WO2024046750A1 - Elektrisches antriebssystem für ein kraftfahrzeug sowie kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2024046750A1
WO2024046750A1 PCT/EP2023/072397 EP2023072397W WO2024046750A1 WO 2024046750 A1 WO2024046750 A1 WO 2024046750A1 EP 2023072397 W EP2023072397 W EP 2023072397W WO 2024046750 A1 WO2024046750 A1 WO 2024046750A1
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gear
planetary gear
drive system
crown
electric drive
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PCT/EP2023/072397
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Tobias Schilder
Tobias Haerter
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Mercedes-Benz Group AG
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    • F16H48/10—Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears

Definitions

  • the invention relates to an electric drive system for a motor vehicle.
  • the invention further relates to a motor vehicle with at least one such electric drive system.
  • DE 102018 008 939 B3 discloses an electric drive device for a motor vehicle as known.
  • DE 102014 000499 A1 discloses a differential gear for a motor vehicle, wherein an output gear can be designed as a crown gear, which is also referred to as a crown gear.
  • DE 11 2004 002 526 B4 also describes a crown gear differential. From the generic DE 102017 006266 A1 an electric drive device with two planetary gear sets that are nested radially one inside the other is known. From DE 102021 103 176 A1 an electric drive device with an electric machine designed as an axial flux machine is known.
  • the object of the present invention is to create an electric drive system for a motor vehicle and a motor vehicle with such an electric drive system, so that a particularly compact design can be realized.
  • a first aspect of the invention relates to an electric drive system for a motor vehicle, which is also referred to as an electric drive device or is designed as an electric drive device.
  • the motor vehicle also simply referred to as a vehicle
  • the motor vehicle has the electric drive system in its fully manufactured state and by means of the electric drive system, in particular purely, can be driven electrically.
  • the motor vehicle in its fully manufactured state, has at least or exactly two vehicle axles, which are arranged one after the other in the longitudinal direction of the motor vehicle and are therefore simply referred to as axles.
  • the respective vehicle axle has, for example, at least or exactly two vehicle wheels, also simply referred to as wheels.
  • the respective vehicle wheels of the respective vehicle axle are arranged, for example, on sides opposite one another in the transverse direction of the motor vehicle.
  • the vehicle wheels are ground contact elements via which the motor vehicle can be supported or supported downwards on a ground in the vertical direction of the motor vehicle.
  • the motor vehicle is designed as a motor vehicle, in particular a passenger car. If the motor vehicle is driven along the ground while the motor vehicle is supported on the ground in the vertical direction of the vehicle downwards via the ground contact elements, the ground contact elements (vehicle wheels) roll, in particular directly, on the ground.
  • the vehicle wheels can be driven, in particular purely electrically, at least or exactly one of the vehicle axles or both vehicle axles.
  • the vehicle wheels that can be driven by the electric drive system are also referred to as drive wheels. When we talk about the vehicle wheels below, this refers to the drive wheels unless otherwise stated.
  • the electric drive system has an electric machine which has a stator and a rotor.
  • the stator can be driven by means of the rotor and can therefore be rotated about a machine axis of rotation relative to the rotor.
  • the electric machine can provide drive torque via its rotor, by means of which the motor vehicle, in particular the vehicle wheels, can be driven electrically.
  • the electric drive system also features a planetary gear.
  • the electric drive system comprises a housing, wherein, for example, the planetary gear can be at least partially arranged in the housing.
  • the planetary gear has a first planetary gear set, which is also referred to as the first planetary gear set.
  • the first planetary gear set has a first sun gear, a first planet carrier and a first ring gear.
  • the first sun gear, the first planet carrier and the first ring gear are the first gear elements of the planetary gear set.
  • the respective first gear element is not connected to the housing in a rotationally fixed manner, for example, the respective first Gear element can be rotated about a first planetary gear set rotation axis relative to the housing.
  • the planetary gear also has a second planetary gear set, which is also referred to as a second planetary gear set.
  • the second planetary gear set has a second sun gear, a second planet carrier and a second ring gear.
  • the second sun gear, the second planet carrier and the second ring gear are second gear elements of the second planetary gear set.
