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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug.
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Aus der
DE 10 2011 088 668 A1 geht eine Antriebsvorrichtung mit wenigstens einer elektrischen Antriebsmaschine, mit wenigstens einem ersten Planetentrieb mit einer Schaltkupplung und mit einem Differenzial hervor. Eine Rotorwelle der Antriebsmaschine ist mit einer ersten Anschlusswelle des aus wenigstens drei Anschlusswellen gebildeten Planetentriebs drehfest gekoppelt. Eine zweite Anschlusswelle des ersten Planetentriebs ist mittels einer Schaltmuffe der Schaltkupplung gegen ein Bauteil der Antriebsvorrichtung rotationsfest festlegbar. Eine dritte Anschlusswelle des ersten Planetentriebs ist mit einer Summenwelle des Differenzials wirkverbunden. Die Schaltmuffe ist in formschlüssigem Eingriff entweder mit der zweiten Anschlusswelle des ersten Planetentriebs oder in eine Drehmomenten übertragende Wirkverbindung mit der Summenwelle des Differenzials verschiebbar.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug weiterzuentwickeln.
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Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Antriebsmaschine, die über eine Antriebswelle mit einer Getriebevorrichtung wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung mindestens eine erste und zweite Planetenradstufe sowie eine Differentialstufe aufweist, wobei die erste Planetenradstufe einen erste Planetenradsatz mit mehreren Planetenrädern aufweist, wobei die Planetenräder des ersten Planetenradsatzes drehbar an einem ersten Planetenradträger angeordnet sind und mit einer 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 einer zweiten Sonnenrad sowie mit einem zweiten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei das erste Sonnenrad drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist, wobei die Antriebswelle mit dem ersten Sonnenrad wirkverbunden ist, wobei das zweite Hohlrad mit dem ersten Planetenradträger drehfest verbunden ist, und wobei der zweite Planetenradträger mit der Differentialstufe wirkverbunden ist, wobei zwischen dem ersten und zweiten Sonnenrad eine erste last-schaltbare Kupplung angeordnet ist, um das erste und zweite Sonnenrad drehfest miteinander zu koppeln oder voneinander zu entkoppeln, wobei das zweite Sonnenrad über eine zweite lastschaltbare Kupplung mit dem Gehäuse festlegbar ist, wodurch das zweite Sonnenrad mit dem Gehäuse gekoppelt oder voneinander getrennt werden kann.
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Unter dem Begriff „wirkverbunden“ ist zu verstehen, dass zwei Getriebeelemente direkt miteinander verbunden sein können, oder dass sich zwischen zwei Getriebeelemente noch weitere Getriebeelemente befinden, beispielsweise ein oder mehrere Wellen oder Zahnräder. Zwei miteinander im Zahneingriff stehende 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.
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Die Wirkverbindung zwischen der Antriebwelle oder einer Abtriebswelle und einem auf der Welle angeordneten Sonnenrad kann auf zwei Arten ausgebildet sein. Einerseits kann das Sonnenrad beziehungsweise die Verzahnung des Sonnenrades direkt auf der Welle eingebracht worden sein, so dass Sonnenrad und Welle als ein Bauteil ausgebildet sind. Andererseits kann das Sonnenrad als von der Welle separat ausgebildetes Bauteil vorliegen, wobei das Sonnenrad auf die Welle drehmomentfest montiert wird beziehungsweise ist.
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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. Somit überträgt die Kupplung nur in einem zumindest teilweise geschlossenen Zustand ein Drehmoment zwischen zwei mit dieser Kupplung wirkverbundenen Wellen, wobei die beiden Wellen im geschlossenen Zustand drehfest miteinander verbunden werden.
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Mithin sind im geschlossenen Zustand der ersten Kupplung das erste Sonnenrad und das zweite Sonnenrad drehfest miteinander verbunden, wobei im geschlossenen Zustand der zweiten Kupplung das zweite Sonnenrad mit dem Gehäuse drehfest miteinander verbunden sind. Das Schließen beider Kupplungen würde kein Antriebsmoment von der Antriebsmaschine an die Differentialstufe übertragen.
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Die jeweilige Kupplung ist insbesondere als Reibkupplung ausgebildet. Ferner bevorzugt sind die beiden Kupplungen koaxial zueinander angeordnet. Insbesondere kann die jeweilige Kupplung von einem jeweiligen Aktuator betätigt werden, um ein Öffnen oder Schließen der jeweiligen Kupplung einzuleiten. Der Aktuator kann hydraulisch, elektromechanisch, elektromagnetisch oder beispielsweise auch pneumatisch betätigbar ausgeführt sein.
