WO2024260673A1 - Elektrisches antriebssystem für ein kraftfahrzeug sowie kraftfahrzeug - Google Patents

Elektrisches antriebssystem für ein kraftfahrzeug sowie kraftfahrzeug Download PDF

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WO2024260673A1
WO2024260673A1 PCT/EP2024/064163 EP2024064163W WO2024260673A1 WO 2024260673 A1 WO2024260673 A1 WO 2024260673A1 EP 2024064163 W EP2024064163 W EP 2024064163W WO 2024260673 A1 WO2024260673 A1 WO 2024260673A1
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WO
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locking
rotor
pawl
drive system
housing
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PCT/EP2024/064163
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English (en)
French (fr)
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Jochen Stoesser
Tobias Haerter
Jan Radzey
Peter Hahn
Andreas Kolb
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Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Mercedes Benz Group AG
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T1/00—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles
    • B60T1/005—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles by locking of wheel or transmission rotation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D51/00—Brakes with outwardly-movable braking members co-operating with the inner surface of a drum or the like
    • F16D51/16—Brakes with outwardly-movable braking members co-operating with the inner surface of a drum or the like shaped as brake-shoes pivoted on a fixed or nearly-fixed axis
    • F16D51/18—Brakes with outwardly-movable braking members co-operating with the inner surface of a drum or the like shaped as brake-shoes pivoted on a fixed or nearly-fixed axis with two brake-shoes
    • F16D51/20—Brakes with outwardly-movable braking members co-operating with the inner surface of a drum or the like shaped as brake-shoes pivoted on a fixed or nearly-fixed axis with two brake-shoes extending in opposite directions from their pivots
    • F16D51/22—Brakes with outwardly-movable braking members co-operating with the inner surface of a drum or the like shaped as brake-shoes pivoted on a fixed or nearly-fixed axis with two brake-shoes extending in opposite directions from their pivots mechanically actuated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D63/00—Brakes not otherwise provided for; Brakes combining more than one of the types of groups F16D49/00 - F16D61/00
    • F16D63/006—Positive locking brakes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers

Definitions

  • the invention relates to an electric drive system for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle, in particular a motor vehicle, with such an electric drive system.
  • DE 102020200 770 A1 discloses an electric drive for a motor vehicle, with a drive housing with a motor housing section which defines an engine compartment.
  • a stator arranged in the engine compartment and a rotor which is rotatably mounted to the stator by means of a rotor shaft are provided.
  • the electric drive has a parking lock device with an engagement mechanism for locking the rotor shaft relative to the drive housing.
  • WO 2017/110 577 A1 discloses a vehicle drive device comprising two electric motors for independently driving left and right drive wheels, two reduction gears for individually reducing the speed of the two electric motors and for transmitting the power to the left and right drive wheels, and a parking lock mechanism for blocking the two drive wheels.
  • DE 10 2017217 469 A1 discloses a motor vehicle with a locking device for securing the motor vehicle against rolling away, wherein the locking device has a switchable first locking unit which is designed to lock a first wheel of the motor vehicle only in accordance with a first direction of rotation, and a switchable second locking unit which is designed to lock a second wheel of the motor vehicle, which is different from the first wheel, only in accordance with a second direction of rotation, and wherein the first locking unit is designed to prevent movement of the motor vehicle in accordance with a first direction of rotation by locking the first wheel in accordance with the first direction of rotation. direction of travel, and the second locking unit is designed to prevent a movement of the motor vehicle according to a second direction of travel, opposite to the first direction of travel, by locking the second wheel according to the second direction of rotation.
  • DE 10 2020 105 874 B3 discloses a braking device comprising a braking unit and a contact element that is movable relative to the braking unit and can be brought into engagement with the latter.
  • the object of the present invention is to realize an electric drive system and a motor vehicle with such an electric drive system, so that a parking lock can be realized particularly advantageously.
  • a first aspect of the invention relates to an electric drive system, also referred to as an electric drive device and designed as an electric drive device, for a motor vehicle, also simply referred to as a vehicle.
  • the motor vehicle preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, has the electric drive system in its fully manufactured state and can be driven by means of the electric drive system, in particular purely electrically.
  • the electric drive system has a housing and at least one electric machine, by means of which the motor vehicle can be driven, in particular purely electrically. In particular, the electric machine is arranged at least predominantly in the housing.
  • the electric machine is a high-voltage component whose electrical voltage, in particular electrical operating or nominal voltage, is preferably greater than 50 volts, in particular greater than 60 volts, and very preferably amounts to several hundred volts.
  • the electric machine has at least one rotor, which can be rotated relative to the housing, in particular about a machine axis of rotation.
  • the electric machine has at least one stator, by means of which the rotor can be driven and can therefore be rotated relative to the housing, in particular about the machine axis of rotation.
  • the electric machine can provide drive torques to drive the motor vehicle via its rotor.
  • the electric drive system also has a parking lock device, which has a locking toothing provided on the rotor and can therefore rotate with the rotor, in particular about the machine axis of rotation, relative to the housing.
  • the locking toothing is also simply referred to as toothing or parking lock toothing. It is conceivable that the locking toothing is formed separately from the rotor, in particular separately from a rotor shaft of the rotor, and is connected, in particular permanently, in a rotationally fixed manner to the rotor, in particular the rotor shaft.
  • the locking toothing is implemented by a parking lock gear of the parking lock device, wherein it is conceivable that the parking lock gear is formed separately from the rotor, in particular from the rotor shaft, and is connected, in particular permanently, in a rotationally fixed manner to the rotor, in particular to the rotor shaft.
  • the parking lock device also simply referred to as a parking lock, also has at least one pawl, which is movable, in particular pivotable, relative to the rotor, relative to the locking toothing and relative to the housing between a locking position and a release position.
  • the locking pawl can very preferably be pivoted about a pivot axis relative to the rotor, relative to the locking teeth and relative to the housing between the locking position and the release position.
  • the pivot axis runs parallel to the machine rotation axis, wherein the pivot axis is spaced from the machine rotation axis.
  • the locking pawl is fixed to the housing in a rotationally fixed manner at least with respect to the machine rotation axis, so that relative rotations between the locking pawl and the housing about the machine rotation axis are prevented.
  • the locking position is a first position or is also referred to as the first position of the locking pawl, wherein the release position is a second position or is also referred to as the second position of the locking pawl. In the locking position, the locking pawl engages in the locking teeth, whereby the locking pawl interacts with the locking teeth in a positive fit.
  • the rotor is secured against rotation relative to the housing, in particular around the machine axis of rotation, in particular in such a way that both rotation of the rotor in a first direction of rotation around the axis of rotation relative to the housing and rotation of the rotor in a second direction of rotation around the axis of rotation relative to the housing are prevented, thus in particular the rotor is connected to the housing in a rotationally fixed manner.
  • the first direction of rotation and the second direction of rotation thus run in opposite directions around the axis of rotation, so that the second direction of rotation is opposite to the first direction of rotation.
  • the locking pawl does not engage in the locking teeth.
  • the locking pawl does not the locking teeth engage, whereby the pawl releases the rotor for rotation about the machine axis of rotation relative to the housing, in particular such that in the release position of the pawl the rotor can be rotated about the machine axis of rotation relative to the housing in the first direction of rotation and/or in the second direction of rotation.
  • the machine axis of rotation is also simply referred to as the axis of rotation.
  • the rotor is or can be coupled to at least one vehicle wheel of a vehicle axle of the motor vehicle in a torque-transmitting manner, it being conceivable that the rotor is or can be coupled to at least or exactly two vehicle wheels of the vehicle axle in a torque-transmitting manner.
  • the vehicle wheels of the vehicle axle are ground contact elements via which the motor vehicle can be or is supported downwards on a ground in the vertical direction of the motor vehicle. If the motor vehicle is driven along the ground while the motor vehicle is supported downwards on the ground via the ground contact elements in the vertical direction of the motor vehicle, the ground contact elements roll, in particular directly, on the ground.
  • the vehicle wheels are also referred to as wheels, and the vehicle axle is also referred to as axle.
  • the vehicle wheel When the vehicle wheel is mentioned above and below, this is to be understood, unless otherwise stated, as the at least one vehicle wheel that is or can be connected to the rotor in a torque-transmitting manner.
  • the locking position rotations of the vehicle wheel relative to the housing are prevented or can be prevented, so that in or by means of the locking position, i.e. when or because the parking lock is engaged, unwanted rolling away of the motor vehicle is prevented, which is particularly advantageous when the motor vehicle is parked on a slope.
  • the vehicle wheel In the release position, the vehicle wheel can rotate relative to the housing, so that in the release position the motor vehicle can roll and so that in particular in the release position the rotor can drive the vehicle wheel and thus the motor vehicle.
  • the parking lock device In order to be able to implement the parking lock device, and thus the parking lock, in a particularly space-saving and thus particularly advantageous manner, in particular to integrate it into the drive system, it is provided according to the invention that at least in the release position of the locking pawl the locking teeth are arranged radially outside the, in particular the entire, locking pawl.
  • the locking teeth are arranged further outwards than the, in particular the entire, locking pawl in the radial direction of the electric drive system and thus of the electric machine, the axial direction of which runs perpendicular to the radial direction and coincides with the machine's axis of rotation, so that, for example, the locking pawl can be moved outwards from the release position into the locking position in the radial direction of the electric machine and thus of the electric drive system.
  • the, in particular the entire, locking pawl is arranged radially inside the locking teeth at least in the release position, so that at least in the release position the, in particular the entire, locking pawl is arranged further inside than the, in particular the entire, locking teeth in the radial direction of the electric machine and thus of the electric drive system.
  • the locking pawl is therefore a radially internal locking pawl, which means that an arrangement and thus implementation of the parking lock can be presented that is particularly space-efficient.
