WO2018028745A1 - Antriebsvorrichtung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Antriebsvorrichtung für ein kraftfahrzeug Download PDF

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Franz Kurth
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    • F16H2200/2033—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes with one engaging means

Definitions

  • the invention relates to a drive device for a motor vehicle, in particular for an electrically driven motor vehicle.
  • a transmission and differential gear with a housing with an input shaft and two coaxial with the input shaft arranged output shafts forth.
  • a translation section and a compensating section designed as a spur gear differential are provided, the translation section having two planetary stages, namely an input stage and a load stage.
  • the sun gear of the input stage is operatively connected to the input shaft, the load stage having a ring fixed to the housing and the sun gear of the load stage is effectively connected via a bridge with at least one planetary gear of the input stage.
  • At least one planetary gear of the load stage can be effectively connected via a bridge to the ring gear of the input stage.
  • the ring gear of the input stage can be effectively coupled or decoupled with the web of the load stage.
  • the coupling device has for this purpose a driving ring, a coupling ring and a coupling wheel.
  • the object of the present invention is to further develop a drive device for a motor vehicle.
  • Two intermeshing or meshing gears are provided for transmitting torque and rotational speed from one gear to the other gear.
  • a “gear” is for example a sun, a ring gear and a planetary gear of a planetary gear set to understand.
  • switching element is to be understood as meaning a device which has at least one opened and one closed state., In the opened state, the switching element does not transmit any torque Thus, the switching element transmits a torque between two and only in an at least partially closed state Switching element cooperating elements.
  • the switching element is designed as a coupling and has at least two switching positions.
  • the switching element can be designed both as a load switching element, in particular as a friction clutch, as well as a form-locking switching element, in particular as a dog clutch.
  • the switching element can be actuated by an actuator to effect opening or closing of the switching element.
  • the actuator may be hydraulically, electromechanically, electromagnetically or pneumatically actuated, for example.
  • the invention includes the technical teaching that the drive machine is designed as an electric machine with a stator and a rotor.
  • the prime mover is arranged coaxially with the differential stage.
  • the drive shaft is arranged coaxially with the two output shafts.
  • the drive shaft is designed as a hollow shaft, wherein one of the two output shafts extends axially through the drive shaft.
  • the differential stage is designed as a spur gear differential, wherein the differential stage is provided to distribute a drive power of the prime mover to the two output shafts.
  • the differential stage is operatively connected to the two output shafts.
  • the two output shafts are arranged on a common drive axle.
  • the differential stage has a first and a second planetary gear set, wherein the planetary gears of the first planetary gear set mesh with a toothing on the first output shaft, further wherein the planetary gears of the second planetary gear mesh with a toothing on the second output shaft, and wherein the planet wheels of both planetary gear sets are in mesh with each other in pairs.
  • FIG. 2 shows a simplified schematic representation for illustrating the
  • a drive device for a motor vehicle (not shown here) has an engine 1 and a transmission device 3.
  • the prime mover 1 is designed as an electric machine and has a stator 13 and a rotor 14. Furthermore, the transmission device 3 is flanged to the prime mover 1.
  • a drive power of the drive machine 1 is introduced into the transmission device 3 via a drive shaft 2, which is arranged between the drive machine 1 and the transmission device 3.
  • the transmission device 3 comprises an input stage 4, a load stage 5 and a differential stage 6.
  • the differential stage 6 is designed as a spur gear differential and is provided to distribute a drive power of the engine 1 to a first and second output shaft 15a, 15b.
  • the drive shaft 2 is arranged coaxially with the two output shafts 15a, 15b. Furthermore, the prime mover 1 is arranged coaxially with the differential stage 6.
  • the input stage 4 has a first planetary gearset 7a with several planetary gears 7, wherein the planetary gears 7 of the first planetary gearset 7a are rotatably arranged on a first planetary carrier 8a and are radially meshed between a first sun 9a and a first ring gear 10a. Consequently, the planet gears 7 of the first planetary gear set 7a mesh radially between the first sun 9a and the first ring gear 10a.