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Ein Öffnen beider Kupplungen kann eine Leistungsabschaltung realisieren. Ein Schließen der ersten Kupplung und ein Öffnen der zweiten Kupplung realisiert eine erste Getriebeübersetzung, wobei ein Schließen der zweiten Kupplung und ein Öffnen der ersten Kupplung eine zweite Getriebeübersetzung realisiert. Um einen weitestgehend zugkraftunterbrechungsfreien Schaltvorgang von der einen Kupplung zur anderen Kupplung zu gewährleisten, öffnet die eine Kupplung in einem zeitlichen Übergangsbereich während sich die andere schließt. Über den Schlupf in den Kupplungen ausgebildet als Reibkupplungen findet so eine drehmomentunterbrechungsfreie Umschaltung zwischen zwei Getriebestufen statt, welche als zugkraftunterbrechungsfreier Umschaltmodus zwischen zwei Getriebestufen vom Betreiber der Antriebsvorrichtung wahrgenommen werden und so der Schaltkomfort für den Betreiber der Antriebvorrichtung gesteigert wird.
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Vorzugsweise ist die erste Getriebeübersetzung ungleich der zweiten Getriebeübersetzung. Beispielsweise ist die erste Getriebeübersetzung größer als die zweite Getriebeübersetzung. Alternativ ist die erste Getriebeübersetzung kleiner als die zweite Getriebeübersetzung.
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Bevorzugt weist die elektrische Antriebsmaschine einen Stator und einen Rotor auf, wobei der Rotor drehfest und direkt mit der Antriebswelle verbunden sein kann oder über eine Getriebestufe ein achsparalleler Versatz zwischen der Rotorwelle und der Antriebswelle der Getriebevorrichtung ausgebildet sein kann. Die Antriebswelle kann somit als Rotorwelle selbst ausgebildet sein oder es besteht ein Achsversatz zwischen der Antriebs- und der Rotorwelle, wobei eine Drehmomentübertragungsvorrichtung (Getriebe) zwischen beiden Wellen angeordnet ist.
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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.
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Die Antriebsmaschine kann koaxial oder achsparallel zur Differentialstufe angeordnet sein.
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Vorzugsweise ist die Antriebswelle koaxial zu den beiden Abtriebswellen angeordnet. Insbesondere ist die Antriebswelle als Hohlwelle ausgebildet, wobei eine der beiden Abtriebswellen axial durch die Antriebswelle geführt ist. Vorzugsweise sind die beiden Abtriebswellen auf einer gemeinsamen Antriebsachse angeordnet.
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Alternativ ist die Antriebwelle achsparallel zu den beiden Abtriebswellen angeordnet, wobei achsparallel bedeutet, dass ein Achsversatz zwischen Antriebswelle und Abtriebswellen vorhanden ist.
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Die Differentialstufe weist einen ersten und einen zweiten Planetenradsatz auf, wobei die Planetenräder des ersten Planetenradsatzes der Differentialstufe mit einer Verzahnung an der ersten Abtriebswelle im Zahneingriff stehen, wobei ferner die Planetenräder des zweiten Planetenradsatzes mit einer Verzahnung an der zweiten Abtriebswelle im Zahneingriff stehen, und wobei die Planetenräder beider Planetenradsätze paarweise miteinander im Zahneingriff stehen.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Die Figuren zeigen jeweils eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung.
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Es zeigen:
- 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung und
- 2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung.
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Gemäß 1 weist die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug eine elektrische Antriebsmaschine und eine Getriebevorrichtung 3 auf. Die Antriebsmaschine 1 weist einen Stator sowie einen Rotor auf. Eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine 1 wird über eine Antriebswelle 2, die zwischen der Antriebsmaschine und der Getriebevorrichtung 3 angeordnet ist, in die Getriebevorrichtung 3 eingeleitet.
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Die Getriebevorrichtung 3 umfasst eine erste und zweite Planetenradstufe 4, 5. Die Antriebsvorrichtung 1 umfasst ferner eine Differentialstufe 6. Die Differentialstufe 6 ist vorzugsweise als Stirnraddifferential ausgebildet und dazu vorgesehen, eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine auf eine erste und zweite Abtriebswelle 15a, 15b zu verteilen. Die Antriebswelle 2 ist achsparallel zu den beiden Abtriebswellen 15a, 15b angeordnet, das heißt, die Abtriebswellen 15a und 15b sind parallel zur Antriebswelle 2 angeordnet und weisen einen radialen Versatz zueinander auf.