  • the respective second gear element if the respective second gear element is not connected to the housing in a rotationally fixed manner, the respective second gear element can be rotated about a second planetary gear set rotation axis relative to the housing.
  • the planetary gear sets are arranged coaxially to one another, in particular with regard to the planetary gear set rotation axes, so that the planetary gear set rotation axes coincide.
  • the planetary gear set rotation axes thus run along or form a common rotation axis.
  • the respective planetary gear set rotation axis is also referred to as a rotation axis.
  • the second planetary gear set is arranged radially outside of the axis of rotation of the planetary gear and axially overlapping the first planetary gear set.
  • the terms “axial” and “radial” in the present disclosure refer to the axis of rotation of the planetary gear, to which the first gear elements and, for example, also the second gear elements are arranged coaxially. “Radially within” is to be understood in particular as follows: An element, in particular rotatably mounted, such as the first planetary gear set, is arranged radially within another, in particular rotatably mounted, element, such as the first planetary gear set, when it is arranged in a region of smaller radii , particularly viewed in the radial direction of the planetary gear and thus of the electric drive system, the radial direction of which runs perpendicular to the axial direction of the planetary gear and thus of the electric drive system.
  • axially overlapping means the following: Two elements such as the planetary gear sets, in particular along the axis of rotation and thus Viewed in the axial direction of the planetary gear and the drive system, arranged axially overlapping, in particular relative to one another, if they are at least partially arranged in the same axial area. In other words, two elements are arranged axially overlapping, in particular relative to one another, if these two elements have at least partially the same coordinates with respect to a reference axis, which is the axis of rotation. “Coaxial” is to be understood as meaning that two, in particular rotatably mounted, elements are arranged coaxially to one another if they are arranged to be rotatable about the same axis of rotation.
  • the electric drive system has a differential gear, in particular provided in addition to the planetary gear, which is also referred to as a differential, axle differential or axle gear.
  • the vehicle wheels can be driven by the electric machine, in particular by the rotor, via the differential gear.
  • the differential gear can be driven by the rotor and thus the electric machine via the planetary gear.
  • the differential gear is advantageously arranged coaxially with the planetary gear. Both the rotor and the differential gear as well as the planetary gear are advantageously arranged coaxially with one another.
  • the differential gear has a first crown gear, in particular as a first output gear, and a second crown gear, in particular as a second output gear.
  • the respective drive torque which is also referred to as drive torque
  • the planetary gear can, for example, provide a respective input torque resulting from the respective drive torque introduced into the planetary gear, which can be introduced into the differential gear.
  • the differential gear can, for example, divide the respective input torque introduced into the differential gear, in particular in half, between the vehicle wheels, in particular the crown gears, so that, for example, the respective Crown gear can provide a respective output torque resulting from the respective input torque.
  • the respective vehicle wheel can be driven by means of the respective output torque provided.
  • the differential gear has compensating gears.
  • the crown gears and the balance gears are designed as gears.
  • the compensating gears are arranged axially, that is in the axial direction of the electric drive system and thus viewed along the axis of rotation between the crown gears, with the compensating gears meshing with the respective crown gears, in particular simultaneously.
  • a first of the crown gears has a first toothing on its first axial end face
  • the second crown gear has a second toothing on its second axial end face.
  • the first axial end face faces the second axial end face in the axial direction of the electric drive system and vice versa, so that the axial end faces and thus the toothings face each other in the axial direction of the drive system.
  • the compensating gears engage with the teeth of the crown gears so that the compensating gears mesh with the crown gears.
  • the compensating wheels are arranged in the axial direction of the drive system between the axial end faces.
  • the respective compensating wheel is arranged on a respective bearing pin, in particular rotatably, and, for example, the respective compensating wheel is rotatably mounted on the respective, associated bearing pin.
  • the respective bearing pin is, in particular permanently, non-rotatably connected to the first planet carrier and non-rotatable to the second ring gear, so that, for example, the first planet carrier and the second ring gear are, in particular permanently, non-rotatably connected to one another.
  • the respective bearing pin of the respective compensating wheel defines a respective compensating wheel rotation axis about which the respective compensating wheel is rotatably mounted on the respective bearing pin of the compensating wheel.
