DE102020125804A1

DE102020125804A1 - Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102020125804A1
Application number: DE102020125804.6A
Authority: DE
Inventors: Franz Voelkel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-10-02
Filing date: 2020-10-02
Publication date: 2022-04-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit zwei Planetengetriebestufen (4, 5) und einer Doppelkupplungsvorrichtung (11).

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug.
Aus der DE 10 2011 088 668 A1 geht eine Antriebsvorrichtung mit wenigstens einer elektrischen Antriebsmaschine, mit wenigstens einem ersten Planetentrieb mit einer Schaltkupplung und mit einem Differenzial hervor. Eine Rotorwelle der Antriebsmaschine ist mit einer ersten Anschlusswelle des aus wenigstens drei Anschlusswellen gebildeten Planetentriebs drehfest gekoppelt. Eine zweite Anschlusswelle des ersten Planetentriebs ist mittels einer Schaltmuffe der Schaltkupplung gegen ein Bauteil der Antriebsvorrichtung rotationsfest festlegbar. Eine dritte Anschlusswelle des ersten Planetentriebs ist mit einer Summenwelle des Differenzials wirkverbunden. Die Schaltmuffe ist in formschlüssigem Eingriff entweder mit der zweiten Anschlusswelle des ersten Planetentriebs oder in eine drehmomentenübertragende Wirkverbindung mit der Summenwelle des Differenzials verschiebbar.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug weiterzuentwickeln.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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.
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.
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.
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.
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.
Vorzugsweise ist die erste Getriebeübersetzung ungleich der zweiten Getriebeübersetzung. Beispielsweise ist die erste Getriebeübersetzung größer als die zweite Getriebeübersetzung. Alternativ ist die erste Getriebeübersetzung kleiner als die zweite Getriebeübersetzung.
Bevorzugt weist die elektrische Antriebsmaschine 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 (Getriebe) zwischen beiden Wellen angeordnet ist.
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.
Die Antriebsmaschine kann koaxial oder achsparallel zur Differentialstufe angeordnet sein.
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.
Alternativ ist die Antriebwelle achsparallel zu den beiden Abtriebswellen angeordnet, wobei achsparallel bedeutet, dass ein Achsversatz zwischen Antriebswelle und Abtriebswellen vorhanden ist.
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.
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.
Es zeigen:

1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung und
2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung.

Gemäß der 1 weist die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug eine elektrische Antriebsmaschine 1 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 und als Rotorwelle ausgebildet ist, in die Getriebevorrichtung 3 eingeleitet.
Die Getriebevorrichtung 3 umfasst eine erste und zweite Planetenradstufe 4, 5 sowie eine Differentialstufe 6. Die Differentialstufe 6 ist als Stirnraddifferential ausgebildet und dazu vorgesehen, eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine auf eine erste und zweite Abtriebswelle 15a, 15b zu verteilen. Die Antriebswelle 2 ist koaxial zu den beiden Abtriebswellen 15a, 15b angeordnet.
Die erste Planetenradstufe 4 weist einen ersten Planetenradsatz 4 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.
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.
Die Antriebswelle 2 ist drehfest mit einem Element der ersten Kupplung 12a verbunden. Das zweite Sonnenrad 9b ist ist ebenfalls drehfest mit dem Element der ersten Kupplung 12a verbunden. Der erste Planetenradträger 8a ist drehfest mit der Doppelkupplungsvorrichtung 11 verbunden, das heißt mit einem gemeinsamen Element der ersten und zweiten Kupplung 12a, 12b. Das erste als auch das zweite Hohlrad 10a und 10b sind miteinander fest verbunden und können sich gegenüber einander nicht drehen.
Der zweite Planetenradträger 8b ist nach 1 mit dem Differential 6 wirkverbunden und auch mit einem Element der zweiten Kupplung 12b.
Des Weiteren ist zwischen der ersten und zweiten Planetenradstufe 4, 5 die Doppelkupplungsvorrichtung 11 mit der ersten und zweiten lastschaltbaren Kupplung 12a, 12b angeordnet.
Beim Schließen der ersten Kupplung 12a und nahezu zeitgleichen Öffnen der zweiten Kupplung 12b wird eine drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Sonnenrad 9a und dem zweiten Planetenradträger 8b hergestellt. Das Drehmoment von der Antriebswelle 2 wird somit über das zweite Sonnenrad 9b zum zweiten Planetenrad 7b gegeben und über den sich drehenden zweiten Planetenradträger 8b an das Differenzial 6 übertragen.
Es findet somit ein Leistungspfad ausgehend von der Antriebswelle 2 zum zweiten Sonnenrad 9b, über das zweiten Planetenrad beziehungsweise Planetenräder 7b an den zweiten Planetenradträger 8b statt.
Beim Schließen der zweiten Kupplung 12b und nahezu zeitgleichen Öffnen der ersten Kupplung 12a wird eine drehfeste Verbindung zwischen der Antriebswelle 2 und dem ersten Sonnenrad 9a realisiert. Beide Sonnenräder 9a und 9b drehen sich nun miteinander.
Es findet somit ein Leistungspfad ausgehend von der Antriebswelle 2 zum ersten Sonnenrad 9a und zum zweiten Sonnenrad 9b statt, welcher sich aufzweigt und sowohl durch das erste Planetenradgetriebe 4 als auch durch das zweite Planetenradgetriebe 5 geführt wird. Hierbei ist die feste Kupplung zwischen den beiden Hohlrädern 10a und 10b 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.
Gemäß der 2 weist die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug eine elektrische Antriebsmaschine 1 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 und als Rotorwelle ausgebildet ist, in die Getriebevorrichtung 3 eingeleitet.
Die Getriebevorrichtung 3 umfasst eine erste und zweite Planetenradstufe 4, 5 sowie eine Differentialstufe 6. Die Differentialstufe 6 ist 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, das heißt mit radialem Abstand, zu den beiden Abtriebswellen 15a, 15b angeordnet.
Die Getriebevorrichtung 3 der 2 unterscheidet sich zur 1 nicht. Im Unterschied zur 1 weist die 2 eine Reduziergetriebestufe 14 auf, welche das Drehmoment von der Antriebsmaschine 1 über ein Motorritzel 13 auf die Antriebswelle 2 überträgt. Weiter ist das Differential 6 achsparallel zur Antriebswelle 2 und zur Motorwelle der Antriebsmaschine 1 angeordnet. Zwischen dem zweiten Planetenradträger 8b und dem Differential 6 ist eine Eingangsstufe 18 für das Differential 6 angeordnet, welches ein Eingangsritzel 17 aufweist.
Alternativ zu der Verbindung zwischen dem zweiten Planetenradträger 8b und dem Differential 6 gemäß den 1 und 2 ist vorgesehen, die beiden miteinander verbundenen Hohlräder 10a und 10b an das Differential 6 anzubinden.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsmaschine
2: Antriebswelle
3: Getriebevorrichtung
4: erste Planetenradstufe
5: zweite Planetenradstufe
6: Differentialstufe
7a, 7b: Planetenrad
8a, 8b: Planetenradträger
9a, 9b: Sonnerad
10a, 10b: Hohlrad
11: Doppelkupplungsvorrichtung
12a, 12b: Kupplung
13: Motorritzel
14: Reduziergetriebestufe
15a, 15b: Abtriebswelle
16: Gehäuse
17: Eingangsritzel
18: Getriebestufe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011088668 A1 [0002]

