DE102018111800A1

DE102018111800A1 - Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE102018111800A1
Application number: DE102018111800.7A
Authority: DE
Inventors: Franz Kurth
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-05-16
Filing date: 2018-05-16
Publication date: 2019-01-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Maschine (1) mit einer Rotorwelle (9), die über eine Doppelkupplungsvorrichtung (2) mit einer Getriebevorrichtung (3) verbindbar ist, wobei die Getriebevorrichtung (3) mindestens einen Stufenplanetensatz (4) mit mehreren Stufenplanetenrädern (5) aufweist, wobei jedes Stufenplanetenrad (5) ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad (5a, 5b) aufweist, wobei die Stufenplanetenräder (5) drehbar an einem Planetenträger (6) angeordnet sind, wobei das erste Zahnrad (5a) mit einem ersten Sonnenrad (7a) und einem Hohlrad (8) im Zahneingriff steht, und wobei das zweite Zahnrad (5b) mit einem zweiten Sonnenrad (7b) im Zahneingriff steht, wobei die Doppelkupplungsvorrichtung (2) eine erste und eine zweite lastschaltbaren Kupplung (2a, 2b) aufweist, wobei das erste Sonnenrad (7a) über die erste Kupplung (2a) mit der Rotorwelle (9) verbindbar ist, und wobei das zweite Sonnenrad (7b) über die zweite Kupplung (2b) mit der Rotorwelle (9) 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 mit einer Rotorwelle, die über eine Doppelkupplungsvorrichtung mit einer Getriebevorrichtung verbindbar ist, wobei die Getriebevorrichtung mindestens einen Stufenplanetensatz mit mehreren Stufenplanetenrädern aufweist, wobei jedes Stufenplanetenrad ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad aufweist, wobei die Stufenplanetenräder drehbar an einem Planetenträger angeordnet sind, wobei das erste Zahnrad mit einem ersten Sonnenrad und einem Hohlrad im Zahneingriff steht, und wobei das zweite Zahnrad mit einem zweiten Sonnenrad im Zahneingriff steht, wobei die Doppelkupplungsvorrichtung eine erste und eine zweite lastschaltbaren Kupplung aufweist, wobei das erste Sonnenrad über die erste Kupplung mit der Rotorwelle verbindbar ist, und wobei das zweite Sonnenrad über die zweite Kupplung mit der Rotorwelle verbindbar ist.
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 Stufenplanetenrad eines Stufenplanetensatzes, ein Sonnenrad, ein Hohlrad sowie ein Festrad 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 die Rotorwelle und das erste Sonnenrad drehfest miteinander verbunden, wobei im geschlossenen Zustand der zweiten Kupplung die Rotorwelle und das zweite Sonnenrad drehfest miteinander verbunden sind.
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 Rotorwelle verbunden ist. Die Rotorwelle ist als Eingangswelle der Doppelkupplungsvorrichtung ausgebildet, wobei das erste und das zweite Sonnenrad als Ausgangswellen der Doppelkupplungsvorrichtung ausgebildet sind.
Vorzugsweise ist das Hohlrad stationär an einem Gehäuse festgelegt. Mithin ist das Hohlrad drehfest mit dem Gehäuse verbunden.
Ferner bevorzugt ist der Planetenträger drehfest mit einer Welle verbunden, wobei an der Welle ein Festrad angeordnet ist, das mit einem Abtriebszahnrad im Zahneingriff steht, wobei das Abtriebszahnrad zumindest mit einer Abtriebswelle wirkverbunden ist. Insbesondere ist das Abtriebszahnrad mit einer ersten und zweiten Abtriebswelle wirkverbunden. Insbesondere sind die beiden Abtriebswellen auf einer gemeinsamen Abtriebsachse angeordnet. 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. Insbesondere kann das Abtriebszahnrad teil eines Getriebes, beispielsweise eines Differentialgetriebes sein.