  • the locking pawl has an engagement region, for example having or forming at least one or exactly one engagement tooth, which engages in the locking toothing in the locking position and is thus arranged at least partially at the same height as the locking toothing in the locking position, for example when viewed outward in the radial direction of the electric machine, and, for example, partially projects beyond the locking toothing in the radial direction of the electric machine. It is provided that in the release position the entire locking pawl is arranged radially within the locking toothing, with the exception of the engagement region the entire locking pawl being arranged radially within the locking toothing in the locking position. This allows the parking lock to be integrated into the drive system in a particularly space-saving manner.
  • a further embodiment is characterized by the fact that the pawl extends in an arc-shaped manner in the circumferential direction of the electric machine and thus of the drive system as a whole extends at least or exclusively partially around the axis of rotation, whereby a particularly compact design of the parking lock device can be achieved.
  • the parking lock device has an actuator that can be operated, for example, electrically, electromagnetically, hydraulically or pneumatically, by means of which the locking pawl can be moved at least from one of the positions to the other position and, for example, from the other position to one position.
  • the locking pawl can thus be moved between the positions as required and in a space-saving manner.
  • the actuator has a motor, which is designed as an electric motor, for example.
  • the actuator also has an actuating element, which can be driven at least indirectly by means of the motor and can therefore be moved translationally relative to the housing, in particular along a movement axis.
  • the movement axis runs, for example, in a plane which runs perpendicularly or obliquely to the machine's axis of rotation, wherein it is particularly conceivable for the movement axis to run in the radial direction of the electric machine.
  • the actuating element can be moved translationally, i.e.
  • the actuator also has at least one lever, also referred to as a shift lever, which is coupled to the actuating element on the one hand and to the pawl on the other hand in a movable, in particular pivotable, manner, so that by moving the actuating element in translation relative to the housing and in particular along the axis of movement, the pawl can be moved from one position to the other position via the lever by means of the actuating element while moving the lever relative to the pawl and relative to the actuating element. This allows a particularly space-saving movement of the pawl to be achieved.
  • Teeth of the locking toothing protrude from a base body, in particular the parking lock gear, in the axial direction of the electric machine, which ensures a particularly space-saving design of the parking lock device.
  • a further embodiment of the invention is characterized in that the electrical machine is designed as a radial flux machine, whereby a particularly compact design can be achieved.
  • the rotor is designed as an external rotor, so that a particularly compact design can be achieved.
  • the rotor of the electric machine is a first rotor of the electric machine, which has a second rotor provided in addition to the first rotor and, in particular, permanently connected to the first rotor in a rotationally fixed manner.
  • the locking pawl is arranged between the motors, viewed in the axial direction of the electric machine.
  • the aforementioned electrical machine is a first electrical machine of the drive system, which for example has a second electrical machine provided in addition to the first electrical machine, which has for example a second stator and a second rotor.
  • the second rotor can be driven by means of the second stator and can thus be rotated about a second machine axis of rotation relative to the second stator.
  • the electrical machines are preferably arranged coaxially to one another, so that the machine axes of rotation coincide.
  • the rotors can be rotated relative to one another, in particular about the respective machine axis of rotation.
  • the locking pawl is arranged between the first rotor of the first electrical machine and the second rotor of the second electrical machine, viewed in the axial direction of the respective electrical machine, so that a particularly space-saving integration of the parking lock device can be achieved.
  • the previous and following statements on the first electrical machine, the first stator and the first rotor can also be easily transferred to the second electrical machine, the second stator and the second rotor and vice versa.
  • the parking lock device has, for example, a second locking toothing provided on the second rotor of the second electric machine and thus rotatable with the second rotor of the second electric machine, which is provided in addition to the first locking toothing.
  • the parking lock device has a second locking pawl provided in addition to the locking pawl as a first locking pawl, which is rotatable relative to the rotors of the electric Machines, is movable, in particular pivotable, relative to the locking teeth and relative to the housing between a second locking position and a second release position.
  • the second pawl is pivotable about a second pivot axis relative to the second locking position and relative to the second release position, wherein the second pivot axis is spaced from the first pivot axis and from the respective machine axis of rotation, for example runs parallel to the first pivot axis and in particular parallel to the respective machine axis of rotation.
  • the previous and following statements on the first pawl can also be easily transferred to the second pawl and vice versa.
  • the second pawl engages in the second locking teeth, whereby the second rotor of the second electrical machine is secured against rotation relative to the housing, in particular about the second machine axis of rotation.
  • the second rotor of the second electrical machine and the second pawl are connected to the housing in a rotationally fixed manner.
  • the second pawl does not engage the second locking teeth, whereby the second pawl releases the second rotor of the second electric machine for rotation relative to the housing, in particular about the second machine rotation axis.
  • the second locking teeth are arranged radially outside the second pawl. This allows the parking lock to be implemented in a particularly space-saving manner.
  • a second aspect of the invention relates to a motor vehicle, also referred to simply as a vehicle and preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, which has an electric drive system according to the first aspect of the invention.
  • Advantages and advantageous embodiments of the first aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous embodiments of the second aspect of the invention and vice versa.
  • Fig. 1 shows a partial schematic sectional view of an electric drive system for a motor vehicle
  • Fig. 2 shows a further schematic sectional view of the drive system
  • Fig. 3 shows a partial schematic perspective view of the drive system
  • Fig. 4 shows a partial schematic and perspective exploded view of the drive system
  • Fig. 5 shows a further schematic perspective view of the drive system
  • Fig. 6 shows a further schematic perspective view of the drive system
  • Fig. 7 shows a further schematic perspective view of the drive system.
  • Fig. 1 shows a detail in a schematic longitudinal sectional view of an electric drive system 10 for a motor vehicle, also referred to simply as a vehicle.
  • the drive system 10 has a housing 12, a first electric machine 14 and a second electric machine 16 provided in addition to the first electric machine 14, wherein the respective electric machine 14, 16 is designed as a respective axial flux machine (AFM).
  • the respective electric machine 14, 16 is at least partially arranged in the housing 12.
  • the electric machine 14 has a first stator 18, which is, for example, rotationally connected to the housing 12.
  • the first electrical machine 14 has a first rotor 20, which can be driven by means of the stator 18 and is therefore rotatable about a machine rotation axis, also simply referred to as the rotation axis, relative to the stator 18 and relative to the housing 12.
  • the second electrical machine 16 has a second stator 22, which is, for example, rotationally connected to the housing 12.
  • the second electrical machine 16 has a second rotor 24, which can be driven by means of the stator 22 and is therefore rotatable about the machine rotation axis relative to the housing 12 and relative to the rotor 20.
  • the electrical machines 14 and 16 are arranged coaxially to one another, with the rotors 20 and 24, for example, being rotatable relative to one another.
  • the respective electric machine 14, 16 can provide a respective drive torque, by means of which, for example, at least one vehicle wheel of a vehicle axle of the motor vehicle can be driven, in particular purely electrically.
  • the electric machine 14 can drive a first vehicle wheel of the vehicle axle via its rotor 20, and for example the electric machine 16 can drive a second vehicle wheel of the vehicle axle via its rotor 24, bypassing the first vehicle wheel, wherein, for example, the electric machine 14 can drive the first vehicle wheel via its rotor 20, bypassing the second vehicle wheel.
  • the first vehicle wheel and the second vehicle wheel are also collectively referred to as drive wheels and are vehicle wheels of the same vehicle axle, wherein the drive wheels are ground contact elements of the motor vehicle.
  • the rotor 20 is coupled, in particular permanently, to the first vehicle wheel in a torque-transmitting manner, or the rotor 20 can be coupled to the first vehicle wheel in a torque-transmitting manner.
  • the rotor 24 is coupled, in particular permanently, to the second vehicle wheel in a torque-transmitting manner, or the rotor 24 can be coupled to the second vehicle wheel in a torque-transmitting manner. It can be seen that the rotors 20 and 24 are at least partially arranged in the housing 12.
  • the drive system 10 has a parking lock device 26, also referred to as a parking lock.
  • the parking lock device 26 has a first locking toothing 28 provided on the first rotor 20 and thus rotatable with the first rotor 20 about the machine rotation axis relative to the housing 12, which is formed, for example, by a first parking lock wheel 30 of the parking lock device 26.
  • the parking lock device 26 has a first locking toothing 28 provided on the second rotor 24 and thus rotatable with the second rotor 24 about the machine rotation axis relative a second locking toothing 32 which can rotate with the housing 12 and is formed, for example, by a second parking lock gear 34.
  • the parking lock device 26 further comprises a first pawl 36 associated with the first locking toothing 28 and a second pawl 38 associated with the second locking toothing 32 and provided in addition to the first pawl 36.
  • the pawl 36 can be pivoted relative to the rotors 20 and 24, relative to the housing 12 and relative to the locking toothings 28 and 32 about a first pivot axis S1 between a first locking position and a first release position.
  • the machine rotation axis can be seen in Fig. 2 and is designated by D, with the machine rotation axis D running perpendicular to the image plane of Fig. 2.
  • the second pawl 38 can be pivoted about a second pivot axis S2 relative to the rotors 20 and 24, relative to the locking teeth 28 and 32 and relative to the housing 12 between a second locking position and a second release position. It can be seen that the pivot axes S1 and S2 are spaced apart from one another and run parallel to one another, wherein the pivot axes S1 and S2 are also each spaced apart from the machine rotation axis D (axis of rotation) and each run parallel to the machine rotation axis D.
  • the respective pawl 36, 38 is held on the housing 12 so as to be pivotable about the respective pivot axis S1, S2 relative to the housing 12, in particular in such a way that relative rotations about the machine rotation axis between the housing 12 and the respective pawl 36, 38 are prevented.