Claims

Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Antriebsmaschine (1), 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 Planetenradstufe (4) einen erste Planetenradsatz mit mehreren Planetenräder (7a) aufweist, wobei die Planetenräder (7a) des ersten Planetenradsatzes drehbar an einem ersten Planetenradträger (8a) angeordnet sind und mit einer ersten Sonnenrad (9a) sowie mit einem ersten Hohlrad (10a) im Zahneingriff stehen, wobei - die zweite Planetenradstufe (5) einen zweiten Planetenradsatz mit mehreren Planetenrädern (7b) aufweist, wobei die Planetenräder (7b) des zweiten Planetenradsatzes drehbar an einem zweiten Planetenradträger (8b) angeordnet sind und mit einer zweiten Sonnenrad (9b) sowie mit einem zweiten Hohlrad (10b) im Zahneingriff stehen, wobei - zwischen der ersten und zweiten Planetenradstufe (4, 5) eine Doppelkupplung (11) mit einer ersten und einer zweiten lastschaltbaren Kupplung (12a, 12b) angeordnet ist, wobei - das erste und das zweite Hohlrad (10a, 10b) miteinander dauerhaft drehfest verbunden sind, wobei - der zweite Planetenradträger (8b) mit der ersten Kupplung (12a) wirkverbunden ist und das erste Sonnenrad (9a) mit der Doppelkupplung (11) wirkverbunden ist, wobei - der erste Planetenradträger (8a) mit dem Gehäuse (16) fest verbunden ist, wobei - die Antriebswelle (2) sowohl mit dem zweiten Sonnenrad (9b) drehfest als auch mit der zweiten Kupplung (12b) wirkverbunden ist und - das Differential (6) mit dem ersten Sonnenrad (9a) wirkverbunden ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, 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, wobei die erste Getriebeübersetzung ungleich der zweiten Getriebeübersetzung ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebsmaschine (1) einen Stator und einen Rotor aufweist, wobei der Rotor drehfest mit der Antriebswelle (2) verbunden ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebsmaschine (1) mit einer Reduziergetriebestufe (14) über ein Motorritzel (13) verbunden ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Differentialstufe (6) als Stirnraddifferential ausgebildet ist, wobei die Differentialstufe (6) dazu vorgesehen ist, eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine (1) auf eine erste und zweite Abtriebswelle (15a, 15b) zu verteilen.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmaschine (1) koaxial zur Differentialstufe (6) angeordnet ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmaschine (1) achsparallel zur Differentialstufe (6) angeordnet ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Differential (6) über eine Getriebestufe (18) mit dem zweiten Planetenradträger (8b) verbunden ist, wobei die Getriebestufe (18) ein Eingangsritzel (17) aufweist, welches mit dem zweiten Planetenradträger (8b) wirkverbunden ist.