WO2021013301A1 - Antriebsvorrichtung für ein kraftfahrzeug mit wahlweise gehäusefest schaltbarem planetenradträger oder hohlrad - Google Patents

Antriebsvorrichtung für ein kraftfahrzeug mit wahlweise gehäusefest schaltbarem planetenradträger oder hohlrad Download PDF

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WO2021013301A1
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drive device
ring gear
drive
planetary
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Franz Voelkel
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F16H2200/2035—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes with two engaging means

Definitions

  • the invention relates to a drive device for a motor vehicle, in particular for an electrically driven motor vehicle, with 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, the first planetary gear stage having a having the first planetary gear set with several planetary gears, the planetary gears of the first planetary gear set being rotatably arranged on a first planetary gear carrier and meshing with a first sun gear and with a first ring gear, where the second planetary gear set has a second planetary gear set with several planetary gears, wherein the planet gears of the second planetary gear set are rotatably arranged on a second planet carrier and with a second sun wheel and with a second ring gear are in meshing engagement, the first and the zw eite planetary gear stage are operatively connected to a double clutch device with a first and a second power shiftable clutch.
  • DE 10 2011 088 668 A1 shows a drive device with at least one electric drive machine, with at least one first planet driven with a clutch and with a differential.
  • a rotor shaft of the drive machine is rotatably coupled to a first connection shaft of the planetary drive formed from at least three connection shafts.
  • a second connection shaft of the first planetary drive can be fixed in a rotationally fixed manner by means of a shift sleeve of the clutch against a component of the drive device.
  • a third connection shaft of the first planetary drive is connected to a sum shaft of the differential.
  • DE 10 2013 225 519 A1 shows a planetary gear, in particular for a motor vehicle, with an input shaft forming a sun gear, with a planet gear carrier that carries a first set of planet gears and a second set of planet gears, with a first ring gear , which is assigned to the first set of planetary gears, with a second ring gear, which is assigned to the second set of planetary gears, with a first locking means, by means of which the first ring gear can be locked, and with a second locking means, by means of which the second ring gear can be locked .
  • a transmission device with a CVT transmission and with a differential is shown therein, wherein the CVT transmission has a CVT transmission stage with variable transmission between a power input shaft and a power output shaft and wherein the power output shaft and an input shaft of the differential are coupled to one another and the differential is provided with at least a first output shaft and a second output shaft.
  • the prior art has the disadvantage that, due to a complex transmission structure, a large number of different parts and components are installed and therefore the manufacturing costs increase and assembly is made more difficult.
  • a drive device for a motor vehicle is to be further developed, the focus being on a transmission structure that is as simple as possible with many identical parts and a suitable gear ratio distribution or spread.
  • the drive device according to the invention for a motor vehicle comprises an electrical cal drive machine which is operatively connected to a transmission device via a drive shaft.
  • the transmission device has at least a first and second planetary gear set as well as 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 are in meshing engagement, the second planetary gear set having a second planetary gear set with several Pla designated gears, wherein the planet gears of the second planetary gear set are rotatably arranged on a second planetary gear carrier and are in meshing engagement with a second sun gear and a second ring gear, and the first and the second planetary gear stage are operatively connected to a dual clutch device with a first and a second power shiftable clutch.
  • operatively connected is to be understood as meaning that two transmission elements can be directly connected to one another, or that further transmission elements are located between two transmission elements, for example one or more shafts or gears.
  • Two toothed meshing or meshing gears are provided for transmitting a torque and a speed from the egg NEN gear to the other gear.
  • a gear is to be understood, for example, as a sun gear, a ring gear and a planet gear of a planet gear set.
  • a double clutch device is to be understood as a device with two power shift clutches.
  • the term “powershiftable 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.
  • first ring gear and the second ring gear can be rigidly connected to one another to form a common ring gear.
  • first ring gear and the second ring gear or the common ring gear can have the same toothing. If the first ring gear and the second ring gear form the common ring gear, according to the invention the common ring gear can be fixed in place on the housing via the second clutch.
  • the first sun gear is non-rotatably connected to the drive shaft.
  • the first planet carrier can be rotatably connected to the second Son nenrad.
  • the first planet carrier and the second sun gear can preferably be operatively connected to the differential stage.
  • the first ring gear can be connected non-rotatably to the second planet carrier.
  • 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 reducing transmission 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.
  • the first and second clutch of the double clutch device can preferably be designed as a friction clutch.