  • the respective pawl 36, 38 engages in the respectively associated locking teeth 28, 32, so that in the first locking position the pawl 36 engages in the associated locking teeth 28, and so that in the second locking position the second pawl 38 engages in the associated second locking teeth 32.
  • the rotors 20 and 24 are connected to the housing 12 in a rotationally fixed manner, so that the respective rotor 20, 24 can neither be rotated in a first direction of rotation running about the machine rotation axis D nor in a second direction of rotation running about the machine rotation axis D and opposite to the first direction of rotation relative to the housing 12, in particular by more than 90 degrees, in particular 30 degrees and most particularly 10 degrees.
  • the locking pawl 36 does not engage the locking teeth 32
  • the locking pawl 38 does not engage the locking teeth 28.
  • the locking pawl 36 does not engage the locking teeth 28 or the locking teeth 32
  • the locking pawl 38 does not engage the Locking teeth 28 or in the locking teeth 32. If the pawls 36 and 38 are in their release positions, the respective rotor 20, 24 can be rotated about the machine rotation axis D at least in the first direction of rotation and preferably also in the second direction of rotation, preferably by more than 360 degrees and most preferably without limitation. The motor vehicle is thus secured against unwanted rolling away in the locking positions of the pawls 36 and 38, and in the release positions of the pawls 36 and 38 the motor vehicle can roll and in doing so be driven in particular by the respective electric machine 14, 16.
  • the locking teeth 28 are arranged radially outside the locking pawl 36 at least in the first release position, and the locking teeth 32 are arranged radially outside the locking pawl 38 at least in the second release position. It can be seen particularly well from Fig. 2 that at least in the release positions of the locking pawls 36 and 38, the locking teeth 28 and 32 are arranged radially, i.e. in the radial direction of the respective electrical machine 14, 16, outside, i.e. further outward than the locking pawls 36 and 38, which are thus radially inner locking pawls 36 and 38.
  • the respective pawl 36, 38 can be moved outwardly from its respective release position into its respective locking position in the radial direction of the respective electrical machine 14, 16, the axial direction of which runs perpendicular to the radial direction and coincides with the machine rotation axis D.
  • the respective locking pawl 36, 38 has a respective engagement region 40, 42 which engages in the respective locking toothing 28, 32 in the respective locking position, in particular in such a way that in the respective locking position of the respective locking pawl 36, 38, with respect to the entire respective locking pawl 36, 38, only the respective engagement region 40, 42 of the respective locking pawl 36, 38 engages in the respective, associated locking toothing 28, 2.
  • the entire respective pawl 36, 38 is arranged radially within the respective associated locking teeth 28, 32, wherein, for example, in the respective locking position of the respective pawl 36, 38 with the exception of the respective engagement region 40, 42 of the respective pawl 36, 38, the entire respective pawl 36, 38 is arranged radially within the respective associated locking teeth 28, 32.
  • the respective pawl 36, 38 extends in an arc shape in the circumferential direction of the respective electrical machine 14, 16, which runs around the machine rotation axis D, at least partially around the machine rotation axis D. In Fig. 2, the said circumferential direction is illustrated by a double arrow 44.
  • the parking lock device 26 has an actuator 46, in particular common to the pawls 36 and 38, by means of which the respective pawl 36, 38 can be moved from the respective release position to the respective locking position and preferably also from the respective locking position to the respective release position.
  • the pawls 38 and 36 can be moved simultaneously from the release positions to the locking position and, for example, also from the locking positions to the release positions by means of the actuator 46.
  • the actuator 46 has a motor 48, for example designed as an electric motor, and an actuating element 50, also referred to as the first actuating element, which can be moved translationally relative to the housing 12, in particular along a movement axis.
  • the movement axis is designated 52 in Fig.
  • the actuating element 50 can be driven at least indirectly by means of the motor 48 and can therefore be moved in translation relative to the housing 12 along the movement axis 52.
  • the actuator 46 has a first lever 54 assigned to the locking pawl 36 and a second lever 56 assigned to the locking pawl 38.
  • the motor 48 is a motor common to the locking pawls 36 and 38, by means of which the locking pawls 36 and 38 can be moved, in particular simultaneously, from the release positions to the locking positions and, for example, also from the locking positions to the release positions.
  • the actuating element 50 is an actuating element common to the locking pawls 36 and 38, by means of which the locking pawls 36 and 38 can be moved by means of the motor 48, in particular simultaneously from the release positions to the locking positions and preferably also vice versa from the locking positions to the release positions.
  • the lever 54 is coupled to the actuating element 50 and to the locking pawl 36 in a movable, in particular pivotable, manner
  • the lever 56 is coupled to the locking pawl 38 and the actuating element 50 in a movable, in particular pivotable, manner, such that a translational movement of the actuating element 50 relative to the housing 12 and along the movement axis 52 causes the respective locking pawl 36, 38 to be moved via the respectively assigned Levers 54, 56 are movable, in this case pivotable, by moving, in particular pivoting, the respective lever 54, 56 relative to the respective pawl 36, 38 and relative to the actuating element 50 from the respective release position into the respective blocking position and preferably vice versa from the respective blocking position into the respective release position.
  • first positions of the levers 54 and 56 are illustrated by solid lines, and second positions of the levers 54 and 56 are illustrated by dashed lines.
  • the levers 54 and 56 are in the first positions when the pawls 36 and 38 are in the blocking positions, and the levers 54 and 56 are in the second positions when the pawls 36 and 38 are in their release positions, and are therefore disengaged. In the blocking positions, the pawls 36 and 38 are inserted.
  • the respective lever 54, 56 is coupled to the respectively associated locking pawl 36, 38 via a respective, flexible and thus, for example, elastically deformable element 58, 60, which is designed, for example, as a spring, in particular as a solid body.
  • the actuating element 50 is moved by means of the motor 48 in order to engage the respective locking pawl 36, 38, thus to move it from the respective release state to the respective locking state, and if, for example, the respective locking pawl 36, 38 cannot be moved from its respective release position to its respective locking position, for example due to a so-called tooth-on-tooth position, then the respective element 58, 60 is, for example, elastically deformed and the respective locking pawl 36, 38 remains, for example, in its respective release position.
  • the tooth-on-tooth position is canceled and the initially elastically deformed element 58, 60 can at least partially relax and thereby move the respective pawl 36, 38 from its release position to its locking position.
  • the element 58, 60 Because the element 58, 60 is elastically deformed in or through the tooth-on-tooth position, the element 58, 60 provides a spring force by means of which the respective pawl 36, 38 can be inserted as a result of the tooth-on-tooth position being canceled, and thus moved from the respective release position to the respective locking position.
  • the tooth-on-tooth position means, for example, that the respective
  • Engagement area 40, 42 in particular at least one tooth of the respective engagement area 40, 42 in the radial direction of the respective electrical machine 14, 16 outwards does not overlap with a corresponding tooth gap of the respective locking teeth 28, 32, but rather overlaps with a wall or a tooth of the respective locking teeth 28, 32, thereby preventing the movement of the respective pawl 36, 38 from the respective release position into the respective locking position.
  • the respective engagement region 40, 42 or its respective tooth comes into such an overlap with a respective tooth gap of the respective locking toothing 28, 32 that the respective engagement region 40, 42 or its respective tooth is overlapped in the radial outward direction by a corresponding tooth gap of the respective locking toothing 28, 32, so that the respective pawl 36, 38 can be moved into engagement with the respective locking toothing 28, 32.
  • the motor 48 is also referred to as a servomotor.
  • the motor 48 and the actuating element 50 are components of a spindle drive, also referred to as a spindle actuator, wherein the actuating element 50 is designed as a threaded spindle, for example.
  • the housing 12 has, for example, a housing part 62 designed as an intermediate housing part, on which the locking pawls 36 and 38 are held pivotably.
  • Fig. 4 shows, by way of example, the rotor 200 with the locking teeth 28, which extend, for example, in the circumferential direction of the electric machine 14 and thus of the drive system 10, completely encircling the machine axis of rotation D, and has teeth 64 and tooth gaps 68, which are arranged alternately one after the other and in particular evenly distributed in the circumferential direction of the drive system 10.
  • the movement or mobility of the actuating element 50 along the movement axis 52 and the associated movements of the levers 54 and 56, which are designed in particular as pivoting movements, can be seen particularly well from Figs. 5 to 7.
  • the housing part 62 has, for example, a guide 66, designed in particular as a guide sleeve, which is penetrated, for example, by the actuating element 50, in particular completely.
  • a guide 66 designed in particular as a guide sleeve, which is penetrated, for example, by the actuating element 50, in particular completely.
  • the locking pawls 36 and 38 are in the release positions.
  • the pawls 36 and 38 are in their locking positions.
  • the respective elastically deformable and thus flexible element 58, 60 is made of rubber, that is to say in particular of an elastomer.
  • pawls 36 and 38 are arranged in the axial direction of the respective electrical machine 14, 16, the axial direction of which is illustrated by a double arrow 70 and coincides with the machine rotation axis D, between the rotors 20 and 24 and in particular between the parking lock gears 30 and 34.
