WO2024028214A1 - Antriebsstrang für ein fahrzeug - Google Patents

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WO2024028214A1
WO2024028214A1 PCT/EP2023/070955 EP2023070955W WO2024028214A1 WO 2024028214 A1 WO2024028214 A1 WO 2024028214A1 EP 2023070955 W EP2023070955 W EP 2023070955W WO 2024028214 A1 WO2024028214 A1 WO 2024028214A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
spur gear
gear
intermediate shaft
differential
shaft
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/070955
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Arbesmeier
Original Assignee
Audi Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi Ag filed Critical Audi Ag
Publication of WO2024028214A1 publication Critical patent/WO2024028214A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H1/20—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving more than two intermeshing members
    • F16H1/22—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving more than two intermeshing members with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/38—Constructional details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K2001/001—Arrangement or mounting of electrical propulsion units one motor mounted on a propulsion axle for rotating right and left wheels of this axle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/38—Constructional details
    • F16H2048/385—Constructional details of the ring or crown gear

Definitions

  • the invention relates to a drive train for a vehicle, preferably for a purely electrically powered vehicle, according to the preamble of claim 1.
  • an electric machine is provided as the drive unit.
  • the electric machine delivers a total torque to an axle unit of the vehicle via a rotor shaft of the electric machine.
  • the total torque is introduced via a gear arrangement with a gear into an axle differential gear of the axle unit.
  • the total torque is transmitted from the axle differential gear to the wheels of the axle unit by means of two drive or cardan shafts of the same length that lead to the wheels, with a plug-in shaft being interposed between one of the drive shafts and the axle differential gear.
  • two drive or cardan shafts of different lengths can be used.
  • the electric machine is installed transversely in the vehicle and arranged off-center in the vehicle.
  • the transmission is connected in a torque-transmitting manner to a shaft end of the rotor shaft that projects beyond a housing of the electric machine and is also arranged off-center in the vehicle together with the axle differential transmission.
  • the electric machine, the transmission and the axle differential gear in the vehicle are arranged very off-center.
  • the highly off-center arrangement results in disadvantages in terms of the space that can be freely used in the construction of the vehicle and the design effort required to produce the drive train.
  • the highly off-center arrangement means that it is difficult to accommodate additional components of the vehicle on the side of the vehicle on which the transmission is arranged.
  • the stub shaft is only necessary because of the highly off-center arrangement. Since the stub shaft requires separate storage, this additionally increases the design effort of the entire drive train.
  • An electric drive device for driving a motor vehicle is known from WO 2014/193297 A1.
  • the DE 10 2019 202 994 A1 discloses a drive unit for an electric vehicle and a drive axle with a drive unit. From DE 10 2011 114 322 A1 a direct axle drive device for a motor vehicle and a motor vehicle is known.
  • the object of the invention is to provide a drive train for a vehicle which, compared to the prior art, is easy to manufacture in terms of installation space and is structurally simple.
  • the invention is based on a drive train for a vehicle, preferably for a purely electrically driven vehicle or for a purely battery-electrically driven vehicle, which has an electric machine and an axle unit, the electric machine being in a torque-transmitting torque connection with the axle unit by means of a gear arrangement.
  • the transmission arrangement has a first partial transmission and a second partial transmission.
  • a total torque to be transmitted from the electric machine to the axle unit is thus advantageously passed on proportionately, preferably in equal parts, via the first partial transmission and via the second partial transmission.
  • the first partial gear and that Second partial transmissions can therefore - in accordance with the reduced torque load per partial transmission - be dimensioned smaller than would be the case, for example, with a transmission arrangement with only one transmission. Due to the smaller dimensions, the first sub-gear and the second sub-gear each take up only a small amount of space.
  • the first partial transmission can form a first partial load path for the total torque, which can be and/or is transmitted from the electric machine to the axle unit.
  • the second partial transmission can form a second partial load path for the total torque, which can be and/or is transmitted from the electric machine to the axle unit.
  • the first partial load path and the second partial load path together can form a total load path for transmitting the total torque. Only a portion of the total torque is conducted via the first partial load path or via the second partial load path, with preferably half of the total torque being conducted via the first partial load path and the other half of the total torque via the second partial load path.
  • the first partial transmission and the second partial transmission can therefore each be dimensioned smaller than a single transmission, which alone transmits the total torque.
  • the first partial transmission and the second partial transmission can be arranged more flexibly in the vehicle due to the smaller installation space required.
  • the first partial transmission and the second partial transmission can be designed symmetrically and/or identical to one another.
  • the first sub-transmission and the second sub-transmission can have the same gear design and, preferably in a longitudinal plane of the drive train, can be arranged mirror-inverted and/or mirror-inverted to one another.
  • the first sub-gear can be formed by a first spur gear and/or the second sub-gear can be formed by a second spur gear.
  • the first spur gear and the second spur gear can each have helical spur gears.
  • the first spur gear can have only spur gears, preferably exclusively helical spur gears
  • the second spur gear can have only spur gears, preferably exclusively helical spur gears.
  • Spur gears are cheaper to produce than planetary gears, for example.
  • the helical toothing of the spur gears leads - for example in comparison to straight toothing - to a very smooth running of the drive train and a low level of noise during operation of the drive train.
  • the first spur gear can be formed by a 1-speed spur gear and/or the second spur gear can be formed by a 1-speed spur gear.
  • a 1-speed spur gear no movable switching elements are provided, so that the 1-speed spur gear is particularly low-maintenance compared to switchable spur gears.
  • the electric machine can have a stator and a rotor.
  • the rotor can have a rotor shaft, preferably running within the stator, which is set into a rotational movement by the electric machine and/or by means of which the electric machine emits or absorbs a torque.
  • the first partial transmission and the second partial transmission can each be connected to the rotor shaft.
  • the axle unit can have an axle differential gear with a differential cage.
  • axle differential gear By means of the axle differential gear, a speed compensation is created between the drive shafts of the axle unit, so that cornering with low wear on the tires is possible with the drive train.
  • the drive train can have an intermediate shaft, which can preferably be arranged between the axle differential gear and the electric machine.
  • the intermediate shaft can extend parallel to the rotor shaft.
  • a design-related distance between the rotor shaft and The axle differential gear can be bridged with a small space requirement, which could otherwise only be bridged with gear wheels that are correspondingly large in terms of their diameter.
  • the intermediate shaft can help to achieve a predefined transmission ratio between the electric machine and the differential cage or wheels of the axle unit in a space-saving manner. Because without the use of the intermediate shaft, the predefined gear ratio would only be achievable with significantly larger gear wheels compared to the drive train with an intermediate shaft.
  • larger-sized gears mean gears that have a larger diameter.
  • an even number of spur gears can be arranged on the rotor shaft and/or on the intermediate shaft and/or on the differential cage.
  • a number of spur gears with right-hand helical gearing and a number of spur gears with left-hand helical gearing can be arranged on the rotor shaft and/or the intermediate shaft and/or the differential cage.
  • the number of spur gears with right-hand helical gearing can correspond to the number of spur gears with left-hand helical gearing for the rotor shaft and/or the intermediate shaft and/or the differential cage.
  • a spur gear with left-hand helical gearing can be provided for each spur gear with right-hand helical gearing, whereby both spur gears can have the same diameter and/or can be designed with the same diameter.
  • the spur gears of the same size with opposing helical gears have the effect that the axial forces caused by the helical gears cancel each other out for each shaft, so that the bearings of the rotor shaft and/or the intermediate shaft and/or the differential cage can be dimensioned smaller, particularly with regard to the axial forces that can be absorbed , than is the case with a wave, for example
  • the case would be on which the majority of spur gears with right-hand helical gearing or the majority of spur gears with left-hand helical gearing are arranged.
  • the helical gearing of the first rotor shaft spur gear and the helical gearing of the second rotor shaft spur gear can be helical gearings that rotate in opposite directions to one another.
  • the first rotor shaft spur gear and the second rotor shaft spur gear can have the same diameter.
  • the helical gearing of the first intermediate shaft spur gear and the helical gearing of the fourth intermediate shaft spur gear can be helical gearings that rotate in opposite directions to one another.
  • the first intermediate shaft spur gear and the fourth intermediate shaft spur gear may have the same diameter.
