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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung richtet sich auf einen elektromechanischen Achsantrieb für ein Kraftfahrzeug mit einer als Umlaufrädergetriebe ausgeführten Verzweigungsgetriebestufe, zur Verzweigung der seitens eines Elektromotor bereitgestellten Antriebsleistung auf einen jeweils zu einem Rad einer Fahrzeugachse führenden ersten und zweiten Lastweg, sowie wenigstens einer in einem der Lastwege vorgesehenen Wendegetriebestufe, zum Ausgleich der Verzweigungswirkung der Verzweigungsgetriebestufe derart, dass sich an den beiden angetriebenen Rädern gleiche Radantriebsmomente ergeben.
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Aus
DE 10 2011 102 749 A1 ist eine Getriebeanordnung der eingangsgenannten Art bekannt. Die Einkoppelung der seitens des Elektromotors bereitgestellten Antriebsleistung in die Verzweigungsgetriebestufe erfolgt hierbei über einen Wellenzapfen der von einer der Wendegetriebestufe abgewandten Seite aus in die Verzweigungsgetriebestufe eintaucht und ein Sonnenrad der Verzweigungsgetriebestufe antreibt. Der Wellenzapfen ist als Hohlwelle gestaltet. Durch diese Hohlwelle ist eine Radantriebswelle hindurchgeführt. Diese Radantriebswelle ist auf einer dem Elektromotor abgewandten Seite an einen Planetenträger der Verzweigungsgetriebestufe angebunden. Die Wendegetriebestufe wird über das Hohlrad der Verzweigungsgetriebestufe angetrieben.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen robusten und in seinem Aufbau kompakten, sowie kostengünstig realisierbaren elektromechanischen Achsantrieb für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei welchem die geforderte Verzweigung der durch einen Elektromotor bereitgestellten Antriebsleistung, sowie eine geforderte Übersetzungswirkung vorteilhaft erreicht wird.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Die vorangehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen elektromechanischen Achsantrieb für ein Kraftfahrzeug mit:
- – einem Elektromotor, der einen zum Umlauf um einen Getriebeachse vorgesehenen Rotor aufweist,
- – einer als Umlaufrädergetriebe ausgeführten Verzweigungsgetriebestufe zur Verzweigung der seitens des Elektromotor bereitgestellten Antriebsleistung auf einen ersten Lastweg und auf einen zweiten Lastweg, sowie
- – wenigstens einer in einem der Lastwege vorgesehenen Wendegetriebestufe, zum Ausgleich der Verzweigungswirkung der Verzweigungsgetriebestufe derart, dass sich am Ausgang des jeweiligen Lastwegs gleiche Antriebsmomente und gleiche Drehrichtungen ergeben, wobei
- – die Verzweigungsgetriebestufe ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetenträger, eine daran gelagerte erste Planetenanordnung, sowie ein erstes Hohlrad umfasst,
- – die Wendegetriebestufe ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetenträger, daran gelagerte zweite Planeten, sowie ein zweites Hohlrad umfasst, und
- – die kinematische Koppelung des ersten Sonnenrades der Verzweigungsgetriebestufe mit dem Rotor des Elektromotors durch ein Bauteil bewerkstelligt ist, das sich in einem axial zwischen der Verzweigungsgetriebestufe und der Wendegetriebestufe liegenden Bereich radial zwischen dem Rotor und dem ersten Sonnenrad erstreckt.
