WO2021151568A1 - Elektrische antriebsvorrichtung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2021151568A1
WO2021151568A1 PCT/EP2020/085332 EP2020085332W WO2021151568A1 WO 2021151568 A1 WO2021151568 A1 WO 2021151568A1 EP 2020085332 W EP2020085332 W EP 2020085332W WO 2021151568 A1 WO2021151568 A1 WO 2021151568A1
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housing
planetary gear
gear
differential
gear set
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PCT/EP2020/085332
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Tobias Schilder
Tobias Haerter
Philip Gansloser
Heiner Kunckel
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Daimler Ag
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Definitions

  • the invention relates to an electric drive device for a motor vehicle according to the preamble of claim 1.
  • the electric drive device has a housing, a first planetary gear set and a second planetary gear set.
  • the planetary gear sets are arranged in the housing.
  • the planetary gear set has a first sun gear, a first planet carrier and a first ring gear, the first sun gear, the first planet carrier and the first ring gear being first elements of the first planetary gear set or also being referred to as first elements of the first planetary gear set.
  • the second planetary gear set has a second sun gear which is coupled or can be coupled to the first ring gear in a rotationally fixed manner, a second planet carrier and a second ring gear which is coupled or can be coupled to the first planet carrier in a rotationally fixed manner.
  • the second sun gear, the second planet carrier and the second ring gear are second elements of the second planetary gear set or are also referred to as second elements of the second planetary gear set.
  • the object of the present invention is to further develop an electric drive device of the type mentioned at the beginning in such a way that particularly efficient operation and a particularly compact design of the drive device can be implemented.
  • This object is achieved by an electric drive device with the features of claim 1.
  • Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.
  • the starting point is an electric drive device for a motor vehicle which has a housing.
  • a first planetary gear set is arranged in the housing, which has a first sun gear, a first planet carrier and a first ring gear as first elements.
  • a second planetary gear set is arranged in the housing, which has a second sun gear, a second planet carrier and a second ring gear, which is coupled or can be coupled to the first ring gear (26) in a rotationally fixed manner with the first ring gear (26).
  • the electric drive device has an electric machine which has a stator and a rotor.
  • an input shaft which can be driven by the rotor and is permanently connected to the first sun gear in a rotationally fixed manner
  • an output shaft, a differential gear and a side shaft which can be driven by the differential gear are provided.
  • a first switching element is provided to connect the first ring gear (26) to the housing (12) in a rotationally fixed manner, the rotor, the first planetary gear set, the second planetary gear set and the differential gear being arranged coaxially to one another, and the side shaft between the differential gear and a wheel of the motor vehicle is arranged and passes through the rotor.
  • the second planet carrier is permanently connected to the housing in a rotationally fixed manner.
  • a second switching element is provided in a known manner, by means of which one of the second elements can be connected non-rotatably to one of the first elements.
  • the differential gear has a ball differential with a differential housing, the differential housing being permanently connected to the first planet carrier in a rotationally fixed manner.
  • the ball differential is preferably a bevel gear differential which has differential gears rotatably mounted on the differential housing.
  • the ball differential has driven gears which, in particular at the same time, with the Comb compensating gears.
  • the differential gears and the output gears are, in a known manner, gears of the ball differential, the gears preferably being designed as bevel gears.
  • the output gears can be driven by the differential gears, with output shafts being able to be driven via the output gears.
  • the respective wheels of the motor vehicle can be driven via the output shafts, which are designed, for example, as cardan shafts and are also referred to as side shafts.
  • the ball differential is distinguished in particular by the fact that the differential housing delimits a receiving space or receiving area in which the aforementioned gear wheels are at least partially, in particular predominantly or completely, arranged or received.
  • the receiving space or receiving area is at least substantially round or spherical or spherical segment-shaped on the inner circumference.
  • the ball differential has a function which is already sufficiently known from the general prior art.
  • first sun gear is arranged axially, that is to say in the axial direction of the planetary gear sets arranged coaxially to one another, next to the differential housing.
  • the largest outside diameter of the differential housing is larger than an outside diameter, in particular the largest outside diameter, of the first sun gear.
  • the respective element of the respective planetary gear set is rotatable about an axis of rotation, also referred to as the main axis of rotation, relative to the housing, or rotates relative to the main axis of rotation, if the respective element is not connected to the housing in a rotationally fixed manner, that is, not fixed in a rotationally fixed manner on the housing to the housing when the respective planetary gear set is driven, that is, when a torque is introduced into the respective planetary gear set.
  • the axial direction of the respective planetary gear set coincides with the named main axis of rotation, the axial direction of the electric drive device coinciding as a whole with the main axis of rotation.
  • the radial direction of the respective planetary gear set runs perpendicular to the axial direction.
  • the first elements, the second elements and the housing are respective components of the drive device or are also referred to as respective components of the drive device. Furthermore, it is provided in a known manner that the second sun gear is arranged axially, that is to say in the axial direction of the respective planetary gear set, overlapping with the differential housing, so that, for example, at least a partial area of the differential housing in a direction coinciding with the axial direction of the respective planetary gear set through the first sun gear is covered or overlapped.
  • the feature that the planetary gear sets are arranged coaxially to the differential gear is to be understood in particular that the main axis of rotation coincides with the differential axis of rotation.
  • the main axis of rotation also corresponds to an axis of rotation of the input shaft and an axis of rotation of the output shaft.
  • the second switching element is arranged in a torque flow between the second ring gear and the first planet carrier in such a way that the second ring gear can be connected non-rotatably to the first planet carrier by means of the second switching element, the first ring gear being permanently non-rotating with the second sun gear is connected.
  • a transmission gear with a favorable gear ratio can be formed, and on the other hand, the second shifting element can be advantageously arranged.
  • the second shift element is arranged axially, that is to say in the axial direction of the planetary gear sets, on a side of the second planetary gear set facing away from the first planetary gear set.
  • At least a part of the first shift element is arranged in a radially surrounding and axially overlapping manner with respect to the first planetary gear set.
  • the feature that at least part of the first shifting element is arranged radially surrounding the first planetary gear set is to be understood as meaning that at least an axial sub-area of the first planetary gear set is covered outward in the radial direction of the first planetary gear set by at least a sub-area of the first shifting element .
  • a power transmission area of the first shift element is particularly advantageously arranged radially surrounding the first planetary gear set, which means that an inside diameter of the power transmission area is greater than an outside diameter of the first planetary gear set.
  • the first power transmission area is advantageously formed by a disk pack, consisting of outer disks and inner disks, of the first shift element.
  • a first radial bearing is provided which is designed to radially support the first planet carrier against the first sun gear, the first radial bearing being arranged axially on a side of the first planetary gear set facing away from the second planetary gear set.
  • the invention also provides a second radial bearing which is designed to support the second sun gear against the differential housing.
  • a rotationally fixed connection of two rotatably mounted elements is to be understood in the context of the invention in particular that the two rotationally fixedly connected elements are arranged coaxially to one another and are connected to one another in such a way that they rotate at the same angular speed, in particular when they are driven.
  • a rotationally fixed connection of a rotatably mounted element with the housing is to be understood as meaning that the rotationally fixedly connected to the housing element is connected to the housing in such a way that the rotationally fixedly connected to the housing element cannot be rotated relative to the housing, that is to say that the element connected non-rotatably to the housing is secured against relative rotations occurring relative to the housing.
  • a permanently non-rotatable coupling or connection is to be understood in the context of the invention in particular that two components that are permanently connected to one another in a non-rotatable manner are permanently, i.e. always or permanently non-rotatably connected or coupled to one another, so that no coupling device or switching element is provided by means of which or by means of which this permanently non-rotatable coupling or connection could be canceled or which or which can be switched between a coupling state that effects the non-rotatable coupling and a decoupling state that removes the non-rotatable coupling.
  • the first switching element can, for example, be switched between a first connection state and a first release state.
  • the first connection state corresponds, for example, to at least one first connection position, the first release state, for example, corresponding to at least one first release position.
  • the first switching element in particular relative to the housing and / or in a translatory manner, can be moved between the first connection position and the first release position.
  • the first ring gear is rotatably connected to the housing by means of the first switching element, so that the first ring gear cannot rotate or rotate relative to the housing, in particular, even when the first planetary gear set is driven
  • Switching element free the first ring gear for rotations relative to the housing, so that the first ring gear rotates or can rotate relative to the housing, in particular about the main axis of rotation, when the first planetary gear set is driven.
  • the second switching element can be switched, for example, between a second connection state and a second release state.
  • the second connection state corresponds, for example, to at least one second connection position of the second switching element, the second release state corresponding, for example, to at least one second release position of the second switching element.
  • the second switching element can be moved, for example, in particular translationally and / or relative to the housing, between the second connection state and the second release state.
  • the one second element is non-rotatably connected to the one first element by means of the second shift element, so that the one second element cannot rotate relative to the one first element when the planetary gear set is being driven.
  • the second switching element releases the one second element relative to the one first element, so that the one second element rotates or can rotate relative to the one first element, in particular about the main axis of rotation, when the second planetary gear set is driven.
  • the second shift element is particularly advantageously arranged axially between the second planetary gear set and a parking lock gear, the parking lock gear being connected to the differential housing in a rotationally fixed manner.
  • a first coupling element of the second shifting unit can advantageously be rotationally fixed and axially displaceable with a hub of the parking lock gear are connected, wherein a second coupling element of the second switching element is rotatably connected to the second ring gear.
  • the electric drive device has a first axial bearing which is designed to axially support the first planet carrier with respect to the second sun gear.
  • the first axial bearing for example, the first planet carrier can be axially supported or supported with respect to the second sun gear or on the second sun gear.
  • an axial bearing is to be understood as a bearing that can absorb axial forces.
  • the first axial bearing is particularly advantageously arranged axially, that is to say in the axial direction of the respective planetary gear set, between the first planetary gear set and the second planetary gear set.
  • the electric drive device has a second axial bearing which is arranged axially between the second sun gear and a second ring gear shaft of the second ring gear, the second axial bearing being arranged axially on a side of the second planetary gear set facing away from the first planetary gear set is.
  • a third axial bearing can be provided.
  • the third axial bearing is designed to axially support the second planet carrier against the second ring gear, the third axial bearing being arranged axially on a side of the second axial bearing facing away from the second planetary gear set.
  • the second planet carrier can be supported or supported and thus supported in the axial direction against the second ring gear or on the second ring gear, so that an efficient and low-loss bearing can be provided in a space-saving manner.
  • a further development provides a fourth axial bearing, by means of which the second sun gear is axially supported with respect to the parking lock gear and thus also with respect to the differential housing.
  • the fourth axial bearing is advantageously arranged axially between the second planetary gear set and the parking lock gear.
  • a further development provides a fifth axial bearing, which is designed to support the differential housing and with it the first planet carrier against the housing, the fifth axial bearing axially on the side of the second planetary gear set facing away from the first planetary gear set and thus on the "output side" of the second planetary gear set and is arranged radially inside the largest outer diameter of the differential housing.
  • the fifth axial bearing is advantageously arranged axially adjacent to the fourth axial bearing.
  • the differential housing is also referred to, for example, as a differential cage or is designed as a differential cage on which at least the differential gears can be rotatably mounted.