  • the first intermediate shaft spur gear can be attached to a first shaft end of the intermediate shaft on the intermediate shaft, whereas the fourth intermediate shaft spur gear can be attached to a second shaft end of the intermediate shaft facing away from the first shaft end of the intermediate shaft on the intermediate shaft.
  • the helical gearing of the second intermediate shaft spur gear and the helical gearing of the third intermediate shaft spur gear can be helical gearings that rotate in opposite directions to one another.
  • the second intermediate shaft spur gear and the third intermediate shaft spur gear may each be arranged between the first intermediate shaft spur gear and the fourth intermediate shaft spur gear.
  • the second intermediate shaft spur gear and the third intermediate shaft spur gear can have the same diameter.
  • the helical gearing of the first differential spur gear and the helical gearing of the second differential spur gear can be helical gearings that rotate in opposite directions.
  • the first differential spur gear and the second differential spur gear may have the same diameter.
  • the first spur gear can be formed by a first rotor shaft spur gear, by a first intermediate shaft spur gear, by a second intermediate shaft spur gear and by a first differential spur gear of the axle differential gear.
  • the first rotor shaft spur gear can be attached to the rotor shaft in a rotationally fixed manner.
  • the first differential spur gear can be rotationally fixed on a differential cage of the axle differential gear be attached. Both the first intermediate shaft spur gear and the second intermediate shaft spur gear can each be secured in a rotationally fixed manner on the intermediate shaft of the drive train.
  • the second spur gear can be formed by a second rotor shaft spur gear, by a third intermediate shaft spur gear, by a fourth intermediate shaft spur gear and by a second differential spur gear of the axle differential gear.
  • the second rotor shaft spur gear can be attached to the rotor shaft in a rotationally fixed manner.
  • Both the third intermediate shaft spur gear and the fourth intermediate shaft spur gear can each be secured in a rotationally fixed manner on an intermediate shaft of the drive train.
  • the second differential spur gear can be secured in a rotationally fixed manner on the differential cage of the axle differential gear.
  • the first rotor shaft spur gear can be in mesh with the first intermediate shaft spur gear.
  • the second intermediate shaft spur gear can be in mesh with the first differential spur gear.
  • the second rotor shaft spur gear can be in mesh with the fourth intermediate shaft spur gear.
  • the third intermediate shaft spur gear can be in mesh with the second differential spur gear.
  • the aforementioned tooth meshing means that the external or helical teeth of the respective spur gears are in tooth mesh with one another.
  • the helical gears of all spur gears mentioned can be external gears.
  • first rotor shaft spur gear and the second rotor shaft spur gear can be arranged on opposite sides of the electric machine.
  • first rotor shaft spur gear and the second rotor shaft spur gear can be attached to opposite shaft ends of the rotor shaft.
  • first intermediate shaft spur gear, the second intermediate shaft spur gear, the third intermediate shaft spur gear and the fourth intermediate shaft spur gear can be secured in a rotationally fixed manner on the intermediate shaft. The intermediate shaft with the intermediate shaft spur gears can therefore be produced cost-effectively.
  • both the first differential spur gear and the second differential spur gear can be fastened to the differential cage in a rotationally fixed manner.
  • Also according to the invention is a vehicle with the drive train described above.
  • the first partial transmission and the second partial transmission can be arranged on opposite sides of a vehicle longitudinal center plane of the vehicle.
  • the first partial transmission and the second partial transmission can each be positioned at a substantially equal distance from the longitudinal center plane of the vehicle.
  • the transmission arrangement and/or the drive train can be arranged symmetrically to the longitudinal center plane of the vehicle.
  • the first sub-transmission and the second sub-transmission can be arranged plane-symmetrically to the longitudinal center plane of the vehicle.
  • the same free installation space is available on both vehicle sides of the vehicle. Free installation space is therefore available on both sides of the vehicle, which can be used flexibly to arrange additional components of the vehicle during the construction of the vehicle.
  • the electric machine and the axle differential gear can be arranged in such a way that the longitudinal center plane of the vehicle extends centrally through the electric machine and centrally through the Axle differential gear extends.
  • the electric machine and the axle differential gear are thus arranged in the middle of the vehicle, which promotes an even distribution of weight across the width of the vehicle.
  • the central arrangement of the axle differential gear in the vehicle also has the advantage that one of the drive shafts leading to the wheels of the axle unit is longer - compared to an off-center arrangement of the axle differential gear - and one of the drive shafts leading to the wheels of the axle unit is longer - compared to one off-center arrangement of the axle differential gear - is shorter.
  • the stub shaft can be dispensed with in this case. In comparison to an off-center arrangement of the axle differential gear, this results in the same length and a flat angle to the horizontal for both drive shafts.
  • each drive shaft forms a relatively small angle with a wheel hub center axis of the wheel assigned to it, so that only small frictional forces occur in the joints of the drive shafts.
  • the low friction forces in the joints lead to low wear and fuel consumption benefits when operating the vehicle.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a drive train according to the invention.
  • Fig. 2 is a schematic representation of a drive train according to the prior art.
  • a drive train 100 according to the prior art is shown in FIG.
  • the drive train 100 has a drive unit formed by an electric machine 101.
  • the drive train has 100 an axle unit 103 and a gear arrangement 105 with exactly one spur gear.
  • a rotor shaft 107 of a rotor 109 of the electric machine 101 and a differential cage of an axle differential gear 111 of the axle unit 103 are in torque connection with one another, with the transmission arrangement 105 interposed.
  • the axle unit 103 has two drive shafts 113 of equal length, two wheels 112 and a plug-in shaft 115, which extends between the axle differential gear 111 and one of the drive shafts 113.
  • the drive train 100 is part of a vehicle with the vehicle longitudinal center plane 117.
  • axle differential gear 111 and the gear arrangement 105 are not arranged centrally in the vehicle. Instead, the axle differential gear 111 and the gear arrangement 105 are arranged offset and/or spaced from the vehicle longitudinal center plane 117 of the vehicle.
  • the drive train 1 is part of a purely electrically driven vehicle, preferably a purely battery-electric vehicle, with the vehicle's longitudinal center plane E.
  • the drive train 1 has a drive unit formed by an electric machine 3.
  • the drive train 1 has an axle unit 5, a first spur gear 7 and a second spur gear 9.
  • the first spur gear 7 forms a first partial gear
  • the second spur gear 9 forms a second partial gear
  • the first partial gear or the first spur gear 7 and the second partial gear or the second spur gear 9 together forming a gear arrangement 11.
  • the gear arrangement 11 represents one Torque-transmitting connection between the electric machine 1 and the axle unit 5.
  • a rotor shaft 13 of a rotor 15 of the electric machine 3 is in a torque-transmitting connection with a differential cage of an axle differential gear 17 of the axle unit 5, both with the interposition of the first spur gear 7 and with the interposition of the second spur gear 9.
  • the first spur gear 7 and the second spur gear 9 extend on opposite sides at a distance from the longitudinal center plane E of the vehicle.
  • the first spur gear 7 and the second spur gear 9 form separate and, preferably substantially parallel to each other, partial load paths, namely a first partial load path 19 and a second partial load path 21 (indicated by the dashed arrow lines in Figure 1), each of which is between the Electric machine 3 and the axle unit 5 extend.
  • Half of a total torque to be transmitted from the electric machine 3 to the axle unit 5 is transmitted via the first partial load path 19.
  • the other half of the total torque to be transmitted from the electric machine 3 to the axle unit 5 is transmitted via the second partial load path 21.
  • the first partial load path 19, together with the second partial load path 21, forms a total load path via which the entire torque to be transmitted from the electric machine 3 to the axle unit 5 is transmitted.
  • axle unit 5 has two drive shafts of equal length, namely the first drive shaft 23 and the second drive shaft 24, as well as two vehicle wheels 26.
  • a first rotor shaft spur gear 25 is arranged, which is fastened to the rotor shaft 13 in a rotationally fixed manner.
  • a second rotor shaft spur gear 27 is arranged on a second shaft end of the rotor shaft 13 opposite the first shaft end is mounted non-rotatably on the rotor shaft 13.
  • a first differential spur gear 29 and a second differential spur gear 31 are arranged on the differential cage of the axle differential gear 17, each of which is connected to the differential cage in a rotationally fixed manner.
