-
Die Erfindung betrifft eine elektrische Achsanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einer ersten elektrischen Maschine, die mit einer ersten Eingangswelle drehfest verbunden ist, mit einer zweiten elektrischen Maschine, die mit einer zweiten Eingangswelle drehfest verbunden ist, mit einer ersten Ausgangswelle, die mit einem ersten Antriebsrad koppelbar ist, und mit einer zweiten Ausgangswelle, die mit einem zweiten Antriebsrad koppelbar ist, wobei die erste Ausgangswelle über eine erste Getriebeeinheit und die zweite Ausgangswelle über eine zweite Getriebeeinheit mit der jeweils zugeordneten Eingangswelle verbunden sind, derart, dass die Antriebsräder von den elektrischen Maschinen unabhängig voneinander antreibbar sind.
-
Elektrische Achsanordnungen für Kraftfahrzeuge gewinnen in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung. Ein Ansatz besteht darin, eine elektrische Maschine mit einem Verbrennungsmotor zu kombinieren, um Antriebsleistung auf die angetriebenen Räder zu übertragen. Ferner sind auch rein elektrische Antriebe bekannt, die einen Elektromotor und ein Querdifferential aufweisen, mittels dessen die elektrische Antriebsleistung auf die zwei Antriebsräder verteilt wird.
-
Unter dem Begriff des sog. ”Tandemmotors” sind auch Antriebskonzepte bekannt, bei denen einer angetriebenen Achse eines Fahrzeuges zwei elektrische Maschinen zugeordnet sind, wobei die elektrischen Maschinen die zwei Antriebsräder dieser Achse unabhängig voneinander antreiben. Ein mechanisches Differential ist hierbei nicht notwendig. Die elektrischen Achsanordnungen dieses Bautyps sind generell in Bezug auf eine Längsachse des Fahrzeugs im Wesentlichen symmetrisch aufgebaut. Teilweise sind die elektrischen Maschinen in Querrichtung zentral angeordnet und über geeignete Antriebswellen mit den Antriebsrädern verbunden. Es sind jedoch auch sog. Radnabenmotoren bekannt, bei denen die elektrischen Maschinen in das jeweilige Antriebsrad integriert sind.
-
Die Druckschrift
DE 10 2009 006 523 B4 zeigt eine elektrische Achsanordnung gemäß dem Oberbegriff der vorliegenden Erfindung. Die elektrische Achsanordnung aus der obigen Druckschrift weist eine erste und zweite Eingangswelle auf, die jeweils mit einer elektrischen Maschine verbunden sind. Des Weiteren weist die elektrische Achsanordnung zwei Ausgangswellen auf, die mit jeweils einem Antriebsrad verbindbar sind. Die Ausgangswellen sind jeweils über wenigstens eine Getriebestufe mit der zugeordneten Eingangswelle verbunden. Dabei weist die Getriebestufe, die mit der ersten Eingangswelle verbunden ist, die gleiche Übersetzung auf wie die Getriebestufe, die mit der zweiten Eingangswelle verbunden ist. Durch die identische Übersetzung der beiden Getriebestufen werden dieselben Schwingungsfrequenzen angeregt. Die Verdopplung der Schwingungsanregung kann zu entsprechenden Anregungsüberhöhungen und infolgedessen zu höheren Geräuschen führen. Die Anregungsüberhöhung ist dabei umso intensiver, je enger die mechanische Kopplung der beteiligten Wellen ausgeführt ist. Zusätzlich verschärfen die höheren Drehzahlen der eingesetzten elektrischen Maschinen das Problem der Anregungsüberhöhung. Speziell bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, die ohne die bei Verbrennungsmotoren üblichen Geräusche und damit wesentlich leiser betrieben werden, sind erhöhte Getriebegeräusche sehr störend.
-
Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Achsanordnung für ein Kraftfahrzeug anzugeben, die die Geräuschanregung minimiert.
