DE102018101270A1 - Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Maschine (1), die über eine Antriebswelle (2) mit einer Getriebevorrichtung (3) wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung (3) mindestens eine erste und zweite Planetenstufe (4, 5) sowie eine Differentialstufe (6) aufweist, wobei die erste Planetenstufe (4) einen erste Planetensatz mit mehreren Planetenrädern (7a) aufweist, wobei die Planetenräder (7a) des ersten Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger (8a) angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad (9a) sowie mit einem ersten Hohlrad (10a) im Zahneingriff stehen, wobei die zweite Planetenstufe (5) einen zweiten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern (7b) aufweist, wobei die Planetenräder (7b) des zweiten Planetensatzes drehbar an einem zweiten Planetenträger (8b) angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad (9b) sowie mit einem zweiten Hohlrad (10b) im Zahneingriff stehen, wobei die Antriebswelle (2) drehfest mit dem ersten Sonnenrad (9a) verbunden ist, wobei das erste Hohlrad (10a) und das zweite Sonnenrad (9b) stationär an einem Gehäuse (16) festgelegt sind, wobei zwischen der ersten und zweiten Planetenstufe (4, 5) eine Doppelkupplungsvorrichtung (11) mit einer ersten und zweiten lastschaltbaren Kupplung (12a, 12b) angeordnet ist, wobei der erste Planetenträger (8a) über die erste Kupplung (12a) mit dem zweiten Hohlrad (10b) verbindbar ist, und wobei der erste Planetenträger (8a) über die zweite Kupplung (12b) mit dem zweiten Planetenträger (8b) und der Differentialstufe (6) verbindbar ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine, insbesondere für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug.
- Aus der
DE 10 2011 088 668 A1 geht eine Antriebsvorrichtung mit wenigstens einer elektrischen Antriebsmaschine, mit wenigstens einem ersten Planetentrieb mit einer Schaltkupplung und mit einem Differenzial hervor. Eine Rotorwelle der Antriebsmaschine ist mit einer ersten Anschlusswelle des aus wenigstens drei Anschlusswellen gebildeten Planetentriebs drehfest gekoppelt. Eine zweite Anschlusswelle des ersten Planetentriebs ist mittels einer Schaltmuffe der Schaltkupplung gegen ein Bauteil der Antriebsvorrichtung rotationsfest festlegbar. Eine dritte Anschlusswelle des ersten Planetentriebs ist mit einer Summenwelle des Differenzials wirkverbunden. Die Schaltmuffe ist in formschlüssigen Eingriff entweder mit der zweiten Anschlusswelle des ersten Planetentriebs oder in eine drehmomentenübertragende Wirkverbindung mit der Summenwelle des Differenzials verschiebbar. - Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine weiterzuentwickeln. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
- Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine elektrische Maschine, die über eine Antriebswelle mit einer Getriebevorrichtung wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung mindestens eine erste und zweite Planetenstufe sowie eine Differentialstufe aufweist, wobei die erste Planetenstufe einen erste Planetensatz mit mehreren Planetenrädern aufweist, wobei die Planetenräder des ersten Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad sowie mit einem ersten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei die zweite Planetenstufe einen zweiten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern aufweist, wobei die Planetenräder des zweiten Planetensatzes drehbar an einem zweiten Planetenträger angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad sowie mit einem zweiten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei die Antriebswelle drehfest mit dem ersten Sonnenrad verbunden ist, wobei das erste Hohlrad und das zweite Sonnenrad stationär an einem Gehäuse festgelegt sind, wobei zwischen der ersten und zweiten Planetenstufe eine Doppelkupplungsvorrichtung mit einer ersten und zweiten lastschaltbaren Kupplung angeordnet ist, wobei der erste Planetenträger über die erste Kupplung mit dem zweiten Hohlrad verbindbar ist, und wobei der erste Planetenträger über die zweite Kupplung mit dem zweiten Planetenträger und der Differentialstufe verbindbar ist.
- Unter dem Begriff „wirkverbunden“ ist zu verstehen, dass zwei Getriebeelemente direkt miteinander verbunden sein können, oder dass sich zwischen zwei Getriebeelemente noch weitere Getriebeelemente befinden, beispielsweise ein oder mehrere Wellen oder Zahnräder. Zwei miteinander im Zahneingriff stehende Zahnräder sind zur Übertragung eines Drehmoments und einer Drehzahl von dem einen Zahnrad auf das andere Zahnrad vorgesehen. Unter einem Zahnrad sind beispielsweise ein Festrad, ein Sonnenrad, ein Hohlrad sowie ein Planetenrad eines Planetensatzes zu verstehen.