  • an intermediate shaft 33 is provided on which four intermediate shaft spur gears are arranged, namely a first intermediate shaft spur gear 35, a second intermediate shaft spur gear 37, a third intermediate shaft spur gear 39 and a fourth intermediate shaft spur gear 41.
  • the intermediate shaft gears are each connected to the intermediate shaft 33 in a rotationally fixed manner.
  • the intermediate shaft 33 is arranged along the vehicle's longitudinal axis x between the rotor shaft 13 and the differential cage.
  • the second rotor shaft spur gear 27 forms together with the third intermediate shaft spur gear 39, the fourth intermediate shaft spur gear 41 and the second differential spur gear 31, the second spur gear 9.
  • the rotor shaft spur gears, the differential spur gears and all intermediate shaft spur gears each have helical gearing on their outer circumference (shown in FIG. 1 only as an example for the first rotor shaft spur gear 25, namely with the reference number 43).
  • the first rotor shaft spur gear 25, with its helical teeth 43 is in mesh with the helical teeth of the first intermediate shaft spur gear 35.
  • the second intermediate shaft spur gear 37, with its helical teeth, is in mesh with the helical teeth of the first differential spur gear 29.
  • the second rotor shaft -Spur gear 27 is with its helical teeth in mesh with the helical teeth of the fourth intermediate shaft spur gear 41.
  • the third intermediate shaft spur gear 39 is with its helical teeth in mesh with the helical teeth of the second differential spur gear 31.
  • the first spur gear 7 is a 1-speed spur gear.
  • the second spur gear 9 is also a 1-speed spur gear.
  • the drive train 1 has no other electric machines apart from the electric machine 3 for driving the vehicle, in particular for driving the axle unit 5.
  • the helical gearing 43 of the first rotor shaft spur gear 25 and the helical gearing of the second rotor shaft spur gear 27 are designed such that the helical gearing 43 of the first rotor shaft spur gear 25 and the helical gearing of the second rotor shaft spur gear 27 have opposite helix angles.
  • the helical teeth of the first differential spur gear 29 and the second differential spur gear 31 are designed such that the helical teeth of the first differential spur gear 29 and the helical teeth of the second differential spur gear 31 have opposite helix angles.
  • the helical toothing of the first intermediate shaft spur gear 35 and the helical toothing of the fourth intermediate shaft spur gear 41 are designed such that the helical toothing of the first intermediate shaft spur gear 35 and the helical toothing of the fourth intermediate shaft spur gear 41 have opposite helix angles.
  • the first intermediate shaft spur gear 25 and the fourth intermediate shaft spur gear 41 have the same diameter.
  • the helical toothing of the third intermediate shaft spur gear 39 and the helical toothing of the second intermediate shaft spur gear 37 are designed such that the helical toothing of the third intermediate shaft spur gear 39 and the helical toothing of the second intermediate shaft spur gear 37 have opposite helix angles.
  • the second intermediate shaft spur gear 37 and the third intermediate shaft spur gear 39 have the same diameter.
  • the rotor shaft spur gears 25 and 27 and the differential spur gears 29 and 31 each have the same diameter.
  • the first intermediate shaft spur gear 35 is identical in diameter to the fourth intermediate shaft spur gear 41.
  • the second intermediate shaft spur gear 37 is identical in diameter to the third intermediate shaft spur gear 39.
  • Opposite helix angles mean that the helical toothing 43 of the first rotor shaft spur gear 25 - in the embodiment shown - is to the left and the helical toothing of the second rotor shaft spur gear 27 is to the right.
  • the helical toothing of the first rotor shaft spur gear 25 can alternatively also be right-hand and the helical toothing of the second rotor shaft spur gear 27 can alternatively also be left-hand.
  • the amount of the helix angle is the same, or at least essentially the same, for all helical gears of the first spur gear 7 and for all helical gears of the second spur gear 9.
  • the torque to be transmitted from the rotor shaft 13 to the differential cage is distributed in approximately equal parts, preferably in exactly equal parts, between the first spur gear 7 and the second spur gear 9, so that a first partial torque of the total torque to be transmitted via the first spur gear 7 and a second partial torque of the total torque to be transmitted is transmitted via the second spur gear 9.
  • the components of the first spur gear 7 and the components of the second spur gear 9 can therefore each be dimensioned smaller than the components of the single spur gear of the drive train 100 according to Figure 2.
  • the drive train 1 has a drive train housing 44.
  • a first rotor shaft bearing 45 and a second rotor shaft bearing 47 are provided for the rotor shaft 13, which together form an employed rotor shaft bearing.
  • a first intermediate shaft bearing 49 and a second intermediate shaft bearing 51 are provided in the drive train housing 44 for the intermediate shaft 33, which together form an intermediate shaft bearing.
  • the intermediate shaft bearing can be formed by a fixed bearing or by a fixed/loose bearing.
  • a first differential cage bearing 53 and a second differential cage bearing 55 is provided, which together form an employed differential cage bearing.
  • the rotor shaft bearings 45 and 47, the intermediate shaft bearings 49 and 51 and the differential cage bearings 53 and 55 are each formed in the illustrated embodiment by a rolling bearing, preferably and purely by way of example by ball bearings or tapered roller bearings. Because the spur gears of the rotor shaft, the intermediate shaft and the differential cage are each helical geared in opposite directions in such a way that the axial forces caused by the helical gearing cancel each other out for the rotor shaft 13, the intermediate shaft 33 and the differential cage, the rotor shaft bearings are reduced 45 and 47, the intermediate shaft bearings 49 and 51 and the differential cage bearings 53 and 55 are significantly compared to the axial forces occurring in the drive train 100 according to FIG.
  • the rotor shaft bearings 45 and 47, the intermediate shaft bearings 49 and 51 and the differential cage bearings 53 and 55 can therefore be dimensioned significantly smaller compared to the bearings in the drive train 100 according to FIG.
  • the first spur gear 7 and the second spur gear 9 are arranged in the vehicle on opposite sides of the vehicle's longitudinal center plane E.
  • the first drive shaft 23 and the second drive shaft 24 are arranged on opposite sides of the vehicle longitudinal center plane E.
  • the electric machine 3 and the axle differential gear 17 are arranged such that the vehicle longitudinal center plane E extends centrally through the electric machine 3 and centrally through the axle differential gear 17.
  • This means that the drive train 1 is arranged essentially symmetrically to the longitudinal center plane E of the vehicle.
  • the central arrangement of the drive train 1 in the vehicle results in significant advantages in terms of packaging, for example a higher degree of package utilization, in that both in the area of the first spur gear 7 and in the area of the second spur gear 9 there are additional additional units or aggregates.
  • gate components can be arranged to save space.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug, vorzugsweise für ein rein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, mit einer Elektromaschine (3) und mit einer Achseinheit (5), wobei die Elektromaschine (3) mittels einer Getriebeanordnung (11) in drehmomentübertragender Drehmomentverbindung mit der Achseinheit (5) steht. Erfindungsgemäß weist die Getriebeanordnung (11) ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe auf.

Description

Antriebsstrang für ein Fahrzeug
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug, vorzugsweise für ein rein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 .
Bei einem gattungsgemäßen Antriebsstrang für ein Fahrzeug (wie beispielsweise in Figur 2 dargestellt) ist als Antriebsaggregat eine Elektromaschine vorgesehen. Über eine Rotorwelle der Elektromaschine gibt die Elektromaschine ein Gesamtdrehmoment an eine Achseinheit des Fahrzeuges ab. Das Gesamtdrehmoment wird über eine Getriebeanordnung mit einem Getriebe in ein Achsdifferenzialgetriebe der Achseinheit eingeleitet. Von dem Achsdifferenzialgetriebe wird das Gesamtdrehmoment auf Räder der Achseinheit übertragen, und zwar mittels zweier gleich langer und zu den Rädern führenden Antriebs- oder Gelenkwellen, wobei zwischen einer der Antriebswellen und dem Achsdifferenzialgetriebe eine Steckwelle zwischengeschaltet ist. Alternativ hierzu können bei Verzicht auf die Steckwelle auch zwei unterschiedlich lange Antriebs- oder Gelenkwellen eingesetzt werden.