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Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, einen kompakten und in seinem Aufbau robusten elektromechanischen Achsantrieb zu schaffen, dessen Getriebekomponenten überwiegend im Innenbereich eines Rotors untergebracht werden können und bei welchem keine Durchführung der zu einem angetriebenen Rad führenden Welle durch das Antriebssonnenrad der Verzweigungsgetriebestufe erforderlich ist. In vorteilhafter Weise kann jenes Antriebssonnenrad auf einer Verbindungswelle zwischen der Verzweigungsgetriebestufe und der Wendegetriebestufe gelagert werden. dass bei Ihrer Erfindung der Antrieb des zur Leistungsverzweigung herangezogenen Überlagerungsgetriebes über einen Zwischenbereich erfolgt, der zwischen dem Überlagerungsgetriebe und dem Wendegetriebe liegt. Durch das erfindungsgemäße Konzept wird es möglich, die Verzweigungsgetriebestufe und die Wendegetriebestufe vorteilhaft im Rotor unterzubringen und um eine unvorteilhafte Wellenschachtelung zu vermeiden. Die Drehmomente wachsen praktisch nach außen zu den Radantriebswellen hin und das vom Rotor getriebenen erste Sonnenrad kann einen relativ kleinen Kopfkreisdurchmesser erhalten.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Achsantrieb derart ausgebildet, dass das erste Sonnenrad über einen Tellerkorpus angetrieben wird, auf welchem der Rotor des als Innenläufermotor ausgeführten Elektromotors sitzt. Dieser Tellerkorpus dient primär der Übertragung des am Rotor anliegenden Drehmomentes auf das erste Sonnenrad und kann zur Vermeidung von statischen Überbestimmungen auch aus partiell flexibel, insbesondere als Blechumformteil aus einem Stahlmaterial gefertigt werden. Dieser Tellerkorpus kann über eine Verzahnung in einen das erste Sonnerad treibenden Wellenzapfen eingreifen, oder ggf. auch integral mir dem ersten Sonnenrad ausgebildet sein. Der Rotor selbst kann über weitere Lagereinrichtungen drehbar gelagert werden. Es ist auch möglich, die Lagerung des ersten Sonnenrades, sowie des dieses ggf. führenden und mit dem Tellerkorpus verbindenden Hohlwellenzapfens so zu gestalten, dass diese Lagerung den Rotor zur Gänze zuverlässig trägt. Die Anbindungsstelle des Rotors an den Eingang des Überlagerungsgetriebes liegt also axial zwischen der Überlagerungsgetriebestufe und der Wendegetriebestufe und der Rotor sitzt axial über diesem bestufe und der Wendegetriebestufe und der Rotor sitzt axial über diesem Anbindungsbereich.
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Der erfindungsgemäße Achsantrieb ist weiterhin vorzugsweise so gestaltet, dass der zweite Planetenträger stationär festgelegt ist. Die Wendegetriebestufe fungiert hierbei im Grunde als reine Stirnradstufe mit mehreren, am zweiten Hohlrad angreifenden und mit dem Planetenträger stationär gelagerten Planeten.
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Der erfindungsgemäße elektromechanische Achsantrieb kann in vorteilhafter Weise so ausgebildet sein, dass das erste Hohlrad den Leistungsausgang des ersten Lastweges darstellt, und dass das zweite Hohlrad den Leistungsausgang des zweiten Lastweges darstellt. Die kinematische Koppelung dieses Achsgetriebes mit den angetriebenen Rädern eines entsprechenden Fahrzeuges erfolgt dann über Radantriebswellen die ggf. baugleich ausgeführt werden können. Insgesamt führt der erfindungsgemäße Aufbau des Achsgetriebes dazu, dass die Anbindung desselben an die angetriebenen Räder durch relativ kurze und im wesentlichen gleich lang bemessene Antriebswellen bewerkstelligt werden kann, da das Getriebe praktisch von der axialen Rotormitte aus in beide Axialrichtungen gleichmäßig baut.
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Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Verzweigungsgetriebe in der Art eines Ravigneaux-Satzes aufgebaut werden, wobei dieser Ravigneaux-Satz ein drittes Sonnenrad umfasst und dieses dritte Sonnenrad drehfest mit dem zweiten Sonnenrad der Wendegetriebestufe gekoppelt ist. Der Aufbau dieses Ravigneaux-Satzes wird in der Figurenbeschreibung noch weiter vertieft werden, es sind insbesondere zwei Konfigurationen möglich die sich hinsichtlich der erreichten Übersetzungswirkung unterscheiden. Der erfindungsgemäße Achsantrieb kann als Baukastensystem realisiert werden das es erlaubt, unter geringer Baugruppenmodifikation, unterschiedliche Übersetzungswirkungen bereitzustellen.
