DE102018131502A1 - Drive device for a motor vehicle - Google Patents

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Johann Averichev
Peter Welker
Jochen Loeffelmann
Florian Reinle
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Maschine (1), die über eine Antriebswelle (2) mit einem ersten drehfest daran angeordneten Stirnrad (3a) mit einer Getriebevorrichtung (4) wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung (4) eine Zentralwelle (5) mit einem ersten und zweiten drehfest daran angeordneten Sonnenrad (6a, 6b) sowie einem drehfest daran angeordneten zweiten Stirnrad (3b) aufweist, wobei das zweite Stirnrad (3b) im Zahneingriff mit dem ersten Stirnrad (3a) steht, wobei die Getriebevorrichtung (4) ferner einen ersten Planetenradsatz mit mehreren ersten Planetenrädern (7a) und einen zweiten Planetenradsatz mit mehreren zweiten Planetenrädern (7b) aufweist, wobei die ersten Planetenräder (7a) drehbar an einem ersten Planetenträger (8a) angeordnet sind und mit dem ersten Sonnenrad (6a) und einem ersten Hohlrad (9a) im Zahneingriff stehen, wobei die zweiten Planetenräder (7b) drehbar an einem zweiten Planetenträger (8b) angeordnet sind und mit dem zweiten Sonnenrad (6b) und einem zweiten Hohlrad (9b) im Zahneingriff stehen, und wobei die beiden Planetenradsätze über eine feste negative Übersetzung miteinander wirkverbunden sind.The invention relates to a drive device for a motor vehicle, comprising an electrical machine (1), which is operatively connected to a transmission device (4) via a drive shaft (2) with a first spur gear (3a) arranged in a rotationally fixed manner thereon, the transmission device (4) being a Central shaft (5) with a first and second rotationally fixed sun gear (6a, 6b) and a rotationally fixed second spur gear (3b), the second spur gear (3b) meshing with the first spur gear (3a), the Gear device (4) further comprises a first planetary gear set with a plurality of first planet gears (7a) and a second planetary gear set with a plurality of second planet gears (7b), the first planet gears (7a) being rotatably arranged on a first planet carrier (8a) and with the first sun gear (6a) and a first ring gear (9a) are meshed, the second planet gears (7b) being rotatable on a second planet carrier ( 8b) are arranged and mesh with the second sun gear (6b) and a second ring gear (9b), and the two planetary gear sets are operatively connected to one another via a fixed negative gear ratio.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Getriebevorrichtung und eine elektrische Maschine.The invention relates to a drive device for a motor vehicle, comprising a transmission device and an electrical machine.

Beispielsweise geht aus der DE 10 2011 007 259 A1 eine Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine, mit einem ersten Planetentrieb, mit einem Differenzial und mit einer Wirkverbindung zwischen einer Antriebswelle der elektrischen Maschine und einer ersten Sonne des ersten Planetentriebes hervor. Die erste Sonne steht mit ersten Planetenrädern im Zahneingriff, welche im Zahneingriff mit einem ortsfesten ersten Hohlrad stehen und drehbar an einem ersten Planetenträger gelagert sind, welcher drehfest mit einem Differenzialkorb des Differenzials verbunden ist. Ferner ist ein zweiter Planetentrieb in der Wirkverbindung, mit mindestens einer zweiten Sonne, welche mit der Antriebswelle drehfest verbunden ist sowie mit zweiten Planetenrädern im Zahneingriff steht. Die zweiten Planetenräder stehen mit einem ortsfest haltbaren zweiten Hohlrad im Zahneingriff und sind an einem zweiten Planetenträger drehbar gelagert, welcher mit der ersten Sonne drehfest verbunden ist und durch eine ein- und ausrückbare Drehverbindung zwischen der zweiten Sonne und dem zweiten Hohlrad.For example, the DE 10 2011 007 259 A1 a drive device with an electrical machine, with a first planetary gear, with a differential and with an operative connection between a drive shaft of the electrical machine and a first sun of the first planetary gear. The first sun is in mesh with first planet gears, which are in mesh with a fixed first ring gear and are rotatably mounted on a first planet carrier, which is rotatably connected to a differential cage of the differential. Furthermore, a second planetary gear is in operative connection with at least one second sun, which is non-rotatably connected to the drive shaft and is in mesh with second planet gears. The second planet gears mesh with a stationary second ring gear and are rotatably mounted on a second planet carrier, which is connected to the first sun in a rotationally fixed manner and by means of a rotatable connection that can be engaged and disengaged between the second sun and the second ring gear.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung mit einer Getriebevorrichtung und einer elektrischen Maschine weiterzuentwickeln, insbesondere gewichtsoptimiert, kompakt und torsionssteif auszubilden. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.The object of the present invention is to further develop a drive device with a gear device and an electrical machine, in particular to make it weight-optimized, compact and torsionally rigid. The object is achieved by the subject matter of patent claim 1. Preferred embodiments can be found in the dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine elektrische Maschine, die über eine Antriebswelle mit einem ersten drehfest daran angeordneten Stirnrad mit einer Getriebevorrichtung wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung eine Zentralwelle mit einem ersten und zweiten drehfest daran angeordneten Sonnenrad sowie einem drehfest daran angeordneten zweiten Stirnrad aufweist, wobei das zweite Stirnrad im Zahneingriff mit dem ersten Stirnrad steht, wobei die Getriebevorrichtung ferner einen ersten Planetenradsatz mit mehreren ersten Planetenrädern und einen zweiten Planetenradsatz mit mehreren zweiten Planetenrädern aufweist, wobei die ersten Planetenräder drehbar an einem ersten Planetenträger angeordnet sind und mit dem ersten Sonnenrad und einem ersten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei die zweiten Planetenräder drehbar an einem zweiten Planetenträger angeordnet sind und mit dem zweiten Sonnenrad und einem zweiten Hohlrad im Zahneingriff stehen, und wobei die beiden Planetenradsätze über eine feste negative Übersetzung miteinander wirkverbunden sind.A drive device according to the invention for a motor vehicle comprises an electrical machine, which is operatively connected to a gear device via a drive shaft with a first spur gear non-rotatably arranged thereon, the gear device having a central shaft with a first and second non-rotatably arranged sun gear and a non-rotatably arranged second spur gear , wherein the second spur gear meshes with the first spur gear, the transmission device further comprising a first planetary gear set with a plurality of first planet gears and a second planetary gear set with a plurality of second planet gears, the first planet gears being rotatably arranged on a first planet carrier and with the first sun gear and a first ring gear are meshed, the second planet gears being rotatably arranged on a second planet carrier and meshing with the second sun gear and a second ring gear, un d whereby the two planetary gear sets are operatively connected to each other via a fixed negative gear ratio.

