DE102019131763A1 - Drive device for a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Antriebsmaschine, die über eine Antriebswelle (2) mit einer Getriebevorrichtung (3) wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung (3) mindestens eine erste und zweite Planetenradstufe (4, 5) sowie eine Differentialstufe (6) aufweist, wobei die erste und die zweite Planetenradstufe (4, 5) mit einer Doppelkupplungsvorrichtung (11) mit einer ersten und einer zweiten lastschaltbaren Kupplung (12a, 12b) wirkverbunden sind, und wobei ein Sonnenrad (9a) der ersten Planetenradstufe (4) und ein Sonnenrad (9b) der zweiten Planetenradstufe (5) drehfest miteinander verbunden sind und ein Planetenradträger (8a) der ersten Planetenradstufe (4) unter Zwischenschaltung der zweiten Kupplung (12b) drehfest mit einem Planetenradträger (8b) der zweiten Planetenradstufe (5) gekoppelt ist.The invention relates to a drive device (1) for a motor vehicle, comprising an electric drive machine which is operatively connected to a transmission device (3) via a drive shaft (2), the transmission device (3) having at least one first and second planetary gear set (4, 5). and a differential stage (6), the first and the second planetary gear stage (4, 5) being operatively connected to a double clutch device (11) with a first and a second power-shiftable clutch (12a, 12b), and a sun gear (9a) of the first planetary gear set (4) and a sun gear (9b) of the second planetary gear set (5) are non-rotatably connected to each other and a planetary gear carrier (8a) of the first planetary gear set (4) with the interposition of the second clutch (12b) rotatably with a planetary gear carrier (8b) of the second Planetary gear stage (5) is coupled.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche eine elektrische Antriebsmaschine umfasst, die über eine Antriebswelle mit einer Getriebevorrichtung wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung mindestens eine erste und zweite Planetenradstufe sowie eine Differentialstufe aufweist, und wobei die erste und die zweite Planetenradstufe mit einer Doppelkupplungsvorrichtung mit einer ersten und einer zweiten lastschaltbaren Kupplung wirkverbunden sind.The invention relates to a drive device for a motor vehicle which comprises an electric drive machine which is operatively connected to a transmission device via a drive shaft, the transmission device having at least a first and second planetary gear stage and a differential stage, and the first and the second planetary gear stage having a double clutch device are operatively connected to a first and a second power shiftable clutch.

Aus dem Stand der Technik sind bereits Antriebsvorrichtungen für Kraftfahrzeuge bekannt. Beispielsweise zeigt DE 10 2011 088 668 A1 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.Drive devices for motor vehicles are already known from the prior art. For example shows DE 10 2011 088 668 A1 a drive device with at least one electric drive machine, with at least one first planetary drive with a clutch and with a differential. A rotor shaft of the drive machine is coupled non-rotatably to a first connection shaft of the planetary drive formed from at least three connection shafts. A second connecting shaft of the first planetary drive can be fixed in a rotationally fixed manner against a component of the drive device by means of a shift sleeve of the clutch. A third connection shaft of the first planetary drive is operatively connected to a sum shaft of the differential. The shift sleeve can be shifted in positive engagement either with the second connection shaft of the first planetary drive or in a torque-transmitting operative connection with the sum shaft of the differential.

Auch zeigt die DE 10 2004 024 086 A1 eine Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem Antriebsaggregat, das über ein Differenzialgetriebe auf zwei Abtriebswellen wirkt, wobei an den Abtriebswellen unter Zwischenschaltung zumindest eines Überlagerungsgetriebes eine Einrichtung vorgesehen, ist, mittels der Abtriebsmoment von der einen Abtriebswelle zur anderen Abtriebswelle verlagerbar ist. Zur Bereitstellung einer steuerungstechnisch und funktionell besonders effektiven Antriebsvorrichtung wird vorgeschlagen, dass die Einrichtung durch zumindest eine als Elektromotor und als Generator schaltbare Elektromaschine gebildet ist.Also shows the DE 10 2004 024 086 A1 a drive device for motor vehicles with a drive unit that acts on two output shafts via a differential gear, with a device being provided on the output shafts with the interposition of at least one superposition gear, by means of which the output torque can be shifted from one output shaft to the other output shaft. To provide a drive device that is particularly effective in terms of control technology and function, it is proposed that the device be formed by at least one electric machine that can be switched as an electric motor and as a generator.

Der Stand der Technik hat jedoch immer den Nachteil, dass aufgrund einer komplexen Getriebestruktur eine große Anzahl an unterschiedlichen Bauteilen und Komponenten verbaut werden und daher die Fertigungskosten steigen und die Montage erschwert wird.However, the prior art always has the disadvantage that a large number of different parts and components are installed due to a complex transmission structure and therefore the production costs increase and assembly is made more difficult.

Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern. Insbesondere soll eine Antriebsvorrichtung bzw. ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug weiterentwickelt werden, wobei der Fokus auf einer möglichst einfachen Getriebestruktur mit vielen Gleichteilen und passender Übersetzungsaufteilung bzw. Spreizung liegt.It is therefore the object of the invention to avoid or at least mitigate the disadvantages of the prior art. In particular, a drive device or a drive train for a motor vehicle is to be further developed, the focus being on the simplest possible transmission structure with many identical parts and a suitable gear ratio distribution or spread.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Sonnenrad der ersten Planetenradstufe und ein Sonnenrad der zweiten Planetenradstufe (dauerhaft) drehfest miteinander verbunden sind und ein Planetenradträger der ersten Planetenradstufe über die zweite Kupplung drehfest mit einem Planetenradträger der zweiten Planetenradstufe koppelbar ist bzw. unter Zwischenschaltung der zweiten Kupplung drehfest mit einem Planetenradträger der zweiten Planetenradstufe gekoppelt ist.According to the invention, this object is achieved in a generic device in that a sun gear of the first planetary gear set and a sun gear of the second planetary gear set are (permanently) non-rotatably connected to one another and a planetary gear carrier of the first planetary gear set can be coupled or rotatably coupled to a planetary gear carrier of the second planetary gear set via the second clutch is coupled in a rotationally fixed manner with a planetary gear carrier of the second planetary gear stage with the interposition of the second clutch.

Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine elektrische Antriebsmaschine, die über eine Antriebswelle mit einer Getriebevorrichtung wirkverbunden ist.The drive device according to the invention for a motor vehicle comprises an electric drive machine which is operatively connected to a transmission device via a drive shaft.

Dies hat den Vorteil, dass in dem Antriebsstrang mit möglichst einfacher Getriebestruktur ein Zweigangbetrieb umsetzbar ist.This has the advantage that two-speed operation can be implemented in the drive train with the simplest possible transmission structure.

Die Getriebevorrichtung weist mindestens eine erste und zweite Planetenradstufe sowie eine Differentialstufe auf, wobei die erste Planetenradstufe einen ersten Planetenradsatz mit mehreren Planetenrädern aufweist, wobei die Planetenräder des ersten Planetenradsatzes drehbar an einem ersten Planetenradträger angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad sowie mit einem ersten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei die zweite Planetenradstufe einen zweiten Planetenradsatz mit mehreren Planetenrädern aufweist, wobei die Planetenräder des zweiten Planetenradsatzes drehbar an einem zweiten Planetenradträger angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad sowie mit einem zweiten Hohlradrad im Zahneingriff stehen, und wobei die erste und die zweite Planetenradstufe mit einer Doppelkupplungsvorrichtung mit einer ersten und einer zweiten lastschaltbaren Kupplung wirkverbunden sind.The transmission device has at least a first and second planetary gear set and a differential stage, the first planetary gear set having a first planetary gear set with several planet gears, the planet gears of the first planetary gear set being rotatably arranged on a first planetary gear carrier and with a first sun gear and a first ring gear The second planetary gear set has a second planetary gear set with a plurality of planetary gears, the planetary gears of the second planetary gear set are rotatably arranged on a second planetary gear carrier and mesh with a second sun gear and a second ring gear, and the first and second planetary gear sets are operatively connected to a double clutch device with a first and a second power shiftable clutch.

Unter dem Begriff „wirkverbunden“ ist dabei zu verstehen, dass zwei Getriebeelemente zur Drehmomentübertragung direkt miteinander verbunden sein können, oder dass sich zwischen zwei Getriebeelementen zur Drehmomentübertragung noch weitere Getriebeelemente befinden, beispielsweise eine Welle oder mehrere Wellen oder Zahnräder. Zwei miteinander im Zahneingriff stehende bzw. kämmende Zahnräder sind zur Übertragung eines Drehmoments und einer Drehzahl von dem einen Zahnrad auf das andere Zahnrad vorgesehen. Unter einem Zahnrad sind beispielsweise ein Sonnenrad, ein Hohlrad sowie ein Planetenrad eines Planetenradsatzes zu verstehen.The term “operatively connected” means that two transmission elements for torque transmission can be directly connected to one another, or that further transmission elements are located between two transmission elements for torque transmission, for example one shaft or several shafts or gears. Two gearwheels that are in meshing engagement with one another are provided for transmitting a torque and a speed from one gearwheel to the other gearwheel. A gear is to be understood as meaning, for example, a sun gear, a ring gear and a planet gear of a planetary gear set.

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 Kupplung kein Drehmoment.A double clutch device is to be understood as a device with two power-shiftable clutches. Furthermore, the term “load-shiftable clutch” is to be understood as a device which has at least one open and one closed state and can be switched between the at least two states under load. When open, the clutch does not transmit any torque.

Vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.Advantageous exemplary embodiments are claimed in the subclaims and are explained in more detail below.

In einer bevorzugten Ausführung kann der Planetenradträger der ersten Planetenradstufe über die erste Kupplung drehfest mit einem Hohlrad der zweiten Planetenradstufe koppelbar sein. Alternativ kann der Planetenradträger der zweiten Planetenradstufe über die erste Kupplung drehfest mit einem Hohlrad der ersten Planetenradstufe koppelbar ist.In a preferred embodiment, the planetary gear carrier of the first planetary gear set can be coupled non-rotatably to a ring gear of the second planetary gear set via the first clutch. Alternatively, the planetary gear carrier of the second planetary gear set can be coupled non-rotatably to a ring gear of the first planetary gear set via the first clutch.

Zudem kann es zweckmäßig sein, wenn das Hohlrad oder der Planetenradträger der ersten Planetenradstufe ortsfest / stationär / drehfest in einem Gehäuse festgelegt ist. In addition, it can be expedient if the ring gear or the planetary gear carrier of the first planetary gear stage is fixed in a stationary / stationary / rotationally fixed manner in a housing.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Planetenradträger oder das Hohlrad der zweiten Planetenradstufe mit der Differentialstufe wirkverbunden sein.According to an advantageous development, the planetary gear carrier or the ring gear of the second planetary gear stage can be operatively connected to the differential stage.