-
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten elektrischen Achsanordnung dadurch gelöst, dass die erste und die zweite Getriebeeinheit eine identische Gesamtübersetzung aufweisen und dass die Getriebeeinheiten jeweils wenigstens eine erste und eine zweite Getriebestufe mit unterschiedlichen Einzelübersetzungen aufweisen, wobei sich die Getriebestufen der ersten Getriebeeinheit hinsichtlich ihrer Einzelübersetzungen oder ihrer gegenseitigen Anordnung von den Getriebestufen der zweiten Getriebeeinheit unterscheiden.
-
Für den Fall der unterschiedlichen Einzelübersetzungen der ersten und zweiten Getriebeeinheit werden zumindest Teile der beiden Getriebeeinheiten (z. B. Zwischenwellen) mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben, und zwar insbesondere dann, wenn die elektrischen Maschinen mit identischer Drehzahl laufen, wie bei einer Geradeausfahrt. Dadurch werden von der ersten und der zweiten Getriebeeinheit unterschiedliche Frequenzen angeregt. Eine Anregungsüberhöhung störender Frequenzen wird damit vermieden bzw. wesentlich reduziert.
-
Der gleiche Effekt wird durch eine alternative Ausführungsform erreicht, in der sich die Getriebestufen der ersten Getriebeeinheit hinsichtlich ihrer gegenseitigen Anordnung von den Getriebestufen der zweiten Getriebeeinheit unterscheiden.
-
Unter einer gegenseitigen Anordnung von Getriebestufen ist vorliegend eine Reihenfolge zu verstehen, in der die einzelnen Getriebestufen mechanisch miteinander gekoppelt sind.
-
Durch die unterschiedliche Reihenfolge der Getriebestufen innerhalb der ersten und zweiten Getriebeeinheit wird ebenfalls erreicht, dass zumindest Teile der beiden Getriebeeinheiten auf unterschiedlichen Frequenzen betrieben werden. Eine Anregungsüberhöhung wird damit im Wesentlichen unterdrückt.
-
Des Weiteren wird diese Aufgabe bei der eingangs genannten elektrischen Achsanordnung dadurch gelöst, dass die erste und die zweite Getriebeeinheit eine unterschiedliche Gesamtübersetzung aufweisen und dass die Getriebeeinheiten jeweils wenigstens eine erste Getriebestufe aufweisen.
-
Durch die Maßnahme, zwei Getriebeeinheiten mit unterschiedlichen Gesamtübersetzungen einzusetzen, werden die zwei elektrischen Maschinen auch bei einer Geradeausfahrt mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben. Die Einstellung der unterschiedlichen Drehzahlen kann z. B. über das Motormanagement bzw. über ein Steuergerät erfolgen. Eine Anregung von störenden Vibrationsfrequenzen wird somit minimiert. Außerdem kann diese Lösung für ein- oder mehrstufige Getriebe eingesetzt werden.
-
Die elektrische Achsanordnung kann dabei für eine Achse eines Kraftfahrzeuges verwendet werden, beispielsweise für eine Hinterachse, eine Vorderachse oder für beide Achsen. Zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges ist eine einzelne derartige elektrische Achsanordnung hinreichend. Diese Achsanordnung kann jedoch auch mit einer weiteren Antriebseinrichtung an der anderen Fahrzeugachse kombiniert werden, um einen Allradantriebsstrang zu schaffen. Die andere Antriebseinheit kann dabei auch einen herkömmlichen Verbrennungsmotor beinhalten.
-
Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die erste und die zweite Getriebeeinheit die gleiche Anzahl von Getriebestufen auf.
-
Durch die gleiche Anzahl von Getriebestufen können die beiden Getriebeeinheiten mit im Wesentlichen gleichen Bauraumabmessungen realisiert werden. Dies wiederum erleichtert die Konstruktion der elektrischen Achsanordnung.
-
In einer weiteren Ausführungsform weisen die Getriebestufen der ersten Getriebeeinheit zusätzlich die gleichen Einzelübersetzungen auf wie die Getriebestufen der zweiten Getriebeeinheit. Außerdem unterscheiden sich die Getriebestufen der ersten Getriebeeinheit hinsichtlich ihrer gegenseitigen Anordnung von den Getriebestufen der zweiten Getriebeeinheit.