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Der erfindungsgemäße Achsantrieb kann in vorteilhafter Weise so aufgebaut werden, dass das erste Hohlrad der Verzweigungsgetriebestufe und der Rotor des Innenläufermotors über eine Wälzlagerung radial gegeneinander abgestützt sind. Insgesamt können die umlaufenden Komponenten des Verzweigungsgetriebes und des wenigstens einen Wendegetriebes durch Lagereinrichtungen, insbesondere Wälzlagereinrichtungen radial gegeneinander abgestützt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Achsantrieb auch so ausgebildet werden, dass in den ersten Lastweg ein zweites Wendegetriebe eingebunden ist, und dass dieses zweite Wendegetriebe ein Sonnenrad aufweist, das über das Hohlrad der Verzweigungsgetriebestufe getrieben wird. Bei dieser Variante kann dann der Planetenträger der zweiten Wendegetriebestufe den Ausgang des ersten Lastwegs darstellen. Weiterhin ist es möglich, das zweite Wendegetriebe so auszubilden, dass dieses ein Hohlrad aufweist das stationär festgelegt ist.
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Sowohl die Verzweigungsgetriebestufe als auch die Wendegetriebestufe sind jeweils als Stirnradgetriebe ausgebildet.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
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1a eine erste Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen elektromechanisch angetriebenen Achsgetriebes gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, mit einem in der Art eines Ravigneaux-Satzes ausgebildeten Verzweigungsgetriebe;
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1b eine zweite Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen elektromechanisch angetriebenen Achsgetriebes gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, ebenfalls mit einem in der Art eines Ravigneaux-Satzes aufgebauten, jedoch kinematisch von der Variante nach 1a abweichend eingebundenen Verzweigungsgetriebe;
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2a eine dritte Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen elektromechanisch angetriebenen Achsgetriebes gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, nunmehr mit einem im ersten sowie im zweiten Lastweg jeweils angeordneten Wendegetriebe;
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2b eine vierte Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen elektromechanisch angetriebenen Achsgetriebes gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung, ähnlich der Variante nach 2a, jedoch mit einer abweichenden kinematischen Anbindung der beiden Wendegetriebestufen an die Verzweigungsgetriebestufe.
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Ausführliche Beschreibung der Figuren
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Die Darstellung nach 1a zeigt einen erfindungsgemäßen Achsantrieb für ein Kraftfahrzeug mit einer als Umlaufrädergetriebe ausgeführten Verzweigungsgetriebestufe G1 zur Verzweigung der seitens des Rotors R eines Elektromotor bereitgestellten Antriebsleistung auf einen ersten Lastweg L1 und auf einen zweiten Lastweg L2, sowie wenigstens einer in wenigstens einem der Lastwege – hier dem zweiten Lastweg L2 – vorgesehenen Wendegetriebestufe G2 zum Ausgleich der Verzweigungswirkung der Verzweigungsgetriebestufe G1 derart, dass am jeweiligen angetriebenen Rad R1, R2 eines entsprechenden Kraftfahrzeuges gleiche Antriebsmomente ergeben.
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Die Verzweigungsgetriebestufe G1 ist derart aufgebaut, dass diese ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetenträger C1, eine daran gelagerte erste Planetenanordnung P1, sowie ein erstes Hohlrad H1 umfasst. Die Wendegetriebestufe G2 weist ein zweites Sonnenrad S2, einen zweiten Planetenträger C2, daran gelagerte zweite Planeten P2, sowie ein zweites Hohlrad H2 auf.