  • first axial bearing being arranged axially between the first and the second planetary gear set and the second axial bearing
  • fourth axial bearing and the fifth Axial bearings are arranged axially on the side facing away from the first planetary gear set.
  • the first switching element is designed as a lamellar switching element.
  • the first switching element has, for example, a plurality of disks, in particular friction disks, arranged one behind the other or one after the other in the axial direction, which can be compressed or pressed together.
  • the first switching element in particular exclusively frictionally locking, can connect at least or precisely two of the components to one another in a rotationally fixed manner.
  • the second switching element has at least one form-fitting element and is thus preferably designed as a form-fitting switching element, in particular as a claw coupling. In this way, operation that is particularly favorable in terms of efficiency can be guaranteed.
  • the electric drive device comprises a second connecting element which is formed in one piece with an inner disk carrier of the first switching element and which is on a first Side by means of a first plug-in or welded connection is connected to the first ring gear and on a second side by means of a second plug-in or welded connection to rotate with the second sun gear.
  • the second switching element has at least one form-locking element can be understood in particular as follows:
  • the form-locking element can be a form-locking shift element per se, in particular a claw coupling.
  • the second switching element has exclusively or only the form-fitting element and is thus designed, for example, as a whole as a form-fitting switching element, in particular as a claw coupling.
  • the second switching element in the first variant only enables a positive, non-rotatable connection.
  • the form-locking element is designed as a form-locking switching element, in particular as a claw coupling.
  • the second shift element additionally comprises a frictionally engaged shift element, in particular a multi-leaf shift element.
  • the second switching element enables a form-fitting, non-rotatable connection through the form-fit element, and a non-positive or frictional, non-rotatable connection through the lamellar element.
  • the form-fit element is designed as an in particular switchable freewheel.
  • the second switching element is preferably designed overall or per se as an in particular switchable freewheel, so that in the third variant the second switching element only or exclusively has the in particular switchable freewheel as the form-fit element.
  • the second switching element only enables a positive, non-rotatable connection.
  • the form-locking element is designed as the previously described freewheel, in particular as the previously described switchable freewheel.
  • the second switching element also includes a frictional or non-positive switching element such as a multi-leaf switching element.
  • the second switching element can enable a non-positive or frictional non-rotatable connection as well as a positive non-rotatable connection.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a transmission part of a first
  • Embodiment of an electric drive device according to the invention for a motor vehicle Embodiment of an electric drive device according to the invention for a motor vehicle
  • 1, 3 and 4 show, in a schematic representation, a first embodiment of an electric drive device 10, 210 for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle such as, for example, a passenger vehicle.
  • FIG. 1 shows only a schematically illustrated planetary gear 16, 216 of the first embodiment.
  • FIGS. 3 and 4 show a first variant and a second variant of the first embodiment, the variants only differing in details that are not shown in FIG.
  • the motor vehicle is designed, for example, as an electric vehicle, in particular as a battery-electric vehicle, and, in particular, exclusively, can be driven electrically.
  • the motor vehicle can, in particular exclusively, be driven electrically by means of the electric drive device 10, 210.
  • the electric drive device 10, 210 includes a schematically illustrated housing 12.
  • the electric drive device 10, 210 also includes the planetary gear 16, 216 which is arranged or received in the housing 12.
  • the planetary gear 16, 216 and thus the electric drive device 10, 210 comprises a first planetary gear set 18 and a second planetary gear set 20, which are arranged coaxially to one another.
  • the first planetary gear set 18 has a first sun gear 22, a first planet carrier 24 and a first ring gear 26.
  • the first sun gear 22, the first planet carrier 24 and the first ring gear 26 are first elements of the planetary gear set 18 or are also referred to as first elements.
  • the first planetary gear set 18 comprises at least one first planetary gear 28 which is rotatably mounted on the planet carrier 24 and at the same time meshes with the first sun gear 22 and with the first ring gear 26.
  • the second planetary gear set 20 has a second sun gear 30, a second planet carrier 32 and a second ring gear 34.
  • the second sun gear 30, the second planet carrier 32 and the second ring gear 34 are second elements of the planetary gear set 20 or are also referred to as second elements.
  • the sun gears 22 and 30, the planetary carriers 24 and 32 and the ring gears 26 and 34 and the housing 12 are also referred to as components of the drive device 10, 210.
  • the planetary gear sets 18 and 20 are received or arranged in the housing 12.
  • the second planetary gear set 20 also includes at least one second planetary gear 36, which is rotatably mounted on the second planetary carrier 32 and at the same time meshes with the second sun gear 30 and with the second ring gear 34.
  • the planet carriers 24 and 32 are also referred to as webs.
  • the respective element when the respective element is not rotatably connected to the housing 12, the respective element can rotate about an axis of rotation, also referred to as the main axis of rotation 38, relative to the housing 12 or the respective element then in particular rotates about the main axis of rotation 38 relative to the Housing 12 when the respective planetary gear set 18 or 20 is driven, that is, when a torque is introduced into the respective planetary gear set 18 or 20.
  • the respective components can rotate relative to one another about the main axis of rotation 38, in particular when the respective components are not connected to one another in a rotationally fixed manner.
  • the non-rotatably connected components are secured against rotations occurring relative to one another.
  • two of the elements are non-rotatably connected to one another or coupled, and if the planetary gear sets 18 and 20 are driven, the rotationally interconnected elements rotate together and thus as a block around the main axis of rotation 38, in particular relative to the housing 12. This means that the rotationally interconnected elements then rotate as a block .
  • the respective element is non-rotatably connected or coupled to the housing 12, the respective element is secured against rotations occurring relative to the housing 12 and about the main axis of rotation 38, so that the respective element connected to the housing 12 is not rotated relative to the Housing 12 can rotate about the main axis of rotation 38.
  • the second sun gear 30 is coupled to the first ring gear 26 in a rotationally test manner.
  • the second sun gear 30 is permanently connected to the first ring gear 26 in a rotationally test.
  • the electric drive device 10, 210 also includes an electric machine 40, shown schematically in FIGS. 3 and 4, by means of which the motor vehicle can be driven electrically.
  • the motor vehicle can be driven electrically as a whole.
  • the electrical machine 40 comprises a stator 42, shown schematically in FIGS. 3 and 4, and a rotor 44.
  • the rotor 44 is rotatable about a machine axis of rotation 46 relative to the stator 42.
  • the machine axis of rotation 46 coincides with the main axis of rotation 38.
  • the rotor 44 can be driven by the stator 42 and thus rotatable about the machine axis of rotation 46 relative to the stator 42.
  • the electric machine 40 can be operated in a motor mode and thus as an electric motor. Via the rotor 44, the electrical machine 40 can provide torques for, in particular purely electrical, driving of the wheels and thus of the motor vehicle. This respective torque provided by the electric machine 40 via the rotor 44 for electrically driving the wheels is illustrated in FIG. 3 by an arrow 48.
  • the electric drive device 10, 210, in particular the planetary gear 16, 216 has an input shaft 50 that is permanently connected to the first sun gear 22 in a rotationally fixed manner, which can be driven by the rotor 44 and in particular about the main axis of rotation 38 or about the machine axis of rotation 46 relative to the housing 12 is rotatable.
  • the input shaft 50 is connected to the rotor 44 in a permanently rotating manner.
  • the elements of the planetary gear sets 18 and 20 and the input shaft 50 are also referred to as components, for example.
  • the input shaft 50 is the first of the components to which the respective torque provided by the electric machine is transmitted.
  • the input shaft 50 is arranged in the torque flow upstream of the other or all other components, so the respective torque provided by the electrical machine 40 via the rotor 44 is related to the components initially to the input shaft 50 and only then to the each other or other components transferred. In this way, for example, the respective torque provided by the electrical machine 40 can be introduced into the planetary gear 16, 216 via the input shaft 50.
  • the electric drive device 10, 210 in particular the planetary gear 16, 216, has an output shaft 52 rotatable about the main axis of rotation 38 relative to the housing 12, via which the planetary gear 16, 216 provides torques in the form of output torques, in particular for driving the wheels can.
  • the respective output torque results from the respective torque which is provided by the electric machine 40.
  • the respective output torque can be derived from the planetary gear 16, 216 via the output shaft 52.
  • the electric drive device 10, 210 also includes a differential gear 54, also referred to simply as a differential.
  • the differential gear 54 is assigned to the axle and is therefore also referred to simply as an axle gear.
  • the wheels of the axle can be driven by the electric machine 40 via the differential gear 54.
  • the differential gear 54 in particular has the function of distributing the respective torque provided by the electric machine 40 to the wheels.
  • the differential gear 54 also has the function of allowing a speed compensation between the wheels or different speeds of the wheels when the motor vehicle is cornering, for example.
  • the differential gear 54 is from the Output shaft 52 or drivable via output shaft 52 by planetary gear 16, 216, as will be explained in more detail below.
  • the drive device 10, 210 has a first switching element 56, by means of which the first ring gear 26 can be connected to the housing 12 in a rotationally test.
  • the drive device 10, 210 has a second switching element 58, 258, by means of which, in the first embodiment, the second ring gear 34 can be connected to the first planet carrier 24 in a rotationally test manner.
  • the planetary gear sets 18 and 20 are arranged coaxially to the differential gear 54.
  • the differential gear 54 has a ball differential 60, also referred to as a bevel gear differential and / or designed as a bevel gear differential, with a differential housing 62, also referred to as a differential cage or differential cage.
  • the output shaft 52 is permanently connected to the differential housing 62 in a rotationally fixed manner.
  • the respective output torque provided by the output shaft 52 can be transmitted to the differential housing 62, as a result of which the differential housing 62 can be or is driven.
  • the compensating housing 62 By driving the compensating housing 62, it is rotated about the main axis of rotation 68, in particular relative to the housing 12.
  • the ball differential 60 is characterized in that the compensating housing 62 delimits a receiving space 64, which is also referred to as a receiving area.
  • the ball differential 60 is designed as a bevel gear differential, which has two differential gears 66 and 68 rotatably mounted on the differential housing 62 and two output gears 70 and 72, in particular relative to the differential housing 62.
  • the output gears 70 and 72 mesh simultaneously with the differential gears 66 and 68.
  • the differential gears 66 and 68 and the output gears 70 and 72 are gear wheels which are designed as bevel gears.
  • the gear wheels are at least partially, in particular at least predominantly or completely, arranged in the receiving space 64.
  • the output gears 70 and 72 are, in particular permanently, non-rotatably connected to the respective side shafts 74 and 76.
  • the aforementioned wheels of the motor vehicle can be driven via the side shafts 74 and 76, so that the wheels can be driven via the side shafts 74 and 76 by the output gears 70 and 72 and thus by the differential gear 54.
  • respective arrows 78 and 80 illustrate a respective drive torque resulting from the respective output torque, by means of which the respective wheel or the respective side shaft 74 or 76 can be or is driven.
  • the differential gears 66 and 68 are rotated about the main axis of rotation 38, in particular relative to the housing 12. Then, for example, the output gears 70 and 72 and via these the side shafts 74 and 76 and thus the wheels are driven by the differential gears 66 and 68, whereby the motor vehicle can be driven as a whole.