Unter einer festen negativen Übersetzung ist zu verstehen, dass die Übersetzung nicht variabel bzw. veränderbar ist, sondern einen festen Wert aufweist, wobei dieser Wert negativ ist. Insbesondere verbindet mindestens ein als Minusgetriebe ausgebildetes Ausgleichsgetriebe die beiden Planetenradsätze wirksam miteinander. Vorzugsweise sind mehrere als Minusgetriebe ausgebildete Ausgleichsgetriebe zur Wirksamen Verbindung zwischen den beiden Planetenradsätze angeordnet. Insbesondere sind drei als Minusgetriebe ausgebildete Ausgleichsgetriebe wirksam zwischen den beiden Planetenradsätze angeordnet. Das mindestens eine Ausgleichsgetriebe realisiert somit eine Differentialfunktion.A fixed negative translation means that the translation is not variable or changeable, but has a fixed value, this value being negative. In particular, at least one differential gear designed as a minus gear effectively connects the two planetary gear sets to one another. A plurality of differential gears designed as a minus gear are preferably arranged for effective connection between the two planetary gear sets. In particular, three differential gears designed as minus gears are effectively arranged between the two planetary gear sets. The at least one differential gear thus implements a differential function.

Unter dem Begriff „wirkverbunden“ ist zu verstehen, dass zwei Getriebeelemente direkt miteinander verbunden sein können, oder dass sich zwischen zwei Getriebeelementen 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 Planetenrad, ein Sonnenrad, ein Hohlrad, ein Stirnrad, ein Ausgleichsrad sowie eine Verzahnung zu verstehen.The term “operatively connected” is to be understood to mean that two gear elements can be directly connected to one another, or that there are further gear elements between two gear elements, for example one or more shafts or gear wheels. Two gearwheels that mesh with one another are provided for transmitting a torque and a speed from one gearwheel to the other gearwheel. A gearwheel is understood to mean, for example, a planetary gear, a sun gear, a ring gear, a spur gear, a differential gear and a toothing.

Erfindungsgemäß weist die elektrische Maschine eine einzige Antriebswelle auf, die das drehfest daran ausgebildete erste Stirnrad aufweist und zum Antrieb des Kraftfahrzeugs eingerichtet ist. Die Antriebswelle ist drehfest insbesondere einteilig mit einem Rotor der elektrischen Maschine verbunden. Ein Stator der elektrischen Maschine ist gehäusefest ausgebildet.According to the invention, the electrical machine has a single drive shaft, which has the first spur gear, which is non-rotatably formed thereon, and is set up to drive the motor vehicle. The drive shaft is rotatably connected, in particular in one piece, to a rotor of the electrical machine. A stator of the electrical machine is designed to be fixed to the housing.

Insbesondere ist das zweite Stirnrad axial mittig zwischen dem ersten und dem zweiten Sonnenrad an der Zwischenwelle angeordnet. Mit anderen Worten weist das zweite Stirnrad den gleichen Abstand zum ersten Sonnenrad wie zum zweiten Sonnenrad auf. Die Steifigkeit und Torsion vom zweiten Stirnrad zu beiden Sonnenrädern hin ist identisch.In particular, the second spur gear is arranged axially centrally between the first and the second sun gear on the intermediate shaft. In other words, the second spur gear is at the same distance from the first sun gear as from the second sun gear. The rigidity and torsion from the second spur gear to both sun gears is identical.

