Claims

1 Patentansprüche
1 . Antriebseinrichtung (1 ) für ein Fahrzeug (2) mit einem Elektromotor (6) zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für das Fahrzeug (2), mit einem Untersetzungsgetriebeabschnitt (8,31 ), wobei der Untersetzungsgetriebeabschnitt (8,31 ) mit dem Elektromotor (6) wirkverbunden ist und das Antriebsdrehmoment untersetzt, mit einem Verteilungsgetriebeabschnitt (10), welcher mit dem Untersetzungsgetriebeabschnitt (8,31 ) wirkverbunden ist, wobei der Verteilungsgetriebeabschnitt (10) das untersetzte Antriebsdrehmoment auf zwei Ausgangswellen (1 1 a,b) verteilt, wobei der Verteilungsgetriebeabschnitt (10) und der Untersetzungsgetriebeabschnitt (8,31 ) koaxial zu einer Hauptgetriebeachse (3) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilungsgetriebeabschnitt (10) als ein Planetenradgetriebe ausgebildet ist, wobei jedem der Ausgangswellen (1 1 a,b) ein Planetentrieb (21 a, b) zugeordnet ist, wobei die Planeten (24a, b) der beiden Planetentriebe (21 a, b) auf einem gemeinsamen Planetenträger (34) in einem gemeinsamen Teilkreisdurchmesser angeordnet sind.
2. Antriebseinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilungsgetriebeabschnitt (10) eine Mehrzahl von Bolzen (20) aufweist, wobei auf den Bolzen (20) jeweils ein Planet (24 a, b) der beiden 2
Planetentriebe (21 a, b) gelagert ist.
3. Antriebseinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilungsgetriebeabschnitt (10) zwei unabhängig voneinander angeordnete und/oder zueinander verdrehbar gelagerte Hohlräder (23 a, b) aufweist, wobei die Hohlräder (23 a, b) jeweils mit Planeten (24 a, b) eines der Planetentriebe (21 a, b) kämmen und jeweils mit einem der Ausgangswellen (1 1 a, b) wirkverbunden und insbesondere drehfest gekoppelt sind.
4. Antriebseinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilungsgetriebeabschnitt (10) zwei unabhängig voneinander gelagerte Sonnenräder (22 a, b) aufweist, wobei die Sonnenräder (22 a, b) jeweils mit Planeten (24 a, b) eines der Planetentriebe (21 a, b) kämmen.
5. Antriebseinrichtung (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenräder (22 a, b) über einen aktiven Ausgleichsmechanismus (13) miteinander gekoppelt sind.
6. Antriebseinrichtung (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenräder (22 a, b) über Holwellenabschnitte (25 a, b), welche in einem Durchführungsbereich (27) koaxial und konzentrisch zu einem der Ausgangswellen (1 1 a) angeordnet sind, mit dem Ausgleichsmechanismus (13) gekoppelt sind.
7. Antriebseinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Durchführungsbereich (27) der Untersetzungsgetriebeabschnitt (8,31 ) angeordnet ist.
8. Antriebseinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (6) koaxial zu der Getriebehauptachse (3) angeordnet ist und dass der 3
Untersetzungsgetriebeabschnitt (8) als ein Planetentheb ausgebildet ist, wobei eine Rotorwelle (30) des Elektromotors (6) als eine Hohlwelle (16) ausgebildet ist und mit einem Untersetzungssonnenrad (17) wirkverbunden ist und zudem ein Untersetzungsplanetenträger mit dem gemeinsamen Planetenträger (34) drehfest gekoppelt ist oder einen Teil davon bildet.
9. Antriebseinrichtung (1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Untersetzungsplaneten (18) des Untersetzungsgetriebeabschnitts (8) auf den Bolzen (20) des Verteilungsgetriebeabschnitts (10) gelagert sind.
10. Antriebseinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (6) parallel versetzt zu der Getriebehauptachse (3) angeordnet ist, wobei eine Rotorwelle (30) des Elektromotors (6) den als Stirnradstufe ausgebildeten Untersetzungsgetriebeabschnitt (31 ) antreibt, wobei ein Zahnrad (33) der Stirnradstufe mit dem gemeinsamen Planetenträger (34) drehfest gekoppelt ist.
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