Die Elektromaschine ist quer in das Fahrzeug eingebaut und außermittig im Fahrzeug angeordnet. An einem, über ein Gehäuse der Elektromaschine hinausragenden Wellenende der Rotorwelle ist das Getriebe drehmomentübertragend angebunden, welches zusammen mit dem Achsdifferenzialgetriebe ebenfalls außermittig im Fahrzeug angeordnet ist. Insbesondere bei leistungsstarken und damit langbauenden Elektromaschinen ergibt sich eine stark außermittige Anordnung der Elektromaschine, des Getriebes und des Achsdifferenzialgetriebes im Fahrzeug. Durch die stark außermittige Anordnung ergeben sich Nachteile hinsichtlich des bei der Konstruktion des Fahrzeuges frei nutzbaren Bauraumes und des konstruktiven Aufwandes zur Herstellung des Antriebsstranges. So führt beispielsweise die stark außermittige Anordnung dazu, dass Zusatzkomponenten des Fahrzeuges auf der Fahrzeugseite, auf der das Getriebe angeordnet ist, nur schwer untergebracht werden können. Außerdem ist die Steckwelle nur aufgrund der stark außermittigen Anordnung erforderlich. Da die Steckwelle eine separate Lagerung benötigt, erhöht dies zusätzlich den konstruktiven Aufwand des gesamten Antriebsstranges.
Aus der WO 2014/193297 A1 ist eine elektrische Antriebsvorrichtung zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs bekannt. Die DE 10 2019 202 994 A1 offenbart eine Antriebseinheit für ein Elektrofahrzeug sowie eine Antriebsachse mit einer Antriebseinheit. Aus der DE 10 2011 114 322 A1 ist eine Achsdirektantriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug bereitzustellen, der im Vergleich zum Stand der Technik bauraumgünstig und konstruktiv einfach herstellbar ist.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruches gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Die Erfindung geht von einem Antriebsstrang für ein Fahrzeug, vorzugsweise für ein rein elektrisch angetriebenes Fahrzeug oder für ein rein batterieelektrisch angetriebenes Fahrzeug, aus, der eine Elektromaschine und eine Achseinheit aufweist, wobei die Elektromaschine mittels einer Getriebeanordnung in drehmomentübertragender Drehmomentverbindung mit der Achseinheit steht. Erfindungsgemäß weist die Getriebeanordnung ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe auf. Ein von der Elektromaschine auf die Achseinheit zu übertragendes Gesamtdrehmoment wird somit in vorteilhafter Weise anteilig, vorzugsweise zu gleichen Teilen, über das erste Teilgetriebe und über das zweite Teilgetriebe geleitet. Das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe können daher - entsprechend der pro Teilgetriebe reduzierten Drehmomentbelastung - jeweils kleiner dimensioniert werden, als dies beispielsweise bei einer Getriebeanordnung mit nur einem Getriebe der Fall wäre. Durch die kleinere Dimensionierung nehmen das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe jeweils nur wenig Bauraum in Anspruch.
In einer konkreten Ausführungsform kann das erste Teilgetriebe einen ersten Teillastpfad für das Gesamtdrehmoment bilden, welches von der Elektromaschine auf die Achseinheit übertragbar ist und/oder übertragen wird. Das zweite Teilgetriebe kann einen zweiten Teillastpfad für das Gesamtdrehmoment bilden, welches von der Elektromaschine auf die Achseinheit übertragbar ist und/oder übertragen wird. Bevorzugt können der erste Teillastpfad und der zweite Teillastpfad zusammen einen Gesamtlastpfad zur Übertragung des Gesamtdrehmomentes bilden. Über den ersten Teillastpfad oder über den zweiten Teillastpfad wird jeweils nur ein Anteil des Gesamtdrehmomentes geleitet, wobei vorzugsweise eine Hälfte des Gesamtdrehmomentes über den ersten Teillastpfad und die andere Hälfte des Gesamtdrehmomentes über den zweiten Teillastpfad geleitet wird. Das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe können somit jeweils kleiner dimensioniert werden als ein einzelnes Getriebe, welches das Gesamtdrehmoment alleine überträgt. Das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe können aufgrund des jeweils geringeren Bauraumbedarfes flexibler im Fahrzeug angeordnet werden.
Bevorzugt können das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe symmetrisch und/oder baugleich zueinander ausgeführt sein. Das heißt, dass das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe die gleiche Zahnradauslegung aufweisen können und, vorzugsweise zu einer Längsebene des Antriebsstranges, spiegelverkehrt und/oder spiegelbildlich zueinander angeordnet sein können.
In einer konkreten Ausführungsform kann das erste Teilgetriebe durch ein erstes Stirnradgetriebe und/oder das zweite Teilgetriebe durch ein zweites Stirnradgetriebe gebildet sein. Vorzugsweise kann das erste Stirnradgetriebe und das zweite Stirnradgetriebe jeweils schrägverzahnte Stirnräder aufweisen. Beispielhaft kann das erste Stirnradgetriebe ausschließlich Stirnräder, vorzugsweise ausschließlich schrägverzahnte Stirnräder, aufweisen und/oder kann das zweite Stirnradgetriebe ausschließlich Stirnräder, vorzugsweise ausschließlich schrägverzahnte Stirnräder, aufweisen. Stirnradgetriebe sind im Vergleich zu beispielsweise Planetengetrieben kostengünstiger herstellbar. Die Schrägverzahnung der Stirnräder führt - beispielsweise im Vergleich zu einer Geradverzahnung - zu einer hohen Laufruhe des Antriebsstranges und einer geringen Geräuschentwicklung beim Betrieb des Antriebsstranges.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das erste Stirnradgetriebe durch ein 1 -Gang-Stirnradgetriebe gebildet sein und/oder kann das zweite Stirnradgetriebe durch ein 1 -Gang-Stirnradgetriebe gebildet sein. Bei einem 1 -Gang- Stirnradgetriebe sind keine beweglichen Schaltelemente vorgesehen, so dass das 1 -Gang-Stirnradgetriebe im Vergleich zu schaltbaren Stirnradgetrieben besonders wartungsarm ist.
In einer konkreten Ausführungsform kann die Elektromaschine einen Stator und einen Rotor aufweisen. Der Rotor kann eine, vorzugsweise innerhalb des Stators laufende, Rotorwelle aufweisen, die durch die Elektromaschine in eine Drehbewegung versetzt wird und/oder mittels derer die Elektromaschine ein Drehmoment abgibt oder aufnimmt. Das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe können jeweils an die Rotorwelle angebunden sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Achseinheit ein Achsdifferenzialgetriebe mit einem Differenzialkäfig aufweisen. Mittels des Achsdifferenzialgetriebes ist ein Drehzahlausgleich zwischen Antriebswellen der Achseinheit geschaffen, so dass mit dem Antriebsstrang eine für die Reifen verschleißarme Kurvenfahrt möglich ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann der Antriebsstrang eine Zwischenwelle aufweisen, die vorzugsweise zwischen dem Achsdifferenzialgetriebe und der Elektromaschine angeordnet sein kann. Die Zwischenwelle kann sich parallel zur der Rotorwelle erstrecken. Mittels der Zwischenwelle kann ein konstruktionsbedingter Abstand zwischen der Rotorwelle und dem Achsdifferenzialgetriebe bei geringem Bauraumbedarf überbrückt werden, der ansonsten nur mit hinsichtlich ihres Durchmessers entsprechend großen Zahnrädern überbrückt werden könnte. Außerdem kann die Zwischenwelle dazu beitragen, ein vordefiniertes Übersetzungsverhältnis zwischen der Elektromaschine und dem Differenzialkäfig beziehungsweise Rädern der Achseinheit platzsparend zu erreichen. Denn ohne den Einsatz der Zwischenwelle wäre das vordefinierte Übersetzungsverhältnis nur mit - im Vergleich zu dem Antriebsstrang mit Zwischenwelle - erheblich größer dimensionierten Zahnrädern erreichbar. Mit größer dimensionierten Zahnrädern sind in diesem Zusammenhang Zahnräder gemeint, die einen größeren Durchmesser aufweisen.