Bevorzugt ist die Rotorwelle achsparallel zur zumindest einen Abtriebswelle angeordnet. Mit anderen Worten ist die Rotorwelle auf einer Antriebsachse angeordnet, wobei die Antriebsachse parallel bzw. achsparallel zur Abtriebsachse angeordnet ist.
Ferner bevorzugt ist das erste Sonnenrad drehfest mit einer ersten Sonnenradwelle verbunden, wobei das zweite Sonnenrad drehfest mit einer zweiten Sonnenradwelle verbunden ist. Insbesondere sind die mit dem Planetenträger drehfest verbundene Welle, ebenso wie die erste Sonnenradwelle als Hohlwelle ausgebildet, wobei die zweite Sonnenradwelle axial durch die erste Sonnenradwelle geführt ist, und wobei die erste Sonnenradwelle axial durch die mit dem Planetenträger drehfest verbundene Welle geführt ist.
Vorzugsweise weist das erste Zahnrad einen kleiner Durchmesser auf als das zweite Zahnrad. Alternativ kann das erste Zahnrad einen größeren Durchmesser als das zweite Zahnrad aufweisen.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der einzigen Figur näher dargestellt. Die einzige Figur zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung.
Gemäß der einzigen Figur weist die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug eine elektrische Maschine 1, eine Doppelkupplungsvorrichtung 2 mit einer ersten und einer zweiten lastschaltbaren Kupplung 2a, 2b sowie eine Getriebevorrichtung 3 auf. Die elektrische Maschine 1 ist als Antriebsmaschine vorgesehen und weist einen Stator 15 sowie einen Rotor 14 auf. Eine Antriebsleistung der elektrischen Maschine 1 wird über eine Rotorwelle 9, die zwischen der elektrischen Maschine 1 und der Doppelkupplungsvorrichtung 2 angeordnet ist, in die Getriebevorrichtung 3 eingeleitet, wenn eine der Kupplungen 2a, 2b zumindest teilweise geschlossen ist.
Ein Öffnen beider Kupplungen 2a, 2b realisiert eine Leistungsabschaltung, sodass die elektrische Maschine 1 von der Getriebevorrichtung 3 antriebstechnisch entkoppelt ist. Ein Schließen der ersten Kupplung 2a und ein Öffnen der zweiten Kupplung 2b realisiert eine erste Getriebeübersetzung, wobei ein Schließen der zweiten Kupplung 2b und ein Öffnen der ersten Kupplung 2a eine zweite Getriebeübersetzung realisiert.
Die Getriebevorrichtung 3 umfasst einen Stufenplanetensatz 4 mit mehreren Stufenplanetenrädern 5, wobei vorliegend aufgrund der vereinfachten schematischen Darstellung nur ein Stufenplanetenrad 5 abgebildet ist. Jedes Stufenplanetenrad 5 weist ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad 5a, 5b auf, wobei die Stufenplanetenräder 5 identisch zueinander ausgebildet sind. Die Stufenplanetenräder 5 sind drehbar an einem Planetenträger 6 angeordnet.
Das erste Zahnrad 5a steht mit einem ersten Sonnenrad 7a und einem Hohlrad 8 im Zahneingriff, wobei das Hohlrad 8 stationär an einem Gehäuse 18 der Getriebevorrichtung 3 festgelegt ist. Demgegenüber steht das zweite Zahnrad 5b mit einem zweiten Sonnenrad 7b im Zahneingriff. Vorliegend weist das erste Zahnrad 5a einen kleiner Durchmesser auf als das zweite Zahnrad 5b. Das erste Sonnenrad 7a ist über die erste Kupplung 2a mit der Rotorwelle 9 verbindbar, wobei das zweite Sonnenrad 7b über die zweite Kupplung 2b mit der Rotorwelle 9 verbindbar ist.