  • the two couplings can preferably be arranged coaxially to one another.
  • the actuator can be designed hydraulically, electromechanically, electro-magnetically or, for example, also pneumatically.
  • the first gear ratio is preferably not equal to the second gear ratio.
  • the first gear ratio can be greater than the second gear ratio.
  • the first gear ratio can be smaller than the second gear ratio.
  • 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, a torque transmission device (gearbox) being arranged between the two shafts.
  • 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.
  • the drive machine can be arranged coaxially or axially parallel to the differential stage.
  • the drive shaft is preferably attached coaxially to the two output shafts. arranges.
  • the drive shaft is designed as a hollow shaft, at least one of the two output shafts being guided axially through the drive shaft.
  • the two output shafts are net angeord on a common drive axle.
  • the drive shaft is axially parallel to the two output shafts, whereby axially parallel means that there is an axial offset between the drive shaft and the output shafts.
  • the invention relates to an axially parallel two-speed transmission for electric axles with a centrally installed shift element (Doppelkupplungsvorrich device).
  • 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, with the switching element for moderate speeds and torques is arranged in the middle of the power flow.
  • a first example includes a common ring gear, the fixed shaft optionally being the ring gear or the planetary gear carrier of the second planetary gear set.
  • the example can be modified according to the invention by a slightly different basic structure of the planetary gear sets.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the drive device according to the invention in an axially parallel construction
  • Fig. 2 shows a first modification of the drive device according to the first embodiment form in a coaxial design
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the drive device according to the invention in an axially parallel construction
  • Fig. 4 shows a first modification of the drive device according to the second Austre approximately in a coaxial design.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of the drive device 1 according to the invention in an axially parallel construction.
  • the drive device 1 according to the invention for a motor vehicle - not shown here - has an electric drive machine - not shown here - and a transmission device 3.
  • the electric drive machine has a stator and a rotor.
  • a drive power of the electric drive machine is introduced into the transmission device 3 via a drive shaft 2, which is arranged between the electric drive machine and the transmission device 3 and is designed as a rotor shaft.
  • the transmission device 3 comprises a first and second planetary gear stage 4, 5 and a differential stage 6.
  • the first planetary gear stage 4 has a first planetary gear set with several planetary gears 7a, which are rotatably arranged on a first planetary gear carrier 8a and with a first sun gear 9a and with a first flea wheel 10a are in tooth engagement.
  • the planet gears 7a of the first planetary gear set consequently mesh radially between the first sun gear 9a and the first flea wheel 10a.
  • the second planetary gear set 5 has a second planetary gear set with several planetary gears 7b, which are rotatably arranged on a second planetary gear carrier 8b and are in meshing engagement with a second sun gear 9b and with a second flea wheel 10b.
  • the planet gears 7b of the second planetary gear set consequently mesh radially between the second sun gear 9b and the second ring gear 10b. Furthermore, a double clutch device 1 1 with a first clutch 12a and a second clutch 12b is provided. 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. The first gear ratio is not the same as the second gear ratio. By opening both clutches 12a,
  • the torque transmitted from the electric drive machine via the Getriebevor device 3 to the differential stage 6 can be varied between the first and the second gear ratio.
  • the torque transmitted in this way is finally passed on from the differential stage 6 to output shafts 13a, 13b, which are connected, for example, to drive wheels of the motor vehicle.
  • the transmission device 3 thus essentially enables two-speed operation of the motor vehicle.
  • an additional, designed as a spur gear stage Re reducing gear 14 is arranged, which enables an increased spread of the transmission device 3.
  • the first sun gear 9a is non-rotatably connected to the drive shaft 2, which is why the torque of the drive shaft 2 is always introduced into the transmission device 3 via the first sun gear 9a.
  • the first planetary gear carrier 8a is non-rotatably connected to the second sun gear 9b, which in turn is operatively connected to the differential stage 6 via the reduction gear 14.
  • the first ring gear 10a and the second ring gear 10b form a common, one-piece / integral / single-material ring gear with the same toothing.
  • This common ring gear can be fixed in place or connected in a fixed manner to a housing 15 via the second clutch 12b of the dual clutch device 11 fixed to the housing.
  • the first clutch 12a of the double clutch device 11 enables the second planetary gear carrier 8b to be optionally fixed to the housing.
  • the Clutch set the first or second gear ratio and thus the two-speed operation of the transmission device 3 can be realized.