Somit erlaubt die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung eine große Flexibilität bei der konstruktiven Ausgestaltung der Getriebestruktur, was die Anpassung der gewünschten Übersetzung und Spreizung erleichtert, ohne die Getriebestruktur unnötig zu verkomplizieren.The drive device according to the invention thus allows great flexibility in the design of the gear structure, which makes it easier to adapt the desired gear ratio and spread without unnecessarily complicating the gear structure.

Vorzugsweise kann ein Teilkreisdurchmesser des Sonnenrads der ersten Planetenradstufe einem Teilkreisdurchmesser des Sonnenrads der zweiten Planetenradstufe entsprechen. D.h. der Teilkreisdurchmesser des Sonnenrads der ersten Planetenradstufe ist gleich dem Teilkreisdurchmesser des Sonnenrads der zweiten Planetenradstufe. Durch diese Ausgestaltung kann die Herstellung der beiden Sonnenräder vereinfacht werden.A pitch circle diameter of the sun gear of the first planetary gear set can preferably correspond to a pitch circle diameter of the sun gear of the second planetary gear set. This means that the pitch circle diameter of the sun gear of the first planetary gear set is equal to the pitch circle diameter of the sun gear of the second planetary gear set. This configuration enables the manufacture of the two sun gears to be simplified.

Besonders bevorzugt können dabei das Sonnenrad der ersten Planetenradstufe und das Sonnenrad der zweiten Planetenradstufe auf einer gemeinsamen Welle angeordnet oder ausgebildet sein, wodurch zusätzlich die Teilezahl und damit der Montageaufwand verringert werden kann.Particularly preferably, the sun gear of the first planetary gear set and the sun gear of the second planetary gear set can be arranged or formed on a common shaft, whereby the number of parts and thus the assembly effort can also be reduced.

Zudem ist es vorteilhaft, wenn ein Teilkreisdurchmesser des Hohlrads der ersten Planetenradstufe einem Teilkreisdurchmesser des Hohlrads der zweiten Planetenradstufe entspricht. Bei jeweils gleichen Teilkreisdurchmessern der Hohlräder bzw. der Sonnenräder der ersten und zweiten Planetenradstufe können für beide Planetenradstufen im Wesentlichen baugleiche Planetenräder verwendet werden, was die Anzahl der verwendeten Gleichteile erhöht und somit die Herstellkosten verringert.In addition, it is advantageous if a pitch circle diameter of the ring gear of the first planetary gear set corresponds to a pitch circle diameter of the ring gear of the second planetary gear set. With the same pitch circle diameters of the ring gears or the sun gears of the first and second planetary gear sets, essentially identical planet gears can be used for both planetary gear sets, which increases the number of identical parts used and thus reduces manufacturing costs.

Des Weiteren kann eine vorteilhafte Ausgestaltung zudem dadurch gekennzeichnet sein, dass im Drehmomentfluss zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und der Differentialstufe ein zusätzliches Reduziergetriebe angeordnet ist. Dabei kann das Reduziergetriebe eingangsseitig zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und der ersten Planetenradstufe oder ausgangsseitig zwischen der zweiten Planetenradstufe und der Differentialstufe angeordnet sein. Das zusätzliche Reduziergetriebe erhöht die Spreizung der Getriebevorrichtung und kann beispielsweise als Stirnradstufe oder als weitere Planetenradstufe ausgeführt sein.Furthermore, an advantageous embodiment can also be characterized in that an additional reduction gear is arranged in the torque flow between the electric drive machine and the differential stage. The reduction gear can be arranged on the input side between the electric drive machine and the first planetary gear stage or on the output side between the second planetary gear stage and the differential stage. The additional reduction gear increases the spread of the transmission device and can be designed, for example, as a spur gear stage or as a further planetary gear stage.

Die erste und zweite Kupplung der Doppelkupplungsvorrichtung können vorzugsweise als Reibkupplung ausgebildet sein. Ferner können die beiden Kupplungen bevorzugt koaxial zueinander angeordnet sein. 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 ausgeführt sein.The first and second clutch of the double clutch device can preferably be designed as a friction clutch. Furthermore, the two couplings can preferably be arranged coaxially to one another. In particular, the respective clutch can be actuated by a respective actuator in order to initiate opening or closing of the respective clutch. The actuator can be implemented hydraulically, electromechanically, electromagnetically or, for example, also pneumatically.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn ein Öffnen beider Kupplungen zugleich eine Leistungsabschaltung realisieren kann. Ein Schließen der ersten Kupplung und ein Öffnen der zweiten Kupplung kann eine erste Getriebeübersetzung realisieren, wohingegen ein Schließen der zweiten Kupplung und ein Öffnen der ersten Kupplung eine zweite Getriebeübersetzung realisieren kann. Um einen weitestgehend zugkraftunterbrechungsfreien Schaltvorgang von der einen Kupplung zur anderen Kupplung zu gewährleisten, kann die eine Kupplung in einem zeitlichen Übergangsbereich, während sich die andere schließt, öffnen. Über den Schlupf in den Kupplungen, ausgebildet als Reibkupplungen, kann so eine drehmomentunterbrechungsfreie Umschaltung zwischen zwei Getriebestufen stattfinden, welche als zugkraftunterbrechungsfreier Umschaltmodus zwischen zwei Getriebestufen vom Betreiber der Antriebsvorrichtung wahrgenommen werden kann, wodurch wiederum der Schaltkomfort für den Betreiber der Antriebvorrichtung gesteigert wird. Vorzugsweise ist die erste Getriebeübersetzung ungleich der zweiten Getriebeübersetzung. Beispielsweise kann die erste Getriebeübersetzung größer als die zweite Getriebeübersetzung sein. Alternativ kann die erste Getriebeübersetzung kleiner als die zweite Getriebeübersetzung sein.It is useful here if opening both clutches can realize a power cut-off at the same time. Closing the first clutch and opening the second clutch can realize a first gear ratio, whereas closing the second clutch and opening the first clutch can realize a second gear ratio. In order to ensure that the shifting process from one clutch to the other clutch is largely free of tractive force interruption, one clutch can open in a transitional period while the other closes. Via the slip in the clutches, designed as friction clutches, a torque-free switchover between two gear stages can take place, which can be perceived by the operator of the drive device as a switchover mode between two gear stages without traction, which in turn increases the shifting comfort for the operator of the drive device. The first gear ratio is preferably not the same as the second gear ratio. For example, the first gear ratio can be greater than the second gear ratio. Alternatively, the first gear ratio can be smaller than the second gear ratio.