  • the respective balance wheel rotation axis is arranged perpendicular to the rotation axis of the planetary gear.
  • the respective balance gear rotation axis is also arranged perpendicular to planet gear bolts (more precisely: to rotation axes that are defined by the planet gear bolts).
  • Planetary gear bolts are used to support the planetary gears of the planetary gear.
  • Planetary gear bolts, more precisely rotation axes, which are defined by the planetary gear bolts, are arranged parallel to the rotation axis of the planetary gear.
  • a housing wall is arranged axially adjacent to the planetary gear.
  • the housing wall is between in the axial direction of the drive system the electrical machine and the planetary gear are arranged and, for example, it is conceivable that the differential gear and the planetary gear are arranged on a first wall side of the housing wall, for example the electrical machine being arranged on a second wall side of the housing wall.
  • the first housing wall faces away from the second housing wall in the axial direction of the electrical machine and vice versa.
  • the housing wall is a wall of the housing mentioned, also referred to as a conversion.
  • the electric drive system also includes a brake switching element, which is also referred to as a first switching element.
  • the brake switching element is designed to connect the first ring gear to the housing wall in a rotationally fixed manner and thus to connect it to the housing in a rotationally fixed manner.
  • a housing-side switching half of the brake switching element is arranged on the housing wall, in particular in such a way that the housing-side switching half is connected, in particular permanently, to the housing wall in a rotationally fixed manner.
  • the first ring gear can be connected to the housing wall in a rotationally fixed manner by means of the brake switching element.
  • the brake switching element can be switched between a first coupling state and a first final coupling state.
  • the first ring gear In the first coupling state, the first ring gear is connected to the housing wall in a rotationally fixed manner by means of the brake switching element.
  • the brake switching element releases the first ring gear for rotation about the axis of rotation and relative to the housing wall.
  • the brake switching element can be moved, in particular relative to the housing or the housing wall and/or translationally, between at least one first coupling position causing the first coupling state and at least one first end coupling position causing the first final coupling state.
  • This is to be understood in particular as meaning that at least one switching part of the brake switching element is movable between the first final coupling position and the first coupling position.
  • the switching part is or includes, for example, friction plates.
  • the brake switching element is a multi-disc clutch, also referred to as a friction clutch or designed as a friction clutch, the disc carrier of which is arranged, for example, coaxially with the planetary gear sets.
  • the planetary gear sets are at least partially, in particular at least predominantly and thus more than half or even completely, stacked with respect to the axis of rotation, in particular stacked in a stone-like manner, whereby in particular in the axial direction of the drive system is particularly compact Construction can be represented.
  • the first crown gear and the second crown gear are gears, which are designed in particular as output gears. Since the output gears are crown gears, the differential gear is designed as a crown gear differential, which means that a particularly compact design can be achieved.
  • the housing-side switching half of the brake switching element is arranged on the housing wall, the housing-side switching half is connected to the housing wall, which is also referred to as an intermediate wall or is designed as an intermediate wall.
  • the housing wall which is also referred to as an intermediate wall or is designed as an intermediate wall.
  • NVH behavior NVH - Noise Vibration Harshness
  • the brake switching element enables the drive system to be switched in a particularly needs-based and advantageous manner.
  • ordinal words referred to as ordinals such as “first”, and “first” and “second” and “second”, etc., are not necessarily used to indicate or imply a number or quantity, but to clearly to be able to refer to terms to which the ordinal number words are assigned or to which the ordinal number words refer.
  • the feature that two components are connected to one another in a rotationally fixed manner means that the components connected to one another in a rotationally fixed manner are arranged coaxially to one another and, in particular when the components are driven, together or simultaneously around a common component to the components Component rotation axis, such as the mentioned rotation axis, rotate at the same angular speed, in particular relative to the housing.
  • the feature that two components are connected to one another in a torque-transmitting manner is to be understood as meaning that the components are coupled to one another in such a way that torques can be transmitted between the components, whereby when the components are connected to one another in a rotationally fixed manner, the components are also connected to one another in a torque-transmitting manner are.