In einer konkreten Ausführungsform kann auf der Rotorwelle und/oder auf der Zwischenwelle und/oder auf dem Differenzialkäfig jeweils eine gerade Anzahl an Stirnrädern angeordnet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann auf der Rotorwelle und/oder der Zwischenwelle und/oder dem Differenzialkäfig jeweils eine Anzahl an Stirnrädern mit rechtssteigender Schrägverzahnung und eine Anzahl an Stirnrädern mit linkssteigender Schrägverzahnung angeordnet sein. Bevorzugt kann jeweils für die Rotorwelle und/oder die Zwischenwelle und/oder den Differenzialkäfig die Anzahl der Stirnräder mit rechtssteigender Schrägverzahnung mit der Anzahl an Stirnrädern mit linkssteigender Schrägverzahnung übereinstimmen. Für jede Welle - das heißt Rotorwelle und/oder Zwischenwelle und/oder Differenzialkäfig - kann für jedes Stirnrad mit rechtssteigender Schrägverzahnung ein Stirnrad mit linkssteigenden Schrägverzahnung vorgesehen sein, wobei beide Stirnräder den gleichen Durchmesser aufweisen können und/oder durchmessergleich ausgeführt sein können. Die gleich großen Stirnräder mit gegenläufigen Schrägverzahnungen haben den Effekt, dass sich die von den Schrägverzahnungen verursachten Axialkräfte für jede Welle aufheben, so dass die Lagerungen der Rotorwelle und/oder der Zwischenwelle und/oder des Differenzialkäfigs, insbesondere hinsichtlich aufnehmbarer Axialkräfte, geringer dimensioniert werden können, als dies beispielsweise bei einer Welle der Fall wäre, auf der mehrheitlich Stirnräder mit rechtssteigender oder mehrheitlich Stirnräder mit linkssteigender Schrägverzahnung angeordnet sind.
Beispielhaft können die Schrägverzahnung des ersten Rotorwellen-Stirnrades und die Schrägverzahnung des zweiten Rotorwellen-Stirnrades zueinander gegenläufige Schrägverzahnungen sein. Das erste Rotorwellen-Stirnrad und das zweite Rotorwellen-Stirnrad können den gleichen Durchmesser aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die Schrägverzahnung des ersten Zwi- schenwellen-Stirnrades und die Schrägverzahnung des vierten Zwischenwel- len-Stirnrades zueinander gegenläufige Schrägverzahnungen sein. Das erste Zwischenwellen-Stirnrad und das vierten Zwischenwellen-Stirnrad können den gleichen Durchmesser aufweisen. Das erste Zwischenwellen-Stirnrad kann an einem ersten Wellenende der Zwischenwelle auf der Zwischenwelle befestigt sein, wohingegen das vierte Zwischenwellen-Stirnrad auf einem dem ersten Wellenende der Zwischenwelle abgewandten, zweiten Wellenende der Zwischenwelle auf der Zwischenwelle befestigt sein kann. Alternativ oder zusätzlich können die Schrägverzahnung des zweiten Zwischenwellen-Stirnra- des und die Schrägverzahnung des dritten Zwischenwellen-Stirnrades zueinander gegenläufige Schrägverzahnungen sein. Das zweite Zwischenwellen- Stirnrad und das dritte Zwischenwellen-Stirnrad können jeweils zwischen dem ersten Zwischenwellen-Stirnrad und dem vierten Zwischenwellen-Stirnrad angeordnet sein. Das zweite Zwischenwellen-Stirnrad und das dritte Zwischen- wellen-Stirnrad können den gleichen Durchmesser aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die Schrägverzahnung des ersten Differenzial-Stirnrad und die Schrägverzahnung des zweiten Differenzial-Stirnrades zueinander gegenläufige Schrägverzahnungen sein. Das erste Differenzial-Stirnrad und das zweite Differenzial-Stirnrad können den gleichen Durchmesser aufweisen.
In einer konkreten Ausführungsform kann das erste Stirnradgetriebe durch ein erstes Rotorwellen-Stirnrad, durch ein erstes Zwischenwellen-Stirnrad, durch ein zweites Zwischenwellen-Stirnrad und durch ein erstes Differenzial-Stirnrad des Achsdifferenzialgetriebes gebildet sein. Das erste Rotorwellen-Stirnrad kann drehfest auf der Rotorwelle befestigt sein. Das erste Differenzial-Stirnrad kann drehfest auf einem Differenzialkäfig des Achsdifferenzialgetriebes befestigt sein. Sowohl das erste Zwischenwellen-Stirnrad als auch das zweite Zwischenwellen-Stirnrad kann jeweils drehfest auf der Zwischenwelle des Antriebsstranges befestigt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das zweite Stirnradgetriebe durch ein zweites Rotorwellen-Stirnrad, durch ein drittes Zwischenwellen-Stirnrad, durch ein viertes Zwischenwellen-Stirnrad und durch ein zweites Differenzial- Stirnrad des Achsdifferenzialgetriebes gebildet sein. Das zweite Rotorwellen- Stirnrad kann drehfest auf der Rotorwelle befestigt sein. Sowohl das dritte Zwi- schenwellen-Stirnrad als auch das vierte Zwischenwellen-Stirnrad kann jeweils drehfest auf einer Zwischenwelle des Antriebsstranges befestigt sein. Das zweite Differenzial-Stirnrad kann drehfest auf dem Differenzialkäfig des Achsdifferenzialgetriebes befestigt sein.
Bevorzugt kann das erste Rotorwellen-Stirnrad in Zahneingriff mit dem ersten Zwischenwellen-Stirnrad stehen. Vorzugsweise kann das zweite Zwischen- wellen-Stirnrad in Zahneingriff mit dem ersten Differenzial-Stirnrad stehen. Besonders bevorzugt kann das zweite Rotorwellen-Stirnrad in Zahneingriff mit dem vierten Zwischenwellen-Stirnrad stehen. Vorzugsweise kann das dritte Zwischenwellen-Stirnrad in Zahneingriff mit dem zweiten Differenzial-Stirnrad stehen. Mit den vorgenannten Zahneingriffen ist gemeint, dass die Außenoder Schrägverzahnungen der jeweiligen Stirnräder in Zahneingriff miteinander stehen. Die Schrägverzahnungen aller genannten Stirnräder können Außenverzahnungen sein.
In einer konkreten Ausführungsform können das erste Rotorwellen-Stirnrad und das zweite Rotorwellen-Stirnrad auf gegenüberliegenden Seiten der Elektromaschine angeordnet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das erste Rotorwellen-Stirnrad und das zweite Rotorwellen-Stirnrad auf gegenüberliegenden Wellenenden der Rotorwelle befestigt sein. In einer konkreten Ausführungsform kann das erste Zwischenwellen-Stirnrad, das zweite Zwischenwellen-Stirnrad, das dritte Zwischenwellen-Stirnrad und das vierte Zwischenwellen-Stirnrad drehfest auf der Zwischenwelle befestigt sein. Die Zwischenwelle mit den Zwischenwellen-Stirnrädern ist somit kostengünstig herstellbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann sowohl das erste Differenzial- Stirnrad als auch das zweite Differenzial-Stirnrad drehfest auf dem Differenzi- alkäfig befestigt sein.
Erfindungsgemäß ist auch ein Fahrzeug mit dem vorbeschriebenen Antriebsstrang.
In einer konkreten Ausführungsform können bei dem Fahrzeug das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe auf gegenüberliegenden Seiten einer Fahrzeuglängsm ittelebene des Fahrzeuges angeordnet sein. Besonders bevorzugt können das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe jeweils mit im Wesentlichen gleichem Abstand von der Fahrzeuglängsm ittelebene beanstandet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Getriebeanordnung und/oder der Antriebsstrang ebenensymmetrisch zur Fahrzeuglängsm ittelebene angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe ebenensymmetrisch zur Fahrzeuglängsmittelebene angeordnet sein. Durch die symmetrische, vorzugsweise ebenensymmetrische, Anordnung der Getriebeanordnung zur Fahrzeuglängsmittelebene und/oder durch die symmetrische, vorzugsweise ebenensymmetrische, Anordnung des Antriebsstranges zur Fahrzeuglängsmittelebene steht auf beiden Fahrzeugseiten der Fahrzeuges - derselbe freie Bauraum zur Verfügung. Freier Bauraum ist somit auf beiden Fahrzeugseiten vorhanden, der bei der Konstruktion des Fahrzeuges flexibel zur Anordnung von Zusatzkomponenten des Fahrzeuges verwendet werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Elektromaschine und das Achsdifferenzialgetriebe derart angeordnet sein, dass sich die Fahrzeuglängsmittelebene mittig durch die Elektromaschine und mittig durch das Achsdifferenzialgetriebe erstreckt. Die Elektromaschine und das Achsdifferenzialgetriebe sind somit in der Fahrzeugmitte angeordnet, wodurch eine gleichmäßige Gewichtsverteilung über die Fahrzeugbreite begünstigt wird.
