WO2019144986A1 - Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen maschine und einem hohlradtopf - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Maschine (1), die über eine Antriebswelle (2) mit einer Getriebevorrichtung (3) wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung (3) mindestens eine erste und zweite Planetenstufe (4, 5) sowie eine Differentialstufe (6) aufweist, wobei die erste Planetenstufe (4) einen ersten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern (4a) aufweist, wobei die Planetenräder (4a) des ersten Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger (8a) angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad (9a) sowie mit einem ersten Hohlrad (10a) im Zahneingriff stehen, wobei die zweite Planetenstufe (5) einen zweiten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern (5a) aufweist, wobei die Planetenräder (5a) des zweiten Planetensatzes drehbar an einem zweiten Planetenträger (8b) angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad (9b) sowie mit einem zweiten Hohlrad (10b) im Zahneingriff stehen, und wobei das zweite Hohlrad (10b) eine Außenverzahnung (7a) aufweist, die mit einer ersten Innenverzahnung (16a) eines stationär an einem Gehäuse (11) festgelegten Hohlradtopfs (14) im Zahneingriff steht.

Description

Antriebsvorrichtunq mit einer elektrischen Maschine und einem Hohlradtopf
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine, insbe- sondere für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug.
Beispielsweise geht aus der DE 10 2014 213 142 A1 eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsmotor und einem damit verbundenen Doppeldifferen- tial hervor. Das Doppeldifferential umfasst ein erstes und ein zweites Differential. Die Einleitung eines Antriebsdrehmoments in das Doppeldifferential erfolgt über ein Au- ßenrad, das mit einem Planetenträger des ersten Differentials verbunden ist. Das ers- te Differential umfasst den Planetenträger, auf dem ein erster und ein zweiter Planen- tensatz drehbar gelagert sind, wobei die Planeten des jeweiligen Planetensatzes paarweise miteinander kämmen. Die Planeten des ersten Planetensatzes kämmen ferner mit einem ersten Hohlrad, das gleichzeitig mit einem ersten Planetensatz des zweiten Differentials kämmt und somit das erste Differential mit dem zweiten Differen- tial getrieblich verbindet. Das zweite Differential weist neben dem ersten Planetensatz einen zweiten Planetensatz auf, wobei die beiden Planetensätze auf einem gemein- samen Planetenträger des zweiten Differentials drehbar gelagert sind, und wobei die Planeten der beiden Planetensätze paarweise miteinander kämmen.
Die DE 10 2012 024 752 A1 beschreibt ein Übersetzungs- und Ausgleichsgetriebe mit einem gehäusefesten Hohlrad der Laststufe und einem über eine Kopplungsvorrich- tung am Gehäuse festlegbaren Hohlrad der Eingangsstufe.
Die DE 693 01 386 T2 beschreibt einen Gehäuseaufbau eines Antriebssystem für ein Elektrofahrzeug
Die DE 10 2014 221 123 A1 beschreibt einen Elektroantrieb mit einem Getriebeab- schnitt umfassend eine Planetenlaststufe und eine Planeteneingangsstufe und mit ei- nem aus Gehäusegrundkörper und Gehäusehülse bestehenden Gehäuse, wobei die Gehäusehülse einen Abschnitt als Lasthohlrad und einen Abschnitt als Eingangshohl- rad ausbildet. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine weiterzuentwickeln, insbesondere die akustischen Eigen- schaften bei einem Zahneingriff an einem Hohlrad zu verbessern. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine elektri- sche Maschine, die über eine Antriebswelle mit einer Getriebevorrichtung wirkverbun- den ist, wobei die Getriebevorrichtung mindestens eine erste und zweite Planetenstu- fe sowie eine Differentialstufe aufweist, wobei die erste Planetenstufe einen ersten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern aufweist, wobei die Planetenräder des ers- ten Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad sowie mit einem ersten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wo bei die zweite Planetenstufe einen zweiten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern aufweist, wobei die Planetenräder des zweiten Planetensatzes drehbar an einem zweiten Planetenträger angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad sowie mit einem zweiten Hohlrad im Zahneingriff stehen, und wobei das zweite Hohlrad eine Außenverzahnung aufweist, die mit einer ersten Innenverzahnung eines stationär an einem Gehäuse festgelegten Hohlradtopfs im Zahneingriff steht.