  • the feature that two components are permanently connected to one another in a torque-transmitting manner means that a switching element is not provided, which can be switched between a coupling state that connects the components to one another in a torque-transmitting manner and a final coupling state in which no torques are transmitted between the components via the switching element can be transmitted, but the components are always or always and therefore permanently torque-transmitting, that is, coupled to one another in such a way that a torque can be transmitted between the components.
  • one of the components can be driven by the other component or vice versa.
  • the feature that two components are connected to one another in a rotational manner means that a switching element is not provided which can be switched between a coupling state that connects the components in a rotational manner and an end coupling state in which the components are decoupled from one another and rotatable relative to one another are, so that no torques can be transmitted between the components via the switching element, but the components are always connected or coupled to one another in a permanently rotated manner.
  • the feature that two components can be connected to one another in a rotational or torque-transmitting manner means, in particular, that the components are assigned a switching element which can be switched between at least one coupling state and at least one final coupling state.
  • the components are connected to one another in a rotational or torque-transmitting manner by means of the switching element, for example by means of the brake switching element.
  • the components are decoupled from one another, so that in the final coupling state, the components are rotatable relative to one another, in particular about the component rotation axis, and in particular so that no torques can be transmitted between the components via the switching element.
  • “rotatably connected” means that two elements, for example at least one or both of which are rotatably mounted, are rotatably connected to one another if they are arranged coaxially to one another and are connected to one another in such a way that they rotate at the same angular velocity.
  • the feature that an element is formed in one piece means that the element is formed in one piece.
  • the element therefore has no connection point, such as a joint.
  • the one-piece element is produced, for example, by primary molding and thus, for example, by casting or forging, so that the one-piece element, therefore the one-piece element, is, for example, a cast part or forged part.
  • the one-piece element is not composed of several parts that are formed separately and connected to one another, but rather the one-piece element is formed from a single piece, so that the one-piece element is formed by a monoblock or is designed as a monoblock.
  • the housing wall, the planetary gear, the first crown gear and the second crown gear are arranged one after the other in the order mentioned, that is to say in the order in which they are named, that is to say one after the other.
  • the rotor, the housing wall, the planetary gear, the first crown gear and the second crown gear are arranged one after the other in the following order along the axis of rotation of the planetary gear and thus in the axial direction of the drive system: the rotor - the Housing wall - the planetary gear - the first crown gear - the second crown gear.
  • the housing wall connects to the rotor in the axial direction of the drive system
  • the planetary gear connects to the housing wall in the axial direction
  • the first crown gear connects to the planetary gear in the axial direction
  • the second crown gear adjoins the first crown gear in the axial direction.
  • the carrier element according to the invention has a plate section, a first cylinder section and a second cylinder section.
  • the respective cylinder section is, for example, cylindrical on the inner circumference and/or outer circumference, that is, in the form of a straight circular cylinder, in particular a hollow cylinder.
  • the plate section, the first cylinder section and the second cylinder section are arranged coaxially with one another.
  • Planetary gear bolts for first planetary gears of the planetary gear are arranged on the plate section.
  • the respective planetary gear bolt is fastened to the plate section in a rotationally fixed manner.
  • a respective one of the first planet gears is mounted, in particular rotatably, on the respective planet gear bolt.
  • the first planetary gears are, for example, part of the first planetary gear set, with the respective first planetary gear meshing, in particular simultaneously, with the first sun gear and with the first ring gear.
  • the second ring gear is arranged on a radial inside of the first cylinder section, that is to say inwardly facing in the radial direction of the drive system, in particular in such a way that the second ring gear, in particular permanently, is rotationally fixed to the radial inside of the first Cylinder section is connected.
  • the radial inside of the third cylinder section is also referred to as the first radial inside.
  • compensating bolts for the compensating wheels are arranged on a radial inner side of the second cylinder section, also referred to as the second radial inner side.
  • a respective one of the compensating wheels, in particular rotatable is held, in particular mounted, on the respective compensating bolt.
  • the respective compensating bolt is fastened in a rotationally fixed manner to the second radial inside of the second cylinder section.
  • the one-piece carrier element is therefore, for example, a component of the first planet carrier.
  • a further embodiment is characterized by a further brake switching element, which is also referred to as a second switching element.
  • the first brake switching element is designed as a friction brake.
  • the further brake switching element is designed as a positive switching element, that is, for example, as a claw clutch.