  • the differential housing 62 is permanently connected to the first planetary carrier 24 in a rotationally fixed manner. Furthermore, the first sun gear 22 is arranged axially next to the differential housing 62, a largest outer diameter of the differential housing 62 being greater than an outer diameter, in particular than a largest outer diameter, of the first sun gear 22. This means, for example, that the differential housing 62 projects outwardly beyond the first sun gear 22 in a radial direction running perpendicular to the axial direction of the respective planetary gear set 18 or 20.
  • the second sun gear 30 is arranged axially at the level of the differential housing 62, so that at least part of the differential housing 62 is surrounded by the second sun gear 30 in the radial direction of the respective planetary gear set 18 or 20 and thus in the radial direction of the drive device 10 to the outside.
  • An inner diameter of the second sun gear 30 is larger than the largest outer diameter of the differential housing 62.
  • at least part of the differential housing 62, in particular the largest outer diameter of the differential housing 62, is arranged radially inside the sun gear.
  • the sun gear 30 is designed, for example, in the manner of a hollow shaft through which the differential housing 62 passes. Viewed in the direction of the main axis of rotation 38, i.e. in the axial direction, the differential housing 62 completely overlaps the second sun gear 30.
  • a first force transmission area of the first shifting element 56 is arranged in a radially surrounding and axially overlapping manner with respect to the first planetary gear set 18.
  • the second shift element 58, 258 is arranged axially on a side of the second planetary gear set 20 facing away from the first planetary gear set 18.
  • the electric drive device 10, 210 comprises a first axial bearing 82, via which the first planetary carrier 24 can be or is supported in the axial direction with respect to the second sun gear 30 and is therefore mounted.
  • the first axial bearing 82 is arranged in the axial direction between the first planetary gear set 18 and the second planetary gear set 20.
  • the electric drive device 10 also comprises a second axial bearing 84 by means of which the second sun gear 30 can be or is supported in the axial direction on the second planetary carrier 32, the second axial bearing 84 is arranged axially on the output side of the second planetary carrier 32 of the second planetary gear set 20.
  • a third axial bearing 86 is provided, by means of which the second planet carrier 32 is supported in the axial direction on the second ring gear 34 or a second ring gear shaft 34a connected to the second ring gear 34 in a rotationally fixed manner and is therefore supported.
  • the third axial bearing 86 is arranged axially on a side of the second axial bearing 84 facing away from the second planetary gear set 20.
  • the second ring gear 34 is supported axially with respect to a parking lock gear 98 or with respect to a hub 99 of the parking lock gear 98 or with respect to the differential housing 62.
  • the differential housing 62 and with it the parking lock gear 98 are axially supported with respect to the housing 12 by means of a fifth axial bearing 90.
  • the third axial bearing 86 is omitted.
  • the second sun gear 30 is supported directly with respect to the second ring gear shaft 234a.
  • the second ring gear shaft 234a is connected to the second ring gear 34 in a rotationally fixed manner.
  • the first radial bearing 88 is advantageously arranged on the input side, ie axially on a side of the first planetary gear set facing away from the second planetary gear set.
  • a second radial bearing 89 of the electric drive device 10, 210 is provided to support the second ring gear 34 radially with respect to the differential housing 62.
  • the second radial bearing 89 viewed in the axial direction, is advantageously arranged on a side of the second planetary gear set 20 facing away from the first planetary gear set 18.
  • the drive device 10, 210 comprises a fifth axial bearing 90, via which the second ring gear 34 is supported in the axial direction on the housing 12 and is therefore mounted.
  • the fifth axial bearing 90 is advantageously arranged axially on the output side of the second planetary gear set 20 and radially inside the largest outer diameter of the differential housing 62, so that, for example, the differential housing 62 projects beyond the fifth axial bearing 90 in the radial direction outward.
  • the ring gear 26 can be fixed to the housing 12 in a non-rotatable manner by means of the switching element 56, in particular exclusively, in a frictionally or non-positively locking manner.
  • the second switching element 58, 158, 258 in both embodiments has at least one form-locking element, so that in the first embodiment the second ring gear 34 can be non-rotatably connected to the first planet carrier 24 by means of the second switching element 58, 258 and in the second embodiment the first ring gear 26 can be connected to second sun gear 30 by means of second switching element 158.
  • the second planet carrier 32 is permanently connected to the housing 12 in a rotationally fixed manner. It is particularly advantageous for the second planetary gear 36 to be lubricated starting from an oil channel arranged in the housing 12 and a further oil channel arranged in or on the second planet carrier 32.
  • the first switching element 56 Since the first switching element 56 is designed as the lamellar switching element, the first switching element 56 has an inner lamella carrier 92 and inner lamellae.
  • the inner disks are supported or can be supported on the inner disk carrier 92 in the circumferential direction running around the main axis of rotation 38, so that torques running around the main axis of rotation 38 can be transmitted between the inner disks and the inner disk carrier 92.
  • the inner disk carrier 92 is particularly advantageously designed in one piece with the first ring gear 26.
  • a connecting element 94 is advantageously provided, which is connected to the second sun gear 30 in a rotationally fixed manner, in particular via a plug-in or welded connection.
  • the sun gear 30 and the connecting element 94 are parts which are formed separately from one another and are non-rotatably connected to one another and are non-rotatably connected to one another via a plug-in or welded connection.
  • the connecting element 94 is connected to the ring gear 26 in a rotationally fixed manner, in particular via a plug-in or welded connection, and thus to the inner disk carrier 92 in a rotationally fixed manner.
  • the ring gear 26 and the connecting element 94 are thus parts which are formed separately from one another and which are connected to one another in a rotationally fixed manner, in particular via a plug-in or welded connection.
  • the electric drive device 10, 210 also has a parking lock 96, via which the output shaft 52 and thus the differential housing 62 can be connected non-rotatably to the housing 12 and thus secured against relative rotations about the main axis of rotation 38 and relative to the housing 12.
  • the wheels of the motor vehicle can also be secured against undesired rotations, so that, for example, the parking lock 96 can prevent the motor vehicle from rolling away, especially when the motor vehicle is parked on a slope.
  • the electrical machine 40 is designed as an internal rotor, so that at least a length region of the rotor 44 is arranged within the stator 42 or is covered by the stator 42 in the radial direction outward.
  • the electrical machine 40 is designed as an external rotor.
  • the electric drive device 210 shown in FIG. 4 in its second variant of the first embodiment differs from the electric drive device 10 in the first variant of the first embodiment in that, as already described above, the third axial bearing 86 is omitted.
  • the second switching element 258 is designed somewhat differently in detail than in the first variant shown in FIG. 3.
  • a first coupling element 58a of the second shifting element 58 is arranged non-rotatably and axially displaceable with respect to the parking lock gear 98.
  • a sliding sleeve 58c is non-rotatably and axially fixedly connected to the first coupling element 58a.
  • a second coupling element 58b of the second shift element 58 is connected to the second ring gear 34 in a rotationally fixed and axially fixed manner.
  • the sliding sleeve 58c is advantageously arranged axially on a side of the parking lock gear 98 facing away from the second planetary gear set 20.
  • a first coupling element 258a of an alternative second shifting element 258 is non-rotatably and axially fixedly connected to a parking lock gear 298, a second coupling element 258b being non-rotatably and axially fixedly connected to the second ring gear 34.
  • An alternative sliding sleeve 258c is arranged in a rotationally fixed and axially displaceable manner with respect to the first coupling element 258a.
  • the second embodiment of an electric drive device 110 shown in FIG. 2 does not fall under claim 1 and differs from the first embodiment primarily in that an associated planetary gear 116 has a second Has switching element 158, which is provided to connect the first ring gear 18 to the second sun gear 30 in a rotationally test.
  • the storage concepts shown in FIGS. 3 and 4 cannot readily be used for the second embodiment.
  • Differential gear first shift element 258 second shift element a, 258a first coupling elementb, 258b second coupling elementc, 258c sliding sleeve

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsvorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (12), mit einem in dem Gehäuse (12) angeordneten ersten Planetenradsatz (18), welcher als erste Elemente ein erstes Sonnenrad (22), einen ersten Planetenträger (24) und ein erstes Hohlrad (26) aufweist, mit einem in dem Gehäuse (12) angeordneten zweiten Planetenradsatz (20), welcher als zweite Elemente ein drehfest mit dem ersten Hohlrad (26) gekoppeltes oder koppelbares zweites Sonnenrad (30), einen zweiten Planetenträger (32) und ein zweites Hohlrad (34) aufweist, mit einer elektrischen Maschine (40), welche einen Stator (42) und einen Rotor (44) aufweist, mit einer von dem Rotor (44) antreibbaren und permanent drehfest mit dem ersten Sonnenrad (22) verbundenen Eingangswelle (50), mit einer Ausgangswelle (52), mit einem Differentialgetriebe (54), mit einer Seitenwelle (76) und mit einem ersten Schaltelement (56), welches dazu vorgesehen ist, das erste Hohlrad (26) drehfest mit dem Gehäuse (12) zu verbinden, wobei der Rotor (44), der erste Planetenradsatz (18), der zweite Planetenradsatz (20) und das Differentialgetriebe (54) koaxial zueinander angeordnet sind, und wobei die Seitenwelle (76) zwischen dem Differentialgetriebe (54) und einem Rad des Kraftfahrzeuges angeordnet ist und den Rotor (44) durchsetzt.

Description

Elektrische Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Eine solche elektrische Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug ist beispielsweise bereits der JP H05 116 549 A als bekannt zu entnehmen. Die elektrische Antriebsvorrichtung weist ein Gehäuse, einen ersten Planetenradsatz und einen zweiten Planetenradsatz auf. Die Planetenradsätze sind in dem Gehäuse angeordnet. Der Planetenradsatz weist ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetenträger und ein erstes Hohlrad auf, wobei das erste Sonnenrad, der erste Planetenträger und das erste Hohlrad erste Elemente des ersten Planetenradsatzes sind beziehungsweise auch als erste Elemente des ersten Planetenradsatzes bezeichnet werden. Der zweite Planetenradsatz weist ein drehfest mit dem ersten Hohlrad gekoppeltes oder koppelbares zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetenträger und ein drehfest mit dem ersten Planetenträger gekoppeltes oder koppelbares zweites Hohlrad auf. Das zweite Sonnenrad, der zweite Planetenträger und das zweite Hohlrad sind zweite Elemente des zweiten Planetenradsatzes beziehungsweise werden auch als zweite Elemente des zweiten Planetenradsatzes bezeichnet.
Ferner sind derartige Antriebsvorrichtungen auch aus der DE 102018 008 939 B3 sowie der gattungsgemäßen DE 102017 006266 A1 bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders effizienter Betrieb und eine besonders kompakte Bauweise der Antriebsvorrichtung realisiert werden können. Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Ausgegangen wird von einer elektrischen Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche ein Gehäuse aufweist. In dem Gehäuse ist ein erster Planetenradsatz angeordnet, welcher als erste Elemente ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetenträger und ein erstes Hohlrad aufweist. Ferner ist in dem Gehäuse ein zweiter Planetenradsatz angeordnet, welcher als zweite Elemente ein drehfest mit dem ersten Hohlrad (26) gekoppeltes oder koppelbares zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetenträger und ein zweites Hohlrad aufweist. Ferner weist die elektrische Antriebsvorrichtung eine elektrische Maschine auf, welche einen Stator und einen Rotor aufweist. Ferner sind eine von dem Rotor antreibbare und permanent drehfest mit dem ersten Sonnenrad verbundenen Eingangswelle, eine Ausgangswelle, ein Differentialgetriebe und eine von dem Differentialgetriebe antreibbare Seitenwelle vorgesehen.