  • respective teeth of the respective locking toothing 28, 32 protrude in the axial direction of the respective electrical machine 14, 16 from a respective base body G, in particular of the respective parking lock gear 30, 34, so that the respective teeth of the respective locking toothing 28, 32 are axially oriented.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem (10), mit einem Gehäuse (12), mit wenigstens einer elektrischen Maschine (14), welche wenigstens einen relativ zu dem Gehäuse (12) drehbaren Rotor (20) aufweist, und mit einer Parksperreneinrichtung (26), welche eine an dem Rotor (20) vorgesehene und dadurch mit dem Rotor (20) mitdrehbare Sperrverzahnung (28) und wenigstens eine Sperrklinke (36) aufweist, welche relativ zu dem Rotor (20), der Sperrverzahnung (28) und dem Gehäuse (12) zwischen einer Sperrstellung und einer Freigabestellung bewegbar ist. In der Sperrstellung greift die Sperrklinke (36) in die Sperrverzahnung (28) ein, wodurch der Rotor (20) gegen eine relativ zu dem Gehäuse (12) erfolgende Drehung gesichert ist. In der Freigabestellung unterbleibt ein Eingreifen der Sperrklinke (36) in die Sperrverzahnung (28), wodurch die Sperrklinke (36) den Rotor (20) für eine relativ zu dem Gehäuse (12) erfolgende Drehung freigibt, wobei zumindest in der Freigabestellung die Sperrverzahnung (28) in radialer Richtung des elektrischen Antriebssystems (10) und somit der elektrischen Maschine (14) weiter außen als die Sperrklinke (36) angeordnet ist, und wobei Zähne (64) der Sperrverzahnung (28) in axialer Richtung der elektrischen Maschine (14) von einem Grundköper (G) abstehen.

Description

Elektrisches Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen, mit einem solchen elektrischen Antriebssystem.
Die DE 102020200 770 A1 offenbart einen elektrischen Antrieb für ein Kraftfahrzeug, mit einem Antriebsgehäuse mit einem Motorgehäuseabschnitt, welcher einen Motorraum definiert. Vorgesehen sind ein in dem Motorraum angeordneter Stator und ein Rotor, welcher mittels einer Rotorwelle drehbar zu dem Stator gelagert ist. Des Weiteren ist es vorgesehen, dass der elektrische Antrieb eine Parksperrenvorrichtung mit einer Eingriffsmechanik zur Verriegelung der Rotorwelle gegenüber dem Antriebsgehäuse aufweist.
Die WO 2017 / 110 577 A1 offenbart eine Fahrzeugantriebsvorrichtung, umfassend zwei Elektromotoren zum unabhängigen Antrieb von linken und rechten Antriebsrädern, zwei Untersetzungsgetriebe zur individuellen Reduzierung der Drehzahl der beiden Elektromotoren und zur Übertragung der Kraft auf die linken und rechten Antriebsräder, sowie einen Parksperrmechanismus zum Blockieren der beiden Antriebsräder.
Die DE 10 2017217 469 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug mit einer Sperreinrichtung zum Sichern des Kraftfahrzeugs gegen Wegrollen, wobei die Sperreinrichtung eine schaltbare erste Sperreinheit aufweist, welche dazu ausgebildet ist, ein erstes Rad des Kraftfahrzeugs nur gemäß einer ersten Rotationsrichtung zu sperren, und eine schaltbare zweite Sperreinheit, welche dazu ausgebildet ist, ein von dem ersten Rad verschiedenes zweites Rad des Kraftfahrzeugs nur gemäß einer zweiten Rotationsrichtung zu sperren, und wobei die erste Sperreinheit ausgebildet ist, durch Sperren des ersten Rads gemäß der ersten Rotationsrichtung eine Bewegung des Kraftfahrzeugs gemäß einer ersten Fahrtrichtung zu verhindern, und die zweite Sperreinheit ausgebildet ist, durch Sperren des zweiten Rads gemäß der zweiten Rotationsrichtung eine Bewegung des Kraftfahrzeugs gemäß einer zweiten Fahrtrichtung, entgegengesetzt zu der ersten Fahrtrichtung, zu verhindern.
Die DE 10 2020 105 874 B3 offenbart eine Bremsvorrichtung, umfassend eine Bremseinheit und ein relativ zu der Bremseinheit bewegliches und mit dieser in Eingriff bringbares Kontaktelement.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein elektrisches Antriebssystem sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen elektrischen Antriebssystem zu realisieren, sodass eine Parksperre besonders vorteilhaft realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein elektrisches Antriebssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein auch als elektrische Antriebseinrichtung bezeichnetes und als elektrische Antriebseinrichtung ausgebildetes elektrisches Antriebssystem für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand das elektrische Antriebssystem aufweist und mittels des elektrischen Antriebssystems, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Das elektrische Antriebssystem weist ein Gehäuse und wenigstens eine elektrische Maschine auf, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Insbesondere ist die elektrische Maschine zumindest überwiegend in dem Gehäuse angeordnet. Ganz vorzugsweise ist die elektrische Maschine eine Hochvolt-Komponente, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist und ganz vorzugsweise mehrere Hundert Volt beträgt. Die elektrische Maschine weist wenigstens einen Rotor auf, welcher, insbesondere um eine Maschinendrehachse, relativ zu dem Gehäuse drehbar ist. Beispielsweise weist die elektrische Maschine wenigstens einen Stator auf, mittels welchem der Rotor antreibbar und dadurch insbesondere um die Maschinendrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar ist. Ganz insbesondere kann die elektrische Maschine über ihren Rotor Antriebsdrehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Das elektrische Antriebssystem weist außerdem eine Parksperreneinrichtung auf, welche eine an dem Rotor vorgesehene und dadurch mit dem Rotor, insbesondere um die Maschinendrehachse, relativ zu dem Gehäuse mitdrehbare Sperrverzahnung aufweist. Die Sperrverzahnung wird auch einfach als Verzahnung oder Parksperrenverzahnung bezeichnet. Es ist denkbar, dass die Sperrverzahnung separat von dem Rotor, insbesondere separat von einer Rotorwelle des Rotors, ausgebildet und, insbesondere permanent, drehfest mit dem Rotor, insbesondere der Rotorwelle, verbunden ist. Beispielsweise ist die Sperrverzahnung durch ein Parksperrenrad der Parksperreneinrichtung realisiert, wobei es denkbar ist, dass das Parksperrenrad separat von dem Rotor, insbesondere von der Rotorwelle, ausgebildet und, insbesondere permanent, drehfest mit dem Rotor, insbesondere mit der Rotorwelle, verbunden ist. Die einfach auch als Parksperre bezeichnete Parksperreneinrichtung weist außerdem wenigstens eine Sperrklinke auf, welche relativ zu dem Rotor, relativ zu der Sperrverzahnung und relativ zu dem Gehäuse zwischen einer Sperrstellung und einer Freigabestellung bewegbar, insbesondere verschwenkbar, ist. Ganz vorzugsweise ist die Sperrklinke relativ zu dem Rotor, relativ zu der Sperrverzahnung und relativ zu dem Gehäuse zwischen der Sperrstellung und der Freigabestellung um eine Schwenkachse verschwenkbar. Beispielsweise verläuft die Schwenkachse parallel zur Maschinendrehachse, wobei die Schwenkachse von der Maschinendrehachse beabstandet ist. Beispielsweise ist die Sperrklinke zumindest bezogen auf die Maschinendrehachse drehfest an dem Gehäuse festgelegt, sodass um die Maschinendrehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen der Sperrklinke und dem Gehäuse unterbunden sind. Die Sperrstellung ist eine erste Stellung oder wird auch als erste Stellung der Sperrklinke bezeichnet, wobei die Freigabestellung eine zweite Stellung ist oder auch als zweite Stellung der Sperrklinke bezeichnet wird. In der Sperrstellung greift die Sperrklinke in die Sperrverzahnung ein, wodurch die Sperrklinke mit der Sperrverzahnung formschlüssig zusammenwirkt. Hierdurch ist der Rotor gegen eine relativ zu dem Gehäuse insbesondere um die Maschinendrehachse erfolgende Drehung gesichert, insbesondere derart, dass sowohl eine in eine erste Drehrichtung um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse erfolgende Drehung des Rotors als auch eine in eine zweite Drehrichtung um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse erfolgende Drehung des Rotors unterbunden sind, mithin insbesondere der Rotor drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist. Die erste Drehrichtung und die zweite Drehrichtung verlaufen um die Drehachse somit gegensinnig, sodass die zweite Drehrichtung der ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist. In der Freigabestellung unterbleibt ein Eingreifen der Sperrklinke in die Sperrverzahnung. Dies bedeutet, dass in der Freigabestellung die Sperrklinke nicht in die Sperrverzahnung eingreift, wodurch die Sperrklinke den Rotor für eine um die Maschinendrehachse relativ zu dem Gehäuse erfolgende Drehung freigibt, insbesondere derart, dass in der Freigabestellung der Sperrklinke der Rotor um die Maschinendrehachse relativ zu dem Gehäuse in die erste Drehrichtung und/oder in die zweite Drehrichtung gedreht werden kann. Die Maschinendrehachse wird auch einfach als Drehachse bezeichnet. Somit ist in der Sperrstellung die Parksperre (Parksperreneinrichtung) aktiviert, das heißt eingelegt, und in der Freigabestellung ist die Parksperre (Parksperreneinrichtung) ausgelegt, mithin deaktiviert.
