WO2020058109A1 - Antriebsvorrichtung für eine elektrisch angetriebene achse eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Antriebsvorrichtung für eine elektrisch angetriebene achse eines kraftfahrzeugs Download PDF

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transmission
driven axle
electrically driven
electric machine
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Frank Seemann
Paul Lenz
Andreas GROSSL
Werner HECHBERGER
Kai BORNTRÄGER
Maik WÖRL
Marco DI SARNO
Cong REN
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Zf Friedrichshafen Ag
ZF Drivetech (Suzhou) Co.Ltd.
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    • B60Y2400/73—Planetary gearings

Definitions

  • the present invention relates to a drive device for an electrically driven axle of a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1.
  • axles which are electrically driven by means of electrical machines and which can have one or two gear stages in the case of light and medium-weight buses and trucks, the two-stage electrically driven axles being switchable.
  • Electrical machines are generally operated at high speeds, for example between 10,000 and 20,000 rpm, in order to achieve optimum efficiency.
  • high speed level in the electrically driven axles of a motor vehicle for vehicles, multi-stage transmissions are required, which must be made as compact as possible for reasons of installation space.
  • US 2006/0000308 A1 discloses a drive device for an electrically driven axle of a motor vehicle, comprising two electric machines and a differential, the electric machines being arranged on one side of the driven axle. It is provided here that the electric machines drive a shaft connected to the differential and to a wheel of the axle, which in turn drives a further shaft via the differential, which is connected to the other wheel of the driven axle.
  • the present invention has for its object to provide a drive device for an electrically driven axle of a motor vehicle.
  • a drive device for an electrically driven axle of a motor vehicle which has at least one electric machine and a planetary-type gearbox connected downstream of the at least one electric machine in the direction of power flow in train operation with at least one planetary gear set, which has a differential for distributing the drive torque to the wheels is coupled to the electrically driven axle, the at least one electric machine, the transmission and the differential being arranged in series transversely to the longitudinal direction of the vehicle, the transmission and the differential being arranged concentrically with an output shaft of the differential, and the web and the like Sun gear of the at least one PI anetenrad set of the transmission are hollow, such that an output shaft of the differential is guided through the transmission to a wheel of the driven axle of the vehicle.
  • the planetary gearbox can also be designed as a switchable gearbox.
  • the transmission has a minus planetary gear set, the sun gear of which is rotatably connected to the at least one electric machine by means of a spur gear stage forming a first transmission stage, the ring gear being coupled to a housing and the output of the Gear is formed by the web of the planetary gear set forming a second gear ratio.
  • the sun gear and the web of the planetary gear set are hollow.
  • the design according to the invention provides a drive device for an electrically driven axle of a motor vehicle in a simple and inexpensive manner, which enables a very compact design in the longitudinal direction of the vehicle.
  • a drive device 1 for an electrically driven axle 5 of a motor vehicle has two electric machines EM1, EM2 and a planetary-type transmission 2 which is connected downstream of the electric machines EM1, EM2 in the direction of power flow during train operation and which is connected to a Differential 3 is coupled to the distribution of the drive torque on the wheels 4 of the axis 5.
  • the transmission 2 has a minus planetary gear set 6, the sun gear 7 of which is non-rotatably connected to the electrical machines EM1, EM2 by means of a spur gear stage 8 forming a first gear ratio, the ring gear 9 of the planetary gear set 6 being coupled to a housing G. .
  • the output of the transmission 2 is formed via the web 10 of the planetary gear set 6 forming a second transmission stage.
  • the electrical machines EM1, EM2 (viewed as a unit), the transmission 2 and the differential 3 are arranged in a row transversely to the longitudinal direction of the vehicle, the transmission 2 and the differential 3 being concentric with an output shaft 11 of the Differentials 3 are arranged and the web 10 and the sun gear 7 of the planetary gear set 6 of the transmission 2 are hollow, such that an output shaft 11 of the differential 3 is guided through the transmission 2 to a wheel 4 of the driven axle 5.
  • the differential has two drive shafts 1 1, which is suitable for driving a wheel 4 of the driven axle 5.
  • the electric machines EM1, EM2 are, viewed in the vehicle longitudinal direction, arranged one behind the other on one side of an output shaft 11 of the differential 3, the longitudinal axes of which run parallel to an output shaft 11 of the differential 3.

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Abstract

Es wird eine Antriebsvorrichtung (1) für eine elektrisch angetriebene Achse (5) eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, umfassend zumindest eine Elektromaschine (EM1, EM2) und ein der zumindest einen Elektromaschine (EM1, EM2) in Kraftflussrichtung im Zugbetrieb nachgeschaltetes Getriebe (2) in Planetenbauweise mit zumindest einem Planetenradsatz (6), welches an ein Differential (3) zur Verteilung des Antriebmomentes auf die Räder (4) der elektrisch angetriebenen Achse (5) gekoppelt ist, wobei die zumindest eine Elektromaschine (EM1, EM2), das Getriebe (2) und das Differential (3) in Reihe quer zur Fahrzeuglängsrichtung angeordnet sind, wobei das Getriebe (2) und das Differential (3) konzentrisch zu einer Abtriebswelle (11) des Differentials (3) angeordnet sind und wobei der Steg (10) und das Sonnenrad (7) des zumindest einen Planetenradsatzes (6) des Getriebes (2) hohl ausgeführt sind, derart, dass eine Abtriebswelle (11) des Differentials durch das Getriebe (2) zu einem Rad der angetriebenen Achse (5) geführt wird.