-
Aufgrund der gleichen Einzelübersetzungen der Getriebestufen kann die elektrische Achsanordnung im Wesentlichen symmetrisch aufgebaut werden. Die Konstruktion der elektrischen Achsanordnung und der damit verbundenen Komponenten wird somit erleichtert. Darüber hinaus ermöglichen die gleichen Einzelübersetzungen eine vereinfachte und damit kostengünstigere Fertigung der Getriebestufen. Bei der Herstellung der Getriebeeinheiten ist lediglich die Reihenfolge der angeordneten Getriebestufen zu berücksichtigen.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Getriebestufen so angeordnet, dass die erste Getriebestufe der ersten Getriebeeinheit die gleiche Einzelübersetzung aufweist wie die zweite Getriebestufe der zweiten Getriebeeinheit und dass die zweite Getriebestufe der ersten Getriebeeinheit die gleiche Einzelübersetzung aufweist wie die erste Getriebestufe der zweiten Getriebeeinheit.
-
Aufgrund dieser Maßnahme werden störende Vibrationsfrequenzen weitgehend unterdrückt. Da die beiden Getriebeeinheiten durch Getriebestufen gebildet werden, die hinsichtlich ihrer Einzelübersetzungen in der Reihenfolge gegeneinander vertauscht sind, können die Getriebeeinheiten kostengünstig hergestellt werden.
-
In einer alternativen Ausführungsform weisen die erste und die zweite Getriebeeinheit eine unterschiedliche Anzahl von Getriebestufen auf.
-
Damit wird eine sehr flexible Ausgestaltung der beiden Getriebeeinheiten erreicht, die eine genaue Abstimmung der Einzelübersetzungen der Getriebestufen hinsichtlich der zu unterdrückenden Vibrationsfrequenzen zulässt.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der elektrischen Achsanordnung weisen die erste und die zweite Getriebeeinheit eine unterschiedliche Gesamtübersetzung und eine gleiche Anzahl von Getriebestufen auf.
-
Durch diesen Übersetzungsunterschied, der sich vorzugsweise z. B. in einem Bereich ≤ 2% bewegen kann, wird erreicht, dass die elektrischen Maschinen der elektrischen Achsanordnung auf unterschiedlichen Frequenzen betrieben werden. Die Anregungsfrequenzen im Zahneingriff werden damit wirksam entzerrt. Infolgedessen wird die Geräuschentwicklung der Getriebeeinheiten verringert. Die gleiche Anzahl von Getriebestufen ermöglicht aufgrund der im Wesentlichen gleichen Bauraumabmessungen einen in Bezug auf die Abmessungen symmetrischen Aufbau der elektrischen Achsanordnung.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der elektrischen Achsanordnung weisen die beiden Getriebeeinheiten eine unterschiedliche Gesamtübersetzung und eine unterschiedliche Anzahl von Getriebestufen auf.
-
Durch die unterschiedliche Anzahl von Getriebestufen ist eine sehr flexible Einstellung der Arbeitsfrequenzen der elektrischen Maschinen möglich. Insbesondere können durch die unterschiedliche Anzahl von Getriebestufen Anforderungen an spezifische Bauraumabmessungen leichter umgesetzt werden.
-
Aufgrund der leicht unterschiedlichen Gesamtübersetzungen der beiden Getriebeeinheiten können sowohl ein- als auch mehrstufige Doppelgetriebe realisiert werden. Da die beiden Getriebeeinheiten unabhängig voneinander angetrieben werden, ist eine getrennte Regelung der beiden elektrischen Maschinen möglich. Eine Maschine wird infolge der unterschiedlichen Gesamtübersetzungen auf einer höheren Frequenz betrieben als die andere. Somit werden Anregungsüberhöhungen von störenden Vibrationsfrequenzen im Wesentlichen unterdrückt.
-
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Anordnung eines Kraftfahrzeuges mit einer Ausführungsform einer elektrischen Achsanordnung;
-
2 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer elektrischen Achsanordnung;
-
3 eine schematische Anordnung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Achsanordnung; und
-
4 eine schematische Anordnung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Achsanordnung.