  • Fig. 2 shows a first modification of the drive device 1 according to the invention according to the first embodiment. Only the differences from the drive device 1 according to the first embodiment shown in FIG. 1 will be discussed below.
  • the first modification shown in Fig. 2 represents a drive device 1 in koaxia ler design.
  • the reduction gear 14 is connected on the input side between the electric drive machine and the transmission device 3, in particular the drive shaft 2.
  • the drive shaft 2 is arranged here coaxially to the two output shafts 13a, 13b.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the drive device 1 according to the invention in an axially parallel construction. Only the differences from the drive device 1 shown in FIG. 1 will be discussed below.
  • the first float wheel 10a and the second float wheel 10b do not form a common float wheel, but rather are two separate / separate components.
  • the second flea wheel 10b can accordingly be fixed in place in the housing 15 via the second coupling 12b.
  • the first Flohl wheel 10a is rotatably connected to the second planet carrier 8b, which in turn, as described above, can be connected to the housing via the first clutch 12a.
  • Fig. 4 shows a first modification of the drive device 1 according to the invention according to the second embodiment. Only the differences from the drive device 1 according to the second embodiment shown in FIG. 3 will be discussed below.
  • the first modification of the second embodiment shown in Fig. 4 represents a drive device 1 of coaxial construction. Similar to the drive device shown in Fig. 2, the reduction gear 14 is on the input side between the electric drive machine and the gear device 3, in particular the drive shaft 2, interposed.
  • the drive shaft 2 is arranged here coaxially to the two output shafts 13a, 13b.

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Abstract

Eine Antriebsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug weist eine elektrische Antriebsmaschine auf, 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 ersten Planetenradsatz mit mehreren Planetenrädern (7a) aufweist, 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, 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 einem zweiten Sonnenrad (9b) sowie mit einem zweiten Hohlrad (10b) im Zahneingriff stehen, 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 der zweite Planetenradträger (8b) über die erste Kupplung (12a) an einem Gehäuse (15) ortsfest festlegbar ist, und das zweite Hohlrad (10b) über die zweite Kupplung (12b) an dem Gehäuse (15) ortsfest festlegbar ist.

Description

Antriebsvorrichtunq für ein Kraftfahrzeug mit wahlweise qehäusefest schaltba- rem Planetenradträqer oder Hohlrad
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, mit einer elektrischen 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 ersten Planetenrad satz mit mehreren Planetenrädern aufweist, wobei die Planetenräder des ersten Pla netenradsatzes drehbar an einem ersten Planetenradträger angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad sowie mit einem ersten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wo bei die zweite Planetenradstufe einen zweiten Planetenradsatz mit mehreren Plane tenrädern aufweist, wobei die Planetenräder des zweiten Planetenradsatzes drehbar an einem zweiten Planetenradträger angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnen rad sowie mit einem zweiten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei die erste und die zweite Planetenradstufe mit einer Doppelkupplungsvorrichtung mit einer ersten und einer zweiten lastschaltbaren Kupplung wirkverbunden sind.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Antriebsvorrichtungen für Kraftfahrzeuge be kannt. Beispielsweise zeigt DE 10 2011 088 668 A1 eine Antriebsvorrichtung mit we nigstens einer elektrischen Antriebsmaschine, mit wenigstens einem ersten Planeten trieb mit einer Schaltkupplung und mit einem Differenzial hervor. Eine Rotorwelle der Antriebsmaschine ist mit einer ersten Anschlusswelle des aus wenigstens drei An schlusswellen gebildeten Planetentriebs drehfest gekoppelt. Eine zweite Anschluss welle des ersten Planetentriebs ist mittels einer Schaltmuffe der Schaltkupplung ge gen ein Bauteil der Antriebsvorrichtung rotationsfest festlegbar. Eine dritte Anschluss welle des ersten Planetentriebs ist mit einer Summenwelle des Differenzials wirkver bunden. Die Schaltmuffe ist in formschlüssigen Eingriff entweder mit der zweiten An schlusswelle des ersten Planetentriebs oder in eine drehmomentenübertragende Wirkverbindung mit der Summenwelle des Differenzials verschiebbar. Des Weiteren zeigt auch die DE 10 2013 225 519 A1 ein Planetengetriebe, insbeson dere für ein Kraftfahrzeug, mit einer ein Sonnenrad bildenden Eingangswelle, mit ei nem Planetenradträger, der einen ersten Satz von Planetenrädern und einen zweiten Satz von Planetenrädern trägt, mit einem ersten Hohlrad, das dem ersten Satz von Planetenrädern zugeordnet ist, mit einem zweiten Hohlrad, das dem zweiten Satz von Planetenrädern zugeordnet ist, mit einem ersten Feststellmittel, mittels dessen das erste Hohlrad feststellbar ist, und mit einem zweiten Feststellmittel, mittels dessen das zweite Hohlrad feststellbar ist.