Ferner weist die elektrische Antriebsmaschine bevorzugt einen Stator und einen Rotor auf, wobei der Rotor drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist. Die Antriebswelle kann als Rotorwelle ausgebildet sein oder es besteht ein Achsversatz zwischen der Antriebs- und der Rotorwelle, wobei eine Drehmomentübertragungsvorrichtung (Reduziergetriebe) zwischen beiden Wellen angeordnet sein kann.Furthermore, the electric drive machine preferably has a stator and a rotor, the rotor being non-rotatably connected to the drive shaft. The drive shaft can be designed as a rotor shaft or there is an axial offset between the drive shaft and the rotor shaft, it being possible for a torque transmission device (reduction gear) to be arranged between the two shafts.

Ferner ist die Differentialstufe bevorzugt als Stirnraddifferential ausgebildet, wobei die Differentialstufe dazu vorgesehen ist, eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine auf eine erste und zweite Abtriebswelle zu verteilen.Furthermore, the differential stage is preferably designed as a spur gear differential, the differential stage being provided to distribute a drive power of the drive machine to a first and a second output shaft.

Die Antriebsmaschine kann koaxial oder achsparallel zur Differentialstufe angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Antriebswelle koaxial zu zumindest einer, insbesondere zwei, Abtriebswelle(n) angeordnet. Insbesondere ist die Antriebswelle als Hohlwelle ausgebildet, wobei wenigstens eine der beiden Abtriebswellen axial durch die Antriebswelle geführt ist. Vorzugsweise sind die beiden Abtriebswellen auf einer gemeinsamen Antriebsachse angeordnet. Alternativ ist die Antriebwelle achsparallel zu den beiden Abtriebswellen angeordnet, wobei achsparallel bedeutet, dass ein Achsversatz zwischen Antriebswelle und Abtriebswellen vorhanden ist.The drive machine can be arranged coaxially or axially parallel to the differential stage. The drive shaft is preferably arranged coaxially with at least one, in particular two, output shaft (s). In particular, the drive shaft is designed as a hollow shaft, with at least one of the two output shafts being guided axially through the drive shaft. The two output shafts are preferably arranged on a common drive axle. Alternatively, the drive shaft is arranged axially parallel to the two output shafts, with axially parallel meaning that there is an axial offset between the drive shaft and the output shafts.

Mit anderen Worten, betrifft die Erfindung ein Zwei-Gang-Getriebe für elektrische Achsen mit Sonnen-Sonnen-Bindung. Auf der Suche nach Getrieben für zwei Gänge mit vorteilhafter Übersetzungsaufteilung in achsparalleler und koaxialer Anordnung soll eine möglichst einfache Getriebestruktur mit vielen Gleichteilen und passender Übersetzungsaufteilung bzw. Spreizung durch eine Kombination zweier Planetenradstufen mit einer Stirnradstufe und einem als Doppelkupplung oder Synchroeinheit ausgestalteten Schaltelement bereitgestellt werden, wobei die Grundstruktur des Getriebes eine Sonne-Hohlrad-Doppelbindung aufweist. Bei einer ersten möglichen koaxialen oder achsparallelen Ausgestaltung mit einem mittig angeordneten Schaltelement kann eine hohe Übersetzung bei moderater Spreizung erreicht werden. Optional kann eine beispielsweise als Stirnraddifferenzial ausgeführte, zusätzliche Stirnradstufe sowohl vorangestellt als auch nachgeschaltet werden, was wiederum die umsetzbare Übersetzung erhöht. Eine zweite koaxiale oder achsparallele Ausgestaltung mit mittig angeordnetem Schaltelement und optionaler, vorangestellter bzw. nachgeschalteter Stirnradstufe ermöglicht eine hohe Übersetzung bei geringer Spreizung. Auch hier kann die Übersetzung durch ein mögliches Voran- bzw. Nachstellen der Stirnradstufe erhöht werden.In other words, the invention relates to a two-speed transmission for electric axles with a sun-sun link. In the search for gearboxes for two gears with an advantageous gear ratio distribution in an axially parallel and coaxial arrangement, the aim is to provide the simplest possible gear structure with many identical parts and suitable gear ratio distribution or spreading through a combination of two planetary gear stages with a spur gear stage and a shifting element designed as a double clutch or synchro unit the basic structure of the gearbox has a sun-ring gear double bond. In a first possible coaxial or axially parallel configuration with a centrally arranged switching element, a high gear ratio can be achieved with a moderate spread. Optionally, an additional spur gear stage, for example designed as a spur gear differential, can be placed both upstream and downstream, which in turn increases the translation that can be implemented. A second coaxial or axially parallel configuration with a centrally arranged switching element and an optional upstream or downstream spur gear stage enables a high gear ratio with a low spread. Here, too, the translation can be increased by possibly adjusting the spur gear stage in advance or readjustment.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Die Figuren zeigen jeweils eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus erfindungsgemäßer Antriebsvorrichtungen. Es zeigen:

  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung,
  • 2 eine erste Modifikation der Antriebsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 3 eine zweite Modifikation der Antriebsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung, und
  • 5 eine Modifikation der Antriebsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Further measures improving the invention are shown in more detail below together with the description of preferred exemplary embodiments of the invention with reference to the figures. The figures each show a simplified schematic representation to illustrate the structure of drive devices according to the invention. Show it:
  • 1 a first embodiment of a drive device according to the invention,
  • 2 a first modification of the drive device according to the first embodiment,
  • 3rd a second modification of the drive device according to the first embodiment,
  • 4th a second embodiment of a drive device according to the invention, and
  • 5 a modification of the drive device according to the second embodiment.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können untereinander ausgetauscht werden.The figures are merely of a schematic nature and serve exclusively for the understanding of the invention. The same elements are provided with the same reference symbols. The features of the individual exemplary embodiments can be interchanged with one another.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 1 in achsparalleler Bauweise. 1 shows a first embodiment of the drive device according to the invention 1 in axially parallel design.

Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung 1 für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug weist eine - hier nicht dargestellte - elektrische Antriebsmaschine und eine Getriebevorrichtung 3 auf. Die elektrische Antriebsmaschine weist einen Stator sowie einen Rotor auf. Eine Antriebsleistung (Drehmoment) der elektrischen Antriebsmaschine wird über eine Antriebswelle 2, die zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und der Getriebevorrichtung 3 angeordnet und als Rotorwelle ausgebildet ist, in die Getriebevorrichtung 3 eingeleitet.The drive device according to the invention 1 for a motor vehicle - not shown here - has an electric drive machine - not shown here - and a transmission device 3rd on. The electric drive machine has a stator and a rotor. A drive power (torque) of the electric drive machine is generated via a drive shaft 2 that is between the electric prime mover and the transmission device 3rd is arranged and designed as a rotor shaft, in the transmission device 3rd initiated.

Die Getriebevorrichtung 3 umfasst eine erste und zweite Planetenradstufe 4, 5 sowie eine Differentialstufe 6. Die erste Planetenradstufe 4 weist einen ersten Planetenradsatz mit mehreren Planetenrädern 7a auf, welche drehbar an einem ersten Planetenradträger 8a angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad 9a sowie mit einem ersten Hohlrad 10a im Zahneingriff stehen. Mithin kämmen die Planetenräder 7a des ersten Planetenradsatzes radial zwischen dem ersten Sonnenrad 9a und dem ersten Hohlrad 10a. Die zweite Planetenradstufe 5 weist einen zweiten Planetenradsatz mit mehreren Planetenrädern 7b auf, welche drehbar an einem zweiten Planetenradträger 8b angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad 9b sowie mit einem zweiten Hohlrad 10b im Zahneingriff stehen. Mithin kämmen die Planetenräder 7b des zweiten Planetenradsatzes radial zwischen dem zweiten Sonnenrad 9b und dem zweiten Hohlrad 10b.The transmission device 3rd comprises a first and second planetary gear set 4th , 5 as well as a differential stage 6th . The first planetary gear stage 4th has a first planetary gear set with a plurality of planetary gears 7a on which rotatable on a first planet carrier 8a are arranged and with a first sun gear 9a as well as with a first ring gear 10a are in mesh. So the planet gears mesh 7a of the first planetary gear set radially between the first sun gear 9a and the first ring gear 10a . The second planetary gear stage 5 has a second planetary gear set with several planetary gears 7b on which rotatable on a second planet carrier 8b are arranged and with a second sun gear 9b as well as with a second ring gear 10b are in mesh. So the planet gears mesh 7b of the second planetary gear set radially between the second sun gear 9b and the second ring gear 10b .

Des Weiteren ist eine Doppelkupplungsvorrichtung 11 mit einer ersten Kupplung 12a und einer zweiten Kupplung 12b vorgesehen. Ein Schließen der ersten Kupplung 12a und ein Öffnen der zweiten Kupplung 12b realisiert eine erste Getriebeübersetzung, wobei ein Schließen der zweiten Kupplung 12b und ein Öffnen der ersten Kupplung 12a eine zweite Getriebeübersetzung realisiert. Die erste Getriebeübersetzung ist ungleich der zweiten Getriebeübersetzung. Durch ein Öffnen beider Kupplungen 12a, 12b wird eine Leistungsabschaltung realisiert.There is also a double clutch device 11 with a first clutch 12a and a second clutch 12b intended. Closing the first clutch 12a and opening the second clutch 12b realizes a first gear ratio, with a closing of the second clutch 12b and opening the first clutch 12a realized a second gear ratio. The first gear ratio is not the same as the second gear ratio. By opening both clutches 12a , 12b a power shutdown is implemented.