-
In 1 ist ein Kraftfahrzeug wie ein Personenkraftwagen in schematischer Form von oben dargestellt und mit 10 bezeichnet. Das Kraftfahrzeug 10 weist eine Vorderachse 12 mit Vorderrädern 14A, 14B sowie eine Hinterachse 16 mit Hinterrädern 18A, 18B auf.
-
Das Kraftfahrzeug 10 ist im vorliegenden Fall rein elektrisch angetrieben. Dabei ist der Vorderachse 12 eine elektrische Achsanordnung 20 zugeordnet, mittels der die Vorderräder 14A, 14B unabhängig voneinander angetrieben werden können. Die Hinterachse 16 ist im vorliegenden Fall mit einer identischen elektrischen Achsanordnung 20 ausgestattet, was in 1 lediglich schematisch angedeutet ist. Es versteht sich jedoch, dass alternative Kraftfahrzeuge nur eine einzelne angetriebene Achse aufweisen, so dass die Vorderachse oder die Hinterachse nicht angetrieben ist. Alternativ ist es auch möglich, die elektrische Achsanordnung 20 in Verbindung mit einem Achsantrieb an der anderen Achse zu verwenden, der einen Verbrennungsmotor aufweist.
-
Die elektrische Achsanordnung 20 weist eine erste elektrische Maschine 22A und eine zweite elektrische Maschine 22B auf, die mit jeweiligen Eingangswellen 24A, 24B der elektrischen Achsanordnung 20 verbunden sind. Die elektrische Achsanordnung 20 weist ferner zwei Ausgangswellen 26A, 26B auf, die mit den Eingangswellen 24A, 24B über eine Getriebestufe 28 verbunden sind. Die Getriebestufe 28 beinhaltet einen ersten Radsatz 30A, der die erste Eingangswelle 24A mit der ersten Ausgangswelle 26A verbindet. Ein zweiter Radsatz 30B verbindet die zweite Eingangswelle 24B mit der zweiten Ausgangswelle 26B. Die Radsätze 30 weisen jeweils ein erstes Rad 32 auf, das an der jeweiligen Eingangswelle 24 festgelegt ist, und ein zweites Rad 34, das an der jeweiligen Ausgangswelle 26 festgelegt ist.
-
Bei 36 ist eine Längsachse des Kraftfahrzeuges gezeigt. Die elektrische Achsanordnung 20 ist generell symmetrisch in Bezug auf diese Längsachse 36 ausgebildet. Insbesondere sind die elektrischen Maschinen 22 senkrecht zu der Längsachse 36 ausgerichtet und weisen aufeinander zu. Die Eingangswellen 24A, 24B sind konzentrisch zueinander angeordnet und etwa senkrecht zu der Längsachse 36 ausgerichtet. Gleiches gilt für die Ausgangswellen 26A, 26B.
-
Zur Lagerung der einzelnen Wellen 24A, 24B, 26B, 26B könnten jeweils zwei Wellenlager vorgesehen werden, so dass insgesamt acht Wellenlager bereitzustellen wären, die diese Wellen an einem Gehäuse lagern. Im vorliegenden Fall sind jedoch die zueinander koaxialen Wellen so ineinander verschachtelt, dass sie jeweils gemeinsam mittels nur zweier Wellenlager gelagert werden können.
-
Zu diesem Zweck weist die erste Eingangswelle 24A einen Lagerzapfen 40 auf, der in einer Lagerbohrung 42 der zweiten Eingangswelle 24B gelagert ist. Die Relativlagerung der zwei Eingangswellen 24A, 24B innerhalb der Lagerbohrung 42 erfolgt dabei bevorzugt über Lager, die keine hohen Differenzdrehzahlen aufnehmen müssen.