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Der erfindungsgemäße Achsantrieb zeichnet sich dadurch aus, dass der Antrieb des ersten Sonnenrades S1 der Verzweigungsgetriebestufe G1 über einen zwischen der Verzweigungsgetriebestufe G1 und der Wendegetriebestufe G2 liegenden Bereich bewerkstelligt ist. Die beiden Getriebestufen G1, G2 sind also entlang einer durch das erste das zweite Sonnenrad S1, S2 definierten Getriebeachse X axial abfolgend benachbart angeordnet, und die kinematische Anbindung des Rotors R an das erste Sonnenrad S1 wird durch ein radial von außen her zwischen die beiden Getriebestufen G1, G2 eingreifendes mechanisches Glied, insbesondere in Form eines scheibenartigen Bauteils bewerkstelligt. Dieses Bauteil ist hier als Tellerkorpus A1 ausgeführt, der zur Reduktion seiner Massenträgheit ggf. mit Durchbrüchen versehen sein kann, welche auch einen Schmierstoffaustausch zwischen den beiden Getriebestufen G1, G2 ermöglichen.
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Wie dargestellt wird das erste Sonnenrad S1 über jenen Tellerkorpus A1 angetrieben, auf welchem hier zudem der Rotor R eines in seinem Aufbau nicht weiter dargestellten, insbesondere als Drehfeldmotor ausgeführten Innenläufermotors sitzt. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die erste Wendegetriebestufe G2 derart kinematisch in das Gesamtgetriebe eingebunden, dass der zweite Planetenträger C2 stationär festgelegt ist. Die Wendegetriebestufe G2 fungiert damit an sich nicht als Unlaufrädergetriebestufe im klassischen Sinne, sondern als Stirnradstufe mit entsprechend der Anzahl der Planeten P2 parallel tragenden Lastwegabschnitten zwischen dem innenliegenden Sonnenrad S2 und dem Hohlrad H2.
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Bei der dargestellten Ausführungsform stellt das erste Hohlrad H1 den ersten Leistungsausgang dar, d.h. führt das Antriebsmoment des Rades R1. Das zweite Hohlrad H2 stellt den zweiten Leistungsausgang dar, d.h. es führt das Antriebsmoment des Rades R2. Die Drehmomentenaufteilung auf die beiden Hohlräder H1, H2 und damit auf die Räder R1, R2 ist symmetrisch.
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Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Verzweigungsgetriebe G1 in der Art eines Ravigneaux-Satzes aufgebaut. Dieser Ravigneaux-Satz umfasst ein drittes Sonnenrad S3 welches über einen Wellenzapfen W1 drehfest mit dem zweiten Sonnenrad S2 der Wendegetriebestufe G2 gekoppelt ist. Das den Leistungseingang des Verzweigungsgetriebes G1 darstellende erste Sonnenrad S1 ist über eine hier nicht näher gezeigte Lagereinrichtung drehbar auf diesem Wellenzapfen W1 gelagert.
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Der Ravigneaux-Satz des Verzweigungsgetriebes ist derart aufgebaut, dass der Planetenträger C1 an sich frei umlaufen kann. Die daran gelagerte Planetenanordnung P1 umfasst einen Satz erster Planeten PR1 und einen Satz zweiter Planeten PR2. Die Planeten PR1,PR2 sind derart auf dem Planetenträger C1 angeordnet, dass jeweils ein Planet PR1 über seine Außenverzahnung in den Planeten PR2 eingreift. Die Planeten PR1 sind so angeordnet, dass diese durch das Antriebssonnenrad S1 getrieben werden, welches radial von innen her in die Außenverzahnung dieser Planeten PR1 eingreift. Die zweiten Planeten PR2 greifen radial von innen her in das erste Hohlrad H1, sowie radial von außen her in das dritte Sonnenrad S3 ein und weisen eine größere axiale Länge auf als die Planeten PR1. Der derart aufgebaute Ravigneaux-Satz bewirkt zunächst eine unsymmetrische Drehmomentenaufteilung auf das erste Hohlrad H1 und das dritte Sonnenrad S3. Diese unsymmetrische Drehmomentenaufteilung wird durch die Wendegetriebestufe G2 kompensiert.