Der Planetenträger 6 ist drehfest mit einer Welle 10 verbunden, wobei an der Welle 10 ein Festrad 11 angeordnet ist, das mit einem Abtriebszahnrad 12 im Zahneingriff steht. Das Abtriebszahnrad 12 ist mit einer ersten und einer zweiten Abtriebswelle 13a, 13b wirkverbunden. Die jeweilige Abtriebswelle 13a, 13b ist mit einem jeweiligen - hier nicht dargestellten - Rad des Kraftfahrzeugs verbunden. Die beiden Abtriebswellen 13a, 13b sind auf einer gemeinsamen Abtriebsachse 17 angeordnet. Ferner sind die Rotorwelle 9 ebenso wie das zweite Sonnenrad 7b auf einer gemeinsamen Antriebsachse 16 angeordnet. Die Welle 10 ist ebenso wie das erste Sonnenrad 7a koaxial zur Antriebsachse 16 angeordnet. Die Rotorwelle 9 ist achsparallel zu den beiden Abtriebswellen 13a, 13b angeordnet. Mithin ist die Antriebsachse 16 auch achsparallel zu der Abtriebsachse 17 angeordnet.
Bezugszeichenliste

1: elektrische Maschine
2: Doppelkupplungsvorrichtung
2a, 2b: Kupplung
3: Getriebevorrichtung
4: Stufenplanetensatz
5: Stufenplanetenrad
5a, 5b: Zahnrad
6: Planetenträger
7a, 7b: Sonnenrad
8: Hohlrad
9: Rotorwelle
10: Welle
11: Festrad
12: Abtriebszahnrad
13a, 13b: Abtriebswelle
14: Rotor
15: Stator
16: Antriebsachse
17: Abtriebsachse
18: Gehäuse

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

Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Maschine (1) mit einer Rotorwelle (9), die über eine Doppelkupplungsvorrichtung (2) mit einer Getriebevorrichtung (3) verbindbar ist, wobei die Getriebevorrichtung (3) mindestens einen Stufenplanetensatz (4) mit mehreren Stufenplanetenrädern (5) aufweist, wobei jedes Stufenplanetenrad (5) ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad (5a, 5b) aufweist, wobei die Stufenplanetenräder (5) drehbar an einem Planetenträger (6) angeordnet sind, wobei das erste Zahnrad (5a) mit einem ersten Sonnenrad (7a) und einem Hohlrad (8) im Zahneingriff steht, und wobei das zweite Zahnrad (5b) mit einem zweiten Sonnenrad (7b) im Zahneingriff steht, wobei die Doppelkupplungsvorrichtung (2) eine erste und eine zweite lastschaltbaren Kupplung (2a, 2b) aufweist, wobei das erste Sonnenrad (7a) über die erste Kupplung (2a) mit der Rotorwelle (9) verbindbar ist, und wobei das zweite Sonnenrad (7b) über die zweite Kupplung (2b) mit der Rotorwelle (9) verbindbar ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Öffnen beider Kupplungen (2a, 2b) eine Leistungsabschaltung realisiert.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schließen der ersten Kupplung (2a) und ein Öffnen der zweiten Kupplung (2b) eine erste Getriebeübersetzung realisiert, wobei ein Schließen der zweiten Kupplung (2b) und ein Öffnen der ersten Kupplung (2a) 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 (15) und einen Rotor (14) aufweist, wobei der Rotor (14) drehfest mit der Rotorwelle (9) verbunden ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (8) stationär an einem Gehäuse (18) der Getriebevorrichtung (3) festgelegt ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (6) drehfest mit einer Welle (10) verbunden ist, wobei an der Welle (10) ein Festrad (11) angeordnet ist, das mit einem Abtriebszahnrad (12) im Zahneingriff steht, wobei das Abtriebszahnrad (12) zumindest mit einer Abtriebswelle (13a, 13b) wirkverbunden ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (9) achsparallel zur zumindest einen Abtriebswelle (13a, 13b) angeordnet ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zahnrad (5a) einen kleiner Durchmesser aufweist als das zweite Zahnrad (5b).