Vorteilhafterweise sind die beiden Planetenradsätze identisch ausgebildet. Mithin umfasst die Getriebevorrichtung viele Gleichteile, wodurch insbesondere Kostenvorteile generiert werden. Insbesondere besteht die Getriebevorrichtung aus zwei symmetrisch zueinander ausgebildeten Getriebehälften, die zum einen über die Zentralwelle und zum anderen über die negative Übersetzung zwischen den beiden Planetenradsätzen gekoppelt sind.The two planetary gear sets are advantageously of identical design. The gear device therefore comprises many identical parts, which in particular generates cost advantages. In particular, the transmission device consists of two transmission halves formed symmetrically to one another, which are coupled on the one hand via the central shaft and on the other hand via the negative transmission ratio between the two planetary gear sets.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste Planetenträger drehfest mit einer ersten Abtriebswelle verbunden, wobei der zweite Planetenträger drehfest mit einer zweiten Abtriebswelle verbunden ist. Die beiden Abtriebswellen sind insbesondere identisch und somit symmetrisch ausgebildet. Die jeweilige Abtriebswelle ist zumindest mittelbar mit einem jeweiligen Rad einer Antriebsachse des Kraftfahrzeugs verbunden. Eine Differentialfunktion wird dadurch realisiert, dass im Leistungsfluss zwischen der Zwischenwelle und der jeweiligen Abtriebswelle jeweilige Planetenräder angeordnet sind, die über eine feste negative Übersetzung miteinander wirkverbunden sind. Über den ersten und zweiten Planetenträger kann das jeweilige Rad der Antriebsachse zumindest mittelbar angetrieben werden. Mithin überträgt jeder der beiden Planetenträger nur das halbe Drehmoment der elektrischen Maschine und kann somit leichtbauend und kompakt, insbesondere torsionssteif ausgebildet sein. Ebenso können auch alle Verzahnungsteile der Übersetzung zwischen den beiden Planetenradsätzen leichtbauend und kompakt ausgebildet werden, da diese jeweils nur noch das halbe Drehmoment der elektrischen Maschine übertragen. According to a preferred embodiment, the first planet carrier is non-rotatably connected to a first output shaft, the second planet carrier being non-rotatably connected to a second output shaft. The two output shafts are in particular identical and are therefore symmetrical. The respective output shaft is at least indirectly connected to a respective wheel of a drive axle of the motor vehicle. A differential function is realized in that respective planet gears are arranged in the power flow between the intermediate shaft and the respective output shaft, which are operatively connected to one another via a fixed negative transmission ratio. The respective wheel of the drive axle can be driven at least indirectly via the first and second planet carriers. Each of the two planet carriers therefore transmits only half the torque of the electrical machine and can therefore be of lightweight and compact design, in particular torsion-resistant. Likewise, all toothed parts of the transmission between the two planetary gear sets can be made lightweight and compact, since they each only transmit half the torque of the electrical machine.

Gemäß einer ersten Ausführungsform weist das erste Hohlrad - neben der definitionsgemäß ohnehin ausgebildeten Innenverzahnung - auch eine Außenverzahnung auf, wobei eine erste Verzahnung an einer ersten Ausgleichswelle mit der Außenverzahnung des ersten Hohlrades im Zahneingriff steht, wobei auch das zweite Hohlrad eine Außenverzahnung aufweist, wobei eine erste Verzahnung an einer zweiten Ausgleichswelle mit der Außenverzahnung des zweiten Hohlrades im Zahneingriff steht, und wobei die erste Ausgleichswelle eine zweite Verzahnung aufweist, die mit einer zweiten Verzahnung an der zweiten Ausgleichswelle im Zahneingriff steht. Mithin sind die beiden Ausgleichswellen über einen gemeinsamen Verzahnungsabschnitt miteinander wirkverbunden. Die jeweilige Verzahnung ist vorzugsweise als Festrad an der jeweiligen Ausgleichswelle ausgebildet. Insbesondere ist die jeweilige Ausgleichswelle drehbar in einem Gehäuse der Getriebevorrichtung gelagert. Bevorzugt sind mehrere erste und zweite Ausgleichswellen paarweise über den Umfang verteilt angeordnet und stehen miteinander sowie mit der jeweiligen Außenverzahnung des jeweiligen Hohlrads im Zahneingriff. Über die beiden Ausgleichswellen stützen sich die beiden Hohlräder gegeneinander ab. Somit stützen sich die beiden Hohlräder nicht am Gehäuse ab. Dadurch kann das Gehäuse besonders leicht und kompakt ausgebildet sein.According to a first embodiment, the first ring gear - in addition to the internal toothing, which is formed by definition anyway - also has an external toothing, wherein a first toothing on a first balancer shaft is in meshing engagement with the external toothing of the first ring gear, the second ring gear also having an external toothing, one of which first toothing on a second balancer shaft meshes with the outer toothing of the second ring gear, and wherein the first balancer shaft has a second toothing that meshes with a second toothing on the second balancer shaft. The two balancer shafts are therefore operatively connected to one another via a common toothed section. The respective toothing is preferably designed as a fixed gear on the respective balancer shaft. In particular, the respective balance shaft is rotatably mounted in a housing of the transmission device. A plurality of first and second balancer shafts are preferably arranged in pairs distributed over the circumference and mesh with one another and with the respective external toothing of the respective ring gear. The two ring gears are supported against each other via the two balancer shafts. Thus, the two ring gears are not supported on the housing. As a result, the housing can be made particularly light and compact.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform steht das erste Hohlrad ferner mit einem ersten Ausgleichsrad im Zahneingriff, wobei das zweite Hohlrad ferner mit einem zweiten Ausgleichsrad im Zahneingriff steht, und wobei die beiden Ausgleichsräder miteinander im Zahneingriff stehen. Mit anderen Worten ist an der Innenverzahnung des jeweiligen Hohlrads sowohl das jeweilige Planetenrad als auch das jeweilige Ausgleichsrad wirksam angeordnet. Die beiden Hohlräder sind frei drehbar und somit nicht stationär im Gehäuse festgelegt. Das jeweilige Ausgleichsrad ist drehbar in einem Gehäuse der Getriebevorrichtung gelagert. Bevorzugt sind mehrere erste und zweite Ausgleichsräder paarweise über den Umfang verteilt angeordnet und stehen miteinander sowie mit der jeweiligen Innenverzahnung des jeweiligen Hohlrads im Zahneingriff. Über die beiden Ausgleichsräder stützen sich die beiden Hohlräder gegeneinander ab. Somit stützen sich die beiden Hohlräder nicht am Gehäuse ab. Dadurch kann das Gehäuse besonders leicht und kompakt ausgebildet sein. Insbesondere ist das jeweilige Ausgleichsrad als Ausgleichswelle mit einer einteilig daran ausgebildeten Verzahnung ausgeformt. Diese Verzahnung ist nach Art eines Festrades an der Ausgleichswelle ausgebildet.According to a second embodiment, the first ring gear also meshes with a first differential gear, the second ring gear further meshing with a second differential gear, and the two differential gears meshing with one another. In other words, both the respective planetary gear and the respective differential gear are effectively arranged on the internal toothing of the respective ring gear. The two ring gears are freely rotatable and therefore not fixed in the housing. The respective differential wheel is rotatably mounted in a housing of the gear device. A plurality of first and second differential gears are preferably arranged in pairs distributed over the circumference and are in mesh with one another and with the respective internal toothing of the respective ring gear. The two ring gears are supported against each other via the two differential gears. Thus, the two ring gears are not supported on the housing. As a result, the housing can be made particularly light and compact. In particular, the respective differential gear is designed as a differential shaft with a toothing formed in one piece thereon. This toothing is designed in the manner of a fixed gear on the balance shaft.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das erste Hohlrad drehfest mit einer ersten Abtriebswelle verbunden, wobei das zweite Hohlrad drehfest mit einer zweiten Abtriebswelle verbunden ist. Die beiden Abtriebswellen sind insbesondere identisch und somit symmetrisch ausgebildet. Die jeweilige Abtriebswelle ist zumindest mittelbar mit einem jeweiligen Rad einer Antriebsachse des Kraftfahrzeugs verbunden. Eine Differentialfunktion wird dadurch realisiert, dass im Leistungsfluss zwischen der Zwischenwelle und der jeweiligen Abtriebswelle jeweilige Planetenräder angeordnet sind, die über eine feste negative Übersetzung miteinander wirkverbunden sind. Über das erste und zweite Hohlrad kann das jeweilige Rad der Antriebsachse zumindest mittelbar angetrieben werden. Mithin überträgt jedes der beiden Hohlräder nur das halbe Drehmoment der elektrischen Maschine und kann somit leichtbauend und kompakt, insbesondere torsionssteif ausgebildet sein. Ebenso können auch alle Verzahnungsteile der Übersetzung zwischen den beiden Planetenradsätzen leichtbauend und kompakt ausgebildet werden, da diese jeweils nur noch das halbe Drehmoment der elektrischen Maschine übertragen.According to a further preferred embodiment, the first ring gear is connected in a rotationally fixed manner to a first output shaft, the second ring gear being connected in a rotationally fixed manner to a second output shaft. The two output shafts are in particular identical and are therefore symmetrical. The respective output shaft is at least indirectly connected to a respective wheel of a drive axle of the motor vehicle. A differential function is realized in that respective planet gears are arranged in the power flow between the intermediate shaft and the respective output shaft, which are operatively connected to one another via a fixed negative transmission ratio. The respective wheel of the drive axle can be driven at least indirectly via the first and second ring gear. Consequently, each of the two ring gears transmits only half the torque of the electrical machine and can therefore be lightweight and compact, in particular torsionally rigid. Likewise, all toothed parts of the transmission between the two planetary gear sets can be made lightweight and compact, since they each only transmit half the torque of the electrical machine.