Ein weiteres Beispiel einer Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge ist in der DE 10 2013 220 068 A1 offenbart. Insbesondere ist darin eine Getriebevorrichtung mit einem CVT-Getriebe und mit einem Differenzial gezeigt, wobei das CVT-Getriebe eine CVT- Getriebestufe mit variabler Übersetzung zwischen einer Leistungseingangswelle und einer Leistungsausgangswelle aufweist und wobei die Leistungsausgangswelle und eine Eingangswelle des Differenzials miteinander gekoppelt sind und das Differenzial mit wenigstens eine ersten Abtriebswelle und einer zweiten Abtriebswelle versehen ist.
Der Stand der Technik hat jedoch den Nachteil, dass aufgrund einer komplexen Ge triebestruktur eine große Anzahl an unterschiedlichen Bauteilen und Komponenten verbaut werden und daher die Fertigungskosten steigen und die Montage erschwert wird.
Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern. Insbesondere soll eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug weiterentwickelt werden, wobei der Fokus auf einer möglichst einfa chen Getriebestruktur mit vielen Gleichteilen und passender Übersetzungsaufteilung bzw. Spreizung liegt.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der zweite Planetenradträger über die erste Kupplung an einem Gehäuse ortsfest (stationär) festlegbar ist, und das zweite Hohlrad über die zweite Kupplung an dem Gehäuse ortsfest festlegbar ist. Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine elektri sche Antriebsmaschine, die über eine Antriebswelle mit einer Getriebevorrichtung wirkverbunden ist.
Die Getriebevorrichtung weist mindestens eine erste und zweite Planetenradstufe so wie eine Differentialstufe auf, wobei die erste Planetenradstufe einen ersten Planeten radsatz 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 Pla netenrädern aufweist, wobei die Planetenräder des zweiten Planetenradsatzes dreh bar an einem zweiten Planetenradträger angeordnet sind und mit einem zweiten Son nenrad 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.
Unter dem Begriff„wirkverbunden“ ist zu verstehen, dass zwei Getriebeelemente di rekt miteinander verbunden sein können, oder dass sich zwischen zwei Getriebeele mente 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 ei nen Zahnrad auf das andere Zahnrad vorgesehen. Unter einem Zahnrad sind bei spielsweise ein Sonnenrad, ein Hohlrad sowie ein Planetenrad eines Planetenradsat zes zu verstehen.
Unter einer Doppelkupplungsvorrichtung ist eine Vorrichtung mit zwei lastschaltbaren Kupplungen zu verstehen. Ferner ist unter dem Begriff„lastschaltbare Kupplung” eine Vorrichtung zu verstehen, die zumindest einen geöffneten und einen geschlossenen Zustand aufweist und unter Last zwischen den mindestens zwei Zuständen schaltbar ist. Im geöffneten Zustand überträgt die Kupplung kein Drehmoment.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und wer den nachfolgend näher erläutert. In einer bevorzugten Ausführungsform können das erste Hohlrad und das zweite Hohlrad zum Bilden eines gemeinsamen Hohlrads starr miteinander verbunden sein. Insbesondere können das erste Hohlrad und das zweite Hohlrad bzw. das gemein same Hohlrad dabei dieselbe Verzahnung aufweisen. Wenn das erste Hohlrad und das zweite Hohlrad das gemeinsame Hohlrad ausbilden, kann erfindungsgemäß das gemeinsame Hohlrad über die zweite Kupplung ortsfest an dem Gehäuse festgelegt werden.
Auch ist es denkbar, dass das erste Sonnenrad drehfest mit der Antriebswelle verbun den ist.
Erfindungsgemäß kann der erste Planetenradträger drehfest mit dem zweiten Son nenrad verbunden sein.
Vorzugsweise können der erste Planetenradträger und das zweite Sonnenrad mit der Differentialstufe wirkverbunden sein.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Weiterbildung kann das erste Hohlrad drehfest mit dem zweiten Planetenradträger verbunden sein.