- Unter einer Doppelkupplungsvorrichtung ist eine Vorrichtung mit zwei lastschaltbaren Kupplungen zu verstehen. Ferner ist unter dem Begriff „lastschaltbare Kupplung“ eine Vorrichtung zu verstehen, die zumindest einen geöffneten und einen geschlossenen Zustand aufweist und unter Last zwischen den mindestens zwei Zuständen schaltbar ist. Im geöffneten Zustand überträgt die jeweilige Kupplung kein Drehmoment. Somit überträgt die jeweilige Kupplung nur in einem zumindest teilweise geschlossenen Zustand ein Drehmoment zwischen zwei mit dieser jeweiligen Kupplung wirkverbundenen Wellen, wobei die beiden Wellen im geschlossenen Zustand dieser jeweiligen Kupplung drehfest miteinander verbunden werden. Mithin sind im geschlossenen Zustand der ersten Kupplung der erste Planetenträger und das zweite Hohlrad drehfest miteinander verbunden, wobei im geschlossenen Zustand der zweiten Kupplung der erste Planetenträger und der zweite Planetenträger drehfest miteinander verbunden sind. Der zweite Planetenträger ist ferner mit der Differentialstufe wirkverbunden. Insbesondere ist der zweite Planetenträger mit einer Abtriebswelle der zweiten Planetenstufe einteilig verbunden, wobei die Abtriebswelle der zweiten Planetenstufe mit der Differentialstufe wirkverbunden ist. Beispielsweise ist die Abtriebswelle der zweiten Planetenstufe drehfest mit einer Antriebswelle der Differentialstufe ausgebildet.
- Die jeweilige Kupplung ist als Reibkupplung ausgebildet. Ferner bevorzugt sind die beiden Kupplungen koaxial zueinander angeordnet. Insbesondere kann die jeweilige Kupplung von einem jeweiligen Aktuator betätigt werden, um ein Öffnen oder Schließen der jeweiligen Kupplung einzuleiten. Der Aktuator kann hydraulisch, elektromechanisch, elektromagnetisch oder beispielsweise auch pneumatisch betätigbar ausgebildet sein.
- Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass ein Öffnen beider Kupplungen eine Leistungsabschaltung realisiert. Ein Schließen der ersten Kupplung und ein Öffnen der zweiten Kupplung realisiert eine erste Getriebeübersetzung, wobei ein Schließen der zweiten Kupplung und ein Öffnen der ersten Kupplung eine zweite Getriebeübersetzung realisiert. Vorzugsweise ist die erste Getriebeübersetzung ungleich der zweiten Getriebeübersetzung. Beispielsweise ist die erste Getriebeübersetzung größer als die zweite Getriebeübersetzung. Alternativ ist die erste Getriebeübersetzung kleiner als die zweite Getriebeübersetzung.
- Bevorzugt weist die elektrische Maschine einen Stator und einen Rotor auf, wobei der Rotor drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist. Mithin ist die Antriebswelle als Rotorwelle ausgebildet. Ferner bevorzugt ist die Differentialstufe als Stirnraddifferential ausgebildet, wobei die Differentialstufe dazu vorgesehen ist, eine Antriebsleistung der elektrischen Maschine auf eine erste und zweite Abtriebswelle der Getriebevorrichtung zu verteilen.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die elektrische Maschine koaxial zur Differentialstufe angeordnet. Insbesondere ist die elektrische Maschine koaxial zu den beiden Abtriebswellen der Getriebevorrichtung angeordnet. Vorzugsweise ist die Antriebswelle als Hohlwelle ausgebildet, wobei die erste Abtriebswelle axial durch die Antriebswelle geführt ist. Alternativ kann auch die zweite Abtriebswelle axial durch die als Hohlwelle ausgebildete Antriebswelle geführt sein. Vorzugsweise sind die beiden Abtriebswellen auf einer gemeinsamen Antriebsachse angeordnet.
- Die Differentialstufe weist einen ersten und einen zweiten Planetensatz mit jeweiligen Planetenrädern auf, wobei die Planetenräder des ersten Planetensatzes der Differentialstufe mit einer Verzahnung an der ersten Abtriebswelle im Zahneingriff stehen, wobei ferner die Planetenräder des zweiten Planetensatzes mit einer Verzahnung an der zweiten Abtriebswelle im Zahneingriff stehen, und wobei die Planetenräder beider Planetensätze paarweise miteinander im Zahneingriff stehen.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die elektrische Maschine achsparallel zur Differentialstufe angeordnet. Mit anderen Worten verläuft die Antriebswelle der Getriebevorrichtung parallel zu den beiden Abtriebswellen der Getriebevorrichtung. Vorzugsweise sind die beiden Abtriebswellen auf einer gemeinsamen Antriebsachse angeordnet. Bevorzugt ist im Leistungsfluss zwischen dem zweiten Planetenträger und der Differentialstufe ein Festrad angeordnet, wobei das Festrad mit einer Verzahnung an einem Differentialgehäuse im Zahneingriff steht. Insbesondere ist das Festrad auf der Abtriebswelle der zweiten Planetenstufe angeordnet.
- Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung zwei bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiden Figuren näher dargestellt. Dabei zeigt
-
1 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, und -
2 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. - Gemäß den
1 und2 weist die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug eine elektrische Maschine1 und eine Getriebevorrichtung3 auf. Die elektrische Maschine1 ist als Antriebsmaschine vorgesehen und weist einen Stator13 sowie einen Rotor14 auf. Eine Antriebsleistung der elektrischen Maschine1 wird über eine Antriebswelle2 , die zwischen der elektrischen Maschine1 und der Getriebevorrichtung3 angeordnet und als Rotorwelle ausgebildet ist, in die Getriebevorrichtung3 eingeleitet. Mithin wird über die Antriebswelle2 eine Drehzahl und ein Drehmoment zum Antrieb des Kraftfahrzeugs in die Getriebevorrichtung3 eingespeist. - Die Getriebevorrichtung
3 umfasst eine erste und zweite Planetenstufe4 ,5 sowie eine Differentialstufe6 . Die Differentialstufe6 ist als Stirnraddifferential ausgebildet und dazu vorgesehen, eine Antriebsleistung der elektrische Maschine1 auf eine erste und zweite Abtriebswelle15a ,15b der Getriebevorrichtung3 zu verteilen. - Die erste Planetenstufe
4 weist einen ersten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern7a auf, wobei die Planetenräder7a des ersten Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger8a angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad9a sowie mit einem ersten Hohlrad10a im Zahneingriff stehen. Mithin kämmen die Planetenräder7a des ersten Planetensatzes radial zwischen dem ersten Sonnenrad9a und dem ersten Hohlrad10a . Die Antriebswelle2 ist drehfest mit dem ersten Sonnenrad9a verbunden. Das erste Hohlrad10a ist stationär am Gehäuse16 der Getriebevorrichtung3 festgelegt. Aufgrund der vereinfachten schematischen Darstellung ist nur ein Planetenrad7a des ersten Planetensatzes dargestellt. - Ferner weist die zweite Planetenstufe
5 einen zweiten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern7b auf, wobei die Planetenrädern7b des zweiten Planetensatzes drehbar an einem zweiten Planetenträger8b angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad9b sowie mit einem zweiten Hohlrad10b im Zahneingriff stehen. Mithin kämmen die Planetenräder7b des zweiten Planetensatzes radial zwischen dem zweiten Sonnenrad9b und dem zweiten Hohlrad10b . Das zweite Sonnenrad9b ist stationär am Gehäuse16 der Getriebevorrichtung3 festgelegt. Aufgrund der vereinfachten schematischen Darstellung ist nur ein Planetenrad7b des zweiten Planetensatzes dargestellt. - Axial zwischen der ersten und zweiten Planetenstufe
4 ,5 ist eine Doppelkupplungsvorrichtung11 mit einer ersten und zweiten lastschaltbaren Kupplung12a ,12b angeordnet. Der erste Planetenträger8a ist über die erste Kupplung12a mit dem zweiten Hohlrad10b verbindbar. Ferner ist der erste Planetenträger8a über die zweite Kupplung12b mit dem zweiten Planetenträger8b und der Differentialstufe6 verbindbar. Mithin befindet sich die Doppelkupplungsvorrichtung11 im Leistungsfluss zwischen der ersten und zweiten Planetenstufe4 ,5 . Die beiden Kupplungen12a ,12b sind koaxial zueinander angeordnet. - Ein Schließen der ersten Kupplung
12a und ein Öffnen der zweiten Kupplung12b realisiert eine erste Getriebeübersetzung, wobei ein Schließen der zweiten Kupplung12b und ein Öffnen der ersten Kupplung12a eine zweite Getriebeübersetzung realisiert. Die erste Getriebeübersetzung ist ungleich der zweiten Getriebeübersetzung. Durch ein Öffnen beider Kupplungen12a ,12b wird eine Leistungsabschaltung realisiert, wobei dadurch die elektrische Maschine1 von den beiden Abtriebswellen15a ,15b entkoppelt wird. - Nach
1 ist die Antriebswelle2 koaxial zu den beiden Abtriebswellen15a ,15b angeordnet. Die Antriebswelle2 ist dazu als Hohlwelle ausgebildet, wobei die erste Abtriebswelle15a durch die Antriebswelle2 geführt ist. Ferner ist die elektrische Maschine1 koaxial zur Differentialstufe6 angeordnet. Der zweite Planetenträger8b ist über eine Abtriebswelle20 der zweiten Planetenstufe5 mit der Differentialstufe6 verbunden. - Gemäß