Gemäß einer dritten Ausführungsform ist der erste Planetenträger drehfest mit einem dritten Stirnrad verbunden, wobei der zweite Planetenträger drehfest mit einem vierten Stirnrad verbunden ist, wobei eine Verzahnung an einer ersten Ausgleichswelle mit dem dritten Stirnrad im Zahneingriff steht, wobei ferner eine Verzahnung an einer zweiten Ausgleichswelle mit dem vierten Stirnrad im Zahneingriff steht, und wobei die Verzahnung an der ersten Ausgleichswelle mit der Verzahnung an der zweiten Ausgleichswelle im Zahneingriff steht. Mithin sind die beiden Ausgleichswellen über einen gemeinsamen Verzahnungsabschnitt miteinander wirkverbunden. Die jeweilige Verzahnung ist vorzugsweise als Festrad an der jeweiligen Ausgleichswelle ausgebildet. Insbesondere ist die jeweilige Ausgleichswelle drehbar in einem Gehäuse der Getriebevorrichtung gelagert. Bevorzugt sind mehrere erste und zweite Ausgleichswellen paarweise über den Umfang verteilt angeordnet und stehen miteinander sowie mit dem jeweiligen Stirnrad im Zahneingriff.According to a third embodiment, the first planet carrier is non-rotatably connected to a third spur gear, the second planet carrier being non-rotatably connected to a fourth spur gear, a toothing on a first balancer shaft meshing with the third spur gear, furthermore a toothing on a second balancer shaft meshes with the fourth spur gear, and the toothing on the first balancer shaft meshes with the toothing on the second balancer shaft. The two balancer shafts are therefore operatively connected to one another via a common toothed section. The the respective toothing is preferably designed as a fixed gear on the respective balancer shaft. In particular, the respective balance shaft is rotatably mounted in a housing of the transmission device. A plurality of first and second balancer shafts are preferably arranged in pairs distributed over the circumference and mesh with one another and with the respective spur gear.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die elektrische Maschine achsparallel zur Getriebevorrichtung angeordnet ist, wobei die Antriebswelle um eine erste Drehachse rotiert, und wobei die Zentralwelle ebenso wie der erste und zweite Planetenradsatz um eine zweite Drehachse rotieren. Dadurch kann die Antriebsvorrichtung insbesondere in axialer Richtung kompaktbauend ausgebildet werden.The invention includes the technical teaching that the electrical machine is arranged axially parallel to the transmission device, the drive shaft rotating about a first axis of rotation, and wherein the central shaft as well as the first and second planetary gear sets rotate about a second axis of rotation. As a result, the drive device can be of compact construction, in particular in the axial direction.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung drei bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt, wobei gleiche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt

  • 1 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 2 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
  • 3 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
Further measures improving the invention are shown below together with the description of three preferred exemplary embodiments of the invention with reference to the figures, the same elements being provided with the same reference numerals. Here shows
  • 1 1 shows a simplified schematic illustration to illustrate the structure of a drive device according to the invention in accordance with a first exemplary embodiment,
  • 2nd a simplified schematic representation to illustrate the structure of a drive device according to the invention according to a second embodiment, and
  • 3rd a simplified schematic representation to illustrate the structure of a drive device according to the invention according to a third embodiment.