Des Weiteren kann eine vorteilhafte Ausführungsform zudem dadurch gekennzeichnet sein, dass im Drehmomentfluss zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und der Differentialstufe ein zusätzliches Reduziergetriebe angeordnet ist. Dabei kann das Re duziergetriebe 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.
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 jeweili gen Kupplung einzuleiten. Der Aktuator kann hydraulisch, elektromechanisch, elektro magnetisch oder beispielsweise auch pneumatisch betätigbar ausgeführt sein.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn ein Öffnen beider Kupplungen zugleich eine Leis tungsabschaltung 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 zugkraftunterbre chungsfreien Schaltvorgang von der einen Kupplung zur anderen Kupplung zu ge währleisten, 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 zwi schen zwei Getriebestufen stattfinden, welche als zugkraftunterbrechungsfreier Um schaltmodus 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 Getriebeüberset zung ungleich der zweiten Getriebeübersetzung. Beispielsweise kann die erste Getrie beübersetzung größer als die zweite Getriebeübersetzung sein. Alternativ kann die erste Getriebeübersetzung kleiner als die zweite Getriebeübersetzung sein.
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 (Ge triebe) 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 ange- ordnet. Insbesondere ist die Antriebswelle als Hohlwelle ausgebildet, wobei wenigs tens eine der beiden Abtriebswellen axial durch die Antriebswelle geführt ist. Vorzugs weise sind die beiden Abtriebswellen auf einer gemeinsamen Antriebsachse angeord net. Alternativ ist die Antriebwelle achsparallel zu den beiden Abtriebswellen angeord net, wobei achsparallel bedeutet, dass ein Achsversatz zwischen Antriebswelle und Abtriebswellen vorhanden ist.
Mit anderen Worten, betrifft die Erfindung ein achsparalleles Zwei-Gang-Getriebe für elektrische Achsen mit mittig eingebautem Schaltelement (Doppelkupplungsvorrich tung). Auf der Suche nach Getrieben für zwei Gänge mit vorteilhafter Übersetzungs aufteilung in achsparalleler 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 wer den, wobei das Schaltelement für moderate Drehzahlen und Drehmomente mittig im Leistungsfluss angeordnet ist. Ein erstes Beispiel umfasst dabei ein gemeinsames Hohlrad, wobei die feste Welle wahlweise das Hohlrad oder der Planetenradträger der zweiten Planetenradstufe ist. Durch eine geringfügig andere Grundstruktur der Plane tenradsätze kann das Beispiel erfindungsgemäß modifiziert werden.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figu ren näher dargestellt. Die Figuren zeigen jeweils eine vereinfachte schematische Dar stellung zur Veranschaulichung des Aufbaus erfindungsgemäßer Antriebsvorrichtun gen. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung in achsparalleler Bauweise,
Fig. 2 eine erste Modifikation der Antriebsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungs form in koaxialer Bauweise,
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung in achsparalleler Bauweise, und Fig. 4 eine erste Modifikation der Antriebsvorrichtung gemäß der zweiten Ausfüh rungsform in koaxialer Bauweise.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Ver ständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen ver sehen. Die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen können untereinander ausge tauscht werden.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 1 in achsparalleler Bauweise.
Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung 1 für ein - hier nicht dargestelltes - Kraft fahrzeug weist eine - hier nicht dargestellte - elektrische Antriebsmaschine und eine Getriebevorrichtung 3 auf. Die elektrische Antriebsmaschine weist einen Stator sowie einen Rotor auf. Eine Antriebsleistung der elektrischen Antriebsmaschine wird über eine Antriebswelle 2, die zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und der Getrie bevorrichtung 3 angeordnet und als Rotorwelle ausgebildet ist, in die Getriebevorrich tung 3 eingeleitet.
Die Getriebevorrichtung 3 umfasst eine erste und zweite Planetenradstufe 4, 5 sowie eine Differentialstufe 6. Die erste Planetenradstufe 4 weist einen ersten Planetenrad satz mit mehreren Planetenrädern 7a auf, welche drehbar an einem ersten Planeten radträger 8a angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad 9a sowie mit einem ersten Flohlrad 10a im Zahneingriff stehen. Mithin kämmen die Planetenräder 7a des ersten Planetenradsatzes radial zwischen dem ersten Sonnenrad 9a und dem ersten Flohlrad 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 Flohlrad 10b im Zahneingriff stehen. Mithin kämmen die Planetenräder 7b des zweiten Planetenradsatzes radial zwischen dem zweiten Sonnenrad 9b und dem zweiten Hohlrad 10b. Des Weiteren ist eine Doppelkupplungsvorrichtung 1 1 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 un gleich der zweiten Getriebeübersetzung. Durch ein Öffnen beider Kupplungen 12a,
12b wird eine Leistungsabschaltung realisiert.