2 ist die elektrische Maschine1 achsparallel zu den beiden Abtriebswellen15a ,15b der Getriebevorrichtung3 angeordnet. Die Antriebswelle2 ist somit parallel zu den beiden Abtriebswellen15a ,15b ausgebildet, wobei die beiden Abtriebswellen15a ,15b auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind. Ferner sind die erste und zweite Planetenstufe4 ,5 achsparallel zur Differentialstufe6 angeordnet. Im Leistungsfluss zwischen dem zweiten Planetenträger8b und der Differentialstufe6 ist ein Festrad17 an einer mit dem zweiten Planetenträger8b verbundenen Abtriebswelle20 angeordnet, wobei das Festrad17 mit einer Verzahnung18 an einem Differentialgehäuse19 im Zahneingriff steht. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- elektrische Maschine
- 2
- Antriebswelle
- 3
- Getriebevorrichtung
- 4
- erste Planetenstufe
- 5
- zweite Planetenstufe
- 6
- Differentialstufe
- 7a, 7b
- Planetenrad
- 8a, 8b
- Planetenträger
- 9a, 9b
- Sonnenrad
- 10a, 10b
- Hohlrad
- 11
- Doppelkupplungsvorrichtung
- 12a, 12b
- Kupplung
- 13
- Stator
- 14
- Rotor
- 15a, 15b
- Abtriebswelle
- 16
- Gehäuse
- 17
- Festrad
- 18
- Verzahnung
- 19
- Differentialgehäuse
- 20
- Abtriebswelle
- 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 102011088668 A1 [0002]
Claims (10)
- Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Maschine (1), die über eine Antriebswelle (2) mit einer Getriebevorrichtung (3) wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung (3) mindestens eine erste und zweite Planetenstufe (4, 5) sowie eine Differentialstufe (6) aufweist, wobei die erste Planetenstufe (4) einen erste Planetensatz mit mehreren Planetenrädern (7a) aufweist, wobei die Planetenräder (7a) des ersten Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger (8a) angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad (9a) sowie mit einem ersten Hohlrad (10a) im Zahneingriff stehen, wobei die zweite Planetenstufe (5) einen zweiten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern (7b) aufweist, wobei die Planetenräder (7b) des zweiten Planetensatzes drehbar an einem zweiten Planetenträger (8b) angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad (9b) sowie mit einem zweiten Hohlrad (10b) im Zahneingriff stehen, wobei die Antriebswelle (2) drehfest mit dem ersten Sonnenrad (9a) verbunden ist, wobei das erste Hohlrad (10a) und das zweite Sonnenrad (9b) stationär an einem Gehäuse (16) festgelegt sind, wobei zwischen der ersten und zweiten Planetenstufe (4, 5) eine Doppelkupplungsvorrichtung (11) mit einer ersten und zweiten lastschaltbaren Kupplung (12a, 12b) angeordnet ist, wobei der erste Planetenträger (8a) über die erste Kupplung (12a) mit dem zweiten Hohlrad (10b) verbindbar ist, und wobei der erste Planetenträger (8a) über die zweite Kupplung (12b) mit dem zweiten Planetenträger (8b) und der Differentialstufe (6) verbindbar ist.
- Antriebsvorrichtung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Öffnen beider Kupplungen (12a, 12b) eine Leistungsabschaltung realisiert. - Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schließen der ersten Kupplung (12a) und ein Öffnen der zweiten Kupplung (12b) eine erste Getriebeübersetzung realisiert, wobei ein Schließen der zweiten Kupplung (12b) und ein Öffnen der ersten Kupplung (12a) eine zweite Getriebeübersetzung realisiert.
- Antriebsvorrichtung nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Getriebeübersetzung ungleich der zweiten Getriebeübersetzung ist. - Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (1) einen Stator (13) und einen Rotor (14) aufweist, wobei der Rotor (14) drehfest mit der Antriebswelle (2) verbunden ist.
- Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Differentialstufe (6) als Stirnraddifferential ausgebildet ist, wobei die Differentialstufe (6) dazu vorgesehen ist, eine Antriebsleistung der elektrischen Maschine (1) auf eine erste und zweite Abtriebswelle (15a, 15b) zu verteilen.
- Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (1) koaxial zur Differentialstufe (6) angeordnet ist.
- Antriebsvorrichtung nach
Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (2) als Hohlwelle ausgebildet ist und die erste Abtriebswelle (15a) durch die Antriebswelle (2) geführt ist. - Antriebsvorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (1) achsparallel zur Differentialstufe (6) angeordnet ist. - Antriebsvorrichtung nach
Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet, dass im Leistungsfluss zwischen dem zweiten Planetenträger (8b) und der Differentialstufe (6) ein Festrad (17) angeordnet ist, wobei das Festrad (17) mit einer Verzahnung (18) an einem Differentialgehäuse (19) im Zahneingriff steht.
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