Mit anderen Worten ist das Hohlrad sowohl mit dem zweiten Zahnrad als auch mit der Innenverzahnung am Hohlradtopf im Zahneingriff. Somit kämmt das Hohlrad radial zwischen dem zweiten Zahnrad und dem Hohlradtopf.
Unter einem Hohlradtopf ist ein Getriebeelement zu verstehen, das zumindest teilwei- se topfförmig beziehungsweise zylinderförmig ausgebildet ist und an einer Innenum- fangsfläche mindestens eine Innenverzahnung aufweist, die dazu vorgesehen ist, mit mindestens einer Verzahnung eines weiteren Getriebeelements im Zahneingriff zu stehen. Erfindungsgemäß ist der Hohlradtopf konisch ausgebildet. Insbesondere ist der Hohlradtopf über dazu vorgesehene Befestigungsmittel mit dem Gehäuse der Ge- triebevorrichtung verbunden. Die Kopplung zwischen dem Hohlrad und dem Gehäuse mittels des Hohlradtopfs dient insbesondere zur Schwingungsentkopplung und damit einhergehend zur akustischen Optimierung der Zahneingriffe am Hohlrad.
Unter dem Begriff„wirkverbunden“ ist zu verstehen, dass zwei Getriebeelemente di- rekt miteinander verbunden sein können, oder dass sich zwischen zwei Getriebeele- mente noch weitere Getriebeelemente befinden, beispielsweise ein oder mehrere Wellen oder Zahnräder. Zwei miteinander im Zahneingriff stehende oder kämmende Zahnräder sind zur Übertragung eines Drehmoments und einer Drehzahl von dem ei- nen Zahnrad auf das andere Zahnrad vorgesehen. Unter einem Zahnrad sind bei- spielsweise ein Planetenrad eines Planetensatzes, ein Sonnenrad, ein Hohlrad sowie ein Planetenrad eines Stirnradsatzes zu verstehen.
In einer nicht von der Erfindung umfassten jedoch in Figur 1 dargestellten Variante ist das erste Hohlrad drehfest mit dem zweiten Planetenträger verbunden. Insbesondere ist die erste und zweite Planetenstufe räumlich innerhalb des Hohlradtopfs angeord- net.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das erste Hohlrad eine Außen- verzahnung auf, die mit einer zweiten Innenverzahnung des stationär an dem Gehäu- se festgelegten Hohlradtopfs im Zahneingriff steht. Mithin weist der Hohlradtopf zwei Innenverzahnungen auf, die vorzugsweise axial voneinander getrennt sind. Alternativ ist es auch denkbar, eine durchgehende Innenverzahnung am Hohlradtopf auszubil- den, die sowohl mit der Außenverzahnung des ersten Hohlrades als auch mit der Au- ßenverzahnung des zweite Hohlrades im Zahneingriff steht.
Insbesondere ist die Differentialstufe als Stirnraddifferential ausgebildet und weist ei- nen ersten und zweiten Stirnradsatz mit jeweiligen Planetenrädern auf, wobei die Dif- ferentialstufe dazu vorgesehen ist, eine Antriebsleistung der elektrischen Maschine auf eine erste und zweite Abtriebswelle zu verteilen. Vorzugsweise stehen die Plane- tenräder des ersten Stirnradsatzes mit einer Verzahnung an der ersten Abtriebswelle im Zahneingriff, wobei die Planetenräder des zweiten Stirnradsatzes mit einer Ver- zahnung an der zweiten Abtriebswelle im Zahneingriff stehen, und wobei die Plane- tenräder beider Stirnradsätze drehbar an einem dritten Planetenträger angeordnet sind und paarweise miteinander im Zahneingriff stehen. Ferner bevorzugt weist die elektrische Maschine einen Stator und einen Rotor auf, wobei der Rotor drehtest mit der Antriebswelle verbunden ist. Mithin ist die Antriebs- welle als Rotorwelle ausgebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die elektrische Maschine koaxial zur Differentialstufe angeordnet. Insbesondere ist die elektrische Maschine koaxial zu den beiden Abtriebswellen der Getriebevorrichtung angeordnet. Bevorzugt ist die An- triebswelle als Hohlwelle ausgebildet, wobei die erste Abtriebswelle axial durch die Antriebswelle geführt ist. Alternativ kann auch die zweite Abtriebswelle axial durch die als Hohlwelle ausgebildete Antriebswelle geführt sein. Vorzugsweise sind die beiden Abtriebswellen auf einer gemeinsamen Antriebsachse angeordnet.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Antriebswelle drehfest mit dem Sonnenrad verbunden ist. Dadurch wird die elektrische Maschine mit der ersten Planetenstufe und somit mit der Getriebevorrichtung gekoppelt.