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Für die Ausführungsform nach 1b gelten die obigen Ausführungen zu 1a abgesehen vom inneren Aufbau des Verzweigungsgetriebes G1, sinngemäß. So ist bei der Variante nach 1b das Verzweigungsgetriebe G1 wiederum in der Art eines Ravigneaux-Satzes aufgebaut, jedoch greift das erste Sonnenrad S1 nunmehr in jene Planeten PR2 die auch radial von innen her in das erste Hohlrad H1 eingreifen. Das dritte Sonnenrad wird nunmehr von den Planten PR1 angetrieben die vom Eingriff mit dem dritten Sonnenrad S3 abgesehen nur noch mit den Planeten PR2 in Eingriff stehen.
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Die Funktionsweise dieser Variante ist wie folgt: Über den Rotor R wird ein Antriebsdrehmoment auf den Tellerkorpus A1 übertragen welcher zwischen den beiden Getriebestufen G1, G2 radial von außen her zum Nabenbereich des ersten Sonnenrades S1 hin vordringt und dieses treibt. Das erste Sonnenrad S1 greift radial von innen her in die Planeten PR2 ein. Diese Planeten PR2 stehen mit dem Hohlrad H1 und den Planeten PR1 in Eingriff. Die Planeten PR1, PR2 sind auf dem frei umlaufenden Planetenträger C1 gelagert. Diese Konstruktion führt dazu, dass das Getriebe G1 als Verzweigungs- oder Überlagerungsgetriebe fungiert das eine Verzweigung der am ersten Sonnenrad S1 anliegenden Leistung auf das erste Hohlrad H1 und das dritte Sonnenrad S3 bewirkt. Am ersten Hohlrad H1 und am dritten Sonnenrad stehen zunächst unterschiedliche Drehmomente an. Diese unterschiedlichen Drehmomente werden durch die Wendegetriebestufe G2 kompensiert. Der Antrieb der Wendegetriebestufe G2 erfolgt indem das zweite Sonnenrad S2 derselben drehstarr mit dem dritten Sonnenrad der Verzweigungsstufe G1 gekoppelt ist. Das zweite Sonnenrad S2 greift radial von innen her in die stationär auf dem Planetenträger C2 gelagerten Planeten P2 ein. Diese wiederum greifen radial von innen her in das zweite Hohlrad H2 ein und treiben selbiges an. Die Drehmomentenaufteilung auf die beiden Hohlräder H1, H2 ist aufgrund der Abstimmung der Getriebestufen G1, G2 aufeinander, ausgeglichen, d.h. symmetrisch.
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Das Verzweigungsgetriebe G1 bewirkt eine Leistungsverzweigung auf zwei Lastwege L1, L2 die im Grunde bis zum jeweils angetriebenen rechten bzw. linken Rad R1, R2 führen. Bei den Ausführungsformen nach den vorangehend beschriebenen Darstellungen liegt am Hohlrad H1 des Verzweigungsgetriebes G1 bereits das zum Antrieb des rechten Fahrzeugrades R1 vorgesehene Moment an. Das am Sonnenrad S3 anliegenden Moment ist zunächst geringer. Dieses Moment wird durch das Wendegetriebe G2 derart erhöht, dass am Hohlrad H2 des Wendegetriebes G2 das gleiche Moment anliegt wie am ersten Hohlrad H1. Soweit im Kontext der vorliegenden Beschreibung der Begriff Lastweg verwendet wird, sind hierunter jene miteinander kinematisch gekoppelten Komponenten zu verstehen, welche den jeweiligen Ausgang des Verzweigungsgetriebes G1 mit dem zugeordneten Rad R1, R2 koppeln. Bei den Varianten nach den 1a und 1b ist lediglich im jeweils zweiten Lastweg ein Wendegetriebe G2 vorgesehen das letztlich zu einer symmetrischen Drehmomentenverteilung führt.