Ein erstes Schaltelement ist dazu vorgesehen, das erste Hohlrad (26) drehfest mit dem Gehäuse (12) zu verbinden, wobei der Rotor, der erste Planetenradsatz, der zweite Planetenradsatz und das Differentialgetriebe koaxial zueinander angeordnet sind, und wobei die Seitenwelle zwischen dem Differentialgetriebe und einem Rad des Kraftfahrzeuges angeordnet ist und den Rotor durchsetzt.
Ferner wird davon ausgegangen, dass zum einen der zweite Planetenträger permantent drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist.
Ferner ist auf bekannte Weise ein zweites Schaltelement vorgesehen, mittels welchem eines der zweiten Elemente drehfest mit einem der ersten Elemente verbunden werden kann.
Ferner wird davon ausgegangen, dass das Differentialgetriebe ein Kugeldifferential mit einem Ausgleichsgehäuse aufweist, wobei das Ausgleichsgehäuse permanent drehfest mit dem ersten Planetenträger verbunden ist.
Das Kugeldifferential ist vorzugsweise ein Kegelraddifferential, welches drehbar an dem Ausgleichsgehäuse gelagerte Ausgleichsräder aufweist. Außerdem weist das Kugeldifferential Abtriebsräder auf, welche, insbesondere gleichzeitig, mit den Ausgleichsrädern kämmen. Die Ausgleichsräder und die Abtriebsräder sind auf bekannte Weise Zahnräder des Kugeldifferentials, wobei die Zahnräder vorzugsweise als Kegelräder ausgebildet sind. Die Abtriebsräder sind von den Ausgleichsrädern antreibbar, wobei über die Abtriebsräder Abtriebswellen angetrieben werden können. Über die Abtriebswellen, welche beispielsweise als Gelenkwellen ausgebildet sind und auch als Seitenwellen bezeichnet werden, können jeweilige Räder des Kraftfahrzeugs angetrieben werden. Das Kugeldifferential zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass das Ausgleichsgehäuse einen Aufnahmeraum oder Aufnahmebereich begrenzt, in welchem die genannten Zahnräder zumindest teilweise, insbesondere überwiegend oder vollständig, angeordnet beziehungsweise aufgenommen sind. Dabei ist der Aufnahmeraum beziehungsweise Aufnahmebereich innenumfangsseitig zumindest im Wesentlichen rund beziehungsweise kugelförmig oder kugelsegmentförmig ausgebildet.
Das Kugeldifferential weist eine Funktion auf, welche aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt ist.
Ferner wird davon ausgegangen, dass, dass das erste Sonnenrad axial, das heißt in axialer Richtung der koaxial zueinander angeordneten Planetenradsätze, neben dem Ausgleichsgehäuse angeordnet ist. Dabei ist der größte Außendurchmesser des Ausgleichsgehäuses größer als ein Außendurchmesser, insbesondere der größte Außendurchmesser, des ersten Sonnenrades.
Das jeweilige Element des jeweiligen Planetenradsatzes ist dann, wenn das jeweilige Element nicht drehfest mit dem Gehäuse verbunden, das heißt nicht drehfest an dem Gehäuse festgelegt ist, um eine auch als Hauptdrehachse bezeichnete Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar, beziehungsweise dreht sich um die Hauptdrehachse relativ zu dem Gehäuse, wenn der jeweilige Planetenradsatz angetrieben wird, das heißt wenn ein Drehmoment in den jeweiligen Planetenradsatz eingeleitet wird. Dabei fällt die axiale Richtung des jeweiligen Planetenradsatzes mit der genannten Hauptdrehachse zusammen, wobei die axiale Richtung der elektrischen Antriebsvorrichtung insgesamt mit der Hauptdrehachse zusammenfällt. Dabei verläuft die radiale Richtung des jeweiligen Planetenradsatzes senkrecht zur axialen Richtung. Die ersten Elemente, die zweiten Elemente und das Gehäuse sind jeweilige Bauelemente der Antriebsvorrichtung beziehungsweise werden auch als jeweilige Bauelemente der Antriebsvorrichtung bezeichnet. Des Weiteren ist auf bekannte Weise vorgesehen, dass das zweite Sonnenrad axial, das heißt in axialer Richtung des jeweiligen Planetenradsatzes, überlappend zu dem Ausgleichsgehäuse angeordnet ist, sodass beispielsweise zumindest ein Teilbereich des Ausgleichsgehäuses in einem mit der axialen Richtung des jeweiligen Planetenradsatzes zusammenfallende Richtung durch das erste Sonnenrad überdeckt beziehungsweise überlappt ist.
Unter dem Merkmal, dass die Planetenradsätze koaxial zu dem Differentialgetriebe angeordnet sind, ist insbesondere zu verstehen, dass die Hauptdrehachse mit der Differentialdrehachse zusammenfällt. Die Hauptdrehachse entspricht auch einer Drehachse der Eingangswelle sowie einer Drehachse der Ausgangswelle.
Es wird ferner davon ausgegangen, dass das zweite Schaltelement in einem Momentenfluss zwischen dem zweiten Hohlrad und dem ersten Planetenträger derart angeordnet ist, dass mittels des zweiten Schaltelementes das zweite Hohlrad drehfest mit dem ersten Planetenträger verbunden werden kann, wobei das erste Hohlrad permanent drehfest mit dem zweiten Sonnenrad verbunden ist. Dadurch lässt sich zum einen ein Getriebegang mit günstiger Übersetzung bilden, zum anderen lässt sich das zweite Schaltelement vorteilhaft anordnen.
Außerdem wird davon ausgegangen, dass das zweite Schaltelement axial, das heißt in axialer Richtung der Planetenradsätze auf einer dem ersten Planetenradsatz abgewandten Seite des zweiten Planetenradsatzes angeordnet ist.
Schließlich ist auf bekannte Weise vorgesehen, dass zumindest ein Teil des ersten Schaltelementes radial umgebend und axial überlappend zu dem ersten Planetenradsatz angeordnet ist. Unter dem Merkmal, dass zumindest ein Teil des ersten Schaltelementes radial umgebend zu dem ersten Planetenradsatz angeordnet ist, ist zu verstehen, dass zumindest ein axialer Teilbereich des ersten Planetenradsatzes in radialer Richtung des ersten Planetenradsatzes nach außen hin durch zumindest einen Teilbereich des ersten Schaltelementes überdeckt ist. Besonders vorteilhaft ist ein Kraftübertragungsbereich des ersten Schaltelementes radial umgebend zu dem ersten Planetenradsatz angeordnet, was bedeutet, dass ein Innendurchmesser des Kraftübertragungsbereiches größer ist als ein Außendurchmesser des ersten Planetenradsatzes. Der erste Kraftübertragungsbereich ist dabei vorteilhaft durch ein Lamellenpaket, bestehend aus Außenlamellen und Innenlamellen, des ersten Schaltelementes gebildet. Erfindungsgemäß ist ein erstes Radiallager vorgesehen, welches dazu ausgebildet ist, den ersten Planetenträger radial gegen das erste Sonnenrad abzustützen, wobei das erste Radiallager axial auf einer dem zweiten Planetenradsatz abgewandten Seite des ersten Planentenradsatzes angeordnet ist.
Ferner sieht die Erfindung ein zweites Radiallager vor, welches dazu ausgebildet ist, das zweite Sonnenrad gegen das Ausgleichsgehäuse abzustützen.
Erfindungsgemäß sind genau zwei Radiallager, nämlich das erste Radiallager und das zweite Radiallager, vorgesehen.
Insgesamt ergibt sich so eine kompakte elektrische Antriebsvorrichtung bei welcher zwei vorteilhaft abgestufte Getriebegänge möglich sind, wobei trotz der hohen Kompaktheit auch eine gute Beölung der zugehörigen Elemente ermöglicht wird.
Unter einer drehfesten Verbindung zweier drehbar gelagerter Elemente ist im Rahmen der Erfindung insbesondere zu verstehen, dass die beiden drehfest miteinander verbundenen Elemente koaxial zueinander angeordnet sind und derart miteinander verbunden sind, dass sie sich mit gleicher Winkelgeschwindigkeit drehen, insbesondere dann, wenn sie angetrieben werden.
Unter einer drehfeste Verbindung eines drehbar gelagerten Elementes, mit dem Gehäuse ist zu verstehen, dass das drehfest mit dem Gehäuse verbundene Element derart mit dem Gehäuse verbunden ist, dass das drehfest mit dem Gehäuse verbundene Element relativ zu dem Gehäuse nicht gedreht werden kann, das heißt, dass das drehfest mit dem Gehäuse verbundene Element gegen relativ zu dem Gehäuse erfolgende Relativdrehungen gesichert ist.
Unter einer permanent drehfesten Kopplung beziehungsweise Verbindung ist im Rahmen der Erfindung insbesondere zu verstehen, dass zwei permanent drehfest miteinander verbundene Bauelemente permanent, das heißt stets oder dauerhaft drehfest miteinander verbunden beziehungsweise gekoppelt sind, sodass keine Kopplungseinrichtung beziehungsweise kein Schaltelement vorgesehen ist, mittels welcher beziehungsweise mittels welchem diese permanent drehfeste Kopplung beziehungsweise Verbindung aufgehoben werden könnte beziehungsweise welche oder welches zwischen einem die drehfeste Kopplung bewirkenden Koppelzustand und einem die drehfeste Kopplung aufhebenden Entkoppelzustand umschaltbar ist. Das erste Schaltelement kann beispielsweise zwischen einem ersten Verbindungszustand und einem ersten Freigabezustand umgeschaltet werden. Der erste Verbindungszustand korrespondiert beispielsweise mit wenigstens einer ersten Verbindungsstellung, wobei der erste Freigabezustand beispielsweise mit wenigstens einer ersten Freigabestellung korrespondiert. Somit kann beispielsweise das erste Schaltelement, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder translatorisch, zwischen der ersten Verbindungsstellung und der ersten Freigabestellung bewegt werden. In dem ersten Verbindungszustand ist das erste Hohlrad mittels des ersten Schaltelements drehtest mit dem Gehäuse verbunden, sodass sich das erste Hohlrad insbesondere auch dann nicht relativ zu dem Gehäuse dreht beziehungsweise drehen kann, wenn der ersten Planetenradsatz angetrieben wird in dem ersten Freigabezustand jedoch gibt das erste Schaltelement das erste Hohlrad für Drehungen relativ zu dem Gehäuse frei, sodass sich das erste Hohlrad insbesondere dann relativ zu dem Gehäuse, insbesondere um die Hauptdrehachse, dreht beziehungsweise drehen kann, wenn der erste Planetenradsatz angetrieben wird.