-
Denn bei Geradeausfahrt des Kraftfahrzeuges 10 werden die beiden elektrischen Maschinen 22A, 22B mit der gleichen Drehzahl angetrieben, so dass die Differenzdrehzahl null ist. Eine Drehzahldifferenz ergibt sich im Wesentlichen bei Kurvenfahrten und Ähnlichem. Der Lagerzapfen 40 ist folglich im vorliegenden Fall innerhalb der Lagerbohrung 42 mittels eines ersten Nadellagers 44 und eines zweiten Nadellagers 46 gelagert. Die zwei Nadellager 44, 46 sind als Wellenlager ausgebildet und müssen im Wesentlichen keine Axialkräfte aufnehmen.
-
Zur Aufnahme von Axialkräften zwischen der ersten Eingangswelle 24A und der zweiten Eingangswelle 24B ist ein Axiallager in Form eines dritten Nadellagers 48 vorgesehen. Dieses Axiallager 48 ist dabei zwischen einem Schulterabschnitt 47 der Lagerzapfen-Wellen 24A und einem Schulterabschnitt 49 der Lagerbohrungs-Welle 24B angeordnet.
-
Die erste Eingangswelle 24A und die zweite Eingangswelle 24B bilden durch die beschriebene Anordnung eine Wellenanordnung 50, die an ihrem Außenumfang mittels zweier Wellenlager 52, 54 an einem Gehäuse 60 lagerbar ist.
-
Die Wellenlager 52, 54 sind jeweils weiter von der Längsachse 36 entfernt angeordnet als die jeweils benachbarten Radsätze 30A, 30B.
-
Das Gehäuse 60 ist im vorliegenden Fall zweiteilig ausgebildet und weist ein erstes Gehäuseteil 62 und ein zweites Gehäuseteil 64 auf. Die zwei Gehäuseteile 62, 64 weisen jeweils einen Flanschabschnitt auf und sind etwa im Bereich der Längsachse miteinander verbunden.
-
In 1 ist ferner gezeigt, dass die Ausgangswellen 26A, 26B in gleicher Weise ineinander verschachtelt sind wie die Eingangswellen 24A, 24B. Die entsprechenden Elemente der Ausgangswellen 26A, 26B sind daher mit den gleichen Bezugsziffern 40 bis 54 versehen wie die entsprechenden Elemente an den Eingangswellen 24A, 24B, nur dass die Bezugszeichen an den Ausgangswellen 26A, 26B jeweils mit einem Apostroph versehen sind. Zudem sind an der Ausgangs-Wellenanordnung 50' die Lagerzapfen-Welle 26B und die Lagerbohrungs-Welle 26A von links nach rechts vertauscht. Dies ist jedoch nur eine Option, die Wellenanordnung 50 kann auch identisch aufgebaut sein wie die Wellenanordnung 50 der Eingangswellen 24A, 24B.
-
Die Lagerzapfen 40, 40' erstrecken sich jeweils in die Lagerbohrung 42, 42' wenigstens soweit hinein, dass der Lagerzapfen radial innerhalb des Zahnrades 32B bzw. 34A der Lagerbohrungs-Welle 24B bzw. 26A liegt. Die von diesen Zahnrädern in die Wellenanordnung 50, 50' eingeleiteten Kräfte können folglich gut abgestützt werden.
-
2 zeigt eine weitere Ausführungsform der elektrischen Achsanordnung 20. Diese entspricht hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Achsanordnung 20 der 1. Gleiche Elemente sind daher mit gleichen Bezugsziffern versehen. Im Folgenden werden lediglich die Unterschiede erläutert.
-
Zum einen ist die Achsanordnung 20 der 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswellen 24A, 24B über eine erste Getriebestufe 28-1 und über eine zweite Getriebestufe 28-2 mit den Ausgangswellen 26A, 26B verbunden sind. Zu diesem Zweck ist zwischen den Eingangswellen 24A, 24B und den Ausgangswellen 26A, 26B ein Paar von Zwischenwellen 70A, 70B vorgesehen. Die erste Zwischenwelle 70A weist dabei ein erstes Zwischenrad 72A auf, das mit einem Rad 32B der zweiten Eingangswelle 24B in Eingriff steht. Die erste Zwischenwelle 70A weist ferner ein zweites Zwischenrad 74A auf, das mit einem Rad 34A der ersten Ausgangswelle 26A in Eingriff steht. In entsprechender Weise weist die zweite Zwischenwelle 70B ein erstes Zwischenrad 72B auf, das mit einem Rad 32A der ersten Eingangswelle 24A in Eingriff steht. Ferner weist die zweite Zwischenwelle 70B ein zweites Zwischenrad 74B auf, das mit einem Rad 34B der zweiten Ausgangswelle 26B in Eingriff steht.