  • the load stage 5 has a second planetary gearset 7b with a plurality of planetary gears 7, wherein the planetary gears 7 of the second planetary gearset 7b are rotatably mounted on a second planetary carrier 8b and are radially meshed between a second sun 9b and a second ring gear 10b.
  • the planet gears 7 of the second planetary gear set 7b mesh radially between the second sun gear 9b and the second ring gear 10b.
  • the second planetary carrier 8b is operatively connected to the differential stage 6. Due to the sectional view, in each case only one planetary gear 7 of the respective planetary gear set 7a, 7b is shown.
  • the drive shaft 2 is rotatably connected to the first sun 9a.
  • the first planetary carrier 8a is rotatably connected to the second sun 9b and the first ring gear 10a rotatably connected to the second planetary carrier 8b.
  • the second ring gear 10b can be coupled via a switching element 12a to a housing 16 of the transmission device 3.
  • the switching element 12a is provided as a shut-off clutch and enables an advantageous power cut-off in the transmission device 3 at the second ring gear 10b.
  • the drive shaft 2 can be coupled to the first sun 9a via a switching element 12b.
  • the first planetary carrier 8a is rotatably connected to the second sun 9b and the first ring gear 10a is rotatably connected to the second planetary carrier 8b. Furthermore, the second ring gear 10b is non-rotatably connected to a housing 16 of the transmission device 3.
  • the switching element 12 b is provided as a shut-off clutch and allows an advantageous power cut in the transmission device 3 at a transmission input.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebsmaschine (1), die über eine Antriebswelle (2) mit einer Getriebevorrichtung (3) wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung (3) eine Eingangsstufe (4), eine Laststufe (5) und eine Differentialstufe (6) aufweist, wobei die Eingangsstufe (4) einen erste Planetensatz (7a) mit mehreren Planetenräder (7) aufweist, wobei die Planetenräder (7) des ersten Planetensatzes (7a) drehbar an einem ersten Planetenträger (8a) angeordnet sind und radial zwischen einer ersten Sonne (9a) und einem ersten Hohlrad (10a) im Zahneingriff stehen, wobei die Laststufe (5) einen zweiten Planetensatz (7b) mit mehreren Planetenräder (7) aufweist, wobei die Planetenräder (7) des zweiten Planetensatzes (7b) drehbar an einem zweiten Planetenträger (8b) angeordnet sind und radial zwischen einer zweiten Sonne (9b) und einem zweiten Hohlrad (10b) im Zahneingriff stehen, wobei der zweite Planetenträger (8b) mit der Differentialstufe (6) wirkverbunden ist, wobei der erste Planetenträger (8a) drehfest mit der zweiten Sonne (9b) verbunden ist, wobei das erste Hohlrad (10a) drehfest mit dem zweiten Planetenträger (8b) verbunden ist, und wobei entweder die Antriebswelle (2) drehfest mit der ersten Sonne (9a) verbunden ist und das zweite Hohlrad (10b) über ein Schaltelement (12a) mit einem Gehäuse (16) der Getriebevorrichtung (3) koppelbar ist oder die Antriebswelle (2) über ein Schaltelement (12b) mit der ersten Sonne (9a) koppelbar ist und das zweite Hohlrad (10b) drehfest mit dem Gehäuse (16) der Getriebevorrichtung (3) koppelbar ist.

Description

Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug.
Aus der DE 10 2012 01 1 686 A1 geht ein Übersetzungs- und Ausgleichsgetriebe mit einem Gehäuse, mit einer Eingangswelle und zwei koaxial zu der Eingangswelle angeordneten Ausgangswellen hervor. Dabei sind ein Übersetzungsabschnitt und ein als Stirnraddifferential ausgebildeter Ausgleichsabschnitt vorgesehen, wobei der Überset- zungsabschnitt zwei Planetenstufen aufweist, nämlich eine Eingangsstufe und eine Laststufe. Das Sonnenrad der Eingangsstufe ist mit der Eingangswelle wirksam verbunden, wobei die Laststufe ein gehäusefestes Hohlrad aufweist und das Sonnenrad der Laststufe über einen Steg mit mindestens einem Planetenrad der Eingangsstufe wirksam verbunden ist. Mindestens ein Planetenrad der Laststufe ist über einen Steg mit dem Hohlrad der Eingangsstufe wirksam verbindbar. Über eine entsprechend vorgesehene und/oder angeordnete Kopplungsvorrichtung ist das Hohlrad der Eingangsstufe wirksam mit dem Steg der Laststufe koppelbar bzw. entkoppelbar. Die Kopplungsvorrichtung weist dazu einen Mitnehmerring, einen Koppelring und ein Koppelrad auf.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug weiterzuentwickeln.
Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine An- triebsmaschine, die über eine Antriebswelle mit einer Getriebevorrichtung wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung eine Eingangsstufe, eine Laststufe und eine Differentialstufe aufweist, wobei die Eingangsstufe einen erste Planetensatz mit mehreren Planetenräder aufweist, wobei die Planetenräder des ersten Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger angeordnet sind und radial zwischen einer ersten Sonne und einem ersten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei die Laststufe einen zweiten Planetensatz mit mehreren Planetenräder aufweist, wobei die Planetenräder des zweiten Planetensatzes drehbar an einem zweiten Planetenträger angeordnet sind und radial zwischen einer zweiten Sonne und einem zweiten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei der zweite Planetenträger mit der Differentialstufe wirkverbunden ist, wobei der erste Planetenträger drehfest mit der zweiten Sonne verbunden ist, wobei das erste Hohlrad drehfest mit dem zweiten Planetenträger verbunden ist, und wobei entweder die Antriebswelle drehfest mit der ersten Sonne verbunden ist und das zweite Hohlrad über ein Schaltelement mit einem Gehäuse der Getriebevorrichtung koppelbar ist oder die Antriebswelle über ein Schaltelement mit der ersten Sonne koppelbar ist und das zweite Hohlrad drehfest mit dem Gehäuse der Getriebevorrichtung koppelbar ist. Mithin ist das Schaltelement an einem Zentralrad der Eingangsstufe der Getriebevorrichtung, nämlich an der ersten Sonne oder an einem Zentralrad der Laststufe der Getriebevorrichtung, nämlich am zweiten Hohlrad angeordnet.
Unter dem Begriff„wirkverbunden" ist zu verstehen, dass zwei Elemente direkt miteinander verbunden sein können, oder sich zwischen zwei Elemente noch weitere Ele- mente befinden, beispielsweise ein oder mehrere Zahnräder.
Zwei miteinander kämmende oder im Zahneingriff stehende Zahnräder sind zur Übertragung eines Drehmoments und einer Drehzahl von dem einen Zahnrad auf das andere Zahnrad vorgesehen. Unter einem„Zahnrad" ist beispielsweise eine Sonne, ein Hohlrad sowie ein Planetenrad eines Planetensatzes zu verstehen.
Des Weiteren ist unter dem Begriff„Schaltelement" eine Vorrichtung zu verstehen, die zumindest einen geöffneten und einen geschlossenen Zustand aufweist. Im geöffneten Zustand überträgt das Schaltelement kein Drehmoment. Somit überträgt das Schaltelement nur in einem zumindest teilweise geschlossenen Zustand ein Drehmoment zwischen zwei mit dem Schaltelement zusammenwirkenden Elementen.
Vorzugsweise ist das Schaltelement als Kupplung ausgebildet und weist mindestens zwei Schaltstellungen auf. Das Schaltelement kann sowohl als Lastschaltelement, insbesondere als Reibkupplung, als auch als formschlüssiges Schaltelement, insbesondere als Klauenkupplung ausgebildet sein. Insbesondere kann das Schaltelement von einem Aktuator betätigt werden, um ein Öffnen oder Schließen des Schaltelements zu bewirken. Der Aktuator kann hydraulisch, elektromechanisch, elektromagnetisch oder beispielsweise auch pneumatisch betätigbar ausgeführt sein. Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Antriebsmaschine als elektrische Maschine mit einem Stator und einen Rotor ausgebildet ist. Insbesondere ist die Antriebsmaschine koaxial zur Differentialstufe angeordnet. Vorzugsweise ist die Antriebswelle koaxial zu den beiden Abtriebswellen angeordnet. Insbesondere ist die Antriebswelle als Hohlwelle ausgebildet, wobei eine der beiden Abtriebswellen axial durch die Antriebswelle verläuft.