Durch die mittige Anordnung des Achsdifferenzialgetriebes im Fahrzeug ergibt sich außerdem der Vorteil, dass eine der zu den Rädern der Achseinheit führende Antriebswelle - im Vergleich zu einer außermittigen Anordnung des Achsdifferenzialgetriebes - länger und eine der zu den Rädern der Achseinheit führende Antriebswelle - im Vergleich zu einer außermittigen Anordnung des Achsdifferenzialgetriebes - kürzer ausgeführt ist. Bei Antrieben mit gleich langen Antriebswellen und Steckwelle kann in diesem Fall auf die Steckwelle verzichtet werden. Im Vergleich zu einer außermittigen Anordnung des Achsdifferenzialgetriebes ergibt sich damit für beide Antriebswellen die gleiche Länge und ein flacher Winkel zur Horizontalen. Das heißt, dass jede Antriebswelle mit einer Radnabenmittelachse des ihr zugeordneten Rades einen verhältnismäßig kleinen Winkel einschließt, so dass in Gelenken der Antriebswellen nur geringe Reibungskräfte auftreten. Die geringen Reibungskräfte in den Gelenken führen zu geringem Verschleiß und zu Verbrauchsvorteilen beim Betrieb des Fahrzeuges.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der beigefügten, schematischen Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 in einer schematischen Darstellung einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang; und
Fig. 2 in einer schematischen Darstellung einen Antriebsstrang gemäß dem Stand der Technik.
In der Figur 2 ist ein Antriebsstrang 100 gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Der Antriebsstrang 100 weist ein durch eine Elektromaschine 101 gebildetes Antriebsaggregat auf. Zusätzlich weist der Antriebsstrang 100 eine Achseinheit 103 und eine Getriebeanordnung 105 mit genau einem Stirnradgetriebe auf. Eine Rotorwelle 107 eines Rotors 109 der Elektromaschine 101 und ein Differenzialkäfig eines Achsdifferenzialgetriebes 111 der Achseinheit 103 stehen in Drehmomentverbindung miteinander, und zwar unter Zwischenschaltung der Getriebeanordnung 105.
Die Achseinheit 103 weist neben dem Achsdifferenzialgetriebe 111 zwei gleich lange Antriebswellen 113, zwei Räder 112 sowie eine Steckwelle 115 auf, die sich zwischen dem Achsdifferenzialgetriebe 111 und einer der Antriebswellen 113 erstreckt. Der Antriebsstrang 100 ist Bestandteil eines Fahrzeuges mit der Fahrzeuglängsm ittelebene 117.
Wie in der Figur 2 dargestellt, sind das Achsdifferenzialgetriebe 111 und die Getriebeanordnung 105 nicht mittig in dem Fahrzeug angeordnet. Stattdessen sind das Achsdifferenzialgetriebe 111 und die Getriebeanordnung 105 versetzt und/oder beabstandet zu der Fahrzeuglängsm ittelebene 117 des Fahrzeuges angeordnet.
Ein hinsichtlich des Bauraum- und Konstruktionsaufwandes vorteilhafter Antriebsstrang ist mit dem in Figur 1 dargestellten, erfindungsgemäßen Antriebsstrang 1 vorgeschlagen. Der Antriebsstrang 1 ist Bestandteil eines rein elektrisch angetriebenen Fahrzeuges, vorzugsweise eines rein batterieelektrisch angetriebenen Fahrzeuges, mit der Fahrzeuglängsm ittelebene E. Der Antriebsstrang 1 weist ein durch eine Elektromaschine 3 gebildetes Antriebsaggregat auf.
Der Antriebsstrang 1 weist neben der Elektromaschine 3, eine Achseinheit 5, ein erstes Stirnradgetriebe 7 und ein zweites Stirnradgetriebe 9 auf. Das erste Stirnradgetriebe 7 bildet ein erstes Teilgetriebe und das zweite Stirnradgetriebe 9 bildet ein zweites Teilgetriebe, wobei das erste Teilgetriebe beziehungsweise das erste Stirnradgetriebe 7 und das zweite Teilgetriebe beziehungsweise das zweite Stirnradgetriebe 9 zusammen eine Getriebeanordnung 11 bilden. Die Getriebeanordnung 11 stellt eine drehmomentübertragende Verbindung zwischen der Elektromaschine 1 und der Achseinheit 5 bereit.
Eine Rotorwelle 13 eines Rotors 15 der Elektromaschine 3 steht in drehmomentübertragender Verbindung mit einem Differenzial käfig eines Achsdifferenzialgetriebes 17 der Achseinheit 5, und zwar sowohl unter Zwischenschaltung des ersten Stirnradgetriebes 7 als auch unter Zwischenschaltung des zweiten Stirnradgetriebes 9. Das erste Stirnradgetriebe 7 und das zweite Stirnradgetriebe 9 erstrecken sich auf gegenüberliegenden Seiten beab- standet zu der Fahrzeuglängsm ittelebene E des Fahrzeuges.
Das erste Stirnradgetriebe 7 und das zweite Stirnradgetriebe 9 bilden separate und, vorzugsweise im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende, Teillastpfade, und zwar einen ersten Teillastpfad 19 und einen zweiten Teillastpfad 21 (angedeutet durch die gestrichelten Pfeillinien in der Figur 1 ), die sich jeweils zwischen der Elektromaschine 3 und der Achseinheit 5 erstrecken. Über den ersten Teillastpfad 19 wird die Hälfte eines gesamten, von der Elektromaschine 3 auf die Achseinheit 5 zu übertragenden Gesamtdrehmomentes übertragen. Über den zweiten Teillastpfad 21 wird die andere Hälfte des gesamten, von der Elektromaschine 3 auf die Achseinheit 5 zu übertragenden Gesamtdrehmomentes übertragen. Der erste Teillastpfad 19 bildet zusammen mit dem zweiten Teillastpfad 21 einen Gesamtlastpfad, über den das gesamte, von der Elektromaschine 3 auf die Achseinheit 5 zu übertragende Drehmoment, übertragen wird.
Die Achseinheit 5 weist neben dem Achsdifferenzialgetriebe 17 zwei gleich lange Antriebswellen, und zwar die erste Antriebswelle 23 und die zweite Antriebswelle 24 sowie zwei Fahrzeugräder 26 auf. Eine Steckwelle 115, wie bei dem Antriebsstrang 100 gemäß der Figur 2, ist nicht vorgesehen.
An einem ersten Wellenende der Rotorwelle 13 ist ein erstes Rotorwellen- Stirnrad 25 angeordnet, das drehfest auf der Rotorwelle 13 befestigt ist. An einem zweiten und dem ersten Wellenende gegenüberliegenden Wellenende der Rotorwelle 13 ist ein zweites Rotorwellen-Stirnrad 27 angeordnet, das drehfest auf der Rotorwelle 13 befestigt ist. An dem Differenzialkäfig des Achsdifferenzialgetriebes 17 sind ein erstes Differenzial-Stirnrad 29 und ein zweites Differenzial-Stirnrad 31 angeordnet, die jeweils drehfest mit dem Differenzialkäfig verbunden sind.
Zusätzlich ist eine Zwischenwelle 33 vorgesehen, auf der vier Zwischenwel- len-Stirnräder angeordnet sind, und zwar ein erstes Zwischenwellen-Stirnrad 35, ein zweites Zwischenwellen-Stirnrad 37, ein drittes Zwischenwellen-Stirn- rad 39 und ein viertes Zwischenwellen-Stirnrad 41 . Die Zwischenwellen- Zahnräder sind jeweils drehfest mit der Zwischenwelle 33 verbunden. Die Zwischenwelle 33 ist entlang der Fahrzeuglängsachse x zwischen der Rotorwelle 13 und dem Differenzialkäfig angeordnet.
Das erste Rotorwellen-Stirnrad 25 bildet zusammen mit dem ersten Zwischenwellen-Stirnrad 35, dem zweiten Zwischenwellen-Stirnrad 37 und dem ersten Differenzial-Stirnrad 29 das erste Stirnradgetriebe 7. Das zweite Ro- torwellen-Stirnrad 27 bildet zusammen mit dem dritten Zwischenwellen-Stirnrad 39, dem vierten Zwischenwellen-Stirnrad 41 und dem zweiten Differen- zial-Stirnrad 31 das zweite Stirnradgetriebe 9.