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Die bereit erläuterten Darstellungen nach den 1a und 1b zeigen in Form einer Schemadarstellung den Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug. Der lediglich hinsichtlich seines Rotors R dargestellte Elektromotor besitzt einen gehäusefesten Stator und einen drehbar zum Gehäuse gelagerten Rotor. Ferner weist der Antriebsstrang eine Getriebeanordnung auf, die aus einem ersten und einem zweiten stirnverzahnten Planetengetriebe G1, G2 besteht. Das erste Planetengetriebe G1 besteht aus einem sog. Ravigneaux-Satz. Eine erste Sonne S1 des Ravigneaux-Satzes ist mit dem Rotor R des Elektromotors verbunden (Eingang). Der Steg (Planetenträger C) des Ravigneaux-Satzes dreht frei. Das Hohlrad H1 des Ravigneaux-Satzes ist mit der Getriebeausgangswelle und dem Rad R1 verbunden. Die zweite Sonne S3 des ersten Planetengetriebes G1 (Ravigneaux-Satz) ist als Koppelwelle ausgebildet und in diesem Ausführungsbeispiel mit der Sonne S2 des zweiten Planetengetriebes G2 verbunden. Das zweite Planetengetriebe G2 besitzt dabei einen gehäusefesten Steg. Der Abtrieb zum zweiten Rad R2 erfolgt über das Hohlrad H2. Die Planetengetriebe sind koaxial zum Elektromotor angeordnet vorzugsweise befinden sie sich radial innerhalb des Rotors R.
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Bei den nachfolgenden beschriebenen weiteren Ausführungsbeispielen ist in jedem der sich an die Ausgänge des Verzweigungsgetriebes G1 anschließenden Lastwege L1, L2 jeweils ein Wendegetriebe G2, G3 vorgesehen.
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So zeigt die Darstellung nach 2a eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektromechanisch angetriebenen Achsgetriebes für ein Kraftfahrzeug. Auch diese Ausführungsform umfasst eine als Umlaufrädergetriebe ausgeführte Verzweigungsgetriebestufe G1 zur Verzweigung der seitens des Rotors R eines Elektromotors bereitgestellten Antriebsleistung auf einen ersten Lastweg L1 und auf einen zweiten Lastweg L2. Abweichend von den Ausführungsformen nach den 1a und 1b ist nunmehr sowohl im ersten Lastweg L1, als auch im zweiten Lastweg L2 jeweils eine Wendegetriebestufe G2, G3 vorgesehen, zum Ausgleich der Verzweigungswirkung der Verzweigungsgetriebestufe G1 derart, dass sich am jeweiligen angetriebenen Rad R1, R2 eines entsprechenden Kraftfahrzeuges gleiche Antriebsmomente ergeben.
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Die Verzweigungsgetriebestufe G1 ist derart aufgebaut, dass diese ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetenträger C1, eine daran gelagerte erste Planetenanordnung P1, sowie ein erstes Hohlrad H1 umfasst. Die im zweiten Lastweg L2 angeordnete erste Wendegetriebestufe G2 weist ein Sonnenrad G2S, einen Planetenträger G2C, daran gelagerte zweite Planeten G2P, sowie ein Hohlrad G2H auf. Die im ersten Lastweg L1 angeordnete zweite Wendegetriebestufe G3 weist ein Sonnenrad G3S, einen Planetenträger G3C, daran gelagerte zweite Planeten G3P, sowie ein Hohlrad G3H auf.
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Der erfindungsgemäße Achsantrieb zeichnet sich auch hier dadurch aus, dass der Antrieb des ersten Sonnenrades S1 der Verzweigungsgetriebestufe G1 über einen geometrisch zwischen der Verzweigungsgetriebestufe G1 und der ersten Wendegetriebestufe G2 liegenden Bereich erfolgt. Die beiden Getriebestufen G1, G2 sind also entlang einer durch das erste Sonnenrad S1 definierten Getriebeachse X axial abfolgend benachbart angeordnet, wobei die kinematische Anbindung des Rotors R an das erste Sonnenrad S1 durch einen radial von außen her zwischen die beiden Getriebestufen G1, G2 eingreifenden Tellerkorpus A1 bewerkstelligt wird.