Bevorzugt ist die Differentialstufe als Stirnraddifferential ausgebildet, wobei die Diffe- rentialstufe dazu vorgesehen ist, eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine auf die beiden Abtriebswellen zu verteilen. Mit anderen Worten ist die Differentialstufe mit den beiden Abtriebswellen wirkverbunden. Insbesondere sind die beiden Abtriebswellen auf einer gemeinsamen Antriebsachse angeordnet. Die Differentialstufe weist einen ersten und einen zweiten Planetensatz auf, wobei die Planetenräder des ersten Pla- netensatzes mit einer Verzahnung an der ersten Abtriebswelle im Zahneingriff stehen, wobei ferner die Planetenräder des zweiten Planetensatzes mit einer Verzahnung an der zweiten Abtriebswelle im Zahneingriff stehen, und wobei die Planetenräder beider Planetensätze paarweise miteinander im Zahneingriff stehen. Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung zwei bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiden Figuren näher dargestellt. Hierbei zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, und
Figur 2 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des
Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Gemäß den Figuren 1 und 2 weist eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug eine Antriebsmaschine 1 und eine Getriebevorrichtung 3 auf. Die Antriebsmaschine 1 ist als elektrische Maschine ausgebildet und weist einen Stator 13 sowie einen Rotor 14 auf. Ferner ist die Getriebevorrichtung 3 an die Antriebsmaschine 1 angeflanscht. Eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine 1 wird über eine Antriebswelle 2, die zwischen der Antriebsmaschine 1 und der Getriebevorrichtung 3 angeordnet ist, in die Getriebevorrichtung 3 eingeleitet. Die Getrie- bevorrichtung 3 umfasst eine Eingangsstufe 4, eine Laststufe 5 und eine Differentialstufe 6. Die Differentialstufe 6 ist als Stirnraddifferential ausgebildet und dazu vorgesehen, eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine 1 auf eine erste und zweite Abtriebswelle 15a, 15b zu verteilen. Die Antriebswelle 2 ist koaxial zu den beiden Abtriebswellen 15a, 15b angeordnet. Ferner ist die Antriebsmaschine 1 koaxial zur Differentialstufe 6 angeordnet. Die Eingangsstufe 4 weist einen ersten Planetensatz 7a mit mehreren Planetenräder 7 auf, wobei die Planetenräder 7 des ersten Planetensatzes 7a drehbar an einem ersten Planetenträger 8a angeordnet sind und radial zwischen einer ersten Sonne 9a und einem ersten Hohlrad 10a im Zahneingriff stehen. Mithin kämmen die Planetenräder 7 des ersten Planetensatzes 7a radial zwischen der ersten Sonne 9a und dem ersten Hohlrad 10a. Demgegenüber weist die Laststufe 5 einen zweiten Planetensatz 7b mit mehreren Planetenräder 7 auf, wobei die Planetenräder 7 des zweiten Planetensatzes 7b drehbar an einem zweiten Planetenträger 8b angeordnet sind und radial zwischen einer zweiten Sonne 9b und einem zweiten Hohlrad 10b im Zahneingriff stehen. Mithin kämmen die Planetenräder 7 des zweiten Planetensatzes 7b radial zwischen der zweiten Sonne 9b und dem zweiten Hohlrad 10b. Der zweite Planetenträger 8b ist mit der Differentialstufe 6 wirkverbunden. Aufgrund der Schnittdarstellung ist jeweils nur ein Planetenrad 7 des jeweiligen Planetensatzes 7a, 7b dargestellt.