Die Rotorwellen-Stirnräder, die Differenzial-Stirnräder und alle Zwischenwel- len-Stirnräder weisen jeweils an ihrem Außenumfang eine Schrägverzahnung (in Figur 1 lediglich exemplarisch für das erste Rotorwellen-Stirnrad 25 eingezeichnet, und zwar mit dem Bezugszeichen 43) auf. Das erste Rotor- wellen-Stirnrad 25 ist mit seiner Schrägverzahnung 43 in Zahngriff mit der Schrägverzahnung des ersten Zwischenwellen-Stirnrades 35. Das zweite Zwischenwellen-Stirnrad 37 ist mit seiner Schrägverzahnung in Zahneingriff mit der Schrägverzahnung des ersten Differenzial-Stirnrades 29. Das zweite Rotorwellen-Stirnrad 27 ist mit seiner Schrägverzahnung in Zahngriff mit der Schrägverzahnung des vierten Zwischenwellen-Stirnrades 41. Das dritte Zwischenwellen-Stirnrad 39 ist mit seiner Schrägverzahnung in Zahneingriff mit der Schrägverzahnung des zweiten Differenzial-Stirnrades 31 . Das erste Stirnradgetriebe 7 ist ein 1 -Gang-Stirnradgetriebe. Das zweite Stirnradgetriebe 9 ist ebenfalls ein 1 -Gang-Stirnradgetriebe. Der Antriebsstrang 1 weist für den Antrieb des Fahrzeuges, insbesondere für den Antrieb der Achseinheit 5, neben der Elektromaschine 3 keine weiteren Elektromaschinen auf.
Die Schrägverzahnung 43 des ersten Rotorwellen-Stirnrades 25 und die Schrägverzahnung des zweiten Rotorwellen-Stirnrades 27 sind so ausgeführt, dass die Schrägverzahnung 43 des ersten Rotorwellen-Stirnrades 25 und die Schrägverzahnung des zweiten Rotorwellen-Stirnrades 27 gegenläufige Schrägungswinkel aufweisen. Die Schrägverzahnungen des ersten Dif- ferenzial-Stirnrades 29 und des zweiten Differenzial-Stirnrades 31 sind so ausgeführt, dass die Schrägverzahnung des ersten Differenzial-Stirnrades 29 und die Schrägverzahnung des zweiten Differenzial-Stirnrades 31 gegenläufige Schrägungswinkel aufweisen. Die Schrägverzahnung des ersten Zwi- schenwellen-Stirnrades 35 und die Schrägverzahnung des vierten Zwischen- wellen-Stirnrades 41 sind so ausgeführt, dass die Schrägverzahnung des ersten Zwischenwellen-Stirnrades 35 und die Schrägverzahnung des vierten Zwischenwellen-Stirnrades 41 gegenläufige Schrägungswinkel aufweisen. Das erste Zwischenwelle-Stirnrad 25 und das vierte Zwischenwellen-Stirnrad 41 weisen den gleichen Durchmesser auf. Die Schrägverzahnung des dritten Zwischenwellen-Stirnrades 39 und die Schrägverzahnung des zweiten Zwi- schenwellen-Stirnrades 37 sind so ausgeführt, dass die Schrägverzahnung des dritten Zwischenwellen-Stirnrades 39 und die Schrägverzahnung des zweiten Zwischenwellen-Stirnrades 37 gegenläufige Schrägungswinkel aufweisen. Das zweite Zwischenwelle-Stirnrad 37 und das dritte Zwischenwel- len-Stirnrad 39 weisen den gleichen Durchmesser auf.
Die Rotorwellen-Stirnräder 25 und 27 und die Differenzial-Stirnräder 29 und 31 weisen jeweils denselben Durchmesser auf. Wie bereits erwähnt, ist das erste Zwischenwellen-Stirnrad 35 hinsichtlich seines Durchmessers identisch mit dem vierten Zwischenwellen-Stirnrad 41 . Das zweite Zwischenwellen- Stirnrad 37 ist hinsichtlich seines Durchmessers identisch mit dem dritten Zwischenwellen-Stirnrad 39. Unter gegenläufigen Schrägungswinkeln ist zu verstehen, dass die Schrägverzahnung 43 des ersten Rotorwellen-Stirnrades 25 - bei der dargestellten Ausführungsform - linkssteigend und die Schrägverzahnung des zweiten Ro- torwellen-Stirnrades 27 rechtssteigend ist. Selbstverständlich kann die Schrägverzahnung des ersten Rotorwellen-Stirnrades 25 alternativ auch rechtssteigend und die Schrägverzahnung des zweiten Rotorwellen-Stirnra- des 27 alternativ auch linkssteigend sein. Der Betrag der Schrägungswinkel ist bei allen Schrägverzahnungen des ersten Stirnradgetriebes 7 und bei allen Schrägverzahnungen des zweiten Stirnradgetriebes 9 jeweils derselbe, zumindest aber im Wesentlichen derselbe.
Das von der Rotorwelle 13 auf den Differenzialkäfig zu übertragende Drehmoment verteilt sich zu annähernd gleichen Teilen, vorzugsweise zu genau gleichen Teilen auf das erste Stirnradgetriebe 7 und auf das zweite Stirnradgetriebe 9, so dass ein erstes Teildrehmoment des zu übertragenden Gesamtdrehmomentes über das erste Stirnradgetriebe 7 und ein zweites Teildrehmoment des zu übertragenden Gesamtdrehmomentes über das zweite Stirnradgetriebe 9 übertragen wird. Die Bauteile des ersten Stirnradgetriebes 7 und die Bauteile des zweite Stirnradgetriebes 9 können somit jeweils kleiner dimensioniert werden als die Bauteile des einzigen Stirnradgetriebes des Antriebsstranges 100 gemäß der Figur 2.
Der Antriebsstrang 1 weist ein Antriebsstrang-Gehäuse 44 auf. In dem Antriebsstrang-Gehäuse 44 sind für die Rotorwelle 13 ein erstes Rotorwellen- Lager 45 und ein zweites Rotorwellen-Lager 47 vorgesehen, die zusammen eine angestellte Rotorwellen-Lagerung bilden. Zusätzlich sind in dem Antriebsstrang-Gehäuse 44 für die Zwischenwelle 33 ein erstes Zwischenwel- len-Lager 49 und ein zweites Zwischenwellen-Lager 51 vorgesehen, die zusammen eine Zwischenwellen-Lagerung bilden. Lediglich beispielhaft kann die Zwischenwellen-Lagerung durch eine angestellte Lagerung oder durch eine Fest/Los-Lagerung gebildet sein. Ferner sind in dem Antriebsstrang-Gehäuse 44 für den Differenzialkäfig ein erstes Differenzialkäfig-Lager 53 und ein zweites Differenzialkäfig-Lager 55 vorgesehen, die zusammen eine angestellte Differenzialkäfig-Lagerung bilden.
Die Rotorwellen-Lager 45 und 47, die Zwischenwellen-Lager 49 und 51 und die Differenzialkäfig-Lager 53 und 55 sind in der dargestellten Ausführungsform jeweils durch ein Wälzlager, vorzugsweise und lediglich rein beispielhaft durch Kugellager oder Kegelrollenlager, gebildet. Dadurch, dass die Stirnräder der Rotorwelle, der Zwischenwelle und des Differenzialkäfigs jeweils derart gegenläufig schrägverzahnt sind, dass sich durch die Schrägverzahnungen verursachten Axialkräfte jeweils für die Rotorwelle 13, die Zwischenwelle 33 und den Differenzialkäfig aufheben, reduzieren sich die von den Rotorwel- len-Lagern 45 und 47, den Zwischenwellen-Lagern 49 und 51 und den Diffe- renzialkäfig-Lagern 53 und 55 aufzunehmenden Axialkräfte deutlich gegenüber den bei dem Antriebsstrang 100 gemäß der Figur 2 auftretenden Axialkräften. Die Rotorwellen-Lager 45 und 47, die Zwischenwellen-Lager 49 und 51 und die Differenzialkäfig-Lager 53 und 55 können daher im Vergleich zu den Lagern im Antriebsstrang 100 gemäß der Figur 2 wesentlich kleiner dimensioniert werden.