Mit anderen Worten ausgedrückt, kann durch Schalten der Doppelkupplungsvorrichtung 11 wahlweise das von der elektrischen Antriebsmaschine über die Getriebevorrichtung 3 auf die Differentialstufe 6 übertragene Drehmoment zwischen der ersten und der zweiten Getriebeübersetzung variiert werden. Das so übertragene Drehmoment wird schließlich von der Differentialstufe 6 auf Abtriebswellen 13a, 13b, welche beispielsweise mit Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs verbunden sind, weitergeleitet. In other words, by shifting the dual clutch device 11 optionally that from the electric drive machine via the transmission device 3rd on the differential stage 6th transmitted torque can be varied between the first and the second gear ratio. The torque transmitted in this way is ultimately used by the differential stage 6th on output shafts 13a , 13b which are connected, for example, to drive wheels of the motor vehicle.

Die Getriebevorrichtung 3 ermöglicht somit im Wesentlichen einen Zwei-Gang-Betrieb des Kraftfahrzeugs.The transmission device 3rd thus essentially enables two-speed operation of the motor vehicle.

In der Antriebsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Doppelkupplungsvorrichtung 11 mittig in der Getriebevorrichtung 3 angeordnet. Insbesondere kann dabei je nach Schaltung der Doppelkupplungsvorrichtung 11 wahlweise der erste Planetenradträger 8a über die erste Kupplung 12a drehfest mit dem zweiten Hohlrad 10b oder über die zweite Kupplung 12b drehfest mit dem zweiten Planetenradträger 8b verbunden werden, wodurch wiederum die erste bzw. zweite Getriebeübersetzung umgesetzt werden können.In the drive device 1 according to the first embodiment is the double clutch device 11 in the middle of the transmission device 3rd arranged. In particular, depending on the circuit of the double clutch device 11 optionally the first planet carrier 8a over the first clutch 12a non-rotatably with the second ring gear 10b or via the second coupling 12b rotatably with the second planet carrier 8b are connected, whereby in turn the first or second gear ratio can be implemented.

Zudem ist in der Antriebsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel das erste Sonnenrad 9a drehfest mit dem zweiten Sonnenrad 9b verbunden, d.h. das erste Sonnenrad 9a und das zweite Sonnenrad 9b sind auf einer gemeinsamen Welle angeordnet bzw. ausgebildet. Dabei ist ein Teilkreisdurchmesser des ersten Sonnenrads 9a gleich einem Teilkreisdurchmesser des zweiten Sonnenrads 9b. Des Weiteren ist das erste Hohlrad 10a ortsfest / drehfest / stationär in einem Gehäuse 14 festgelegt / aufgenommen / angeordnet und stützt so die Getriebeanordnung in dem Gehäuse 14 ab.In addition, is in the drive device 1 according to the first embodiment, the first sun gear 9a rotatably with the second sun gear 9b connected, ie the first sun gear 9a and the second sun gear 9b are arranged or formed on a common shaft. Here is a pitch circle diameter of the first sun gear 9a equal to a pitch circle diameter of the second sun gear 9b . Furthermore is the first ring gear 10a Fixed / non-rotatable / stationary in one housing 14th set / received / arranged and thus supports the gear assembly in the housing 14th from.

Darüber hinaus ist in der Antriebsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eingangsseitig ein zusätzliches, als Stirnraddifferential ausgebildetes, Reduziergetriebe 15 so angeordnet, dass das Drehmoment von der Antriebsmaschine über die Antriebswelle 2 und das Reduziergetriebe 15 auf das erste Sonnenrad 9a und das zweite Sonnenrad 9b übertragen und so in die Getriebevorrichtung 3 eingeleitet wird.It is also in the drive device 1 According to the first exemplary embodiment, an additional reduction gear designed as a spur gear differential on the input side 15th arranged so that the torque from the prime mover is via the drive shaft 2 and the reduction gear 15th on the first sun gear 9a and the second sun gear 9b transferred and so in the transmission device 3rd is initiated.

Durch das eingangsseitig angeordnete Reduziergetriebe 15 weist die Antriebsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine achsparallele Grundstruktur / Bauweise auf, d.h. die Antriebswelle 2 ist radial versetzt zu den beiden Abtriebswellen 13a, 13b angeordnet. Jedoch ist es durchaus auch denkbar, die Antriebsvorrichtung 1 ohne zusätzliches Reduziergetriebe 15 bereitzustellen, so dass sich eine koaxiale Grundstruktur mit koaxialen Antriebswelle 2 und Abtriebswellen 13a, 13b. Due to the reduction gear arranged on the input side 15th has the drive device 1 According to the first embodiment, an axially parallel basic structure / construction, ie the drive shaft 2 is radially offset to the two output shafts 13a , 13b arranged. However, it is also entirely conceivable to use the drive device 1 without additional reduction gear 15th provide so that there is a coaxial basic structure with a coaxial drive shaft 2 and output shafts 13a , 13b .