Das zweite Schaltelement ist beispielsweise zwischen einem zweiten Verbindungszustand und einem zweiten Freigabezustand umschaltbar. Der zweite Verbindungszustand korrespondiert beispielsweise mit wenigstens einer zweiten Verbindungsstellung des zweiten Schaltelements, wobei der zweite Freigabezustand beispielsweise mit wenigstens einer zweiten Freigabestellung des zweiten Schaltelements korrespondiert. Das zweite Schaltelement kann beispielsweise, insbesondere translatorisch und/oder relativ zu dem Gehäuse, zwischen dem zweiten Verbindungszustand und dem zweiten Freigabezustand bewegt werden. In dem zweiten Verbindungszustand ist das eine zweite Element mittels des zweiten Schaltelements mit dem einen ersten Element drehfest verbunden, sodass sich das eine zweite Element insbesondere auch dann nicht relativ zu dem einen ersten Element drehen kann, wenn der Planetenradsatz angetrieben wird. In dem zweiten Freigabezustand jedoch gibt das zweite Schaltelement das eine zweite Element für relativ zu dem einen ersten Element frei, sodass sich das eine zweite Element insbesondere dann relativ zu dem einen ersten Element, insbesondere um die Hauptdrehachse dreht beziehungsweise drehen kann, wenn der zweite Planetenradsatz angetrieben wird.
Ganz besonders vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang das zweite Schaltelement axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz und einem Parksperrenrad angeordnet, wobei das Parksperrenrad drehfest mit dem Ausgleichsgehäuse verbunden ist. Bei dieser besonders vorteilhaften Anordnung, bei der der erste Planetenradsatz, der zweite Planetenradsatz, das zweite Schaltelement und das Parksperrenrad in der axialen Richtung gesehen in der genannten Reihenfolge nacheinander angeordnet sind, kann ein erstes Kopplungselement der zweiten Schalteinheit vorteilhaft drehfest und axial verschiebbar mit einer Nabe des Parksperrenrades verbunden werden, wobei ein zweites Kopplungselement des zweiten Schaltelementes drehfest mit dem zweiten Hohlrad verbunden ist.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die elektrische Antriebsvorrichtung ein erstes Axiallager auf, welches dazu ausgebildet ist, den ersten Planetenträger gegenüber dem zweiten Sonnenrad axial abzustützen. Mit anderen Worten ist mittels des ersten Axiallagers beispielsweise der erste Planetenträger gegenüber dem zweiten Sonnenrad beziehungsweise an dem zweiten Sonnenrad axial abstützbar oder abgestützt. Generell ist im Rahmen der Erfindung unter einem Axiallager ein Lager zu verstehen, das Axialkräfte aufnehmen kann.
Dabei ist das erste Axiallager in besonders vorteilhafter Weise axial, das heißt in axialer Richtung des jeweiligen Planetenradsatzes, zwischen dem ersten Planetenradsatz und dem zweiten Planetenradsatz angeordnet. Dadurch kann eine verlustarme Lagerung auf besonders bauraumgünstige Weise dargestellt werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die elektrische Antriebsvorrichtung ein zweites Axiallager aufweist, welches axial zwischen dem zweiten Sonnenrad und einer zweiten Hohlradwelle des zweiten Hohlrades angeordnet ist, wobei das zweite Axiallager axial auf einer dem ersten Planetenradsatz abgewandten Seite des zweiten Planetenradsatzes angeordnet ist. Dadurch kann der Bauraumbedarf besonders gering gehalten werden.
Zusätzlich zu dem zweiten Axiallager kann ein drittes Axiallager vorgesehen sein. Das dritte Axiallager ist dazu ausgebildet, den zweiten Planetenträger axial gegen das zweite Hohlrad abzustützen, wobei das dritte Axiallager axial auf einer dem zweiten Planetenradsatz abgewandten Seite des zweiten Axiallagers angeordnet ist. Mit anderen Worten ist beispielsweise mittels des dritten Axiallagers der zweite Planetenträger in axialer Richtung gegen das zweite Hohlrad beziehungsweise an dem zweiten Hohlrad abstützbar oder abgestützt und somit gelagert, sodass sich auf bauraumgünstige Weise eine effiziente und verlustarme Lagerung darstellen lässt. Eine weitere Weiterbildung sieht ein viertes Axiallager vor, mittels welchem das zweite Sonnenrad axial gegenüber dem Parksperrenrad und somit auch gegenüber dem Ausgleichsgehäuse abgestützt wird. Das vierte Axiallager ist vorteilhaft axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz und dem Parksperrenrad angeordnet.
Eine weitere Weiterbildung sieht ein fünftes Axiallager vor, welches dazu ausgebildet ist, das Ausgleichsgehäuse und mit diesem den ersten Planetenträger gegen das Gehäuse abzustützen, wobei das fünfte Axiallager axial auf der dem ersten Planetenradsatz abgewandten Seite des zweiten Planetenradsatzes und somit „ausgangsseitig“ des zweiten Planetenradsatzes und radial innerhalb des größten Außendurchmessers des Ausgleichsgehäuses angeordnet ist. Das fünfte Axiallager ist vorteilhaft axial benachbart zu dem vierten Axiallager angeordnet. Das Ausgleichsgehäuse wird beispielsweise auch als Differentialkäfig bezeichnet oder ist als ein Differentialkäfig ausgebildet, an welchem zumindest die Ausgleichsräder drehbar gelagert sein können.
Besonders vorteilhaft sind genau vier Axiallager vorgesehen, nämlich das erste Axiallager, das zweite Axiallager, das vierte Axiallage und das fünfte Axiallager, wobei das erste Axiallager axial zwischen dem ersten und dem zweiten Planetenradsatz angeordnet ist und das zweite Axiallager, das vierte Axiallager und das fünfte Axiallager axial auf der dem ersten Planetenradsatz abgewandten Seite angeordnet sind.
Um auf bauraumgünstige Weise einen besonders effizienten Betrieb darstellen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das erste Schaltelement als ein Lamellenschaltelement ausgebildet ist. Dabei weist das erste Schaltelement beispielsweise mehrere, in axialer Richtung hintereinander beziehungsweise aufeinanderfolgend angeordnete Lamellen, insbesondere Reiblamellen, auf, welche zusammengedrückt beziehungsweise zusammengepresst werden können. Dadurch kann beispielsweise das erste Schaltelement, insbesondere ausschließlich reibschlüssig wenigstens oder genau zwei der Bauelemente drehfeste miteinander verbinden. Dabei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das zweite Schaltelement wenigstens ein Formschlusselement aufweist und somit vorzugsweise als formschlüssiges Schaltelement, insbesondere als Klauenkupplung, ausgebildet ist. Dadurch kann ein besonders wirkungsgradgünstiger Betrieb gewährleistet werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die elektrische Antriebsvorrichtung ein einstückig mit einem Innenlamellenträger des ersten Schaltelements ausgebildetes zweites Verbindungselement, welches auf einer ersten Seite mittels einer ersten Steck- oder Schweißverbindung drehtest mit dem ersten Hohlrad und auf einer zweiten Seite mittels einer zweiten Steck- oder Schweißverbindung drehtest mit dem zweiten Sonnenrad verbunden ist. Hierdurch kann der Bauraumbedarf auf besonders einfache Weise gering gehalten werden.
Unter dem Merkmal, dass das zweite Schaltelement wenigstens ein Formschlusselement aufweist, kann insbesondere folgendes verstanden werden: Bei einer ersten Variante kann das Formschlusselement ein formschlüssiges Schaltelement an sich, insbesondere eine Klauenkupplung, sein. Bei der ersten Variante ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das zweite Schaltelement ausschließlich beziehungsweise lediglich das Formschlusselement aufweist und somit beispielsweise insgesamt als ein formschlüssiges Schaltelement, insbesondere als eine Klauenkupplung, ausgebildet ist. Dadurch ermöglicht beispielsweise das zweite Schaltelement bei der ersten Variante ausschließlich eine formschlüssige drehfeste Verbindung. Bei einer zweiten Variante ist es denkbar, dass das Formschlusselement an sich als ein formschlüssiges Schaltelement, insbesondere als eine Klauenkupplung, ausgebildet ist. Bei der zweiten Variante umfasst das zweite Schaltelement zusätzlich ein reibschlüssiges Schaltelement, insbesondere ein Lamellenschaltelement. Somit ermöglicht beispielsweise das zweite Schaltelement bei der zweiten Variante durch das Formschlusselement eine formschlüssige drehfeste Verbindung und durch das Lamellenelement eine kraft beziehungsweise reibschlüssige drehfeste Verbindung.
Bei einer dritten Variante ist es denkbar, dass das Formschlusselement als ein insbesondere schaltbarer Freilauf ausgebildet ist. Bei der dritten Variante ist vorzugsweise das zweite Schaltelement insgesamt beziehungsweise an sich als ein insbesondere schaltbarer Freilauf ausgebildet, sodass das zweite Schaltelement bei der dritten Variante lediglich beziehungsweise ausschließlich den insbesondere schaltbaren Freilauf als das Formschlusselement aufweist. Somit ermöglicht das zweite Schaltelement bei der dritten Variante ausschließlich eine formschlüssige drehfeste Verbindung. Bei einer vierten Variante kann vorgesehen sein, dass das Formschlusselement als der zuvor beschriebene Freilauf, insbesondere als der zuvor beschriebene schaltbare Freilauf, ausgebildet ist. Bei der vierten Variante umfasst das zweite Schaltelement darüber hinaus ein reib- beziehungsweise kraftschlüssiges Schaltelement wie beispielsweise ein Lamellenschaltelement. Somit kann bei der vierten Variante das zweite Schaltelement eine kraft- beziehungsweise reibschlüssige drehfeste Verbindung sowie eine formschlüssige drehfeste Verbindung ermöglichen. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Figuren.
Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Getriebeteils einer ersten
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Getriebeteils einer zweiten
Ausführungsform der elektrischen Antriebsvorrichtung, die nicht unter den Anspruch 1 fällt;
Fig. 3 die erste Ausführungsform in einer ersten Variante;
Fig. 4 die erste Ausführungsform in einer zweiten Variante.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1, Fig. 3 und Fig. 4 zeigen in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform einer elektrischen Antriebsvorrichtung 10, 210 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen.
Dabei zeigt Fig. 1 lediglich ein schematisch dargestelltes Planetengetriebe 16, 216 der ersten Ausführungsform. Die Figuren 3 und 4 zeigen eine erste Variante und eine zweite Variante der ersten Ausführungsform, wobei sich die Varianten nur in Details unterscheiden, die in der Fig. 1 nicht dargestellt sind.
Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise als ein Elektrofahrzeug, insbesondere als ein batterieelektrisches Fahrzeug, ausgebildet und, insbesondere ausschließlich, elektrisch antreibbar. Dabei kann das Kraftfahrzeug, insbesondere ausschließlich, mittels der elektrischen Antriebsvorrichtung 10, 210 elektrisch angetrieben werden. Die elektrische Antriebsvorrichtung 10, 210 umfasst ein schematisch dargestelltes Gehäuse 12. Die elektrische Antriebsvorrichtung 10, 210 umfasst darüber hinaus das Planetengetriebe 16, 216 welches in dem Gehäuse 12 angeordnet beziehungsweise aufgenommen ist. Das Planetengetriebe 16, 216 und somit die elektrische Antriebsvorrichtung 10, 210 umfasst einen ersten Planetenradsatz 18 und einen zweiten Planetenradsatz 20, welche koaxial zueinander angeordnet sind. Der erste Planetenradsatz 18 weist ein erstes Sonnenrad 22, einen ersten Planetenträger 24 und ein erstes Hohlrad 26 auf. Das erste Sonnenrad 22, der erste Planetenträger 24 und das erste Hohlrad 26 sind erste Elemente des Planetenradsatzes 18 beziehungsweise werden auch als erste Elemente bezeichnet. Außerdem umfasst der erste Planetenradsatz 18 wenigstens ein erstes Planetenrad 28, welches drehbar an dem Planetenträger 24 gelagert ist und gleichzeitig mit dem ersten Sonnenrad 22 und mit dem ersten Hohlrad 26 kämmt.