-
Die ersten Zwischenräder 72A, 72B sind dabei unmittelbar benachbart zur Längsachse 36 angeordnet, wohingegen die zweiten Zwischenräder 74A, 74B beabstandet von der Längsachse 36 angeordnet sind. An der ersten Eingangswelle 24A ist folglich in axialer Ausrichtung mit dem zweiten Zwischenrad 74B axialer Bauraum vorhanden, der zwischen dem Rad 32A und dem zweiten Wellenlager 54 angeordnet ist. In diesem Raum ist bei der Achsanordnung 20 ein erstes Parksperrenrad 76A angeordnet. In entsprechender Weise ist ein zweites Parksperrenrad 76B an der zweiten Eingangswelle 24B angeordnet, und zwar zwischen dem ersten Wellenlager 52 und dem Rad 32B.
-
Die zwei Zwischenwellen 70A, 70B bilden ebenfalls eine Wellenanordnung 50'', die mittels eines ersten Wellenlagers 52'' und mittels eines zweiten Wellenlagers 54'' an einem Gehäuse (in 2 nicht dargestellt) gelagert ist.
-
Ferner weist jede der Wellenanordnungen 50, 50', 50'' jeweils einen Lagerzapfen 40 und eine Lagerbohrung 42 auf. Die Lagerzapfen 40 sind dabei jeweils der rechten Welle (bezogen auf die Längsachse 36) zugeordnet, d. h. der Eingangswelle 24A, der zweiten Zwischenwelle 70B und der zweiten Ausgangswelle 26B. In entsprechender Weise sind die Lagerbohrungen in den Wellen 24B, 70A, 26A vorgesehen.
-
Die Lagerzapfen 40 sind dabei jeweils konisch zulaufend ausgebildet und in konisch zulaufenden Lagerbohrungen 42 gelagert. Die Lagerzapfen 40 und die Lagerbohrungen 42 weisen im Bereich der Lagerung durch die Wellenlager 44, 46 jeweils axial ausgerichtete Abschnitte auf, wie es 2 zu entnehmen ist.
-
Die Lagerzapfen 40 erstrecken sich jeweils soweit, dass ein Ende des Lagerzapfens 40 jeweils in radialer Richtung im Bereich des ersten Wellenlagers 52, 52', 52'' liegt. Demzufolge können Biegekräfte noch besser aufgenommen werden als bei den Wellenanordnungen 50, 50' der 1. Die Wellenlager 52', 54' sind in einer X-Anordnung vorgesehen und sind jeweils in axialer Richtung vorgespannt. Gleiches gilt für die Wellenlager 52'', 54''. Die Lager 52, 54 sind nicht notwendigerweise in X-Anordnung vorgesehen.
-
Durch die Tatsache, dass die Drehzahlen der elektrischen Maschinen 22A, 22B über zwei Getriebestufen 28-1, 28-2 auf die Ausgangswellen 26A, 26B untersetzt werden, kann der Durchmesser der Räder 34A, 34B an den Ausgangswellen 26A, 26B relativ klein sein, insbesondere verglichen zu einer einstufigen Übersetzungsanordnung wie bei der Ausführungsform der 1.
-
Die jeweils komisch ausgebildeten Lagerzapfen 40 sind im Bereich ihres Ursprunges so dick bzw. haben einen solchen Durchmesser, dass dieser etwa dem Außendurchmesser der zugeordneten Lagerbohrungs-Welle und/oder Lagerzapfen-Welle im Bereich des jeweiligen Wellenlagers 52 bzw. 54 entspricht.