  • the further brake switching element is designed to connect the second planet carrier to the housing in a rotationally fixed manner.
  • the second planet carrier can be connected to the housing in a rotationally fixed manner by means of the further switching element.
  • the further brake switching element can be switched between a second coupling state and a second final coupling state.
  • the second planet carrier is connected to the housing in a rotationally fixed manner by means of the second switching element (further brake switching element).
  • the further brake switching element releases the second planet carrier for rotation about the axis of rotation and relative to the housing.
  • the further brake switching element that is to say at least one further switching part of the further brake switching element, can be moved, in particular relative to the housing and/or translationally, between at least one second coupling position which brings about the second coupling state and at least one second final coupling position which brings about the second final coupling state.
  • the electrical machine is designed as an axial flux machine.
  • the one-piece support element is made of a light metal, in particular aluminum.
  • the carrier element is designed as an aluminum casting.
  • the respective planetary gear bolt is, for example, designed in one piece or in one piece.
  • the respective planetary gear bolt can, for example, be formed from a metallic material, in particular steel, so that, for example, the respective planetary gear bolt is designed as a steel bolt.
  • the respective compensation bolt is designed in one piece, that is to say in one piece.
  • the respective compensating bolt is formed from a metallic material, in particular steel, so that the respective compensating bolt can be a steel bolt.
  • a second aspect of the invention relates to a motor vehicle, preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, and also referred to as a vehicle, which has an electric drive system according to the first aspect of the invention and can be driven, in particular purely, electrically by means of the electric drive system.
  • Advantages and advantageous refinements of the first aspect of the invention are to be viewed as advantages and advantageous refinements of the second aspect of the invention and vice versa.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a first embodiment of an electric drive system for a motor vehicle:
  • Fig. 2 is a schematic representation of a second embodiment of the electric drive system.
  • identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of an electric drive system 10 for a motor vehicle.
  • a motor vehicle also referred to as a vehicle
  • the motor vehicle has at least or exactly two vehicle axles arranged one after the other in the longitudinal direction of the motor vehicle and thus one behind the other.
  • the respective vehicle axle has at least or exactly two vehicle wheels, with the respective vehicle wheels of the respective vehicle axle being arranged on sides opposite one another in the transverse direction of the motor vehicle.
  • the vehicle wheels of at least or exactly one of the vehicle axles can be driven electrically.
  • the vehicle wheels that can be driven by the drive system 10 are shown particularly schematically in FIG. 1 and are designated 12 and 14.
  • the electric drive system 10 has an electric machine 16, which has a stator 18 and a rotor 20. Via its rotor 20, the electric machine 16 can provide respective drive torques for driving the vehicle wheels 12 and 14. The respective drive torque is illustrated in FIG. 1 by an arrow 22.
  • the stator 18 By means of the stator 18, the rotor 20 can be driven and can therefore be rotated about a machine axis of rotation 24 relative to the stator 18 and also relative to a housing 26 of the drive system 10.
  • the drive system 10 has a planetary gear 28, which has a first planetary gear set 30 and a second planetary gear set 32.
  • the first planetary gear set 30 has a first sun gear 34, a first planet carrier 36 and a first ring gear 38.
  • the second planetary gear set 32 has a second sun gear 40, a second planet carrier 42 and a second ring gear 44.
  • the first planetary gear set 30 has first planetary gears, of which a first planetary gear designated P1 can be seen in FIG.
  • the planet gears P1 are rotatably held, in particular mounted, on the planet carrier 36.
  • the respective planetary gear P1 meshes, in particular simultaneously, with the sun gear 34 and with the ring gear 38.
  • the planetary gear set 32 has second planetary gears, of which a second planetary gear is designated P2 in FIG is shown.
  • a second planetary gear is designated P2 in FIG is shown.
  • the second planet gears P2 are rotatably held, in particular mounted, on the planet carrier 42.
  • the respective planet gear P2 meshes, in particular simultaneously, with the sun gear 40 and with the ring gear 44.