Nach Figur 1 ist die Antriebswelle 2 drehfest mit der ersten Sonne 9a verbunden. Ferner ist der erste Planetenträger 8a drehfest mit der zweiten Sonne 9b verbunden und das erste Hohlrad 10a drehfest mit dem zweiten Planetenträger 8b verbunden. Das zweite Hohlrad 10b ist über ein Schaltelement 12a mit einem Gehäuse 16 der Getrie- bevorrichtung 3 koppelbar. Mit anderen Worten ist das Schaltelement 12a als Ab- schaltkupplung vorgesehen und ermöglicht eine vorteilhafte Leistungsabschaltung in der Getriebevorrichtung 3 am zweiten Hohlrad 10b. ln Figur 2 ist die Antriebswelle 2 über ein Schaltelement 12b mit der ersten Sonne 9a koppelbar. Der erste Planetenträger 8a ist drehfest mit der zweiten Sonne 9b verbunden und das erste Hohlrad 10a ist drehfest mit dem zweiten Planetenträger 8b verbunden. Ferner ist das zweite Hohlrad 10b drehfest mit einem Gehäuse 16 der Ge- triebevorrichtung 3 verbunden. Mit anderen Worten ist das Schaltelement 12b als Ab- schaltkupplung vorgesehen und ermöglicht eine vorteilhafte Leistungsabschaltung in der Getriebevorrichtung 3 an einem Getriebeeingang.
Durch die Leistungsabschaltung mittels des jeweiligen Schaltelements 12a, 12b wird somit keine Antriebsleistung von der Antriebsmaschine 1 an die beiden Abtriebswellen 15a, 15b übertragen.
Bezugszeichenliste
Antriebsmaschine
Antriebswelle
Getriebevorrichtung
Eingangsstufe
Laststufe
Differentialstufe
Planetenrad
a, 7b Planetensatz
a, 8b Planetenträger
a, 9b Sonne
0a, 10b Hohlrad
1 Stufenplanetensatz
1 a, 1 1 b Stufenrad
2a, 12b Schaltelement
3 Stator
4 Rotor
5a, 15b Abtriebswelle
6 Gehäuse

Claims

Patentansprüche
1 . Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebsmaschine (1 ), die über eine Antriebswelle (2) mit einer Getriebevorrichtung (3) wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung (3) eine Eingangsstufe (4), eine Laststufe (5) und eine Differentialstufe (6) aufweist, wobei die Eingangsstufe (4) einen erste Planetensatz (7a) mit mehreren Planetenrädern (7) aufweist, wobei die Planetenräder (7) des ersten Planetensatzes (7a) drehbar an einem ersten Planetenträger (8a) angeordnet sind und radial zwischen einer ersten Sonne (9a) und einem ersten Hohlrad (10a) im Zahneingriff stehen, wobei die Laststufe (5) einen zweiten Planetensatz (7b) mit mehreren Planetenrädern (7) aufweist, wobei die Planetenräder (7) des zweiten Planetensatzes (7b) drehbar an einem zweiten Planetenträger (8b) angeordnet sind und radial zwischen einer zweiten Sonne (9b) und einem zweiten Hohlrad (10b) im Zahneingriff stehen, wobei der zweite Planetenträger (8b) mit der Differentialstufe (6) wirkverbun- den ist, wobei der erste Planetenträger (8a) drehfest mit der zweiten Sonne (9b) verbunden ist, wobei das erste Hohlrad (10a) drehfest mit dem zweiten Planetenträger (8b) verbunden ist, wobei die Antriebswelle (2) über ein Schaltelement (12b) mit der ersten Sonne (9a) koppelbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Hohlrad (10b) drehfest mit dem Gehäuse (16) der Getriebevorrichtung (3) verbunden ist.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmaschine (1 ) als elektrische Maschine mit einem Stator (13) und einen Rotor (14) ausgebildet ist.
3. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Differentialstufe (6) als Stirnraddifferential ausgebildet ist, wobei die Differentialstufe (6) dazu vorgesehen ist, eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine (1 ) auf eine erste und zweite Abtriebswelle (15a, 15b) zu vertei- len.
4. Antnebsvomchtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (2) koaxial zu den beiden Abtriebswellen (15a, 15b) angeordnet ist.
5. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (12) als Kupplung ausgebildet ist und mindestens zwei Schaltstellungen aufweist.
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