-
In 3 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Achsanordnung 20 gezeigt. 3 ist in Anlehnung an die Schnittansicht aus 2 erstellt mit dem Unterschied, dass die erste Ausgangswelle 26A über eine erste Getriebeeinheit 80A mit der ersten Eingangswelle 24A gekoppelt ist und dass die zweite Ausgangswelle 26B über eine zweite Getriebeeinheit 80B mit der Eingangswelle 24B verbunden ist.
-
Die erste Getriebeeinheit 80A weist eine erste Getriebestufe 28A1 und eine zweite Getriebestufe 28A2 auf. Diese Getriebestufen 28A1, 28A2 werden über den ersten Radsatz 30A realisiert, der die erste Eingangswelle 24A mit der ersten Ausgangswelle 26A verbindet. Der Radsatz 30A weist das erste Rad 32A auf, das an der Eingangswelle 24A festgelegt ist, und das zweite Rad 34A, das an der Ausgangswelle 26A festgelegt ist. Die beiden Räder 32A, 34A sind über ein Zwischenrad 82A mechanisch miteinander gekoppelt.
-
Die Getriebeeinheit 80B ist in analoger Weise aufgebaut. Sie weist eine erste Getriebestufe 28B1 und eine zweite Getriebestufe 28B2 auf. Diese Getriebestufen 28B1, 28B2 werden über den Radsatz 30B realisiert. Dazu weist der Radsatz 30B das Rad 34B, das Rad 32B und ein Zwischenrad 82B, das die beiden Räder 33B, 34B mechanisch miteinander koppelt, auf.
-
Die Getriebeeinheiten 80A, 80B weisen in diesem Ausführungsbeispiel eine identische Gesamtübersetzung, z. B. eine Übersetzung von 12, auf. Da sich die Gesamtübersetzung der Getriebeeinheit 80A aus dem Produkt der Einzelübersetzungen der Getriebestufen 28A1, 28A2 errechnet, kann für die Einzelübersetzung der ersten Getriebestufe 28A1 z. B. ein Wert von 3 und für die Einzelübersetzung der zweiten Getriebestufe 28A2 ein Wert von 4 gewählt werden. Bei einer angenommenen Drehfrequenz der ersten elektrischen Maschine 22A, die mit der ersten Eingangswelle 24A und mit dem Rad 32A gekoppelt ist, von 12.000 Umdrehungen pro Minute ergibt dies am Zwischenrad 82A aufgrund der Einzelübersetzung der ersten Getriebestufe 28A1 eine Drehfrequenz von 4000 Umdrehungen pro Minute. Die Einzelübersetzung der zweiten Getriebestufe 28A2 mit einem Wert von 4 resultiert schließlich in einer Drehfrequenz von 1000 Umdrehungen pro Minute an der ersten Ausgangswelle 26A, die mit dem Vorderrad 14A gekoppelt ist.
-
Erfindungsgemäß weist die erste Getriebestufe 28A1 der ersten Getriebeeinheit 80A die gleiche Einzelübersetzung auf wie die zweite Getriebestufe 28B2 der zweiten Getriebeeinheit 80B. Des Weiteren weist die zweite Getriebestufe 28A2 der ersten Getriebeeinheit 80A die gleiche Einzelübersetzung auf wie die erste Getriebestufe 28B1 der zweiten Getriebeeinheit 80B. Dies bedeutet in dem aktuellen Beispiel, dass die erste Getriebestufe 28B1 einen Wert von 4 und die zweite Getriebestufe 28B2 einen Wert von 3 aufweist. Bei einer ebenfalls angenommenen Drehzahl der elektrischen Maschine 22B, die mit der zweiten Eingangsachse 24B gekoppelt ist, von 12.000 Umdrehungen pro Minute, ergibt dies infolge der Einzelübersetzung der ersten Getriebestufe 28B1 eine Drehfrequenz von 3000 Umdrehungen pro Minute am Zwischenrad 82B. Durch die Einzelübersetzung der zweiten Getriebestufe 28B2 wird die zweite Ausgangswelle 26B ebenfalls mit einer Drehfrequenz von 1000 Umdrehungen pro Minute betrieben.