  • the second planetary gear set 32 is arranged radially outside and axially overlapping the first planetary gear set 30 with respect to an axis of rotation 45 of the planetary gear set 28, also referred to as the planetary gear set rotation axis, so that the planetary gear sets 30 and 32 are in the axial direction of the planetary gear 28 and the drive system 10, which coincides with the axis of rotation 45 are stacked, in particular stacked on top of each other.
  • the planetary gear sets 30 and 32 are stacked on top of one another in such a way that the planetary gear set 32 is arranged on the planetary gear set 30 or is stacked on the planetary gear set 30.
  • the planetary gear set 30 when viewed in the axial direction of the drive system 10 and thus along the axis of rotation 45, the planetary gear set 30 is at least partially, in particular at least predominantly and thus at least more half or completely, arranged in the second planetary gear set 32.
  • the sun gears 34 and 40, the planet carriers 36 and 42 and the ring gears 38 and 44 are gear elements of the planetary gear 28.
  • the respective gear element if the respective gear element is not connected to the housing 26 in a rotationally fixed manner, the respective gear element can move relative to the axis of rotation 45 turn the housing 26.
  • the planetary gear sets 30 and 32 are arranged coaxially to one another, and the electric machine 16 is arranged coaxially to the planetary gear sets 30 and 32, so that the machine axis of rotation 24 coincides with the axis of rotation 45.
  • the drive system 10 also has a differential gear 46, which is designed as a crown gear differential.
  • the differential gear 46 has a first crown gear 48 as the first output gear and a second crown gear 50 as the second output gear.
  • the output gears are gears.
  • the crown gear 48 has a first axial end face 52
  • the crown gear 50 has a second axial end face 54.
  • the axial end faces 52 and 54 face each other in the axial direction of the drive system 10 and thus when viewed along the axis of rotation 45.
  • the crown gear 48 On or on the end face 52, the crown gear 48 has a first set of teeth, and on or on the end face 54, the crown wheel 50 has a second set of teeth. The toothings thus face each other in the axial direction of the drive system 10.
  • the differential gear 46 also has compensating wheels, of which a compensating wheel designated 56 can be seen in FIG.
  • the respective compensating gear 56 is another gear of the differential gear 46.
  • the respective compensating gear 56 is arranged in the axial direction of the planetary gear 28 and thus of the drive system 10 between the crown gears 48 and 50, in particular between the end faces 52 and 54.
  • the compensating wheels 56 mesh, in particular simultaneously, with the crown wheels 48 and 50.
  • the compensating wheels 56 are rotatable about a differential axis of rotation 58 relative to the housing 26.
  • the respective compensating wheel 56 can be rotated relative to the housing 26 about a respective compensating wheel rotation axis 60, also referred to as a compensating rotation axis, with the respective compensating wheel rotation axis 60 running perpendicular to the differential rotation axis 58.
  • the differential gear 46 is arranged coaxially to the planetary gear sets 30 and 32, therefore coaxially to the planetary gear 28 and also coaxially to the electric machine 16, so that the differential axis of rotation 58 coincides with a machine axis of rotation 24 with the axis of rotation 45.
  • the respective drive torque provided or that can be provided by the arrow 22 can be introduced into the planetary gear 28.
  • the planetary gear 28 can, in particular via the planet carrier 36, provide a respective input torque resulting from the respective drive torque, which can be introduced into the differential gear 46 in particular via the compensating gears 56.
  • the differential gear 46 can divide or transmit the respective input torque, in particular in half, to the vehicle wheels 12 and 14, in particular in such a way that the respective crown gear 48, 50 can provide a respective output torque resulting from the respective input torque.
  • the output torque that can be provided by the crown gear 48 is illustrated in FIG. 1 by an arrow 62, and the output torque that can be provided by the crown gear 50 is illustrated by an arrow 64.
  • the vehicle wheel 12 can be driven by means of the output torque illustrated by the arrow 62 and thus by means of the crown gear 48
  • the vehicle wheel 14 can be driven by means of the output torque illustrated by the arrow 64 and thus by means of the crown gear 50.
  • the crown gears 48 and 50 are arranged coaxially with one another and are rotatable about the differential axis of rotation 58 relative to the housing 26 and in particular relative to one another.