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Wie dargestellt wird das erste Sonnenrad S1 über jenen Tellerkorpus A1 angetrieben auf welchem hier zudem der Rotor R eines in seinem Aufbau nicht weiter dargestellten, insbesondere als Drehfeldmotor ausgeführten Innenläufermotors sitzt. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die erste Wendegetriebestufe G2 derart kinematisch in das Gesamtgetriebe eingebunden, dass der zweite Planetenträger G2C stationär festgelegt ist. Die erste Wendegetriebestufe G2 fungiert damit an sich wiederum nicht als Unlaufrädergetriebestufe, sondern als reine Stirnradstufe mit entsprechend der Anzahl der Planeten G2P parallel tragenden Lastwegabschnitten zwischen dem innenliegenden Sonnenrad GS2 und dem Hohlrad G2H. Bei der zweiten Wendegetriebestufe G3 ist das Hohlrad G3H stationär im Getriebegehäuse GH festgelegt und das zum Antrieb des Rades R2 vorgesehene Antriebsmoment wird vom Planetenträger G3C abgegriffen.
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Bei der dargestellten Ausführungsform stellt der Planetenträger G3C des zweiten Wendegetriebes G3 den ersten, das linke Rad R2 treibenden Leistungsausgang dar, und das Hohlrad G2H des ersten Wendegetriebes stellt den zweiten, das in der Darstellung rechte Rad treibenden Leistungsausgang dar. Die Drehmomentenaufteilung auf den Planetenträger G3C und das Hohlrad G2H ist symmetrisch.
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Die kinematischen Anbindung der beiden Wendegetriebestufen G2, G3 an die Verzweigungsgetriebestufe G1 ist derart bewerkstelligt, dass das Sonnenrad G3S der zweiten Wendegetriebestufe G3 über das Hohlrad H1 der Verzweigungsgetriebestufe G1 getrieben wird, und das Sonnenrad G2S der ersten Wendegetriebestufe G2 über den ersten Planetenträger C1 der Verzweigungsgetriebestufe G1 getrieben wird.
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Die Darstellung nach 2b zeigt eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektromechanisch angetriebenen Achsgetriebes für ein Kraftfahrzeug. Auch diese Ausführungsform umfasst eine als Umlaufrädergetriebe ausgeführte Verzweigungsgetriebestufe G1 zur Verzweigung der seitens des Rotors R eines Elektromotors bereitgestellten Antriebsleistung auf einen ersten Lastweg L1 und auf einen zweiten Lastweg L2. Abweichend von der Ausführungsformen nach 2a ist nunmehr bei der im zweiten Lastweg L2 angeordneten ersten Wendegetriebestufe G2 das Hohlrad G2H stationär im Getriebegehäuse festgelegt und der Planetenträger G2C führt das zum Antrieb des rechten Rades R1 vorgesehene Drehmoment. Zudem ist bei der im ersten Lastweg L1 angeordneten zweiten Wendegetriebestufe G3 der Planetenträger G3C stationär festgelegt und das zum Antrieb des linken Fahrzeugrades R2 vorgesehene Drehmoment liegt am Hohlrad G3H der zweiten Wendegetriebestufe G3 an.
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Die erste Wendegetriebestufe G2 wird über deren Sonnenrad G2S angetrieben das drehstarr mit dem Planetenträger C1 des Verzweigungsgetriebes G1 gekoppelt ist. Der Antrieb des zweiten Wendegetriebes G3 erfolgt durch Antrieb des Sonnenrades G3S der zweiten Wendegetriebestufe das drehstarr mit dem Hohlrad H1 der Verzweigungsgetriebestufe G1 gekoppelt ist. Im Grunde sind gegenüber der Variante nach 2a die Grundformen der Wendegetriebe G2, G3, sowie die Anbindungen derselben an das Verzweigungsgetriebe G1 „vertauscht“.
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Der erfindungsgemäße Achsantrieb zeichnet sich auch hier dadurch aus, dass der Antrieb des ersten Sonnenrades S1 der Verzweigungsgetriebestufe G1 über einen geometrisch zwischen der Verzweigungsgetriebestufe G1 und der ersten Wendegetriebestufe G2 liegenden Bereich erfolgt. Die beiden Getriebestufen G1, G2 sind also entlang einer durch das erste Sonnenrad S1 definierten Getriebeachse X axial abfolgend benachbart angeordnet, wobei die kinematische Anbindung des Rotors R an das erste Sonnenrad S1 durch einen radial von außen her zwischen die beiden Getriebestufen G1, G2 eingreifenden Tellerkorpus A1 bewerkstelligt wird.