-
In diesem Ausführungsbeispiel werden die elektrischen Maschinen 22A, 22B mit einer im Wesentlichen gleichen Drehzahl betrieben. Durch die unterschiedliche Anordnung der Getriebestufen 28A1, 28A2, 28B1, 28B2 innerhalb der Getriebeeinheiten 80A, 80B wird erreicht, dass die Zwischenräder 82A, 82B mit unterschiedlichen Drehzahlen laufen. Hieraus ergibt sich eine geringere wechselseitige Anregung von Vibrationsfrequenzen und folglich ein geringeres Geräuschniveau der Getriebeeinheiten 80A, 80B.
-
4 zeigt eine schematische Anordnung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Achsanordnung 20. Die elektrische Achsanordnung 20 ist in Anlehnung an die schematische Anordnung aus 1 erstellt.
-
Die elektrische Achsanordnung 20 weist die erste Getriebeeinheit 80A und die zweite Getriebeeinheit 80B auf. Die Getriebeeinheit 80A weist wiederum eine erste Getriebestufe 28A auf, die über den Radsatz 30A realisiert ist. Die erste Getriebestufe 28A koppelt die erste Eingangswelle 24A mit der ersten Ausgangswelle 26A. Dies erfolgt über das Rad 32A und das Rad 34A des Radsatzes 30A. Die Getriebeeinheit 80B ist analog zu der Getriebeeinheit 80A aufgebaut. Dazu weist die Getriebeeinheit 80B eine erste Getriebestufe 28B auf, die die zweite Eingangswelle 24B mit der zweiten Ausgangswelle 26B verbindet.
-
Erfindungsgemäß weisen die erste und die zweite Getriebeeinheit 80A, 80B eine unterschiedliche Gesamtübersetzung auf. Vorliegend wird für die Gesamtübersetzung der ersten Getriebeeinheit 80A ein Wert von 12 und für die Gesamtübersetzung der zweiten Getriebeeinheit 80B ein Wert von 11,8 gewählt. Da in diesem Ausführungsbeispiel ein einstufiges Getriebe gezeigt ist, entsprechen die Werte der Gesamtübersetzungen den Werten der Einzelübersetzungen der Getriebestufen 28A, 28B. Bei einer angenommenen Drehfrequenz der Ausgangswellen 26A, 26B von 1000 Umdrehungen pro Minute ergibt dies für die erste Eingangswelle 24A eine Drehfrequenz von 12.000 Umdrehungen pro Minute und für die zweite Eingangswelle 24B eine Drehfrequenz von 11.800 Umdrehungen pro Minute. Damit ist ersichtlich, dass die beiden elektrischen Maschinen 22A, 22B, die mit den Eingangswellen 24A, 24B verbunden sind, auf unterschiedlichen Frequenzen betrieben werden. Die unterschiedlichen Frequenzen können z. B. über ein Motormanagement geeignet eingestellt werden. Der Unterschied der beiden Einzelübersetzungen liegt vorzugsweise in einem Bereich von < 2%. Alternativ können auch höhere Übersetzungsunterschiede eingestellt werden. Durch den Betrieb der beiden elektrischen Maschinen 22A, 22B auf unterschiedlichen Frequenzen kann die wechselseitige Anregung vermieden werden. Das durch die beiden Getriebeeinheiten 80A, 80B verursachte Geräuschniveau sinkt.
-
Obgleich somit bevorzugte Ausführungsformen der elektrischen Achsanordnung gezeigt worden sind, versteht sich, dass verschiedene Abwandlungen und Modifikationen vorgenommen werden können.
-
Beispielsweise kann die elektrische Achsanordnung 20 so gestaltet sein, dass die erste und die zweite Getriebeeinheit 80A, 80B unterschiedliche Gesamtübersetzungen aufweisen und dass sie gleichzeitig mehrere Getriebestufen aufweisen.
-
Des Weiteren können die erste und die zweite Getriebeeinheit 80A, 80B eine unterschiedliche Anzahl von Getriebestufen aufweisen.
-
Auch in diesen Ausführungsformen werden die Anregungsfrequenzen wirksam entzerrt und damit eine verringerte Geräuschentwicklung erreicht.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102009006523 B4 [0004]