Bevorzugt ist der erste Planetenträger drehfest mit dem zweiten Sonnenrad verbun- den. Dadurch wird die erste Planetenstufe mit der zweiten Planetenstufe gekoppelt.
Ferner bevorzugt ist der zweite Planetenträger drehfest mit dem dritten Planetenträger verbunden. Dadurch wird die zweite Planetenstufe mit der Differentialstufe gekoppelt.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung zwei bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiden Figuren näher dargestellt. Hierbei zeigt
Figur 1 eine vereinfachte schematische Darstellung einer nicht erfindungsge- mäßen Antriebsvorrichtung, und
Figur 2 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des
Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Gemäß der Figur 2 weist die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug eine elektrische Maschine 1 und eine Getriebevor- richtung 3 auf. Die elektrische Maschine 1 ist als Antriebsmaschine vorgesehen und weist einen Stator 17 sowie einen Rotor 18 auf. Eine Antriebsleistung der elektrischen Maschine 1 wird über eine Antriebswelle 2, die zwischen der elektrischen Maschine 1 und der Getriebevorrichtung 3 angeordnet und als Rotorwelle ausgebildet ist, in die Getriebevorrichtung 3 eingeleitet. Mithin wird über die Antriebswelle 2 eine Drehzahl und ein Drehmoment zum Antrieb des Kraftfahrzeugs in die Getriebevorrichtung 3 eingespeist. Die Getriebevorrichtung 3 umfasst eine erste und zweite Planetenstufe 4, 5 sowie eine Differentialstufe 6.
Die Differentialstufe 6 ist als Stirnraddifferential ausgebildet und weist einen ersten und zweiten Stirnradsatz mit jeweiligen Planetenrädern 6a, 6b auf. Die Differentialstu- fe 6 ist dazu vorgesehen, eine Antriebsleistung der elektrische Maschine 1 auf eine erste und zweite Abtriebswelle 12a, 12b der Getriebevorrichtung 3 zu verteilen. Die Antriebswelle 2 ist koaxial zu den beiden Abtriebswellen 12a, 12b angeordnet. Die An- triebswelle 2 ist dazu als Hohlwelle ausgebildet, wobei die erste Abtriebswelle 12a durch die Antriebswelle 2 geführt ist. Ferner ist die elektrische Maschine 1 koaxial zur Differentialstufe 6 angeordnet.
Die zweite Planetenstufe 5 weist einen zweiten Planetensatz mit mehreren Planeten- rädern 5a auf, wobei die Planetenräder 5a des zweiten Planetensatzes drehbar an ei- nem zweiten Planetenträger 8b angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad 9b sowie mit einem zweiten Hohlrad 10b im Zahneingriff stehen. Der zweite Planetenträ- ger 8b ist drehfest mit dem dritten Planetenträger 8c verbunden. Das zweite Hohlrad 10b weist eine Außenverzahnung 7a auf, die mit einer ersten Innenverzahnung 16a eines stationär an einem Gehäuse 11 festgelegten Hohlradtopfs 14 im Zahneingriff steht. Der Hohlradtopf 14 ist konisch ausgebildet und über dazu vorgesehene Befesti- gungselemente 15 drehfest mit dem Gehäuse 11 verbunden. Vorliegend ist nur ein Befestigungselement 15 dargestellt.
Die erste Planetenstufe 4 weist einen ersten Planetensatz mit mehreren Planetenrä- dern 4a auf, wobei die Planetenräder 4a des ersten Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger 8a angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad 9a sowie mit einem ersten Hohlrad 10a im Zahneingriff stehen.
Nach der nicht erfindungsgemäßen Figur 1 ist das erste Hohlrad 10a drehfest mit dem zweiten Planetenträger 8b verbunden. Die Antriebswelle 2 ist drehfest mit dem ersten Sonnenrad 9a verbunden und der erste Planetenträger 8a ist drehfest mit dem zwei- ten Sonnenrad 9b verbunden. Der Hohlradtopf 14 umschließt die erste und zweite Planetenstufe 4, 5. Gemäß Figur 2 weist das erste Hohlrad 10a eine Außenverzahnung 7b auf, die mit einer zweiten Innenverzahnung 16b des stationär an dem Gehäuse 11 festgelegten Hohlradtopfs 14 im Zahneingriff steht. Der Hohlradtopf 14 umschließt die erste und zweite Planetenstufe 4, 5. Die Antriebswelle 2 ist drehfest mit dem ersten Sonnenrad 9a verbunden und der erste Planetenträger 8a ist drehfest mit dem zweiten Sonnen- rad 9b verbunden.