Beispielsweise ist der Rotor mit wenigstens einem Fahrzeugrad einer Fahrzeugachse des Kraftfahrzeugs drehmomentübertragend gekoppelt oder koppelbar, wobei es denkbar ist, dass der Rotor mit wenigstens oder genau zwei Fahrzeugrädern der Fahrzeugachse drehmomentübertragend gekoppelt oder koppelbar ist. Die Fahrzeugräder der Fahrzeugachse sind Bodenkontaktelemente, über welche das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs nach unten hin an einem Boden abstützbar oder abgestützt ist. Wird das Kraftfahrzeug entlang des Bodens gefahren, während das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs nach unten hin über die Bodenkontaktelemente an dem Boden abgestützt ist, so rollen die Bodenkontaktelemente, insbesondere direkt, an dem Boden ab. Die Fahrzeugräder werden auch als Räder bezeichnet, und die Fahrzeugachse wird auch als Achse bezeichnet. Wenn zuvor und im Folgenden die Rede von dem Fahrzeugrad ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, das drehmomentübertragend mit dem Rotor verbundene oder verbindbare, wenigstens eine Fahrzeugrad zu verstehen. In der Sperrstellung sind relativ zu dem Gehäuse erfolgende Drehungen des Fahrzeugrads unterbunden oder unterbindbar, sodass in der oder mittels der Sperrstellung, das heißt dann oder dadurch, wenn oder dass die Parksperre eingelegt ist, ein unerwünschtes Wegrollen des Kraftfahrzeugs unterbunden ist, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn das Kraftfahrzeug an einem Gefälle abgestellt, insbesondere geparkt, ist. In der Freigabestellung ist das Fahrzeugrad relativ zu dem Gehäuse drehbar, sodass in der Freigabestellung das Kraftfahrzeug rollen kann und sodass insbesondere in der Freigabestellung der Rotor das Fahrzeugrad und somit das Kraftfahrzeug antreiben kann.
Um nun die Parksperreneinrichtung, mithin die Parksperre, besonders bauraumgünstig und somit besonders vorteilhaft realisieren, insbesondere in das Antriebssystem integrieren, zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest in der Freigabestellung der Sperrklinke die Sperrverzahnung radial außerhalb der, insbesondere gesamten, Sperrklinke angeordnet ist. Dies bedeutet, dass zumindest in der Freigabestellung die Sperrverzahnung in radialer Richtung des elektrischen Antriebssystems und somit der elektrischen Maschine, deren axiale Richtung senkrecht zur radialen Richtung verläuft und mit der Maschinendrehachse zusammenfällt, weiter außen als die, insbesondere gesamte, Sperrklinke angeordnet ist, sodass beispielsweise die Sperrklinke in radialer Richtung der elektrischen Maschine und somit des elektrischen Antriebssystems nach außen hin aus der Freigabestellung in die Sperrstellung bewegbar ist. Umgekehrt ausgedrückt ist die, insbesondere gesamte, Sperrklinke zumindest in der Freigabestellung radial innerhalb der Sperrverzahnung angeordnet, sodass zumindest in der Freigabestellung die, insbesondere gesamte, Sperrklinke in radialer Richtung der elektrischen Maschine und somit des elektrischen Antriebssystems weiter innen als die, insbesondere gesamte, Sperrverzahnung angeordnet ist. Somit ist die Sperrklinke eine radial innenliegende Sperrklinke, wodurch eine besonders bauraumgünstige Anordnung und somit Umsetzung der Parksperre dargestellt werden kann.
Um die Parksperreneinrichtung besonders bauraumgünstig realisieren zu können, ist es bei einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Sperrklinke einen beispielsweise wenigstens oder genau einen Eingriffszahn aufweisenden oder bildenden Eingriffsbereich aufweist, welcher in der Sperrstellung in die Sperrverzahnung eingreift und somit beispielsweise in der Sperrstellung in radialer Richtung der elektrischen Maschine nach außen hin betrachtet zumindest teilweise auf gleicher Höhe wie die Sperrverzahnung angeordnet ist sowie beispielsweise gegebenenfalls in radialer Richtung der elektrischen Maschine nach außen hin teilweise die Sperrverzahnung überragt. Dabei ist es vorgesehen, dass in der Freigabestellung die gesamte Sperrklinke radial innerhalb der Sperrverzahnung angeordnet ist, wobei in der Sperrstellung mit Ausnahme des Eingriffsbereiches die gesamte Sperrklinke radial innerhalb der Sperrverzahnung angeordnet ist. Dadurch kann die Parksperre besonders bauraumgünstig in das Antriebssystem integriert werden.
Wenn zuvor und im Folgenden die Rede von der axialen Richtung ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, die axiale Richtung der elektrischen Maschine und somit des elektrischen Antriebssystems insgesamt zu verstehen, wobei dann, wenn zuvor und im Folgenden die Rede von der radialen Richtung ist, darunter, falls nichts anderes angegeben ist, die radiale Richtung der elektrischen Maschine und somit des elektrischen Antriebssystems zu verstehen.
Eine weitere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass sich die Sperrklinke bogenförmig in um die Maschinendrehachse verlaufender Umfangsrichtung der elektrischen Maschine und somit des Antriebssystems insgesamt zumindest oder ausschließlich teilweise um die Drehachse herum erstreckt, wodurch eine besonders kompakte Bauweise der Parksperreneinrichtung dargestellt werden kann.
Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Parksperreneinrichtung einen beispielsweise elektrisch, elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch betreibbaren Aktor aufweist, mittels welchem die Sperrklinke zumindest aus einer der Stellungen in die andere Stellung sowie beispielsweise aus der anderen Stellung in die eine Stellung bewegbar ist. Dadurch kann die Sperrklinke bedarfsgerecht und bauraumgünstig zwischen den Stellungen bewegt werden.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Aktor einen Motor aufweist, welcher beispielsweise als ein Elektromotor ausgebildet ist. Der Aktor weist außerdem ein Betätigungselement auf, welches zumindest mittelbar mittels des Motors antreibbar und dadurch relativ zu dem Gehäuse, insbesondere entlang einer Bewegungsachse, translatorisch bewegbar ist. Die Bewegungsachse verläuft beispielsweise in einer Ebene, welche senkrecht oder schräg zur Maschinendrehachse verläuft, wobei es insbesondere denkbar ist, dass die Bewegungsachse in radialer Richtung der elektrischen Maschine verläuft. Insbesondere kann das Betätigungselement durch Antreiben des Betätigungselements relativ zu dem Rotor und/oder relativ zu der Sperrverzahnung und/oder relativ zu der Sperrklinke insbesondere entlang der Bewegungsachse translatorisch bewegt, das heißt verschoben, werden. Der Aktor weist außerdem wenigstens einen auch als Schalthebel bezeichneten Hebel auf, welcher mit dem Betätigungselement einerseits und mit der Sperrklinke andererseits jeweils bewegbar, insbesondere verschwenkbar, gekoppelt ist, sodass durch relativ zu dem Gehäuse und insbesondere entlang der Bewegungsachse erfolgendes, translatorisches Bewegen des Betätigungselements die Sperrklinke über den Hebel mittels des Betätigungselements unter relativ zu der Sperrklinke und relativ zu dem Betätigungselement erfolgendes Bewegen des Hebels aus der einen Stellung in die andere Stellung bewegbar ist. Dadurch kann eine besonders platzsparende Bewegung der Sperrklinke realisiert werden.
Zähne der Sperrverzahnung stehen in axialer Richtung der elektrischen Maschine von einem Grundkörper, insbesondere des Parksperrenrads, ab, wodurch ein besonders platzsparender Aufbau der Parksperreneinrichtung gewährleistet werden kann. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die elektrische Maschine als eine Radialflussmaschine ausgebildet ist, wodurch ein besonders kompakter Aufbau dargestellt werden kann.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Rotor als ein Außenläufer ausgebildet ist, sodass eine besonders kompakte Bauform dargestellt werden kann.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Rotor der elektrischen Maschine ein erster Rotor der elektrischen Maschine ist, welcher einen zusätzlich zu dem ersten Rotor vorgesehenen und, insbesondere permanent, drehfest mit dem ersten Rotor verbundenen, zweiten Rotor aufweist. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass die Sperrklinke in axialer Richtung der elektrischen Maschine betrachtet zwischen den Motoren angeordnet ist.
Bei einer weiteren Ausgestaltung ist es möglich, dass die zuvor genannte, elektrische Maschine eine erste elektrische Maschine des Antriebssystems ist, welches beispielsweise eine zusätzlich zu der ersten elektrischen Maschine vorgesehene, zweite elektrische Maschine aufweist, welche beispielsweise einen zweiten Stator und einen zweiten Rotor aufweist. Mittels des zweiten Stators ist der zweite Rotor antreibbar und dadurch um eine zweite Maschinendrehachse relativ zu dem zweiten Stator drehbar. Vorzugsweise sind die elektrischen Maschinen koaxial zueinander angeordnet, sodass die Maschinendrehachsen zusammenfallen. Beispielsweise sind die Rotoren insbesondere um die jeweilige Maschinendrehachse relativ zueinander drehbar. Dabei ist insbesondere denkbar, dass die Sperrklinke in axialer Richtung der jeweiligen, elektrischen Maschine betrachtet zwischen dem ersten Rotor der ersten elektrischen Maschine und dem zweiten Rotor der zweiten elektrischen Maschine angeordnet ist, sodass eine besonders platzsparende Integration der Parksperreneinrichtung darstellbar ist. Die vorigen und folgenden Ausführungen zu der ersten elektrischen Maschine, dem ersten Stator und dem ersten Rotor können ohne Weiteres auch auf die zweite elektrische Maschine, den zweiten Stator und den zweiten Rotor übertragen werden und umgekehrt.