Der zweite Planetenradsatz 20 weist ein zweites Sonnenrad 30, einen zweiten Planetenträger 32 und ein zweites Hohlrad 34 auf. Das zweite Sonnenrad 30, der zweite Planetenträger 32 und das zweite Hohlrad 34 sind zweite Elemente des Planetenradsatzes 20 beziehungsweise werden auch als zweite Elemente bezeichnet. Die Sonnenräder 22 und 30, die Planetenträger 24 und 32 und die Hohlräder 26 und 34 und das Gehäuse 12 werden auch als Bauelemente der Antriebsvorrichtung 10, 210 bezeichnet. Die Planetenradsätze 18 und 20 sind dabei in dem Gehäuse 12 aufgenommen beziehungsweise angeordnet. Der zweite Planetenradsatz 20 umfasst darüber hinaus wenigstens ein zweites Planetenrad 36, welches drehbar an dem zweiten Planetenträger 32 gelagert ist und gleichzeitig mit dem zweiten Sonnenrad 30 und mit dem zweiten Hohlrad 34 kämmt. Die Planetenträger 24 und 32 werden auch als Stege bezeichnet.
Insbesondere dann, wenn das jeweilige Element nicht drehfest mit dem Gehäuse 12 verbunden ist, kann sich das jeweilige Element um eine auch als Hauptdrehachse 38 bezeichnete Drehachse relativ zu dem Gehäuse 12 drehen beziehungsweise das jeweilige Element dreht sich insbesondere dann um die Hauptdrehachse 38 relativ zu dem Gehäuse 12, wenn der jeweilige Planetenradsatz 18 beziehungsweise 20 angetrieben wird, das heißt wenn ein Drehmoment in den jeweiligen Planetenradsatz 18 beziehungsweise 20 eingeleitet wird. Alternativ oder zusätzlich können sich die jeweiligen Bauelemente um die Hauptdrehachse 38 insbesondere dann relativ zueinander drehen, wenn die jeweiligen Bauelemente nicht drehfest miteinander verbunden sind. Sind beispielsweise zwei der Bauelemente drehfest miteinander verbunden beziehungsweise drehfest miteinander gekoppelt, so sind die drehfest miteinander verbundenen Bauelemente gegen relativ zueinander erfolgende Drehungen gesichert. Sind beispielsweise zwei der Elemente drehfest miteinander verbunden beziehungsweise gekoppelt, und werden die Planetenradsätze 18 und 20 angetrieben, so drehen sich die drehtest miteinander verbundenen Elemente gemeinsam und somit als Block um die Hauptdrehachse 38, insbesondere relativ zu dem Gehäuse 12. Dies bedeutet, dass dann die drehtest miteinander verbundenen Elemente als Block umlaufen. Ist beispielsweise das jeweilige Element drehfest mit dem Gehäuse 12 verbunden beziehungsweise gekoppelt, so ist das jeweilige Element gegen relativ zu dem Gehäuse 12 und um die Hauptdrehachse 38 erfolgende Drehungen gesichert, sodass sich das jeweilige, drehtest mit dem Gehäuse 12 verbundene Element nicht relativ zu dem Gehäuse 12 um die Hauptdrehachse 38 drehen kann.
Aus Fig. 1 , Fig. 3 und Fig. 4 ist erkennbar, dass im Falle der ersten Ausführungsform das zweite Sonnenrad 30 drehtest mit dem ersten Hohlrad 26 gekoppelt ist. Bei der in Fig. 1, Fig. 3 und Fig. 4 gezeigten ersten Ausführungsform ist das zweite Sonnenrad 30 permanent drehtest mit dem ersten Hohlrad 26 verbunden.
Die elektrische Antriebsvorrichtung 10, 210 umfasst darüber hinaus eine in Fig. 3 und Fig. 4 schematisch dargestellte elektrische Maschine 40, mittels welcher das Kraftfahrzeug elektrisch angetrieben werden kann. Beispielsweise können mittels der elektrischen Maschine 40 wenigstens oder genau zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Räder des Kraftfahrzeugs elektrisch angetrieben werden. Durch elektrisches Antreiben der Räder kann das Kraftfahrzeug insgesamt elektrisch angetrieben werden. Hierzu umfasst die elektrische Maschine 40 einen in Fig. 3 und Fig. 4 schematisch dargestellten Stator 42 und einen Rotor 44. Der Rotor 44 ist um eine Maschinendrehachse 46 relativ zu dem Stator 42 drehbar. Dabei fällt die Maschinendrehachse 46 mit der Hauptdrehachse 38 zusammen. Insbesondere ist der Rotor 44 von dem Stator 42 antreibbar und dadurch um die Maschinendrehachse 46 relativ zu dem Stator 42 drehbar. Die elektrische Maschine 40 kann in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betrieben werden. Über den Rotor 44 kann die elektrische Maschine 40 Drehmomente zum, insbesondere rein elektrischen, Antreiben der Räder und somit des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Dieses jeweilige, von der elektrischen Maschine 40 über den Rotor 44 bereitgestellte Drehmoment zum elektrischen Antreiben der Räder ist in Fig. 3 durch einen Pfeil 48 veranschaulicht.
Die elektrische Antriebsvorrichtung 10, 210, insbesondere das Planetengetriebe 16, 216 weist eine permanent drehfest mit dem ersten Sonnenrad 22 verbundene Eingangswelle 50 auf, welche von dem Rotor 44 antreibbar und insbesondere um die Hauptdrehachse 38 beziehungsweise um die Maschinendrehachse 46 relativ zu dem Gehäuse 12 drehbar ist. Beispielsweise ist die Eingangswelle 50 permanent drehtest mit dem Rotor 44 verbunden. Die Elemente der Planetenradsätze 18 und 20 und die Eingangswelle 50 werden beispielsweise auch als Komponenten bezeichnet. Bezogen auf einen von dem Rotor 44 über das Planetengetriebe 16, 216 zu den Rädern verlaufenden Drehmomentenfluss, über welchen das jeweilige, von der elektrischen Maschine 40 über deren Rotor 44 bereitgestellte Drehmoment von dem Rotor 44 auf die Räder übertragen werden, ist die Eingangswelle 50 die erste der Komponenten, auf die das jeweilige, von der elektrischen Maschine bereitgestellte Drehmoment übertragen wird. Mit anderen Worten ist die Eingangswelle 50 in dem Drehmomentenfluss stromauf der anderen, beziehungsweise aller anderen Komponenten angeordnet, somit wird das jeweilige, von der elektrischen Maschine 40 über den Rotor 44 bereitgestellte Drehmoment bezogen auf die Komponenten zunächst auf die Eingangswelle 50 und erst danach auf die jeweils übrigen beziehungsweise anderen Komponenten übertragen. Dadurch kann beispielsweise das jeweilige, von der elektrischen Maschine 40 bereitgestellte Drehmoment über die Eingangswelle 50 in das Planetengetriebe 16, 216 eingeleitet werden.
Die elektrische Antriebsvorrichtung 10, 210, insbesondere das Planetengetriebe 16, 216, weist eine um die Hauptdrehachse 38 relativ zu dem Gehäuse 12 drehbare Ausgangswelle 52 auf, über welche das Planetengetriebe 16, 216 Drehmomente in Form von Abtriebsdrehmomente, insbesondere zum Antreiben der Räder, bereitstellen kann. Das jeweilige Abtriebsdrehmoment resultiert dabei aus dem jeweiligen Drehmoment, welches von der elektrischen Maschine 40 bereitgestellt wird. Das jeweilige Abtriebsdrehmoment kann aus dem Planetengetriebe 16, 216 über die Ausgangswelle 52 ausgeleitet werden.
Die elektrische Antriebsvorrichtung 10, 210 umfasst darüber hinaus ein einfach auch als Differential bezeichnetes Differentialgetriebe 54. Das Differentialgetriebe 54 ist der Achse zugeordnet und wird somit einfach auch als Achsgetriebe bezeichnet. Beispielsweise können die Räder der Achse über das Differentialgetriebe 54 von der elektrischen Maschine 40 angetrieben werden. Somit weist das Differentialgetriebe 54 insbesondere die Funktion auf, das jeweilige, von der elektrischen Maschine 40 bereitgestellte Drehmoment auf die Räder zu verteilen. Dem Differentialgetriebe 54 kommt auch die Funktion zu, beispielsweise bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs einen Drehzahlausgleich zwischen den Rädern beziehungsweise unterschiedliche Drehzahlen der Räder zuzulassen. Dabei ist das Differentialgetriebe 54 von der Ausgangswelle 52 beziehungsweise über die Ausgangswelle 52 von dem Planetengetriebe 16, 216 antreibbar, wie im Folgenden noch genauer erläutert wird.
Die Antriebsvorrichtung 10, 210 weist ein erstes Schaltelement 56 auf, mittels welchem das erste Hohlrad 26 drehtest mit dem Gehäuse 12 verbindbar ist. Außerdem weist die Antriebsvorrichtung 10, 210 ein zweites Schaltelement 58, 258 auf, mittels welchem bei der ersten Ausführungsform das zweite Hohlrad 34 drehtest mit dem ersten Planetenträger 24 verbindbar ist. Dabei sind die Planetenradsätze 18 und 20 koaxial zu dem Differentialgetriebe 54 angeordnet. Um nun eine besonders kompakte Bauweise sowie einen besonders effizienten Betrieb der elektrischen Antriebsvorrichtung 10, 210 realisieren zu können, weist das Differentialgetriebe 54 ein auch als Kegelraddifferential bezeichnete und/oder als Kegelraddifferential ausgebildetes Kugeldifferential 60 mit einem auch als Differentialkorb oder Differentialkäfig bezeichneten Ausgleichsgehäuse 62 auf. Bei der ersten Ausführungsform ist die Ausgangswelle 52 permanent drehfest mit dem Ausgleichsgehäuse 62 verbunden.
Das jeweilige, von der Ausgangswelle 52 bereitgestellte Abtriebsdrehmoment kann auf das Ausgleichsgehäuse 62 übertragen werden, wodurch das Ausgleichsgehäuse 62 antreibbar ist beziehungsweise angetrieben wird. Durch Antreiben des Ausgleichsgehäuses 62 wird dieses um die Hauptdrehachse 68, insbesondere relativ zu dem Gehäuse 12, gedreht.
Aus Fig. 3 und Fig. 4 ist erkennbar, dass sich das Kugeldifferential 60 dadurch auszeichnet, dass das Ausgleichsgehäuse 62 einen auch als Aufnahmebereich bezeichneten Aufnahmeraum 64 begrenzt. Das Kugeldifferential 60 ist als Kegelraddifferential ausgebildet, welches zwei drehbar an dem Ausgleichsgehäuse 62 gelagerte Ausgleichsräder 66 und 68 und zwei, insbesondere relativ zu dem Ausgleichsgehäuse 62, drehbare Abtriebsräder 70 und 72 aufweist. Die Abtriebsräder 70 und 72 kämmen gleichzeitig mit den Ausgleichsrädern 66 und 68. Die Ausgleichsräder 66 und 68 und die Abtriebsräder 70 und 72 sind Zahnräder, welche als Kegelräder ausgebildet sind. Die Zahnräder sind zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in dem Aufnahmeraum 64 angeordnet.