  • the differential gear 46 has the functionality already well known from the general prior art that the differential gear 46 allows different speeds in the vehicle wheels 12 and 14, particularly when the motor vehicle is cornering, in particular in such a way that the vehicle wheel on the outside of the curve rotates or can rotate at a higher speed than the vehicle wheel on the inside of the curve, in particular while the vehicle wheels 12 and 14 are connected to the rotor 20 in a torque-transmitting manner and are therefore drivable or driven by the rotor 20.
  • the respective compensating wheel 56 is arranged, in particular rotatably, on a respective bearing pin 66.
  • the respective bearing pin 66 is, in particular permanently, connected to the planet carrier 36 and, in particular permanently, connected to the second ring gear 44. It is therefore provided in particular that the second ring gear 44 and the first planet carrier 36 are connected to one another in a rotationally fixed manner, in particular permanently. It can be seen that the ring gear 44 and the planet carrier 36 form an output of the planetary gear 28, which can provide the respective input torque, which results from the respective drive torque, via its output.
  • a housing wall 68 which is a wall of the housing 26, is arranged axially adjacent to the planetary gear 28.
  • the housing wall 68 extends radially, i.e. in relation to the axis of rotation 45 in the radial direction of the planetary gear 28 and thus of the drive system 10, the radial direction of which runs perpendicular to the mentioned axial direction of the planetary gear 28 and thus of the drive system 10.
  • the housing wall 68 is arranged on an axial side of the planetary gear that faces away from the rotor 20.
  • Both a first brake switching element SE1 and a second brake switching element SE2 each have a switching half which is connected in a rotationally fixed manner to the housing wall 68, namely a first switching half 70 of the first brake switching element SE1 and a third switching half 71 of the second brake switching element SE2.
  • the first brake switching element SE1 is designed to connect the second sun gear 40 and the first ring gear 38 to the housing 26 in a rotationally fixed manner.
  • the second brake switching element is designed to connect the second planet carrier 42 to the housing 26 in a rotationally fixed manner.
  • the first brake switching element SE1 and the second brake switching element SE2 are advantageously arranged axially overlapping one another.
  • the second brake switching element SE2 is advantageously arranged axially outside the first brake switching element SE1.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the drive system 10.
  • the housing wall 68 which is a wall of the housing 26, is also arranged axially adjacent to the planetary gear 28.
  • the drive system 10 also has the first brake switching element SE1, by means of which the first ring gear 38 can be connected in a rotationally fixed manner to the housing 26 and thus to the housing wall 68.
  • the housing-side, first switching half 70 of the first brake switching element SE1 is arranged on the housing wall 68, in particular in such a way that the first switching half 70 is connected, in particular permanently, to the housing wall 68 in a rotationally fixed manner.
  • a wheel-side, second switching half 72 of the first brake switching element SE1 is arranged on the first ring gear 38, in particular permanently connected to the first ring gear 38 in a rotationally fixed manner.
  • the rotor 20 with respect to an axial direction of the axis of rotation 45 of the planetary gear 28 and thus in the axial direction of the planetary gear 28 and the drive system 10, the rotor 20, the housing wall 68, the planetary gear 28, the first crown gear 48 and the second Crown gear 50 are arranged one after the other in the following order: the rotor 20 - the housing wall 68 - the planetary gear 28 - the first crown gear 48 - the second crown gear 50.
  • the drive system 10 also includes the second brake switching element SE2, by means of which the second planet carrier 42 can be connected to the housing 26 in a rotationally fixed manner.
  • the electric drive system 10 comprises a carrier element 74 which is designed in one piece, that is to say in one piece, which is, for example, a component of the planet carrier 36 or forms the planet carrier 36.
  • the carrier element 74 has a plate section 76, a first cylinder section 78 and a second cylinder section 80.
  • the respective compensating wheel 56 is held, in particular rotatably, on the respective bearing pin 66, also referred to as compensating pin.
  • the respective first planet gear P1 is held, in particular mounted, on a respective planet gear bolt 84, in particular rotatably. From Fig.
  • the planet gear bolts 84 for the first planet gears P1 are arranged, in particular fastened, on the plate section 76, in particular in a rotationally fixed manner.
  • the planet gear bolts 84 are formed separately from the carrier element 74 and thus from the plate section 76 and, in particular when rotated, are held, in particular fastened, to the plate section 76.