Die Parksperreneinrichtung weist dabei beispielsweise eine an dem zweiten Rotor der zweiten elektrischen Maschine vorgesehene und dadurch mit dem zweiten Rotor der zweiten elektrischen Maschine mitdrehbare, zweite Sperrverzahnung auf, welche zusätzlich zu der ersten Sperrverzahnung vorgesehen ist. Beispielsweise weist die Parksperreneinrichtung eine zusätzlich zu der Sperrklinke als erste Sperrklinke vorgesehene, zweite Sperrklinke auf, welche relativ zu den Rotoren der elektrischen Maschinen, relativ zu den Sperrverzahnungen und relativ zu dem Gehäuse zwischen einer zweiten Sperrstellung und einer zweiten Freigabestellung bewegbar, insbesondere verschwenkbar, ist. Beispielsweise ist die zweite Sperrklinke um eine zweite Schwenkachse relativ zu der zweiten Sperrstellung und relativ zu der zweiten Freigabestellung verschwenkbar, wobei die zweite Schwenkachse von der ersten Schwenkachse und von der jeweiligen, Maschinendrehachse beabstandet ist, beispielsweise parallel zur ersten Schwenkachse und insbesondere parallel zur jeweiligen Maschinendrehachse verläuft. Die vorigen und folgenden Ausführungen zur ersten Sperrklinke können ohne Weiteres auch auf die zweite Sperrklinke übertragen werden und umgekehrt. In der zweiten Sperrstellung greift die zweite Sperrklinke in die zweite Sperrverzahnung ein, wodurch der zweite Rotor der zweiten elektrischen Maschine gegen eine relativ zu dem Gehäuse insbesondere um die zweite Maschinendrehachse erfolgende Drehung gesichert ist. Insbesondere ist in der zweiten Sperrstellung der zweite Rotor der zweiten elektrischen Maschine und der zweiten Sperrklinke drehfest mit dem Gehäuse verbunden. In der zweiten Freigabestellung unterbleibt ein Eingreifen der zweiten Sperrklinke in die zweite Sperrverzahnung, wodurch die zweite Sperrklinke den zweiten Rotor der zweiten elektrischen Maschine für eine relativ zu dem Gehäuse erfolgende Drehung insbesondere um die zweite Maschinendrehachse freigibt. Beispielsweise ist es vorzugsweise vorgesehen, dass zumindest in der zweiten Freigabestellung die zweite Sperrverzahnung radial außerhalb der zweiten Sperrklinke angeordnet ist. Dadurch kann die Parksperre besonders bauraumgünstig realisiert werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes und vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches ein elektrisches Antriebssystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht eines elektrischen Antriebssystems für ein Kraftfahrzeug;
Fig. 2 ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht des Antriebssystems;
Fig. 3 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht des Antriebssystems;
Fig. 4 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Explosionsansicht des Antriebssystems;
Fig. 5 ausschnittsweise eine weitere schematische Perspektivansicht des Antriebssystems;
Fig. 6 ausschnittsweise eine weitere schematische Perspektivansicht des Antriebssystems; und
Fig. 7 ausschnittsweise eine weitere schematische Perspektivansicht des Antriebssystems.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Längsschnittansicht ein elektrisches Antriebssystem 10 für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug. Das Antriebssystem 10 weist ein Gehäuse 12, eine erste elektrische Maschine 14 und eine zusätzlich zur ersten elektrischen Maschine 14 vorgesehene, zweite elektrische Maschine 16 auf, wobei die jeweilige elektrische Maschine 14, 16 als eine jeweilige Axialflussmaschine (AFM) ausgebildet ist. Die jeweilige elektrische Maschine 14, 16 ist zumindest teilweise in dem Gehäuse 12 angeordnet. Die elektrische Maschine 14 weist einen ersten Stator 18 auf, welcher beispielsweise drehtest mit dem Gehäuse 12 verbunden ist. Die erste elektrische Maschine 14 weist einen ersten Rotor 20 auf, welcher mittels des Stators 18 antreibbar und dadurch um eine einfach auch als Drehachse bezeichnete Maschinendrehachse relativ zu dem Stator 18 und relativ zu dem Gehäuse 12 drehbar ist. Die zweite elektrische Maschine 16 weist einen zweiten Stator 22 auf, welcher beispielsweise drehtest mit dem Gehäuse 12 verbunden ist. Außerdem weist die zweite elektrische Maschine 16 einen zweiten Rotor 24 auf, welcher mittels des Stators 22 antreibbar und dadurch um die Maschinendrehachse relativ zu dem Gehäuse 12 und relativ zu dem Rotor 20 drehbar ist. Die elektrischen Maschinen 14 und 16 sind koaxial zueinander angeordnet, wobei beispielsweise die Rotoren 20 und 24 relativ zueinander drehbar sind. Über ihren jeweiligen Rotor 20, 24 kann die jeweilige elektrische Maschine 14, 16 ein jeweiliges Antriebsdrehmoment bereitstellen, mittels welchem beispielsweise wenigstens ein Fahrzeugrad einer Fahrzeugachse des Kraftfahrzeugs, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Beispielsweise kann die elektrische Maschine 14 über ihren Rotor 20 ein erstes Fahrzeugrad der Fahrzeugachse antreiben, und beispielsweise kann die elektrische Maschine 16 über ihren Rotor 24 unter Umgehung des ersten Fahrzeugrads ein zweites Fahrzeugrad der Fahrzeugachse antreiben, wobei beispielsweise die elektrische Maschine 14 über ihren Rotor 20 das erste Fahrzeugrad unter Umgehung des zweiten Fahrzeugrads antreiben kann. Das erste Fahrzeugrad und das zweite Fahrzeugrad werden zusammenfassend auch als Antriebsräder bezeichnet und sind Fahrzeugräder derselben Fahrzeugachse, wobei die Antriebsräder Bodenkontaktelemente des Kraftfahrzeugs sind. Beispielsweise ist der Rotor 20, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit dem ersten Fahrzeugrad gekoppelt, oder der Rotor 20 ist drehmomentübertragend mit dem ersten Fahrzeugrad koppelbar. Beispielsweise ist der Rotor 24, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit dem zweiten Fahrzeugrad gekoppelt, oder der Rotor 24 ist drehmomentübertragend mit dem zweiten Fahrzeugrad koppelbar. Es ist erkennbar, dass die Rotoren 20 und 24 zumindest teilweise in dem Gehäuse 12 angeordnet sind.
Das Antriebssystem 10 weist eine auch als Parksperre bezeichnete Parksperreneinrichtung 26 auf. Die Parksperreneinrichtung 26 weist eine an dem ersten Rotor 20 vorgesehene und dadurch mit dem ersten Rotor 20 um die Maschinendrehachse relativ zu dem Gehäuse 12 mitdrehbare, erste Sperrverzahnung 28 auf, welche beispielsweise durch ein erstes Parksperrenrad 30 der Parksperreneinrichtung 26 gebildet ist. Des Weiteren weist die Parksperreneinrichtung 26 eine an dem zweiten Rotor 24 vorgesehene und dadurch mit dem zweiten Rotor 24 um die Maschinendrehachse relativ zu dem Gehäuse 12 mitdrehbare, zweite Sperrverzahnung 32 auf, welche beispielsweise durch ein zweites Parksperrenrad 34 gebildet ist.
Besonders gut in Zusammenschau mit Fig. 2 bis 7 ist erkennbar, dass die Parksperreneinrichtung 26 des Weiteren eine der ersten Sperrverzahnung 28 zugeordnete, erste Sperrklinke 36 und eine der zweiten Sperrverzahnung 32 zugeordnete, zusätzlich zur ersten Sperrklinke 36 vorgesehene, zweite Sperrklinke 38 aufweist. Die Sperrklinke 36 ist relativ zu den Rotoren 20 und 24, relativ zu dem Gehäuse 12 und relativ zu den Sperrverzahnungen 28 und 32 um eine erste Schwenkachse S1 zwischen einer ersten Sperrstellung und einer ersten Freigabestellung verschwenkbar. Die Maschinendrehachse ist in Fig. 2 erkennbar und mit D bezeichnet, wobei die Maschinendrehachse D senkrecht zur Bildebene von Fig. 2 verläuft. Die zweite Sperrklinke 38 ist um eine zweite Schwenkachse S2 relativ zu den Rotoren 20 und 24, relativ zu den Sperrverzahnungen 28 und 32 und relativ zu dem Gehäuse 12 zwischen einer zweiten Sperrstellung und einer zweiten Freigabestellung verschwenkbar. Es ist erkennbar, dass die Schwenkachsen S1 und S2 voneinander beabstandet sind und parallel zueinander verlaufen, wobei die Schwenkachsen S1 und S2 auch jeweils von der Maschinendrehachse D (Drehachse) beabstandet sind und jeweils parallel zur Maschinendrehachse D verlaufen. Insbesondere ist die jeweilige Sperrklinke 36, 38 um die jeweilige Schwenkachse S1 , S2 relativ zu dem Gehäuse 12 verschwenkbar an dem Gehäuse 12 gehalten, insbesondere derart, dass um die Maschinendrehachse verlaufende Relativdrehungen zwischen dem Gehäuse 12 und der jeweiligen Sperrklinke 36, 38 unterbunden sind. In der jeweiligen Sperrstellung greift die jeweilige Sperrklinke 36, 38 in die jeweils zugeordnete Sperrverzahnung 28, 32 ein, sodass in der ersten Sperrstellung die Sperrklinke 36 in die zugeordnete Sperrverzahnung 28 eingreift, und sodass in der zweiten Sperrstellung die zweite Sperrklinke 38 in die zugeordnete, zweite Sperrverzahnung 32 eingreift. Befinden sich die Sperrklinken 36 und 38 in ihren Sperrstellungen, so sind die Rotoren 20 und 24 drehfest mit dem Gehäuse 12 verbunden, sodass der jeweilige Rotor 20, 24 weder in eine um die Maschinendrehachse D verlaufende, erste Drehrichtung noch in eine um die Maschinendrehachse D verlaufende, der ersten Drehrichtung entgegengesetzte, zweite Drehrichtung relativ zu dem Gehäuse 12 insbesondere um mehr als 90 Grad, insbesondere 30 Grad und ganz insbesondere 10 Grad, gedreht werden kann. In der ersten Sperrstellung unterbleibt ein Eingreifen der Sperrklinke 36 in die Sperrverzahnung 32, und in der zweiten Sperrstellung unterbleibt ein Eingreifen der Sperrklinke 38 in die Sperrverzahnung 28. In der ersten Freigabestellung greift die Sperrklinke 36 weder in die Sperrverzahnung 28 noch in die Sperrverzahnung 32 ein, und in der zweiten Freigabestellung greift die Sperrklinke 38 weder in die Sperrverzahnung 28 noch in die Sperrverzahnung 32 ein. Befinden sich somit die Sperrklinken 36 und 38 in ihren Freigabestellungen, so kann der jeweilige Rotor 20, 24 um die Maschinendrehachse D zumindest in die erste Drehrichtung und vorzugsweise auch in die zweite Drehrichtung vorzugsweise um mehr als 360 Grad und ganz vorzugsweise unbegrenzt gedreht werden. Somit ist das Kraftfahrzeug in den Sperrstellungen der Sperrklinken 36 und 38 gegen ein unerwünschtes Wegrollen gesichert, und in den Freigabestellungen der Sperrklinken 36 und 38 kann das Kraftfahrzeug rollen und dabei insbesondere von der jeweiligen, elektrischen Maschine 14, 16 angetrieben werden.