Mit anderen Worten ausgedrückt, kann durch Schalten der Doppelkupplungsvorrich tung 1 1 wahlweise das von der elektrischen Antriebsmaschine über die Getriebevor richtung 3 auf die Differentialstufe 6 übertragene Drehmoment zwischen der ersten und der zweiten Getriebeübersetzung variiert werden. Das so übertragene Drehmo ment wird schließlich von der Differentialstufe 6 auf Abtriebswellen 13a, 13b, welche beispielsweise mit Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs verbunden sind, weitergeleitet. Die Getriebevorrichtung 3 ermöglicht somit im Wesentlichen einen Zwei-Gang-Betrieb des Kraftfahrzeugs.
In der ersten Ausführungsform ist ausgangsseitig zwischen der zweiten Planetenrad stufe 5 und der Differentialstufe 6 ein zusätzliches, als Stirnradstufe ausgebildetes Re duziergetriebe 14 angeordnet, was eine erhöhte Spreizung der Getriebevorrichtung 3 ermöglicht.
Eingangsseitig ist das erste Sonnenrad 9a drehfest mit der Antriebswelle 2 verbun den, weshalb das Drehmoment der Antriebswelle 2 immer über das erste Sonnenrad 9a in die Getriebevorrichtung 3 eingeleitet wird. Ferner ist der erste Planetenradträger 8a drehfest mit dem zweiten Sonnenrad 9b verbunden, welches wiederum über das Reduziergetriebe 14 mit der Differentialstufe 6 wirkverbunden ist. In der ersten Aus führungsform bilden das erste Hohlrad 10a und das zweite Hohlrad 10b ein gemeinsa mes, einstückig/integral/einmaterialig ausgestaltetes Hohlrad mit derselben Verzah nung aus. Dieses gemeinsame Hohlrad kann über die zweite Kupplung 12b der ge häusefest angeordneten Doppelkupplungsvorrichtung 1 1 an einem Gehäuse 15 orts fest festgestellt werden bzw. ortsfest verbunden werden. Die erste Kupplung 12a der Doppelkupplungsvorrichtung 1 1 ermöglicht ein wahlweises gehäusefestes Feststellen des zweiten Planetenradträgers 8b. Somit kann in Abhängigkeit der Schaltung der Kupplung jeweils die erste bzw. zweite Getriebeübersetzung eingestellt und somit der Zwei-Gang-Betrieb der Getriebevorrichtung 3 realisiert werden.
Fig. 2 zeigt eine erste Modifikation der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 1 ge mäß der ersten Ausführungsform. Nachstehend wird lediglich auf die Unterschiede zu der in Fig. 1 dargestellten Antriebsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform eingegangen.
Die in Fig. 2 dargestellte erste Modifikation stellt eine Antriebsvorrichtung 1 in koaxia ler Bauweise dar. Dabei ist das Reduziergetriebe 14 eingangsseitig zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und der Getriebevorrichtung 3, insbesondere der An triebswelle 2, zwischengeschaltet. Im Gegensatz zu der in Fig. 1 dargestellten An triebsvorrichtung 1 in achsparalleler Bauweise ist hier die Antriebswelle 2 koaxial zu den beiden Abtriebswellen 13a, 13b angeordnet.
Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 1 in achsparalleler Bauweise. Nachstehend wird lediglich auf die Unterschiede zu der in Fig. 1 dargestellten Antriebsvorrichtung 1 eingegangen.
Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform bilden in der Antriebsvorrichtung 1 ge mäß der zweiten Ausführungsform das erste Flohlrad 10a und das zweite Flohlrad 10b kein gemeinsames Flohlrad aus, sondern sind vielmehr zwei voneinander getrennte / separate Bauteile. Erfindungsgemäß kann demnach das zweite Flohlrad 10b über die zweite Kupplung 12b in dem Gehäuse 15 ortsfest festgestellt werden. Das erste Flohl rad 10a ist drehfest mit dem zweiten Planetenradträger 8b verbunden, welcher wiede rum, wie vorstehend beschrieben, über die erste Kupplung 12a gehäusefest geschal tet werden kann.