Ausgangsseitig ist der zweite Planetenradträger 8b mit der Differentialstufe 6 wirkverbunden und leitet so das Drehmoment der elektrischen Antriebsmaschine an die Differentialstufe 6, welche es auf die beiden Abtriebswellen 13a, 13b verteilt. Dabei ist die Differentialstufe 6 in dem ersten Ausführungsbeispiel als Stirnraddifferential ausgebildet.The second planet carrier is on the output side 8b with the differential stage 6th operatively connected and thus directs the torque of the electric drive machine to the differential stage 6th which it is on the two output shafts 13a , 13b distributed. Here is the differential stage 6th in the first exemplary embodiment designed as a spur gear differential.

2 und 3 zeigen Modifikationen der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Nachstehend wird lediglich auf die Unterschiede zu der in 1 dargestellten Antriebsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eingegangen. 2 and 3rd show modifications of the drive device according to the invention 1 according to the first embodiment. Only the differences to the one in 1 illustrated drive device 1 received according to the first embodiment.

Bei der in 2 dargestellten, ersten Modifikation der Antriebsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Differentialstufe 6 als zusätzliche Planetenradstufe ausgebildet. Dabei ist ein als Doppelplanet ausgeführter Planetenradträger drehfest mit dem zweiten Planetenradträger 8b verbunden. Zwei Planetenradsätze sind auf dem Doppelplaneten gelagert und stehen jeweils mit auf den Abtriebswellen 13a, 13b ausgebildeten Sonnenrädern im Zahneingriff.At the in 2 illustrated, first modification of the drive device 1 according to the first embodiment is the differential stage 6th designed as an additional planetary gear stage. A planetary gear carrier designed as a double planet is fixed against rotation with the second planetary gear carrier 8b connected. Two planetary gear sets are mounted on the double planet and each stand on the output shafts 13a , 13b trained sun gears in mesh.

Die zweite Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels ist in 3 gezeigt. Wie zu erkennen, ist dabei das zusätzliche Reduziergetriebe 15 ausgangsseitig im Drehmomentfluss von der elektrischen Antriebsmaschine zu den Abtriebswellen 13a, 13b zwischen der zweiten Planetenradstufe 5, in dem ersten Ausführungsbeispiel dem zweiten Planetenradträger 8b, und der Differentialstufe 6 angeordnet.The second modification of the first embodiment is shown in FIG 3rd shown. As can be seen, the additional reduction gear is here 15th on the output side in the torque flow from the electric drive machine to the output shafts 13a , 13b between the second planetary gear stage 5 , in the first embodiment the second planet carrier 8b , and the differential stage 6th arranged.

Durch das ausgangsseitig angeordnete Reduziergetriebe 15 weist die Antriebsvorrichtung 1 gemäß der zweiten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels eine achsparallele Grundstruktur / Bauweise auf, d.h. die Antriebswelle 2 ist radial versetzt zu den beiden Abtriebswellen 13a, 13b angeordnet.Due to the reduction gear arranged on the output side 15th has the drive device 1 According to the second modification of the first exemplary embodiment, an axially parallel basic structure / construction, ie the drive shaft 2 is radially offset to the two output shafts 13a , 13b arranged.

4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 1 in achsparalleler Bauweise. Nachstehend wird im Wesentlichen auf die Unterschiede zu der in 1 dargestellten Antriebsvorrichtung 1 eingegangen. 4th shows a second embodiment of the drive device according to the invention 1 in axially parallel design. The main differences to the one in 1 illustrated drive device 1 received.

In der Antriebsvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Doppelkupplungsvorrichtung 11 mittig in der Getriebevorrichtung 3 angeordnet und verbindet drehfest wahlweise über die erste Kupplung 12a bzw. die zweite Kupplung 12b das erste Hohlrad 10a und den zweiten Planetenradträger 8b bzw. den ersten Planetenradträger 8a und den zweiten Planetenradträger 8b. Der erste Planetenradträger 8a ist zudem ortsfest in dem Gehäuse 14 festgelegt, d.h. die Getriebevorrichtung 3 stützt sich über den ersten Planetenradträger 8a in dem Gehäuse 14 ab. Das zweite Hohlrad 10b ist in dem zweiten Ausführungsbeispiel mit der Differentialstufe 6 wirkverbunden, so dass die Drehmomentausleitung aus der Getriebevorrichtung 3 an die Differentialstufe 6 über das zweite Hohlrad 10b erfolgt.In the drive device 1 according to the second embodiment is the double clutch device 11 in the middle of the transmission device 3rd arranged and connects non-rotatably optionally via the first coupling 12a or the second clutch 12b the first ring gear 10a and the second planet carrier 8b or the first planet carrier 8a and the second planet carrier 8b . The first planet carrier 8a is also stationary in the housing 14th set, ie the transmission device 3rd is supported by the first planet carrier 8a in the case 14th from. The second ring gear 10b is in the second embodiment with the differential stage 6th operatively connected, so that the torque output from the transmission device 3rd to the differential stage 6th via the second ring gear 10b he follows.