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Die beschriebenen 2a und 2b zeigen lediglich in Form einer Schemadarstellung den Aufbau des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug. Der Elektromotor besitzt einen gehäusefesten Stator und einen drehbar zum Gehäuse gelagerten Rotor R. Ferner weist der Antriebsstrang eine Getriebeanordnung auf, die aus einem ersten, einem zweiten und einem dritten stirnverzahnten Planetengetriebe G1, G2, G3 besteht. Das erste Planetengetriebe G1 ist als sog. Dreiwellengetriebe ausgeführt, d.h. es besitzt zwei Koppelwellen. Die Sonne S1 des ersten Planetengetriebes G1 ist mit dem Rotor R des Elektromotors verbunden (Eingang). Das Hohlrad H1 ist als eine erste Koppelwelle mit der Eingangswelle des zweiten Planetengetriebes G3 in diesem Fall einer Sonne G3S verbunden. Der Steg C1 ist als zweite Koppelwelle mit der Eingangswelle des dritten Planetengetriebes G2 verbunden. Auch hier bildet die Sonne G2S den Getriebeeingang. Sowohl das zweite als auch das dritte Planetengetriebe G3, G2 sind als sog. Zweiwellengetriebe ausgeführt, d.h. der verbleibende Steg oder das Hohlrad sind drehfest gegenüber dem Gehäuse gelagert. Die Planetengetriebe G1, G2, G3 sind koaxial zum Elektromotor angeordnet vorzugsweise befinden sie sich radial innerhalb des Rotors R. Weiterhin ist eine besonders vorteilhafte Variante dadurch gekennzeichnet, dass alle Verzahnungen identisch gestaltet sind.
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Bei sämtlichen vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist es möglich, das Verzweigungsgetriebe G1 und das eine, oder beide Wendegetriebe G2, G3 zu einem Einschub-artigen Modul zusammenzufassen das praktisch in den Rotor und ein den Stator tragendes Motorgehäuse eingeschoben werden kann. Dieser Einschub bildet drei Abschnitte. Die äußeren Abschnitte werden in Einbauposition drehfest im Motorgehäuse verankert und der mittlere Abschnitt greift in den Rotor und wird dabei mit diesem drehfest gekoppelt. Stirnseitig liegen dann die Anschlussflansche für die Radantriebswellen frei. Diese Anschlussflansche können so gestaltet sein, dass diese identische Anschlussgeometrien für die Radantriebswellen bieten. Die erfindungsgemäße elektromechanische Antriebseinheit kann derart mittig in einem Kraftfahrzeug im Bereich der Vorder- oder Hinterachse verbaut werden, dass beide Radantriebswellen identisch ausgeführt werden können.
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Der erfindungsgemäße elektromechanische Achsantrieb eignet sich sowohl für gelenkte, als auch ungelenkte Fahrzeugachsen. Die Radantriebswellen sind vorzugsweise als Gelenkwellen ausgebildet und der erfindungsgemäße Achsantrieb ist über diese Gelenkwellen mit vorzugsweise vertikal gefedert geführten Radnaben gekoppelt.
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Der Rotor kann als mit mehreren Wicklungen bewickelter Rotor, oder insbesondere auch als mit Permanentmagneten bestückter Rotor ausgeführt sein. Die Axiallänge des Rotors kann derart groß gewählt werden, dass dieser sich ggf. über die gesamte Länge der axial abfolgenden Getriebestufen erstreckt. Der Rotor kann derart an die Getriebekomponenten angekoppelt werden, dass dieser über das Getriebe eine größere thermische Trägheit erhält und zudem über den Schmierkreis des Getriebes von innen her gekühlt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011102749 A1 [0002]