Die Abtriebsräder 70 und 72 sind, insbesondere permanent, drehfest mit jeweiligen Seitenwellen 74 und 76 verbunden. Dabei sind die zuvor genannten Räder des Kraftfahrzeugs über die Seitenwellen 74 und 76 antreibbar, sodass die Räder über die Seitenwellen 74 und 76 von den Abtriebsrädern 70 und 72 und somit von dem Differentialgetriebe 54 angetrieben werden können. In Fig. 3 und Fig. 4 veranschaulichen jeweilige Pfeile 78 und 80 ein jeweiliges, aus dem jeweiligen Abtriebsdrehmoment resultierendes Antriebsdrehmoment, mittels welchem das jeweilige Rad beziehungsweise die jeweilige Seitenwelle 74 beziehungsweise 76 antreibbar ist beziehungsweise angetrieben wird. Wird das Ausgleichsgehäuse 62 um die Hauptdrehachse 38, insbesondere relativ zu dem Gehäuse 12, gedreht, so werden die Ausgleichsräder 66und 68 um die Hauptdrehachse 38, insbesondere relativ zu dem Gehäuse 12, gedreht. Dann werden beispielsweise die Abtriebsräder 70 und 72 und über diese die Seitenwellen 74 und 76 und somit die Räder von den Ausgleichsrädern 66 und 68 angetrieben, wodurch das Kraftfahrzeug insgesamt angetrieben werden kann.
Das Ausgleichsgehäuse 62 ist dabei permanent drehfest mit dem ersten Planetenträger 24 verbunden. Des Weiteren ist das erste Sonnenrad 22 axial neben dem Ausgleichsgehäuse 62 angeordnet, wobei ein größter Außendurchmesser des Ausgleichsgehäuses 62 größer als ein Außendurchmesser, insbesondere als ein größter Außendurchmesser, des ersten Sonnenrads 22 ist. Dies bedeutet beispielsweise, dass das Ausgleichsgehäuse 62 das erste Sonnenrad 22 in senkrecht zur axialen Richtung des jeweiligen Planetenradsatzes 18 beziehungsweise 20 verlaufender radialer Richtung nach außen hin überragt.
Das zweite Sonnenrad 30 ist axial auf Höhe des Ausgleichsgehäuses 62 angeordnet, sodass zumindest ein Teil des Ausgleichsgehäuses 62 in radialer Richtung des jeweiligen Planetenradsatzes 18 beziehungsweise 20 und somit in radialer Richtung der Antriebsvorrichtung 10 nach außen hin von dem zweiten Sonnenrad 30 umgeben ist.
Dabei ist ein Innendurchmesser des zweiten Sonnenrads 30 größer als der größte Außendurchmesser des Ausgleichsgehäuses 62. Insbesondere ist es denkbar, dass zumindest ein Teil des Ausgleichsgehäuses 62, insbesondere der größte Außendurchmesser des Ausgleichsgehäuses 62, radial innerhalb des Sonnenrades angeordnet ist. Somit ist das Sonnenrad 30 beispielsweise nach Art einer Hohlwelle ausgebildet, welche von dem Ausgleichsgehäuse 62 durchdrungen ist. In Richtung der Hauptdrehachse 38, d.h. in axialer Richtung, gesehen überlappt das Ausgleichsgehäuse 62 das zweite Sonnenrad 30 vollständig.
Ein als Lamellenpaket ausgebildeter erster Kraftübertragungsbereich des ersten Schaltelementes 56 ist radial umgebend und axial überlappend zu dem ersten Planetenradsatz 18 angeordnet. In der in den Figuren 1, 3 und 4 gezeigten ersten Ausführungsform ist das zweite Schaltelement 58, 258 axial auf einer dem ersten Planetenradsatz 18 abgewandten Seite des zweiten Planetenradsatzes 20 angeordnet.
Bei der ersten Ausführungsform umfasst die elektrische Antriebsvorrichtung 10, 210 ein erstes Axiallager 82, über welches der erste Planetenträger 24 in axialer Richtung gegenüber dem zweiten Sonnenrad 30 abstützbar oder abgestützt und somit gelagert ist. Dabei ist das erste Axiallager 82 in axialer Richtung zwischen dem ersten Planetenradsatz 18 und dem zweiten Planetenradsatz 20 angeordnet.
Die elektrische Antriebsvorrichtung 10 umfasst darüber hinaus in der in Fig. 3 gezeigten ersten Variante der ersten Ausführungsform ein zweites Axiallager 84 mittels welchem das zweite Sonnenrad 30 in axialer Richtung an dem zweiten Planetenträger 32 abstützbar oder abgestützt und somit gelagert ist, wobei das zweite Axiallager 84 axial ausgangsseitig des zweiten Planetenträgers 32 des zweiten Planetenradsatzes 20 angeordnet ist. Des Weiteren ist bei dieser ersten Variante ein drittes Axiallager 86 vorgesehen, mittels welchem der zweite Planetenträger 32 in axialer Richtung an dem zweiten Hohlrad 34 beziehungsweise einer mit dem zweiten Hohlrad 34 drehfest verbundenen zweiten Hohlradwelle 34a abgestützt und somit gelagert ist. Dabei ist das dritte Axiallager 86 axial auf einer dem zweiten Planetenradsatz 20 abgewandten Seite des zweiten Axiallagers 84 angeordnet.
Mittels eines vierten Axiallagers 87 ist das zweite Hohlrad 34 axial gegenüber einem Parksperrenrad 98 beziehungsweise gegenüber einer Nabe 99 des Parksperrenrades 98 beziehungsweise gegenübe dem Ausgleichsgehäuse 62 abgestützt.
Mittels eines fünften Axiallagers 90 ist das Ausgleichsgehäuse 62 und mit diesem das Parksperrenrad 98 gegenüber dem Gehäuse 12 axial abgestützt.
In der in Fig. 4 gezeigten besonders vorteilhaften zweiten Variante der ersten Ausführungsform entfällt das dritte Axiallager 86. Mittels des zweiten Axiallagers 284 ist dabei das zweite Sonnenrad 30 direkt gegenüber der zweiten Hohlradwelle 234a abgestützt. Die zweite Hohlradwelle 234a ist drehfest mit dem zweiten Hohlrad 34 verbunden.
Die elektrische Antriebsvorrichtung 10, 210 insbesondere das Planetengetriebe 16, 216, weist darüber hinaus ein erstes Radiallager 88 auf, mittels welchem der ersten Planetenträger 24 in radialer Richtung gegen das erste Sonnenrad 22 abgestützt ist. Dabei ist das erste Radiallager 88 vorteilhaft eingangsseitig, d. h. axial auf einer dem zweiten Planetenradsatz abgewandten Seite, des ersten Planetenradsatzes 18 angeordnet.
Ein zweites Radiallager 89 der elektrischen Antriebsvorrichtung 10, 210 ist dazu vorgesehen, das zweite Hohlrad 34 radial gegenüber dem Ausgleichsgehäuse 62 abzustützen. Das zweite Radiallager 89 ist in axialer Richtung gesehen vorteilhaft auf einer dem ersten Planetenradsatz 18 abgewandten Seite des zweiten Planetenradsatzes 20 angeordnet.
Besonders vorteilhaft sind innerhalb des Planetengetriebes 16, 216 genau zwei Radiallager vorgesehen, nämlich das erste Radiallager 88 und das zweite Radiallager 89.
Darüber hinaus umfasst die Antriebsvorrichtung 10, 210 ein fünftes Axiallager 90, über welches das zweite Hohlrad 34 in axialer Richtung an dem Gehäuse 12 abgestützt und somit gelagert ist. Das fünfte Axiallager 90 ist dabei vorteilhaft axial ausgangsseitig des zweiten Planetenradsatzes 20 und radial innerhalb des größten Außendurchmessers des Ausgleichsgehäuses 62 angeordnet, sodass beispielsweise das Ausgleichsgehäuse 62 das fünfte Axiallager 90 in radialer Richtung nach außen hin überragt.
Bei der in den Figuren 1, 3 und 4 gezeigten ersten Ausführungsform der elektrischen Antriebsvorrichtung 10, 210 sowie auch bei der in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführungsform der elektrischen Antriebsvorrichtung 110 ist das erste Schaltelement 56 als eine Bremse, insbesondere als eine Reibbremse, und dabei als ein Lamellenschaltelement, das heißt als eine Lamellenbremse ausgebildet. Somit kann beispielsweise bei der ersten Ausführungsform das Hohlrad 26 mittels des Schaltelements 56, insbesondere ausschließlich, reib- beziehungsweise kraftschlüssig drehfest an dem Gehäuse 12 festgelegt werden.
Dem gegenüber weist das zweite Schaltelement 58, 158, 258 in beiden Ausführungsformen wenigstens ein Formschlusselement auf, sodass bei der ersten Ausführungsform das zweite Hohlrad 34 mittels des zweiten Schaltelements 58, 258 mit dem ersten Planetenträger 24 drehfest verbunden werden kann und bei der zweiten Ausführungsform das erste Hohlrad 26 mittels des zweiten Schaltelements 158 mit dem zweiten Sonnenrad 30 verbunden werden kann. In beiden Ausführungsformen ist der zweite Planetenträger 32 permanent drehfest mit dem Gehäuse 12 verbunden. Besonders vorteilhaft kann eine Beölung von dem zweiten Planetenrad 36 ausgehend von einem in dem Gehäuse 12 angeordneten Ölkanal und einem in oder an dem zweiten Planetenträger 32 angeordneten weiteren Ölkanal erfolgen.
Da das erste Schaltelement 56 als das Lamellenschaltelement ausgebildet ist, weist das erste Schaltelement 56 einen Innenlamellenträger 92 und Innenlamellen auf. Die Innenlamellen sind in um die Hauptdrehachse 38 verlaufender Umfangsrichtung an dem Innenlamellenträger 92 abgestützt oder abstützbar, sodass um die Hauptdrehachse 38 verlaufende Drehmomente zwischen den Innenlamellen und dem Innenlamellenträger 92 übertragen werden können. Der Innenlamellenträger 92 ist besonders vorteilhaft einstückig mit dem ersten Hohlrad 26 ausgebildet. Dabei ist vorteilhaft ein Verbindungselement 94 vorgesehen, welches insbesondere über eine Steck- oder Schweißverbindung, drehfest mit dem zweiten Sonnenrad 30 verbunden ist. Somit sind beispielsweise das Sonnenrad 30 und das Verbindungselement 94 separat voneinander ausgebildete und drehfest miteinander verbundene Teile, die über eine Steck- oder Schweißverbindung drehfest miteinander verbunden sind. Das Verbindungselement 94 ist dabei, insbesondere über eine Steck- oder Schweißverbindung, drehfest mit dem Hohlrad 26 und somit drehfest mit dem Innenlamellenträger 92 verbunden. Somit sind das Hohlrad 26 und das Verbindungselement 94 separat voneinander ausgebildete Teile, welche, insbesondere über eine Steck- oder Schweißverbindung, drehfest miteinander verbunden sind.