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Die erste Planetenradstufe 4 weist einen ersten Planetenradsatz mit mehreren Planetenrädern 7a auf, wobei die Planetenräder 7a des ersten Planetenradsatzes 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 Antriebswelle 2 ist drehfest mit dem ersten Sonnenrad 9a verbunden. Der Planetenradträger 8a ist mit den zweiten Hohlrad 10b fest verbunden, wodurch keine Relativbewegung zwischen diesen beiden Elementen stattfinden kann.
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Ferner weist die zweite Planetenradstufe 5 einen zweiten Planetenradsatz mit mehreren Planetenrädern 7b auf, wobei die Planetenräder 7b des zweiten Planetensatzes 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. Das zweite Sonnenrad 9b ist drehfest mit einem Kupplungselement der ersten Kupplung 12a sowie mit einem Kupplungselement der zweiten Kupplung 12b fest verbunden. Das andere Kupplungselement der zweiten Kupplung 12b ist mit den Gestell 16 fest verbunden, wonach die zweite Kupplung 12b das Sonnenrad 9b mit dem Gestell 16 festgesetzt werden kann oder nicht. Das andere Kupplungselement der ersten Kupplung 12a ist mit dem ersten Sonnenrad 9a drehfest verbunden, wonach diese erste Kupplung 12a beide Sonnenräder 9a und 9b zueinander drehfest setzen kann oder nicht. Ferner ist der zweite Planetenradträger 8b mit der Differentialstufe 6 wirkverbunden.
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Beim Schließen der ersten Kupplung 12a und nahezu zeitgleichen Öffnen der ersten Kupplung 12b wird eine drehfeste Verbindung zwischen den beiden Sonnenrädern 9a und 9b realisiert, wonach die Planetenradstufe 4 mit der Planetenradstufe 5 insoweit gekoppelt ist und ein Drehmoment von der Antriebswelle 2 an die Differentialstufe 6 weitergegeben werden kann. Der Leistungspfad erfolgt ausgehend von der Antriebsmaschine 1 an die Antriebswelle 2 an das erste Sonnenrad 9a, über die geschlossene erste Kupplung 12a an das zweite Sonnenrad 9b, zum Planetenrad 7b an den Planetenradträger 8b und schlussendlich zum Differential 6 an die Abtriebswellen 15a und 15b.
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Beim Schließen der zweiten Kupplung 12b und nahezu zeitgleichen Öffnen der ersten Kupplung 12a wird eine drehfeste Verbindung zwischen dem zweiten Sonnenrad 9b und dem Gestell 16 realisiert, wonach ein Drehmoment den Leistungspfad über die Planetenradstufe 4 zur Planetenradstufe 5 nehmen kann ist und ein Drehmoment von der Antriebswelle 2 an die Differentialstufe 6 über den zweiten Planetenradträger 8b weitergegeben werden kann. Der Leistungspfad erfolgt ausgehend von der Antriebsmaschine 1 an die Antriebswelle 2 an das erste Sonnenrad 9a, an das beziehungsweise die ersten Planetenräder 7a zum Planetenradträger 8a weiter zum zweiten Hohlrad 10b, zum zweiten Planetenrad 7b an den zweiten Planetenradträger 8b und schlussendlich zum Differential 6 an die Abtriebswellen 15a und 15b.
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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, wobei die Antriebsmaschine von den beiden Abtriebswellen 15a, 15b entkoppelt wird.
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Gemäß 2 weist die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug eine elektrische Antriebsmaschine und eine Getriebevorrichtung 3 auf. Die Antriebsmaschine 1 weist einen Stator sowie einen Rotor auf. Eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine 1 wird über eine Antriebswelle 2, die zwischen der Antriebsmaschine und der Getriebevorrichtung 3 angeordnet ist, in die Getriebevorrichtung 3 eingeleitet.
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Die Getriebevorrichtung 3 umfasst eine erste und zweite Planetenradstufe 4, 5. Die Antriebsvorrichtung 1 umfasst ferner eine Differentialstufe 6. Die Differentialstufe 6 ist vorzugsweise als Stirnraddifferential ausgebildet und dazu vorgesehen, eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine auf eine erste und zweite Abtriebswelle 15a, 15b zu verteilen. Die Antriebswelle 2 ist achsparallel zu den beiden Abtriebswellen 15a, 15b angeordnet, das heißt, die Abtriebswellen 15a und 15b sind parallel zur Antriebswelle 2 angeordnet und weisen einen radialen Versatz zueinander auf.