Wie bereits vorstehend erwähnt, sind das erste Stirnradgetriebe 7 und das zweite Stirnradgetriebe 9 in dem Fahrzeug auf gegenüberliegenden Seiten der Fahrzeuglängsm ittelebene E angeordnet. Die erste Antriebswelle 23 und die zweite Antriebswelle 24 sind auf gegenüberliegenden Seiten der Fahrzeuglängsm ittelebene E angeordnet. Die Elektromaschine 3 und das Achsdifferenzialgetriebe 17 sind derart angeordnet, dass sich die Fahrzeuglängs- mittelebene E mittig durch die Elektromaschine 3 und mittig durch das Achsdifferenzialgetriebe 17 hindurch erstreckt. Das heißt, dass der Antriebsstrang 1 im Wesentlichen ebenensymmetrisch zu der Fahrzeuglängsm ittelebene E angeordnet ist. Durch die mittige Anordnung des Antriebsstranges 1 im Fahrzeug ergeben sich nennenswerte Vorteile hinsichtlich des Packaging, und zwar beispielsweise einen höheren Package-Ausnutzungsgrad, indem sowohl im Bereich des ersten Stirnradgetriebes 7 als auch im Bereich des zweiten Stirnradgetriebes 9 zusätzlich weitere Zusatz-Aggregate oder Aggre- gate-Komponenten platzsparend angeordnet werden können. BEZUGSZEICHENLISTE:
I Antriebsstrang
3 Elektromaschine
5 Achseinheit
7 erstes Stirnradgetriebe
9 zweites Stirnradgetriebe
I I Getriebeanordnung
13 Rotorwelle
15 Rotor
17 Achsdifferenzialgetriebe
19 erster Teillastpfad
21 zweiter Teillastpfad
23 erste Antriebswelle
24 zweite Antriebswelle
25 erstes Rotorwellen-Stirnrad
26 Fahrzeugrad
27 zweites Rotorwellen-Stirnrad
29 erstes Differenzial-Stirnrad
31 zweites Differenzial-Stirnrad
33 Zwischenwelle
35 erstes Zwischenwellen-Stirnrad
37 zweites Zwischenwellen-Stirnrad
39 drittes Zwischenwellen-Stirnrad
41 viertes Zwischenwellen-Stirnrad
43 Schrägverzahnung
44 Antriebsstrang-Gehäuse
45 erstes Rotorwellen-Lager
47 zweites Rotorwellen-Lager
49 erstes Zwischenwellen-Lager
51 zweites Zwischenwellen-Lager
53 erstes Differenzialkäfig-Lager
55 zweites Differenzialkäfig-Lager E Fahrzeuglängsm ittelebene x Fahrzeuglängsachse
100 Antriebsstrang
101 Elektromaschine
103 Achseinheit
105 Getriebeanordnung 107 Rotorwelle
109 Rotor
111 Achsdifferenzialgetriebe
112 Rad
113 Antriebswelle 115 Steckwelle
117 Fahrzeuglängsmittelebene

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
1. Antriebsstrang für ein Fahrzeug, vorzugsweise für ein rein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, mit einer Elektromaschine (3) und mit einer Achseinheit (5), wobei die Elektromaschine (3) mittels einer Getriebeanordnung (11 ) in drehmomentübertragender Drehmomentverbindung mit der Achseinheit (5) steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung (11 ) ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe aufweist.
2. Antriebsstrang nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilgetriebe einen ersten Teillastpfad (19) für ein Gesamtdrehmoment bildet, welches von der Elektromaschine (3) auf die Achseinheit (5) übertragbar ist, und dass das zweite Teilgetriebe einen zweiten Teillastpfad (21 ) für das Gesamtdrehmoment bildet, welches von der Elektromaschine (3) auf die Achseinheit (5) übertragbar ist, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass der erste Teillastpfad (19) und der zweite Teillastpfad (21 ) zusammen einen Gesamtlastpfad zur Übertragung des Gesamtdrehmomentes bilden.
3. Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilgetriebe durch ein erstes Stirnradgetriebe (7) und/oder dass das zweite Teilgetriebe durch ein zweites Stirnradgetriebe (9) gebildet ist, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass das erste Stirnradgetriebe (7) durch ein 1 -Gang-Stirnradgetriebe gebildet ist und/oder dass das zweite Stirnradgetriebe (9) durch ein 1 - Gang-Stirnradgetriebe gebildet ist. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achseinheit (5) ein Achsdifferenzialgetriebe (17) mit einem Dif- ferenzialkäfig aufweist, und/oder dass der Antriebsstrang (1 ) eine Zwischenwelle (33) aufweist, die zwischen dem Achsdifferenzialgetriebe (17) und der Elektromaschine (3) angeordnet ist, und/oder dass die Elektromaschine (3) durch einen Stator und einen Rotor (15) gebildet ist, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass der Rotor (15) eine, vorzugsweise innerhalb des Stators laufende, Rotorwelle (13) aufweist. Antriebsstrang nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Rotorwelle (13) des Rotors (15) und/oder auf der Zwischenwelle (33) und/oder auf dem Differenzialkäfig jeweils eine gerade Anzahl an Stirnrädern angeordnet ist, und/oder dass auf der Rotorwelle (13) und/oder der Zwischenwelle (33) und/oder dem Differenzialkäfig jeweils eine Anzahl an Stirnrädern mit rechtssteigender Schrägverzahnung und eine Anzahl an Stirnrädern mit linkssteigender Schrägverzahnung angeordnet ist, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass jeweils für die Rotorwelle (13) und/oder die Zwischenwelle (33) und/oder den Differenzialkäfig die Anzahl der Stirnräder mit rechtssteigender Schrägverzahnung mit der Anzahl an Stirnrädern mit linkssteigender Schrägverzahnung übereinstimmt, wobei besonders bevorzugt vorgesehen ist, dass für jedes Stirnrad mit rechtssteigender Schrägverzahnung auf der Rotorwelle (13) und/oder der Zwischenwelle (33) und/oder dem Differenzialkäfig ein Stirnrad mit linkssteigender Schrägverzahnung vorgesehen ist, das auf derselben Welle angeordnet ist wie das Stirnrad mit rechtssteigender Schrägverzahnung, und dass vorzugsweise das Stirnrad mit rechtssteigender Schrägverzahnung und das Stirnrad mit linkssteigender Schrägverzahnung den gleichen Durchmesser aufweisen und/oder durchmessergleich ausgeführt sind. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stirnradgetriebe (7) durch ein erstes Rotorwellen-Stirn- rad (25), durch ein erstes Zwischenwellen-Stirnrad (35), durch ein zweites Zwischenwellen-Stirnrad (37) und durch ein erstes Differenzial- Stirnrad (29) des Achsdifferenzialgetriebes (17) gebildet ist, und/oder dass das zweite Stirnradgetriebe (9) durch ein zweites Rotorwellen- Stirnrad (27), durch ein drittes Zwischenwellen-Stirnrad (39), durch ein viertes Zwischenwellen-Stirnrad (41 ) und durch ein zweites Differenzial- Stirnrad (31 ) des Achsdifferenzialgetriebes (17) gebildet ist. Antriebsstrang nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rotorwellen-Stirnrad (25) und das zweite Rotorwellen- Stirnrad (27) auf gegenüberliegenden Seiten der Elektromaschine (3) angeordnet sind, und/oder dass das erste Rotorwellen-Stirnrad (25) und das zweite Rotorwellen- Stirnrad (27) auf gegenüberliegenden Wellenenden der Rotorwelle (13) befestigt sind. Antriebsstrang nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zwischenwellen-Stirnrad (35), das zweite Zwischenwellen-Stirnrad (37), das dritte Zwischenwellen-Stirnrad (39) und das vierte Zwischenwellen-Stirnrad (41 ) drehfest auf der Zwischenwelle (33) befestigt sind, und/oder dass sowohl das erste Differenzial-Stirnrad (29) als auch das zweite Differenzial-Stirnrad (31 ) drehfest auf dem Differenzialkäfig befestigt ist. Fahrzeug mit einem Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Fahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe auf gegenüberliegenden Seiten einer Fahrzeuglängsm ittelebene (E) des Fahrzeuges angeordnet sind.
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