Gemäß den 1, 2 und 3 weist eine jeweilige erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug eine elektrische Maschine 1 und eine Getriebevorrichtung 4 auf. Die elektrische Maschine 1 ist als Antriebsmaschine ausgebildet und umfasst einen gehäusefesten Stator sowie einen Rotor. Eine Antriebsleistung der elektrischen Maschine 1 wird über eine einzige mit dem Rotor drehfest verbundene Antriebswelle 2, die zwischen der elektrischen Maschine 1 und der Getriebevorrichtung 3 angeordnet ist und ein erstes drehfest daran angeordnetes Stirnrad 3a aufweist, in die Getriebevorrichtung 4 eingeleitet. Mithin wird über das erste Stirnrad 3a eine Drehzahl und ein Drehmoment zum Antrieb des Kraftfahrzeugs in die Getriebevorrichtung 4 eingespeist. Die Antriebswelle 2 kann sowohl als Vollwelle oder als Hohlwelle ausgebildet sein. Vorteilhafterweise kann eine Kühlung der elektrischen Maschine 1 über einen Hohlraum in der Antriebswelle 2 erfolgen.According to the 1 , 2nd and 3rd a respective drive device according to the invention for an automobile (not shown here) has an electrical machine 1 and a gear device 4th on. The electrical machine 1 is designed as a drive machine and comprises a stator fixed to the housing and a rotor. A driving power of the electrical machine 1 is driven by a single drive shaft connected to the rotor in a rotationally fixed manner 2nd that between the electrical machine 1 and the gear device 3rd is arranged and a first spur gear rotatably arranged thereon 3a has in the transmission device 4th initiated. Hence, the first spur gear 3a a speed and a torque for driving the motor vehicle into the transmission device 4th fed. The drive shaft 2nd can be designed as a solid shaft or as a hollow shaft. The electrical machine can advantageously be cooled 1 through a cavity in the drive shaft 2nd respectively.

Die Getriebevorrichtung 3 umfasst einen ersten Planetenradsatz mit mehreren ersten Planetenrädern 7a und einen zweiten Planetenradsatz mit mehreren zweiten Planetenrädern 7b. Aufgrund der schematischen Darstellung sind vorliegend nur jeweils zwei erste und zweite Planetenräder 7a, 7b dargestellt. Die ersten und zweiten Planetenräder 7a, 7b sind identisch zueinander ausgebildet. Ferner umfasst die Getriebevorrichtung 4 eine Zentralwelle 5 mit einem ersten und zweiten drehfest daran angeordneten Sonnenrad 6a, 6b sowie einem drehfest daran angeordneten zweiten Stirnrad 3b. Die Zwischenwelle 5 ist vorliegend als Vollwelle ausgebildet und ermöglicht eine hohe Übersetzung. Das zweite Stirnrad 3b steht im Zahneingriff mit dem ersten Stirnrad 3a. Über diesen Zahneingriff zwischen dem ersten und zweiten Stirnrad 3a, 3b wird ein Antriebsmoment der elektrischen Maschine 1 in die Getriebevorrichtung 4 eingeleitet. Das zweite Stirnrad 3b ist axial mittig zwischen dem ersten und dem zweiten Sonnenrad 6a, 6b an der Zwischenwelle 5 angeordnet.The gear device 3rd comprises a first planetary gear set with a plurality of first planetary gears 7a and a second planetary gear set with a plurality of second planet gears 7b . Due to the schematic representation, there are only two first and second planet gears in the present case 7a , 7b shown. The first and second planet gears 7a , 7b are identical to each other. The transmission device further comprises 4th a central shaft 5 with a first and second rotationally fixed sun gear 6a , 6b as well as a second spur gear fixedly attached to it 3b . The intermediate shaft 5 is designed as a solid shaft and enables a high gear ratio. The second spur gear 3b is in mesh with the first spur gear 3a . About this meshing between the first and second spur gear 3a , 3b becomes a driving torque of the electrical machine 1 in the gear device 4th initiated. The second spur gear 3b is axially centered between the first and second sun gear 6a , 6b on the intermediate shaft 5 arranged.

Die ersten Planetenräder 7a sind drehbar an einem ersten Planetenträger 8a angeordnet und stehen mit dem ersten Sonnenrad 6a und einem ersten Hohlrad 9a im Zahneingriff. Demgegenüber sind die zweiten Planetenräder 7b drehbar an einem zweiten Planetenträger 8b angeordnet und stehen mit dem zweiten Sonnenrad 6b und einem zweiten Hohlrad 9b im Zahneingriff. Die beiden Planetenradsätze sind über eine feste negative Übersetzung miteinander wirkverbunden. Mit anderen Worten verbindet mindestens ein als Minusgetriebe ausgebildetes Ausgleichsgetriebe die beiden Planetenradsätze wirksam miteinander. Die elektrische Maschine 1 ist achsparallel zur Getriebevorrichtung 4 angeordnet, wobei die Antriebswelle 2 um eine erste Drehachse 15a rotiert, und wobei die Zentralwelle 5 ebenso wie die ersten und zweiten Planetenradsätze um eine zweite Drehachse 15b rotieren.The first planet gears 7a are rotatable on a first planet carrier 8a arranged and stand with the first sun gear 6a and a first ring gear 9a in meshing. In contrast are the second planet gears 7b rotatable on a second planet carrier 8b arranged and stand with the second sun gear 6b and a second ring gear 9b in meshing. The two planetary gear sets are operatively connected to each other via a fixed negative gear ratio. In other words, at least one differential gear designed as a minus gear effectively connects the two planetary gear sets to one another. The electrical machine 1 is axially parallel to the gear device 4th arranged, the drive shaft 2nd about a first axis of rotation 15a rotates, and being the central shaft 5 just like the first and second planetary gear sets around a second axis of rotation 15b rotate.