Bezuqszeichenliste
1 elektrische Maschine
2 Antriebswelle
3 Getriebevorrichtung
4 erste Planetenstufe
4a Planetenrad
5 zweite Planetenstufe
5a Planetenrad
6 Differentialstufe
6a, 6b Planetenrad
7a, 7b Außenverzahnung
8a, 8b, 8c Planetenträger
9a, 9b Sonnenrad
10a, 10b, 10c Hohlrad
1 1 Gehäuse
12a, 12b Abtriebswelle
13a, 13b Verzahnung
14 Hohlradtopf
15 Befestigungselement
16a, 16b Innenverzahnung
17 Stator
18 Rotor

Claims

Patentansprüche
1. Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse (11 ), einen stationär an dem Gehäuse (11 ) festgelegten konisch ausgebildeten Hohlradtopf (14) und eine elektrische Maschine (1 ), die über eine Antriebswelle (2) mit einer Getriebe- vorrichtung (3) wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung (3) mindestens eine erste und zweite Planetenstufe (4, 5) sowie eine Differentialstufe (6) aufweist, wobei die erste Planetenstufe (4) einen ersten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern (4a) aufweist, wobei die Planetenräder (4a) des ersten Planetensatzes drehbar an ei- nem ersten Planetenträger (8a) angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad (9a) sowie mit einem ersten Hohlrad (10a) im Zahneingriff stehen, wobei die zweite Plane- tenstufe (5) einen zweiten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern (5a) aufweist, wobei die Planetenräder (5a) des zweiten Planetensatzes drehbar an einem zweiten Planetenträger (8b) angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad (9b) sowie mit einem zweiten Hohlrad (10b) im Zahneingriff stehen, und wobei
die erste und die zweite Planetenstufe (4,5) räumlich innerhalb des Hohlrad- topfes (14) angeordnet sind,
das zweite Hohlrad (10b) eine Außenverzahnung (7a) aufweist, die mit einer ersten Innenverzahnung (16a) des Hohlradtopfs (14) im Zahneingriff steht, und
das erste Hohlrad (10a) eine Außenverzahnung (7b) aufweist, die mit einer zweiten Innenverzahnung (16b) des Hohlradtopfs (14) im Zahneingriff steht.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Differentialstufe (6) als Stirnraddifferential aus- gebildet ist und einen ersten und zweiten Stirnradsatz mit jeweiligen Planetenrädern (6a, 6b) aufweist, wobei die Differentialstufe (6) dazu vorgesehen ist, eine Antriebs- leistung der elektrischen Maschine (1 ) auf eine erste und zweite Abtriebswelle (12a, 12b) zu verteilen.
3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenräder (5a) des ersten Stirnradsatzes mit einer Verzahnung (13a) an der ersten Abtriebswelle (12a) im Zahneingriff stehen, wo- bei die Planetenräder (5b) des zweiten Stirnradsatzes mit einer Verzahnung (13b) an der zweiten Abtriebswelle (12b) im Zahneingriff stehen, und wobei die Planetenräder (5a, 5b) beider Stirnradsätze drehbar an einem dritten Planetenträger (8c) angeordnet sind und paarweise miteinander im Zahneingriff stehen.
4. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (1 ) einen Stator (17) und einen Rotor (18) aufweist, wobei der Rotor (18) drehfest mit der Antriebswelle (2) ver- bunden ist.
5. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (1 ) koaxial zur Differential- stufe (6) angeordnet ist, wobei die Antriebswelle (2) als Hohlwelle ausgebildet ist und die erste Abtriebswelle (12a) durch die Antriebswelle (2) geführt ist.
6. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (2) drehfest mit dem ersten Son- nenrad (9a) verbunden ist.
7. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planetenträger (8a) drehfest mit dem zwei- ten Sonnenrad (9b) verbunden ist.
8. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Planetenträger (8b) drehfest mit dem drit- ten Planetenträger (8c) verbunden ist.
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