Die elektrische Antriebsvorrichtung 10, 210 weist darüber hinaus eine Parksperre 96 auf, über welche die Ausgangswelle 52 und somit das Ausgleichsgehäuse 62 drehfest mit dem Gehäuse 12 verbunden und somit gegen um die Hauptdrehachse 38 und relativ zu dem Gehäuse 12 erfolgende Relativdrehungen gesichert werden können. Dadurch können auch die Räder des Kraftfahrzeugs gegen unerwünschte Drehungen gesichert werden, sodass beispielsweise mittels der Parksperre 96 ein unerwünschtes Wegrollen des Kraftfahrzeugs insbesondere dann vermieden werden kann, wenn das Kraftfahrzeug auf einem Gefälle geparkt ist.
Durch die Anordnung der Axiallager 82, 84, 86, 87 und 90 können alle Axialkräfte in mit der axialen Richtung zusammenfallenden beiden Richtungen sehr gut aus dem Planetengetriebe 16, 216 in das Gehäuse 12 abgeleitet werden. Besonders vorteilhaft ist die Möglichkeit, die Axiallager 82, 84 und 86 jeweils auf gleichem oder ähnlichem Durchmesser anzuordnen, sodass ein zumindest im Wesentlichen gradliniger Kraftfluss gewährleistet werden kann.
Bei der in Fig. 3 und 4 veranschaulichten ersten Anführungsform ist die elektrische Maschine 40 als Innenläufer ausgebildet, sodass zumindest ein Längenbereich des Rotors 44 innerhalb des Stators 42 angeordnet, beziehungsweise in radialer Richtung nach außen hin durch den Stator 42 überdeckt ist. Selbstverständlich ist es alternativ denkbar, dass die elektrische Maschine 40 als ein Außenläufer ausgeführt ist.
Die in Fig. 4 gezeigte elektrische Antriebsvorrichtung 210 in ihrer zweiten Variante der ersten Ausführungsform unterscheidet sich von der elektrischen Antriebsvorrichtung 10 in der ersten Variante der ersten Ausführungsform dadurch, dass, wie oben schon beschrieben, das dritte Axiallager 86 entfällt.
Außerdem ist bei der in Fig. 4 dargestellten zweiten Variante das zweite Schaltelement 258 im Detail etwas anders ausgeführt als bei der in Fig. 3 dargestellten ersten Variante.
Bei der in Fig. 3 gezeigten ersten besonders vorteilhaften Variante ist ein erstes Kopplungselement 58a des zweiten Schaltelementes 58 drehfest und axial verschiebbar in Bezug auf das Parksperrenrad 98 angeordnet. Eine Schiebemuffe 58c ist dabei drehfest und axial fest mit dem ersten Kopplungselement 58a verbunden. Ein zweites Kopplungselement 58b des zweiten Schaltelementes 58 ist dabei drehfest und axial fest mit dem zweiten Hohlrad 34 verbunden. Die Schiebemuffe 58c ist dabei vorteilhaft axial auf einer dem zweiten Planetenradsatz 20 abegewandten Seite des Parksperrenrades 98 angeordnet.
Bei der zweiten besonders vorteilhaften Variante ist ein erstes Kopplungselement 258a eines alternativen zweiten Schaltelementes 258 drehfest und axial fest mit einem Parksperrenrad 298 verbunden, wobei ein zweites Kopplungselement 258b drehfest und axial fest mit dem zweiten Hohlrad 34 verbunden ist. Eine alternative Schiebemuffe 258c ist dabei drehfest und axial verschiebbar gegenüber dem ersten Kopplungselement 258a angeordnet.
Die in Fig. 2 gezeigte zweite Ausführungsform einer elektrischen Antriebsvorrichtung 110 fällt nicht unter den Anspruch 1 und unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform vor allem dadurch, dass ein zugehöriges Planetengetriebe 116 ein zweites Schaltelement 158 aufweist, welches dazu vorgesehen ist, das erste Hohlrad 18 drehtest mit dem zweiten Sonnenrad 30 zu verbinden. Die in den Figuren 3 und 4 gezeigten Lagerkonzepte sind nicht ohne Weiteres für die zweite Ausführungsform anwendbar.
Bezugszeichenliste ; 110; 210 Antriebsvorrichtung Gehäuse , 216 Planetengetriebe erster Planetenradsatz zweiter Planetenradsatz erstes Sonnenrad erster Planetenträger erstes Hohlrad erstes Planetenrad zweites Sonnenrad zweiter Planetenträger zweites Hohlrad a, 234a Zweite Hohlradwelle zweites Planetenrad Hauptdrehachse Elektrische Maschine Stator Rotor
Maschinendrehachse
Pfeil
Eingangswelle
Ausgangswelle
Differentialgetriebe erstes Schaltelement , 258 zweites Schaltelement a, 258a Erstes Kopplungselementb, 258b Zweites Kopplungselementc, 258c Schiebemuffe
Kugeldifferential
Ausgleichsgehäuse
Aufnahmeraum
Ausgleichsrad
Ausgleichsrad
Abtriebsrad Abtriebsrad
Seitenwelle
Seitenwelle
Pfeil
Pfeil
Erstes Axiallager, 284 Zweites Axiallager Drittes Axiallager Viertes Axiallager Erstes Radiallager Zweites Radiallager Axiallager Innenlamellenträger Verbindungselement Parksperre , 298 Parksperrenrad Nabe

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Antriebsvorrichtung (10, 110, 210) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (12), mit einem in dem Gehäuse (12) angeordneten ersten Planetenradsatz (18), welcher als erste Elemente ein erstes Sonnenrad (22), einen ersten Planetenträger (24) und ein erstes Hohlrad (26) aufweist, mit einem in dem Gehäuse (12) angeordneten zweiten Planetenradsatz (20), welcher als zweite Elemente ein drehfest mit dem ersten Hohlrad (26) gekoppeltes oder koppelbares zweites Sonnenrad (30), einen zweiten Planetenträger (32) und ein zweites Hohlrad (34) aufweist, mit einer elektrischen Maschine (40), welche einen Stator (42) und einen Rotor (44) aufweist, mit einer von dem Rotor (44) antreibbaren und permanent drehfest mit dem ersten Sonnenrad (22) verbundenen Eingangswelle (50), mit einer Ausgangswelle (52), mit einem Differentialgetriebe (54), mit einer Seitenwelle (76) und mit einem ersten Schaltelement (56), welches dazu vorgesehen ist, das erste Hohlrad (26) drehfest mit dem Gehäuse (12) zu verbinden, wobei der Rotor (44), der erste Planetenradsatz (18), der zweite Planetenradsatz (20) und das Differentialgetriebe (54) koaxial zueinander angeordnet sind, und wobei die Seitenwelle (76) zwischen dem Differentialgetriebe (54) und einem Rad des Kraftfahrzeuges angeordnet ist und den Rotor (44) durchsetzt, wobei
- der zweite Planetenträger (32) permanent drehfest mit dem Gehäuse (12) verbunden ist,
- ein zweites Schaltelement (58, 158, 258) vorgesehen ist, mittels welchem das_zweite Hohlrad (34) drehfest mit dem ersten Planetenträger (24) verbunden werden kann, - das erste Hohlrad (26) permanent drehtest mit dem zweiten Sonnenrad (30) verbunden ist,
- das zweite Schaltelement (58, 258) axial auf einer dem ersten Planetenradsatz (18) abgewandten Seite des zweiten Planetenradsatzes (20) angeordnet ist,
- das Differentialgetriebe (54) ein Kugeldifferential (60) mit einem Ausgleichsgehäuse (62) aufweist, welches permanent drehtest mit dem ersten Planetenträger (24) verbunden ist;
- das erste Sonnenrad (22) axial neben dem Ausgleichsgehäuse (62) angeordnet ist, wobei der größte Außendurchmesser des Ausgleichsgehäuses (62) größer als ein Außendurchmesser des ersten Sonnenrades (22) ist;
- das zweite Sonnenrad (30) axial überlappend zu dem Ausgleichsgehäuse (62) angeordnet ist, wobei ein Innendurchmesser des zweiten Sonnenrades (30) größer ist als der größte Außendurchmesser des Ausgleichsgehäuses (62);
- zumindest ein Teil des ersten Schaltelementes (56) radial umgebend und axial überlappend zu dem ersten Planetenradsatz (18) angeordnet ist gekennzeichnet durch genau zwei Radiallager (88, 89), nämlich ein erstes Radiallager (88), welches dazu ausgebildet ist, den ersten Planetenträger (24) radial gegen das erste Sonnenrad (22) abzustützen, wobei das erste Radiallager (88) axial auf einer dem zweiten Planetenradsatz (20) abgewandten Seite des ersten Planentenradsatzes (18) angeordnet ist, sowie ein zweites Radiallager (89), welches dazu ausgebildet ist, das zweite Sonnenrad (30) gegen das Ausgleichsgehäuse (62) abzustützen.
2. Elektrische Antriebsvorrichtung (10, 210) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein erstes Axiallager (82), welches dazu ausgebildet ist, den ersten Planetenträger (24) gegenüber dem zweiten Sonnenrad (30) axial abzustützen, wobei das erste Axiallager (82) axial zwischen dem ersten Planetenradsatz (18) und dem zweiten Planetenradsatz (20) angeordnet ist.
3. Elektrische Antriebsvorrichtung (10, 210) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein zweites Axiallager (84, 284), welches axial zwischen dem zweiten Sonnenrad (30) und einer zweiten Hohlradwelle (34a, 234a) des zweiten Hohlrades (34) angeordnet ist, wobei das zweite Axiallager (84; 284) axial auf einer dem ersten Planetenradsatz (18) abgewandten Seite des zweiten Planetenradsatzes (20) angeordnet ist.
4. Elektrische Antriebsvorrichtung (10, 210) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein viertes Axiallager (87), mittels welchem das zweite Sonnenrad (30) axial gegenüber einem Parksperrenrad (98) abgestützt wird.
5. Elektrische Antriebsvorrichtung (10, 210) nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein fünftes Axiallager (90), welches dazu ausgebildet ist, das Ausgleichsgehäuse (62) gegen das Gehäuse (12) abzustützen, wobei das fünfte Axiallager (90) axial ausgangsseitig des zweiten Planetenradsatzes (20) und radial innerhalb des größten Außendurchmessers des Ausgleichsgehäuses (62) angeordnet ist.
6. Elektrische Antriebsvorrichtung (10, 210) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein einstückig mit einem Innenlamellenträger (92) des ersten Schaltelements (56) ausgebildetes Verbindungselement (94), welches auf einer ersten Seite mittels einer ersten Steck- oder Schweißverbindung drehfest mit dem ersten Hohlrad (26) und auf einer zweiten Seite mittels einer zweiten Steck- oder Schweißverbindung drehfest mit dem zweiten Sonnenrad (30) verbunden ist.
7. Elektrische Antriebsvorrichtung (10, 210) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen an dem zweiten Planetenträger (32) angeordneten Ölkanal, mittels welchem eine Lagerstelle des zweiten Planetenrades (36) ausgehend von dem Gehäuse (12) beölt werden kann.
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