Gemäß den 1 und 2 ist der erste Planetenträger 8a drehfest mit einer ersten Abtriebswelle 10a verbunden, wobei der zweite Planetenträger 8b drehfest mit einer zweiten Abtriebswelle 10b verbunden ist. In 3 ist das erste Hohlrad 9a drehfest mit einer ersten Abtriebswelle 10a verbunden, wobei das zweite Hohlrad 9b drehfest mit einer zweiten Abtriebswelle 10b verbunden ist. Die beiden Abtriebswellen 10a, 10b sind identisch und somit symmetrisch ausgebildet.According to the 1 and 2nd is the first planet carrier 8a rotationally fixed with a first output shaft 10a connected, the second planet carrier 8b non-rotatable with a second output shaft 10b connected is. In 3rd is the first ring gear 9a rotationally fixed with a first output shaft 10a connected, the second ring gear 9b non-rotatable with a second output shaft 10b connected is. The two output shafts 10a , 10b are identical and therefore symmetrical.

Gemäß 1 ist das erste Hohlrad 9a nicht nur innenverzahnt, sondern weist auch eine Außenverzahnung 13a auf. Demensprechend ist das zweite Hohlrad 9b nicht nur innenverzahnt, sondern weist auch eine Außenverzahnung 13b auf. Eine erste und eine zweite Ausgleichswelle 11, 12 sind als Ausgleichgetriebe zwischen den beiden Planetenradsätzen angeordnet und mit dem jeweiligen Hohlrad 9a, 9b wirkverbunden. Die jeweilige Ausgleichswelle 11, 12 ist drehbar in einem Gehäuse der Getriebevorrichtung 4 gelagert. Eine erste Verzahnung 11a an der ersten Ausgleichswelle 11 steht mit der Außenverzahnung 13a des ersten Hohlrades 9a im Zahneingriff. Eine erste Verzahnung 12a an einer zweiten Ausgleichswelle 12 steht mit der Außenverzahnung 13b des zweiten Hohlrades 9b im Zahneingriff. Ferner weist die erste Ausgleichswelle 11 eine zweite Verzahnung 11 b auf, die mit einer zweiten Verzahnung 12b an der zweiten Ausgleichswelle 12 im Zahneingriff steht. Auch wenn vorliegend nur ein Ausgleichswellenpaar, bestehend aus der ersten und zweiten Ausgleichswelle 11, 12, dargestellt ist, können mehrere solcher Ausgleichswellenpaare über den Umfang verteilt angeordnet und mit dem jeweiligen Hohlrad 9a, 9b wirkverbunden sein, um die feste negative Übersetzung zwischen den beiden Hohlrädern 9a, 9b zu realisieren.According to 1 is the first ring gear 9a not only internally toothed, but also has an external toothing 13a on. The second ring gear is accordingly 9b not only internally toothed, but also has an external toothing 13b on. A first and a second balance shaft 11 , 12 are arranged as a differential between the two planetary gear sets and with the respective ring gear 9a , 9b connected. The respective balance shaft 11 , 12 is rotatable in a housing of the gear device 4th stored. A first interlocking 11a on the first balancer shaft 11 stands with the external toothing 13a of the first ring gear 9a in meshing. A first interlocking 12a on a second balancer shaft 12 stands with the external toothing 13b of the second ring gear 9b in meshing. Furthermore, the first balancer shaft 11 a second gear 11 b on that with a second toothing 12b on the second balancer shaft 12 is in mesh. Even if in the present case only one balance shaft pair, consisting of the first and second balance shaft 11 , 12 , is shown, several such balance shaft pairs can be arranged distributed over the circumference and with the respective ring gear 9a , 9b be operatively connected to the fixed negative translation between the two ring gears 9a , 9b to realize.

Gemäß 2 sind ein erstes und ein zweites Ausgleichsrad 14a, 14b als Ausgleichgetriebe zwischen den beiden Planetenradsätzen angeordnet und mit dem jeweiligen Hohlrad 9a, 9b wirkverbunden. Das jeweilige Ausgleichsrad 14a, 14b ist drehbar in einem Gehäuse der Getriebevorrichtung 4 gelagert. Mithin steht das erste Hohlrad 9a mit einem ersten Ausgleichsrad 14a im Zahneingriff, wobei das zweite Hohlrad 9b mit einem zweiten Ausgleichsrad 14b im Zahneingriff steht, und wobei die beiden Ausgleichsräder 14a, 14b miteinander im Zahneingriff stehen. Auch wenn vorliegend nur ein Ausgleichsräderpaar, bestehend aus dem ersten und zweiten Ausgleichsrad 14a, 14b, dargestellt ist, können mehrere solcher Ausgleichsräderpaare über den Umfang verteilt angeordnet und mit dem jeweiligen Hohlrad 9a, 9b wirkverbunden sein, um die feste negative Übersetzung zwischen den beiden Hohlrädern 9a, 9b zu realisieren.According to 2nd are a first and a second differential gear 14a , 14b arranged as a differential between the two planetary gear sets and with the respective ring gear 9a , 9b connected. The respective differential wheel 14a , 14b is rotatable in a housing of the gear device 4th stored. Hence the first ring gear 9a with a first differential wheel 14a in meshing, the second ring gear 9b with a second differential gear 14b is in mesh, and the two differential gears 14a , 14b mesh with each other. Even if only one pair of differential gears consists of the first and second differential gears 14a , 14b , is shown, several such differential gear pairs can be arranged distributed over the circumference and with the respective ring gear 9a , 9b be operatively connected to the fixed negative translation between the two ring gears 9a , 9b to realize.