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Die erste Planetenradstufe 4 weist einen ersten Planetenradsatz mit mehreren Planetenrädern 7a auf, wobei die Planetenräder 7a des ersten Planetenradsatzes 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 Antriebswelle 2 ist drehfest mit dem ersten Sonnenrad 9a verbunden. Der Planetenradträger 8a ist mit den zweiten Hohlrad 10b fest verbunden, wodurch keine Relativbewegung zwischen diesen beiden Elementen stattfinden kann.
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Ferner weist die zweite Planetenradstufe 5 einen zweiten Planetenradsatz mit mehreren Planetenrädern 7b auf, wobei die Planetenräder 7b des zweiten Planetensatzes 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. Das zweite Sonnenrad 9b ist drehfest mit einem Kupplungselement der ersten Kupplung 12a sowie mit einem Kupplungselement der zweiten Kupplung 12b fest verbunden. Das andere Kupplungselement der zweiten Kupplung 12b ist mit den Gestell 16 fest verbunden, wonach die zweite Kupplung 12b das Sonnenrad 9b mit dem Gestell 16 festgesetzt werden kann oder nicht. Hierbei ist die Welle, welche das andere Kupplungselement der zweiten Kupplung 12b mit dem Gestell 16 verbindet, koaxial zur Antriebwelle 2 geführt und durch diese hindurchgeführt. Das andere Kupplungselement der ersten Kupplung 12a ist mit dem ersten Sonnenrad 9a drehfest verbunden, wonach diese erste Kupplung 12a beide Sonnenräder 9a und 9b zueinander drehfest setzen kann oder nicht. Ferner ist der zweite Planetenradträger 8b mit der Differentialstufe 6 wirkverbunden.
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Beim Schließen der ersten Kupplung 12a und nahezu zeitgleichen Öffnen der ersten Kupplung 12b wird eine drehfeste Verbindung zwischen den beiden Sonnenrädern 9a und 9b realisiert, wonach die Planetenradstufe 4 mit der Planetenradstufe 5 insoweit gekoppelt ist und ein Drehmoment von der Antriebswelle 2 an die Differentialstufe 6 weitergegeben werden kann. Der Leistungspfad erfolgt ausgehend von der Antriebsmaschine 1 an die Antriebswelle 2 an das erste Sonnenrad 9a, über die geschlossene erste Kupplung 12a an das zweite Sonnenrad 9b, zum Planetenrad 7b an den Planetenradträger 8b und schlussendlich zum Differential 6 an die Abtriebswellen 15a und 15b.
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Beim Schließen der zweiten Kupplung 12b und nahezu zeitgleichen Öffnen der ersten Kupplung 12a wird eine drehfeste Verbindung zwischen dem zweiten Sonnenrad 9b und dem Gestell 16 realisiert, wonach ein Drehmoment den Leistungspfad über die Planetenradstufe 4 zur Planetenradstufe 5 nehmen kann ist und ein Drehmoment von der Antriebswelle 2 an die Differentialstufe 6 über den zweiten Planetenradträger 8b weitergegeben werden kann. Der Leistungspfad erfolgt ausgehend von der Antriebsmaschine 1 an die Antriebswelle 2 an das erste Sonnenrad 9a, an das beziehungsweise die ersten Planetenräder 7a zum Planetenradträger 8a weiter zum zweiten Hohlrad 10b, zum zweiten Planetenrad 7b an den zweiten Planetenradträger 8b und schlussendlich zum Differential 6 an die Abtriebswellen 15a und 15b.
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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, wobei die Antriebsmaschine von den beiden Abtriebswellen 15a, 15b entkoppelt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsmaschine
- 2
- Antriebswelle
- 3
- Getriebevorrichtung
- 4
- erste Planetenradstufe
- 5
- zweite Planetenradstufe
- 6
- Differentialstufe
- 7a, 7b
- Planetenrad
- 8a, 8b
- Planetenradträger
- 9a, 9b
- Sonnenrad
- 10a, 10b
- Hohlrad
- 11
- Doppelkupplungsvorrichtung
- 12a, 12b
- Kupplung
- 13
- -
- 14
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- 15a, 15b
- Abtriebswelle
- 16
- Gehäuse
- 17
- Getriebestufe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011088668 A1 [0002]