Um nun die Parksperreneinrichtung 26 besonders bauraumgünstig realisieren zu können, ist die Sperrverzahnung 28 zumindest in der ersten Freigabestellung radial außerhalb der Sperrklinke 36 angeordnet, und die Sperrverzahnung 32 ist zumindest in der zweiten Freigabestellung radial außerhalb der Sperrklinke 38 angeordnet. Besonders gut aus Fig. 2 ist erkennbar, dass zumindest in den Freigabestellungen der Sperrklinken 36 und 38 die Sperrverzahnungen 28 und 32 radial, das heißt in radialer Richtung der jeweiligen, elektrischen Maschine 14, 16 außerhalb, das heißt weiter außen angeordnet sind als die Sperrklinken 36 und 38, welche somit radial innenliegende Sperrklinken 36 und 38 sind. Somit ist die jeweilige Sperrklinke 36, 38 in radialer Richtung der jeweiligen, elektrischen Maschine 14, 16, deren axiale Richtung senkrecht zur radialen Richtung verläuft und mit der Maschinendrehachse D zusammenfällt, nach außen hin aus ihrer jeweiligen Freigabestellung in ihre jeweilige Sperrstellung bewegbar.
Besonders gut aus Fig. 2 und 6 ist erkennbar, dass die jeweilige Sperrklinke 36, 38 einen jeweiligen Eingriffsbereich 40, 42 aufweist, welcher in der jeweiligen Sperrstellung in die jeweilige Sperrverzahnung 28, 32 eingreift, insbesondere derart, dass in der jeweiligen Sperrstellung der jeweiligen Sperrklinke 36, 38 bezogen auf die gesamte, jeweilige Sperrklinke 36, 38 ausschließlich der jeweilige Eingriffsbereich 40, 42 der jeweiligen Sperrklinke 36, 38 in die jeweilige, zugeordnete Sperrverzahnung 28, 2 eingreift. Dabei ist es beispielsweise vorgesehen, dass in der jeweiligen Freigabestellung der jeweiligen Sperrklinke 36, 38 die gesamte jeweilige Sperrklinke 36, 38 radial innerhalb der jeweils zugeordneten Sperrverzahnung 28, 32 angeordnet ist, wobei beispielsweise in der jeweiligen Sperrstellung der jeweiligen Sperrklinke 36, 38 mit Ausnahme des jeweiligen Eingriffsbereichs 40, 42 der jeweiligen Sperrklinke 36, 38 die gesamte jeweilige Sperrklinke 36, 38 radial innerhalb der jeweiligen, zugeordneten Sperrverzahnung 28, 32 angeordnet ist. Besonders gut aus Fig. 2, 6 und 7 ist erkennbar, dass sich die jeweilige Sperrklinke 36, 38 bogenförmig in um die Maschinendrehachse D verlaufender Umfangsrichtung der jeweiligen, elektrischen Maschine 14, 16 zumindest teilweise um die Maschinendrehachse D herum erstreckt. In Fig. 2 ist die genannte Umfangsrichtung durch einen Doppelpfeil 44 veranschaulicht.
Die Parksperreneinrichtung 26 weist einen, insbesondere den Sperrklinken 36 und 38 gemeinsamen, Aktor 46 auf, mittels welchem die jeweilige Sperrklinke 36, 38 aus der jeweiligen Freigabestellung in die jeweilige Sperrstellung und vorzugsweise auch aus der jeweiligen Sperrstellung in die jeweilige Freigabestellung bewegbar ist. Insbesondere können beispielsweise die Sperrklinken 38 und 36 mittels des Aktors 46 gleichzeitig aus den Freigabestellungen in die Sperrstellung und beispielsweise auch aus den Sperrstellungen in die Freigabestellungen bewegt werden. Hierfür weist der Aktor 46 einen beispielsweise als Elektromotor ausgebildeten Motor 48 und ein auch als erstes Betätigungselement bezeichnetes Betätigungselement 50 auf, welches, insbesondere entlang einer Bewegungsachse, relativ zu dem Gehäuse 12 translatorisch bewegbar ist. Die Bewegungsachse ist in Fig. 2 mit 52 bezeichnet und verläuft bei dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel in einer Ebene, welche senkrecht zur Maschinendrehachse D und somit senkrecht zur axialen Richtung der jeweiligen, elektrischen Maschine 14, 16 verläuft. Das Betätigungselement 50 ist zumindest mittelbar mittels des Motors 48 antreibbar und dadurch relativ zu dem Gehäuse 12 entlang der Bewegungsachse 52 translatorisch bewegbar. Der Aktor 46 weist einen der Sperrklinke 36 zugeordneten, ersten Hebel 54 und einen der Sperrklinke 38 zugeordneten, zweiten Hebel 56 auf. Der Motor 48 ist ein den Sperrklinken 36 und 38 gemeinsamer Motor, mittels welchem die Sperrklinken 36 und 38, insbesondere gleichzeitig, aus den Freigabestellungen in die Sperrstellungen und beispielsweise auch aus den Sperrstellungen in die Freigabestellungen bewegt werden können. Dabei ist das Betätigungselement 50 ein den Sperrklinken 36 und 38 gemeinsames Betätigungselement, über welches die Sperrklinken 36 und 38 mittels des Motors 48 insbesondere gleichzeitig aus den Freigabestellungen in die Sperrstellungen und vorzugsweise auch umgekehrt aus den Sperrstellungen in die Freigabestellungen bewegt werden können. Der Hebel 54 ist jeweils bewegbar, insbesondere verschwenkbar, mit dem Betätigungselement 50 und mit der Sperrklinke 36 gekoppelt, und der Hebel 56 ist jeweils bewegbar, insbesondere verschwenkbar, mit der Sperrklinke 38 und dem Betätigungselement 50 gekoppelt, sodass ein durch relativ zu dem Gehäuse 12 und entlang der Bewegungsachse 52 erfolgendes, translatorisches Bewegen des Betätigungselements 50 die jeweilige Sperrklinke 36, 38 über den jeweils zugeordneten Hebel 54, 56 unter relativ zu der jeweiligen Sperrklinke 36, 38 und relativ zu dem Betätigungselement 50 erfolgendem Bewegen, insbesondere Verschwenken, des jeweiligen Hebels 54, 56 aus der jeweiligen Freigabestellung in die jeweilige Sperrstellung und vorzugsweise umgekehrt aus der jeweiligen Sperrstellung in die jeweilige Freigabestellung bewegbar, vorliegend verschwenkbar, ist. In Fig. 2 sind erste Lagen der Hebel 54 und 56 durch durchgezogene Linien veranschaulicht, und zweite Lagen der Hebel 54 und 56 sind durch gestrichelte Linien veranschaulicht. Die Hebel 54 und 56 befinden sich in den ersten Lagen, wenn sich die Sperrklinken 36 und 38 in den Sperrstellungen befinden, und die Hebel 54 und 56 befinden sich in den zweiten Lagen, wenn die Sperrklinken 36 und 38 sich in ihren Freigabestellungen befinden, mithin ausgelegt sind. In den Sperrstellungen sind die Sperrklinken 36 und 38 eingelegt.
Bei dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel ist der jeweilige Hebel 54, 56 mit der jeweils zugeordneten Sperrklinke 36, 38 über ein jeweiliges, nachgiebiges und somit beispielsweise elastisch verformbares Element 58, 60 gekoppelt, welches beispielsweise als eine insbesondere als Festkörper ausgebildete Feder ausgebildet ist. Wird beispielsweise das Betätigungselement 50 mittels des Motors 48 bewegt, um die jeweilige Sperrklinke 36, 38 einzulegen, mithin aus dem jeweiligen Freigabezustand in den jeweiligen Sperrzustand zu bewegen, und kann jedoch beispielsweise die jeweilige Sperrklinke 36, 38 beispielsweise aufgrund einer sogenannten Zahn-auf-Zahn-Stellung nicht aus ihrer jeweiligen Freigabestellung in ihre jeweilige Sperrstellung bewegt werden, so wird beispielsweise das jeweilige Element 58, 60 elastisch verformt, und die jeweilige Sperrklinke 36, 38 verbleibt beispielsweise in ihrer jeweiligen Freigabestellung. Werden dann beispielsweise der jeweilige Rotor 20, 24 und mit diesem die jeweilige, zugehörige Sperrverzahnung 28, 32 ein Stück um die Maschinendrehachse D relativ zu dem Gehäuse 12 gedreht, was beispielsweise dadurch erfolgt, dass das Kraftfahrzeug ein Stück rollt beziehungsweise das jeweilige Fahrzeugrad ein Stück gedreht wird, so wird die Zahn-auf-Zahn-Stellung aufgehoben, und das zunächst elastisch verformte Element 58, 60 kann sich zumindest teilweise entspannen und dadurch die jeweilige Sperrklinke 36, 38 aus deren Freigabestellung in deren Sperrstellung bewegen. Dadurch, dass bei der oder durch die Zahn-auf-Zahn-Stellung das Element 58, 60 elastisch verformt ist, stellt das Element 58, 60 eine Federkraft bereit, mittels welcher infolge des Aufhebens der Zahn-auf-Zahn-Stellung die jeweilige Sperrklinke 36, 38 eingelegt, mithin aus der jeweiligen Freigabestellung in die jeweilige Sperrstellung bewegt werden kann. Unter der Zahn-auf-Zahn-Stellung ist beispielsweise zu verstehen, dass der jeweilige
Eingriffsbereich 40, 42, insbesondere zumindest ein Zahn des jeweiligen Eingriffsbereichs 40, 42 in radialer Richtung der jeweiligen, elektrischen Maschine 14, 16 nach außen hin sich nicht in Überlappung mit einer korrespondierenden Zahnlücke der jeweiligen Sperrverzahnung 28, 32, sondern in Überlappung mit einer Wandung oder einem Zahn der jeweiligen Sperrverzahnung 28, 32 befindet, wodurch die Bewegung der jeweiligen Sperrklinke 36, 38 aus der jeweiligen Freigabestellung in die jeweilige Sperrstellung verhindert wird.