Description

Antriebsvorrichtunq für eine elektrisch anqetriebene Achse eines Kraftfahrzeugs
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine elektrisch ange- triebene Achse eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentan- spruchs 1.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, bei leichten und mittelschweren Bussen und LKWs elektrisch mittels Elektromaschinen angetriebene Achsen einzusetzen, die eine oder zwei Getriebestufen aufweisen können, wobei die zweistufigen elektrisch angetriebenen Achsen schaltbar ausgeführt sein können.
Elektromaschinen werden in der Regel bei hohen Drehzahlen, beispielsweise zwi- schen 10.000 - 20.000 U/min betrieben, um einen optimalen Wirkungsgrad zu er- zielen. Um das hohe Drehzahlniveau bei elektrisch angetriebenen Achsen eines Kraftfahrzeugs für Fahrzeuge nutzen zu können, sind mehrstufige Getriebe not- wendig, welche aus Bauraumgründen so kompakt wie möglich gestaltet werden müssen.
Aus der US 2006/0000308 A1 ist eine Antriebsvorrichtung für eine elektrisch ange- triebene Achse eines Kraftfahrzeugs bekannt, umfassend zwei Elektromaschinen und ein Differential, wobei die Elektromaschinen an jeweils einer Seite der ange- triebenen Achse angeordnet sind. Hierbei ist vorgesehen, dass die Elektromaschi- nen eine mit dem Differential und mit einem Rad der Achse verbundene Welle an- treiben, welche wiederum über das Differential eine weitere Welle antreibt, die mit dem anderen Rad der angetriebenen Achse verbunden ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung für eine elektrisch angetriebene Achse eines Kraftfahrzeugs anzugeben .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteran- sprüchen hervor. Demnach wird eine Antriebsvorrichtung für eine elektrisch angetriebene Achse eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, welche zumindest eine Elektromaschine und ein der zumindest einen Elektromaschine in Kraftflussrichtung im Zugbetrieb nachgeschalte- tes Getriebe in Planetenbauweise mit zumindest einem Planetenradsatz aufweist, welches an ein Differential zur Verteilung des Antriebmomentes auf die Räder der elektrisch angetriebenen Achse gekoppelt ist, wobei die zumindest eine Elektroma- schine, das Getriebe und das Differential in Reihe quer zur Fahrzeuglängsrichtung angeordnet sind, wobei das Getriebe und das Differential konzentrisch zu einer Ab- triebswelle des Differentials angeordnet sind und wobei der Steg und das Sonnenrad des zumindest einen PI anetenrad satzes des Getriebes hohl ausgeführt sind, derart, dass eine Abtriebswelle des Differentials durch das Getriebe zu einem Rad der ange- triebenen Achse des Fahrzeugs geführt wird.
Das Getriebe in Planetenbauweise kann auch als schaltbares Getriebe ausgeführt sein.
Dadurch wird der Vorteil erzielt, dass sich in Fahrzeuglängsrichtung eine sehr kom- pakte Bauweise ergibt. Darüber hinaus wird in vorteilhafter Weise die Breite inner- halb des Leiterrahmens optimal ausgenutzt.
Für den Fall, dass zwei Elektromaschinen vorgesehen sind, sind diese vorzugsweise in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet nebeneinander an je einer Seite der Ab- triebswelle des Differentials angeordnet, wobei deren Längsachsen parallel zur Ab- triebswelle des Differentials verlaufen. Für den Fall, dass eine Elektromaschine vor- gesehen ist, verläuft deren Längsachse parallel zur Abtriebswelle des Differentials.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Getriebe einen Minus- Planetenradsatz auf, dessen Sonnenrad mittels jeweils einer eine erste Überset- zungsstufe bildenden Stirnradstufe mit der zumindest einen Elektromaschine dreh- fest verbunden ist, wobei das Hohlrad an ein Gehäuse gekoppelt ist und wobei der Abtrieb des Getriebes durch den Steg des eine zweite Übersetzungsstufe bildenden Planetenradsatzes gebildet wird. Gemäß der Erfindung sind das Sonnenrad und der Steg des Planetenradsatzes hohl ausgeführt. Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird auf einfache und kostengünstige Wei- se eine Antriebsvorrichtung für eine elektrisch angetriebene Achse eines Kraftfahr- zeugs zur Verfügung gestellt, welche eine sehr kompakte Bauweise in Fahr- zeuglängsrichtung ermöglicht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figur, welche eine sche- matische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsvor- richtung für eine elektrisch angetriebene Achse eines Kraftfahrzeugs darstellt, bei spielhaft näher erläutert.
Bezugnehmend auf die beigefügte Figur weist eine erfindungsgemäße Antriebsvor- richtung 1 für eine elektrisch angetriebene Achse 5 eines Kraftfahrzeugs zwei Elekt- romaschinen EM1 , EM2 und ein den Elektromaschinen EM1 , EM2 in Kraftflussrich- tung im Zugbetrieb nachgeschaltetes Getriebe 2 in Planetenbauweise auf, welches an ein Differential 3 zur Verteilung des Antriebsmomentes auf die Räder 4 der Achse 5 gekoppelt ist.
Bei dem gezeigten Beispiel weist das Getriebe 2 einen Minus-Planetenradsatz 6 auf, dessen Sonnenrad 7 mittels jeweils einer eine erste Übersetzungsstufe bildenden Stirnradstufe 8 mit den Elektromaschinen EM1 , EM2 drehfest verbunden ist, wobei das Hohlrad 9 des Planetenradsatzes 6 an ein Gehäuse G gekoppelt ist. Der Abtrieb des Getriebes 2 wird über den Steg 10 des eine zweite Übersetzungsstufe bildenden Planetenradsatzes 6 gebildet.
Wie aus der Figur ersichtlich, sind die Elektromaschinen EM1 , EM2 (als Einheit be- trachtet), das Getriebe 2 und das Differential 3 in Reihe quer zur Fahrzeuglängsrich- tung angeordnet, wobei das Getriebe 2 und das Differential 3 konzentrisch zu einer Abtriebswelle 11 des Differentials 3 angeordnet sind und wobei der Steg 10 und das Sonnenrad 7 des Planetenradsatzes 6 des Getriebes 2 hohl ausgeführt sind, derart, dass eine Abtriebswelle 11 des Differentials 3 durch das Getriebe 2 zu einem Rad 4 der angetriebenen Achse 5 geführt wird. Das Differential weist dabei zwei Ab- triebswellen 1 1 auf, welche jeweils zum Antrieb eines Rades 4 der angetriebenen Achse 5 geeignet ist.
Die Elektromaschinen EM1 , EM2 sind in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet hinterei- nander an je einer Seite einer Abtriebswelle 11 des Differentials 3 angeordnet, wobei deren Längsachsen parallel zu einer Abtriebswelle 11 des Differentials 3 verlaufen.
Bezuqszeichen
1 Antriebsvorrichtung
2 Getriebe
3 Differential
4 Rad
5 elektrisch angetriebene Achse
6 Planetenradsatz
7 Sonnenrad
8 Stirnrad stufe
9 Hohlrad
10 Steg
11 Abtriebswelle
G Gehäuse
EM1 Elektromaschine
EM2 Elektromaschine