In Fig. ist eine Modifikation der Antriebsvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. Bei der Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels ist die Antriebsvorrichtung 1 achsparallel ausgeführt und weist ausgangsseitig das zwischen dem zweiten Hohlrad 10b und der Differentialstufe 6 angeordnete Reduziergetriebe 15 auf.In Fig. Is a modification of the drive device 1 shown according to the second embodiment. In the modification of the second embodiment, the driving device is 1 executed axially parallel and has the output side between the second ring gear 10b and the differential stage 6th arranged reduction gears 15th on.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
AntriebsvorrichtungDrive device
22
Antriebswelledrive shaft
33
GetriebevorrichtungTransmission device
44th
erste Planetenradstufefirst planetary gear stage
55
zweite Planetenradstufesecond planetary gear stage
66th
DifferentialstufeDifferential stage
7a, 7b7a, 7b
PlanetenradPlanetary gear
8a, 8b8a, 8b
PlanetenradträgerPlanetary gear carrier
9a, 9b9a, 9b
SonnenradSun gear
10a, 10b10a, 10b
HohlradRing gear
1111
DoppelkupplungsvorrichtungDouble clutch device
12a, 12b12a, 12b
Kupplungcoupling
13a, 13b13a, 13b
AbtriebswelleOutput shaft
1414th
Gehäusecasing
1515th
ReduziergetriebeReduction gear

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Claims (10)

Antriebsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Antriebsmaschine, die über eine Antriebswelle (2) mit einer Getriebevorrichtung (3) wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung (3) mindestens eine erste und zweite Planetenradstufe (4, 5) sowie eine Differentialstufe (6) aufweist, und wobei die erste und die zweite Planetenradstufe (4, 5) mit einer Doppelkupplungsvorrichtung (11) mit einer ersten und einer zweiten lastschaltbaren Kupplung (12a, 12b) wirkverbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sonnenrad (9a) der ersten Planetenradstufe (4) und ein Sonnenrad (9b) der zweiten Planetenradstufe (5) drehfest miteinander verbunden sind und ein Planetenradträger (8a) der ersten Planetenradstufe (4) unter Zwischenschaltung der zweiten Kupplung (12b) drehfest mit einem Planetenradträger (8b) der zweiten Planetenradstufe (5) gekoppelt ist.Drive device (1) for a motor vehicle, comprising an electric drive machine which is operatively connected to a transmission device (3) via a drive shaft (2), the transmission device (3) having at least a first and second planetary gear stage (4, 5) and a differential stage ( 6), and wherein the first and second planetary gear sets (4, 5) are operatively connected to a double clutch device (11) with a first and a second power shift clutch (12a, 12b), characterized in that a sun gear (9a) of the first Planetary gear set (4) and a sun gear (9b) of the second planetary gear set (5) are non-rotatably connected to one another and a planetary gear carrier (8a) of the first planetary gear set (4) with the interposition of the second clutch (12b) non-rotatably with a planetary gear carrier (8b) of the second planetary gear set (5) is coupled. Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenradträger (8a) der ersten Planetenradstufe (4) unter Zwischenschaltung der ersten Kupplung (12a) drehfest mit einem Hohlrad (10b) der zweiten Planetenradstufe (5) gekoppelt ist oder der Planetenradträger (8b) der zweiten Planetenradstufe (5) unter Zwischenschaltung der ersten Kupplung (12a) drehfest mit einem Hohlrad (10a) der ersten Planetenradstufe (4) gekoppelt ist.Drive device (1) according to Claim 1 , characterized in that the planetary gear carrier (8a) of the first planetary gear set (4) with the interposition of the first clutch (12a) is rotatably coupled to a ring gear (10b) of the second planetary gear set (5) or the planetary gear carrier (8b) of the second planetary gear set (5) ) is coupled non-rotatably to a ring gear (10a) of the first planetary gear set (4) with the interposition of the first clutch (12a). Antriebsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (10a) oder der Planetenradträger (8a) der ersten Planetenradstufe (4) ortsfest in einem Gehäuse (14) festgelegt ist.Drive device (1) according to one of the preceding Claims 1 or 2 , characterized in that the ring gear (10a) or the planetary gear carrier (8a) of the first planetary gear stage (4) is fixed in a stationary manner in a housing (14). Antriebsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenradträger (8b) oder das Hohlrad (10b) der zweiten Planetenradstufe (5) mit der Differentialstufe (6) wirkverbunden ist.Drive device (1) according to one of the preceding Claims 1 to 3rd , characterized in that the planetary gear carrier (8b) or the ring gear (10b) of the second planetary gear stage (5) is operatively connected to the differential stage (6). Antriebsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Öffnen beider Kupplungen (12a, 12b) eine Leistungsabschaltung realisiert.Drive device (1) according to one of the preceding Claims 1 to 4th , characterized in that opening both clutches (12a, 12b) realizes a power shutdown. Antriebsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, 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.Drive device (1) according to one of the preceding Claims 1 to 5 , characterized in that closing the first clutch (12a) and opening the second clutch (12b) realizes a first gear ratio, with closing the second clutch (12b) and opening the first clutch (12a) realizing a second gear ratio. Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Getriebeübersetzung ungleich der zweiten Getriebeübersetzung ist.Drive device (1) according to Claim 6 , characterized in that the first gear ratio is not equal to the second gear ratio. Antriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Drehmomentfluss zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und der Differentialstufe (6) ein zusätzliches Reduziergetriebe (15) angeordnet ist.Drive device (1) according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that an additional reduction gear (15) is arranged in the torque flow between the electric drive machine and the differential stage (6). Antriebsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmaschine koaxial zur Differentialstufe (6) angeordnet ist.Drive device (1) according to one of the preceding Claims 1 to 8th , characterized in that the drive machine is arranged coaxially to the differential stage (6). Antriebsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmaschine achsparallel versetzt zur Differentialstufe (6) angeordnet ist.Drive device (1) according to one of the preceding Claims 1 to 8th , characterized in that the drive machine is arranged offset axially parallel to the differential stage (6).
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