Durch das oder bei dem Aufheben der Zahn-auf-Zahn-Stellung kommt der jeweilige Eingriffsbereich 40, 42 beziehungsweise dessen jeweiliger Zahn in eine solche Überlappung mit einer jeweiligen Zahnlücke der jeweiligen Sperrverzahnung 28, 32, dass der jeweilige Eingriffsbereich 40, 42 beziehungsweise dessen jeweiliger Zahn in radialer Richtung nach außen hin durch eine korrespondierende Zahnlücke der jeweiligen Sperrverzahnung 28, 32 überlappt ist, sodass die jeweilige Sperrklinke 36, 38 in Eingriff mit der jeweiligen Sperrverzahnung 28, 32 bewegt werden kann.
Der Motor 48 wird auch als Stellmotor bezeichnet. Beispielsweise sind der Motor 48 und das Betätigungselement 50 Bestandteile eines auch als Spindelsteller bezeichneten Spindelantriebs, wobei beispielsweise das Betätigungselement 50 als eine Gewindespindel ausgebildet ist. Aus Fig. 3 ist besonders gut erkennbar, dass das Gehäuse 12 beispielsweise ein als Zwischengehäuseteil ausgebildetes Gehäuseteil 62 aufweist, an welchem die Sperrklinken 36 und 38 verschwenkbar gehalten sind.
Fig. 4 zeigt beispielhaft den Rotor 200 mit der Sperrverzahnung 28, die sich beispielsweise in um die Maschinendrehachse D verlaufender Umfangsrichtung der elektrischen Maschine 14 und somit des Antriebssystems 10 insgesamt vollständig umlaufend um die Maschinendrehachse D herum erstreckt und dabei Zähne 64 und Zahnlücken 68 aufweist, welche in Umfangsrichtung des Antriebssystems 10 abwechselnd aufeinanderfolgend und insbesondere gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Aus Fig. 5 bis 7 ist besonders gut die Bewegung oder Bewegbarkeit des Betätigungselements 50 entlang der Bewegungsachse 52 und damit einhergehende, insbesondere als Schwenkbewegungen ausgebildete Bewegungen der Hebel 54 und 56 erkennbar. Das Gehäuseteil 62 weist beispielsweise eine insbesondere als Führungshülse ausgebildete Führung 66 auf, welche beispielsweise von dem Betätigungselement 50, insbesondere vollständig, durchdrungen ist. In Fig. 5 und 6 befinden sich die Sperrklinken 36 und 38 in den Freigabestellungen. In Fig. 7 befinden sich die Sperrklinken 36 und 38 in ihren Sperrstellungen. Insbesondere ist es denkbar, dass das jeweilige, elastisch verformbare und somit nachgiebige Element 58, 60 aus Gummi, das heißt insbesondere aus einem Elastomer, gebildet ist. Des Weiteren ist aus Fig. 1 besonders gut erkennbar, dass die Sperrklinken 36 und 38 in axialer Richtung der jeweiligen, elektrischen Maschine 14, 16, deren axiale Richtung durch einen Doppelpfeil 70 veranschaulicht ist und mit der Maschinendrehachse D zusammenfällt, zwischen den Rotoren 20 und 24 und dabei insbesondere zwischen den Parksperrenrädern 30 und 34 angeordnet sind. Außerdem ist es beispielsweise vorgesehen, dass jeweilige Zähne der jeweiligen Sperrverzahnung 28, 32 in axialer Richtung der jeweiligen, elektrischen Maschine 14, 16 von einem jeweiligen Grundkörper G, insbesondere des jeweiligen Parksperrenrads 30, 34, abstehen, sodass die jeweiligen Zähne der jeweiligen Sperrverzahnung 28, 32 axial orientiert sind.
Bezugszeichenliste
10 elektrisches Antriebssystem
12 Gehäuse
14 erste elektrische Maschine
16 zweite elektrische Maschine
18 erster Stator
20 erster Rotor
22 zweiter Stator
24 zweiter Rotor
26 Parksperreneinrichtung
28 erste Sperrverzahnung
30 erstes Parksperrenrad
32 zweite Sperrverzahnung
34 zweites Parksperrenrad
36 erste Sperrklinke
38 zweite Sperrklinke
40 erster Eingriffsbereich
42 zweiter Eingriffsbereich
44 Doppelpfeil
46 Aktor
48 Motor
50 Betätigungselement
52 Bewegungsachse
54 erster Hebel
56 zweiter Hebel
58 Element
60 Element
62 Gehäuseteil
64 Zahn
66 Führung
68 Zahnlücke
70 Doppelpfeil
D Maschinendrehachse
G Grundkörper
S1 Schwenkachse
S2 Schwenkachse

Claims

Patentansprüche
1. Elektrisches Antriebssystem (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (12), mit wenigstens einer elektrischen Maschine (14), welche wenigstens einen relativ zu dem Gehäuse (12) drehbaren Rotor (20) aufweist, und mit einer Parksperreneinrichtung (26), welche eine an dem Rotor (20) vorgesehene und dadurch mit dem Rotor (20) mitdrehbare Sperrverzahnung (28) und wenigstens eine Sperrklinke (36) aufweist, welche relativ zu dem Rotor (20), der Sperrverzahnung (28) und dem Gehäuse (12) bewegbar ist zwischen:
- einer Sperrstellung als erster Stellung, in welcher die Sperrklinke (36) in die Sperrverzahnung (28) eingreift, wodurch der Rotor (20) gegen eine relativ zu dem Gehäuse (12) erfolgende Drehung gesichert ist; und
- einer Freigabestellung als zweiter Stellung, in welcher ein Eingreifen der Sperrklinke (36) in die Sperrverzahnung (28) unterbleibt, wodurch die Sperrklinke (36) den Rotor (20) für eine relativ zu dem Gehäuse (12) erfolgende Drehung freigibt; dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in der Freigabestellung die Sperrverzahnung (28) in radialer Richtung des elektrischen Antriebssystems (10) und somit der elektrischen Maschine (14) weiter außen als die Sperrklinke (36) angeordnet ist, und dass
Zähne (64) der Sperrverzahnung (28) in axialer Richtung der elektrischen Maschine (14) von einem Grundköper (G) abstehen.
2. Elektrisches Antriebssystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrklinke (36) einen Eingriffsbereich (40) aufweist, welcher in der Sperrstellung in die Sperrverzahnung (28) eingreift, wobei: - in der Freigabestellung die gesamte Sperrklinke (36) radial innerhalb der Sperrverzahnung (28) angeordnet ist; und
- in der Sperrstellung mit Ausnahme des Eingriffsbereiches (40) die gesamte Sperrklinke (36) radial innerhalb der Sperrverzahnung (28) angeordnet ist.
3. Elektrisches Antriebssystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Sperrklinke (36) in Umfangsrichtung (44) der elektrischen Maschine (14) bogenförmig zumindest teilweise umlaufend erstreckt.
4. Elektrisches Antriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Aktor (46), mittels welchem die Sperrklinke (36) zumindest aus einer der Stellungen in die andere Stellung bewegbar ist.
5. Elektrisches Antriebssystem (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (46) aufweist:
- einen Motor (48);
- wenigstens ein Betätigungselement (50), welches zumindest mittelbar mittels des Motors (48) antreibbar und dadurch relativ zu dem Gehäuse (12) translatorisch bewegbar ist; und
- wenigstens einen Hebel (54), welcher mit dem Betätigungselement (50) und mit der Sperrklinke (36) jeweils bewegbar gekoppelt ist, sodass durch relativ zu dem Gehäuse (12) erfolgendes, translatorisches Bewegen des Betätigungselements (50) die Sperrklinke (36) über den Hebel (54) unter relativ zu der Sperrklinke (36) und dem Betätigungselement (50) erfolgendem Bewegen des Hebels (54) aus der einen Stellung in die andere Stellung bewegbar ist.
6. Elektrisches Antriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (14) als eine Axialflussmaschine ausgebildet ist.
7. Elektrisches Antriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (20) als Außenläufer ausgebildet ist.
8. Elektrisches Antriebssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (14) einen zusätzlich zu dem Rotor (20) als erstem Rotor (20) vorgesehenen und drehtest mit dem ersten Rotor (20) verbundenen, zweiten Rotor (24) aufweist.
9. Kraftfahrzeug, mit einem elektrischen Antriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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