Gemäß 3 ist der erste Planetenträger 8a drehfest mit einem dritten Stirnrad 3c verbunden. Dementsprechend ist der zweite Planetenträger 8b drehfest mit einem vierten Stirnrad 3d verbunden. Eine Verzahnung 16a an der ersten Ausgleichswelle 16 steht mit dem dritten Stirnrad 3c im Zahneingriff. Ferner steht eine Verzahnung 17a an der zweiten Ausgleichswelle 17 mit dem vierten Stirnrad 3d im Zahneingriff. Die Verzahnung 16a an der ersten Ausgleichswelle 16 steht ferner mit der Verzahnung 17a an der zweiten Ausgleichswelle 17 im Zahneingriff. Die jeweilige Ausgleichswelle 16, 17 ist drehbar in einem Gehäuse der Getriebevorrichtung 4 gelagert. Auch wenn vorliegend nur ein Ausgleichswellenpaar, bestehend aus der ersten und zweiten Ausgleichswelle 16, 17, dargestellt ist, können mehrere solcher Ausgleichswellenpaare über den Umfang verteilt angeordnet und mit dem jeweiligen Stirnrad 3c, 3d wirkverbunden sein, um die feste negative Übersetzung zwischen den beiden Stirnrädern 3c, 3d zu realisieren.According to 3rd is the first planet carrier 8a non-rotatable with a third spur gear 3c connected. The second planet carrier is accordingly 8b non-rotatable with a fourth spur gear 3d connected. A gearing 16a on the first balancer shaft 16 stands with the third spur gear 3c in meshing. There is also a toothing 17a on the second balancer shaft 17th with the fourth spur gear 3d in meshing. The gearing 16a on the first balancer shaft 16 also stands with the gearing 17a on the second balancer shaft 17th in meshing. The respective balance shaft 16 , 17th is rotatable in a housing of the gear device 4th stored. Even if in the present case only one balance shaft pair, consisting of the first and second balance shaft 16 , 17th , is shown, several such balance shaft pairs can be arranged distributed over the circumference and with the respective spur gear 3c , 3d be connected to the fixed negative translation between the two spur gears 3c , 3d to realize.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
elektrische Maschineelectric machine
22nd
Antriebswelledrive shaft
3a-3d3a-3d
StirnradSpur gear
44th
GetriebevorrichtungGear device
55
ZentralwelleCentral shaft
6a, 6b6a, 6b
SonnenradSun gear
7a, 7b7a, 7b
PlanetenradPlanet gear
8a, 8b8a, 8b
PlanetenträgerPlanet carrier
9a, 9b9a, 9b
HohlradRing gear
10a, 10b10a, 10b
AbtriebswelleOutput shaft
1111
erste Ausgleichswellefirst balance shaft
11a, 11b11a, 11b
Verzahnung an der ersten AusgleichswelleGearing on the first balancer shaft
1212
zweite Ausgleichswellesecond balance shaft
12a, 12b12a, 12b
Verzahnung an der zweiten AusgleichswelleGearing on the second balancer shaft
13a, 13b13a, 13b
AußenverzahnungExternal teeth
14a, 14b14a, 14b
AusgleichsradDifferential wheel
15a, 15b15a, 15b
DrehachseAxis of rotation
1616
erste Ausgleichswellefirst balance shaft
16a16a
Verzahnung an der ersten AusgleichswelleGearing on the first balancer shaft
1717th
zweite Ausgleichswellesecond balance shaft
17a17a
Verzahnung an der zweiten AusgleichswelleGearing on the second balancer shaft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102011007259 A1 [0002]DE 102011007259 A1 [0002]

Claims (10)

Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Maschine (1), die über eine Antriebswelle (2) mit einem ersten drehfest daran angeordneten Stirnrad (3a) mit einer Getriebevorrichtung (4) wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung (4) eine Zentralwelle (5) mit einem ersten und zweiten drehfest daran angeordneten Sonnenrad (6a, 6b) sowie einem drehfest daran angeordneten zweiten Stirnrad (3b) aufweist, wobei das zweite Stirnrad (3b) im Zahneingriff mit dem ersten Stirnrad (3a) steht, wobei die Getriebevorrichtung (4) ferner einen ersten Planetenradsatz mit mehreren ersten Planetenrädern (7a) und einen zweiten Planetenradsatz mit mehreren zweiten Planetenrädern (7b) aufweist, wobei die ersten Planetenräder (7a) drehbar an einem ersten Planetenträger (8a) angeordnet sind und mit dem ersten Sonnenrad (6a) und einem ersten Hohlrad (9a) im Zahneingriff stehen, wobei die zweiten Planetenräder (7b) drehbar an einem zweiten Planetenträger (8b) angeordnet sind und mit dem zweiten Sonnenrad (6b) und einem zweiten Hohlrad (9b) im Zahneingriff stehen, und wobei die beiden Planetenradsätze über eine feste negative Übersetzung miteinander wirkverbunden sind.Drive device for a motor vehicle, comprising an electrical machine (1), which is operatively connected to a gear device (4) via a drive shaft (2) with a first spur gear (3a) arranged in a rotationally fixed manner thereon, the gear device (4) having a central shaft (5) with a first and second rotationally fixed sun gear (6a, 6b) and a rotationally fixed second spur gear (3b), the second spur gear (3b) meshing with the first spur gear (3a), the gear device (4) further comprising a first planetary gear set with a plurality of first planet gears (7a) and a second planetary gear set with a plurality of second planet gears (7b), the first planet gears (7a) being rotatably arranged on a first planet carrier (8a) and with the first sun gear (6a) and a first ring gear (9a) is in meshing engagement, the second planet gears (7b) being rotatably arranged on a second planet carrier (8b) and with the second sun gear (6b) and a second ring gear (9b) are in mesh, and the two planetary gear sets are operatively connected to one another via a fixed negative transmission ratio. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planetenträger (8a) drehfest mit einer ersten Abtriebswelle (10a) verbunden ist, wobei der zweite Planetenträger (8b) drehfest mit einer zweiten Abtriebswelle (10b) verbunden ist.Drive device after Claim 1 , characterized in that the first planet carrier (8a) is non-rotatably connected to a first output shaft (10a), the second planet carrier (8b) being non-rotatably connected to a second output shaft (10b). Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Hohlrad (9a) auch eine Außenverzahnung (13a) aufweist, wobei eine erste Verzahnung (11 a) an einer ersten Ausgleichswelle (11) mit der Außenverzahnung (13a) des ersten Hohlrades (9a) im Zahneingriff steht, wobei auch das zweite Hohlrad (9b) eine Außenverzahnung (13b) aufweist, wobei eine erste Verzahnung (12a) an einer zweiten Ausgleichswelle (12) mit der Außenverzahnung (13b) des zweiten Hohlrades (9b) im Zahneingriff steht, und wobei die erste Ausgleichswelle (11) eine zweite Verzahnung (11 b) aufweist, die mit einer zweiten Verzahnung (12b) an der zweiten Ausgleichswelle (12) im Zahneingriff steht.Drive device after Claim 2 characterized in that the first ring gear (9a) also has external toothing (13a), a first toothing (11a) on a first balancer shaft (11) being in tooth engagement with the external toothing (13a) of the first ring gear (9a), the second ring gear (9b) also having external teeth (13b), a first toothing (12a) on a second balancer shaft (12) being in tooth engagement with the outer teeth (13b) of the second ring gear (9b), and the first balancer shaft (11) has a second toothing (11b) which is in mesh with a second toothing (12b) on the second balancer shaft (12). Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Hohlrad (9a) ferner mit einem ersten Ausgleichsrad (14a) im Zahneingriff steht, wobei das zweite Hohlrad (9b) ferner mit einem zweiten Ausgleichsrad (14b) im Zahneingriff steht, und wobei die beiden Ausgleichsräder (14a, 14b) miteinander im Zahneingriff stehen.Drive device after Claim 2 , characterized in that the first ring gear (9a) further meshes with a first differential gear (14a), the second ring gear (9b) further meshes with a second differential gear (14b), and wherein the two differential gears (14a, 14b) mesh with each other. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Hohlrad (9a) drehfest mit einer ersten Abtriebswelle (10a) verbunden ist, wobei das zweite Hohlrad (9b) drehfest mit einer zweiten Abtriebswelle (10b) verbunden ist.Drive device after Claim 1 , characterized in that the first ring gear (9a) is rotatably connected to a first output shaft (10a), the second ring gear (9b) being rotatably connected to a second output shaft (10b). Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planetenträger (8a) drehfest mit einem dritten Stirnrad (3c) verbunden ist, wobei der zweite Planetenträger (8b) drehfest mit einem vierten Stirnrad (3d) verbunden ist, wobei eine Verzahnung (16a) an einer ersten Ausgleichswelle (16) mit dem dritten Stirnrad (3c) im Zahneingriff steht, wobei ferner eine Verzahnung (17a) an einer zweiten Ausgleichswelle (17) mit dem vierten Stirnrad (3d) im Zahneingriff steht, und wobei die Verzahnung (16a) an der ersten Ausgleichswelle (16) mit der Verzahnung (17a) an der zweiten Ausgleichswelle (17) im Zahneingriff steht.Drive device after Claim 5 , characterized in that the first planet carrier (8a) is non-rotatably connected to a third spur gear (3c), the second planet carrier (8b) being non-rotatably connected to a fourth spur gear (3d), a toothing (16a) on a first balancer shaft (16) meshes with the third spur gear (3c), further comprising a toothing (17a) on a second balancer shaft (17) with the fourth spur gear (3d), and wherein the toothing (16a) on the first balancer shaft (16) meshes with the toothing (17a) on the second balancer shaft (17). Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Stirnrad (3b) axial mittig zwischen dem ersten und dem zweiten Sonnenrad (6a, 6b) an der Zwischenwelle (5) angeordnet ist.Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the second spur gear (3b) is arranged axially centrally between the first and the second sun gear (6a, 6b) on the intermediate shaft (5). Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (1) achsparallel zur Getriebevorrichtung (4) angeordnet ist, wobei die Antriebswelle (2) um eine erste Drehachse (15a) rotiert, und wobei die Zentralwelle (5) ebenso wie der erste und zweite Planetenradsatz um eine zweite Drehachse (15b) rotieren.Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical machine (1) is arranged axially parallel to the transmission device (4), the drive shaft (2) rotating about a first axis of rotation (15a), and the central shaft (5) as well the first and second planetary gear sets rotate about a second axis of rotation (15b). Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Planetenradsätze identisch ausgebildet sind.Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the two planetary gear sets are identical. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein als Minusgetriebe ausgebildetes Ausgleichsgetriebe die beiden Planetenradsätze wirksam miteinander verbindet.Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one differential gear designed as a minus gear effectively connects the two planetary gear sets to one another.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102011007259A1 (en) 2011-04-13 2012-10-18 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Drive device with an electric machine

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