Fig. 4 zeigt eine erste Modifikation der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 1 ge mäß der zweiten Ausführungsform. Nachstehend wird lediglich auf die Unterschiede zu der in Fig. 3 dargestellten Antriebsvorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungs form eingegangen. Die in Fig. 4 dargestellte erste Modifikation der zweiten Ausführungsform stellt eine Antriebsvorrichtung 1 in koaxialer Bauweise dar. Ähnlich wie bei der in Fig. 2 darge stellten Antriebsvorrichtung, ist das Reduziergetriebe 14 eingangsseitig zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und der Getriebevorrichtung 3, insbesondere der An- triebswelle 2, zwischengeschaltet. Im Gegensatz zu der in Fig. 1 dargestellten An triebsvorrichtung 1 in achsparalleler Bauweise ist hier die Antriebswelle 2 koaxial zu den beiden Abtriebswellen 13a, 13b angeordnet.
Bezuqszeichenliste
1 Antriebsvorrichtung
2 Antriebswelle
3 Getriebevorrichtung
4 erste Planetenradstufe
5 zweite Planetenradstufe
6 Differentialstufe
7a erstes Planetenrad/-räder
7b zweites Planetenrad/-räder
8a erster Planetenradträger
8b zweiter Planetenradträger
9a erstes Sonnenrad
9b zweites Sonnenrad
10a erstes Hohlrad
10b zweites Hohlrad
1 1 Doppelkupplungsvorrichtung
12a erste Kupplung
12b zweite Kupplung
13a, 13b Abtriebswelle
14 Reduziergetriebe
15 Gehäuse

Claims

Patentansprüche
1 . Antriebsvorrichtung (1 ) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische An triebsmaschine, die über eine Antriebswelle (2) mit einer Getriebevorrichtung (3) wirk verbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung (3) mindestens eine erste und zweite Planetenradstufe (4, 5) sowie eine Differentialstufe (6) aufweist, wobei die erste Pla netenradstufe (4) einen ersten Planetenradsatz mit mehreren Planetenrädern (7a) auf weist, 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, wobei die zweite Plane tenradstufe (5) einen zweiten Planetenradsatz mit mehreren Planetenrädern (7b) auf weist, wobei die Planetenräder (7b) des zweiten Planeten radsatzes drehbar an einem zweiten Planetenradträger (8b) angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad (9b) sowie mit einem zweiten Hohlrad (10b) im Zahneingriff stehen, wobei die erste und die zweite Planeten radstufe (4, 5) mit einer Doppelkupplungsvorrichtung (1 1 ) mit einer ersten und einer zweiten lastschaltbaren Kupplung (12a, 12b) wirkverbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Planetenradträger (8b) über die erste Kupplung (12a) an einem Gehäuse (15) ortsfest festlegbar ist, und das zweite Hohlrad (10b) über die zweite Kupplung (12b) an dem Gehäuse (15) ortsfest festleg bar ist.
2. Antriebsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Hohlrad (10a) und das zweite Hohlrad (10b) zum Bilden eines gemeinsamen Hohlrads starr miteinander verbunden sind.
3. Antriebsvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Hohlrad (10a) und das zweite Hohlrad (10b) dieselbe Ver zahnung aufweisen.
4. Antriebsvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sonnenrad (9a) drehtest mit der Antriebswelle (2) verbun den ist.
5. Antriebsvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planetenradträger (8a) drehtest mit dem zweiten Sonnenrad (9b) verbunden ist.
6. Antriebsvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planetenradträger (8a) und das zweite Sonnenrad (9b) mit der Differentialstufe (6) wirkverbunden sind.
7. Antriebsvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Hohlrad (10a) drehtest mit dem zweiten Planetenradträger (8b) verbunden ist.
8. Antriebsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Differentialstufe (6) als Stirnraddifferential ausge bildet ist, wobei die Differentialstufe (6) dazu vorgesehen ist, eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine auf eine erste Abtriebswelle (13a) und eine zweite Abtriebswelle (15b) zu verteilen.
9. Antriebsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Drehmomentfluss zwischen der elektrischen Antriebsma schine und der Differentialstufe (6) ein zusätzliches Reduziergetriebe (14) angeordnet ist.
10. Antriebsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmaschine achsparallel versetzt oder ko axial zur Differentialstufe (6) angeordnet ist.
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