Claims

Patentansprüche
1. Antriebsvorrichtung (1 ) für eine elektrisch angetriebene Achse (5) eines Kraftfahr- zeugs, umfassend zumindest eine Elektromaschine (EM1 , EM2) und ein der zumin- dest einen Elektromaschine (EM1 , EM2) in Kraftflussrichtung im Zugbetrieb nachge- schaltetes Getriebe
(2) in Planetenbauweise mit zumindest einem Planetenradsatz (6), welches an ein Differential
(3) zur Verteilung des Antriebmomentes auf die Räder
(4) der elektrisch angetriebenen Achse (5) gekoppelt ist, wobei die zumindest eine Elektromaschine (EM1 , EM2), das Getriebe (2) und das Differential (3) in Reihe quer zur Fahrzeuglängsrichtung angeordnet sind, wobei das Getriebe (2) und das Diffe rential (3) konzentrisch zu einer Abtriebswelle (1 1 ) des Differentials (3) angeordnet sind und wobei der Steg (10) und das Sonnenrad (7) des zumindest einen Planeten- radsatzes (6) des Getriebes (2) hohl ausgeführt sind, derart, dass eine Abtriebswelle (1 1 ) des Differentials durch das Getriebe (2) zu einem Rad der angetriebenen Achse
(5) geführt wird.
2. Antriebsvorrichtung (1 ) für eine elektrisch angetriebene Achse (5) eines Kraftfahr- zeugs nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass, wenn zwei Elektromaschi- nen (EM1 , EM2) vorgesehen sind, diese in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet hinter- einander an je einer Seite der Abtriebswelle (11 ) des Differentials (3) angeordnet sind, wobei deren Längsachsen parallel zur Abtriebswelle (16) des Differentials (3) verlaufen, wobei wenn eine Elektromaschine vorgesehen ist, deren Längsachse pa- rallel zur Abtriebswelle (11 ) des Differentials (3) verläuft.
3. Antriebsvorrichtung (1 ) für eine elektrisch angetriebene Achse (5) eines Kraftfahr- zeugs nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (2) einen Mi- nus-Planetenradsatz (6) aufweist, dessen Sonnenrad (7) mittels jeweils einer eine erste Übersetzungsstufe bildenden Stirnradstufe (8) mit der zumindest einen Elekt- romaschine (EM1 , EM2) drehfest verbunden ist, wobei das Hohlrad (9) des Planeten- radsatzes (6) an ein Gehäuse (G) gekoppelt ist und wobei der Abtrieb des Getriebes (2) durch den Steg (10) des eine zweite Übersetzungsstufe bildenden Planetenrad- satzes (6) gebildet wird.
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