  • the second ring gear 44, in particular rotating, is arranged, in particular fastened, on a first radial inside S1 of the second cylinder section 78.
  • the ring gear 44 is designed separately from the carrier element 74 and thus separately from the first cylinder section 78 and is arranged, in particular fastened, on the first radial inside S1 and thus on the first cylinder section 78, in particular in a rotationally fixed manner. Furthermore, it is conceivable that the ring gear 44 is formed in one piece with the carrier element 74, so that the one-piece carrier element 74 forms the second ring gear 44.
  • the compensating bolts (bearing bolts 66), in particular non-rotatable, are arranged, in particular held or fastened, on a second radial inside S2.
  • the respective compensating bolt is designed separately from the carrier element 74 and thus separately from the second cylinder section 80 and is held, in particular fastened, on the first cylinder section 78 and thus on the carrier element 74, in particular in a rotationally fixed manner.
  • a one-piece support element 74a is also included, with a plate section 76a and a first cylinder section 78a.
  • Planet gear bolts of the first planet gear carrier 36 are advantageously connected in one piece to the one-piece carrier element 74a of the first embodiment.
  • the ring gear 38 is connected, in particular permanently, to the sun gear 40 in a rotationally fixed manner.
  • the electrical machine 16 is designed as an axial flux machine, the rotor 20 of which has two rotor elements 86 and 88, which are spaced apart from one another in the axial direction and, for example, designed as rotor disks. At least a portion of the stator 18 is arranged in the axial direction between the rotor elements 86 and 88, such that the rotor element 88 extends through the portion of the stator in a first overlap direction that runs parallel to the axial direction and points from the rotor element 88 and the rotor element 86 18 is overlapped.
  • the rotor element 86 is overlapped through the partial region of the stator 18 in a second overlap direction that runs parallel to the axial direction of the drive system 10 and is opposite to the first overlap direction and points from the rotor element 86 to the rotor element 88.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer elektrischen Maschine (16), welche einen Stator (18) und einen Rotor (20) aufweist, und mit einem Planetengetriebe (28), welches einen ersten Planentenradsatz (30) aufweist, welcher ein erstes Sonnenrad (34), einen ersten Planetenträger (36) und ein erstes Hohlrad (38) aufweist. Vorgesehen ist ein zweiter Planetenradsatz (32), welcher ein zweites Sonnenrad (40), einen zweiten Planetenträger (42) und ein zweites Hohlrad (44) aufweist und hinsichtlich einer Drehachse (45) des Planetengetriebes (28) radial außerhalb sowie axial überlappend zu dem ersten Planetenradsatz (30) angeordnet ist. Vorgesehen ist ein Differentialgetriebe (46), welches ein erstes Kronenrad (48), ein zweites Kronenrad (50) und axial zwischen den Kronenrädern (48, 50) angeordnete und mit diesen kämmende Ausgleichsräder (56) aufweist.

Description

Elektrisches Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen elektrischen Antriebssystem.
Der DE 102018 008 939 B3 ist eine elektrische Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug als bekannt zu entnehmen. Des Weiteren offenbart die DE 102014 000499 A1 ein Differentialgetriebe für ein Kraftfahrzeug, wobei ein Abtriebszahnrad als ein Kronrad, welches auch als Kronenrad bezeichnet wird, ausgebildet sein kann. Die DE 11 2004 002 526 B4 zeit ebenfalls ein Kronenraddifferential. Aus der gattungsgemäßen DE 102017 006266 A1 ist eine elektrische Antriebsvorrichtung mit zwei Planetenradsätzen, die radial ineinander geschachtelt sind, bekannt. Aus der DE 102021 103 176 A1 ist eine elektrische Antriebsvorrichtung mit einer als Axialflussmaschine ausgebildeten elektrischen Maschine bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein elektrisches Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen elektrischen Antriebssystem zu schaffen, sodass eine besonders kompakte Bauweise realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein elektrisches Antriebssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein auch als elektrische Antriebsvorrichtung bezeichnetes oder als elektrische Antriebsvorrichtung ausgebildetes, elektrisches Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das einfach auch als Fahrzeug bezeichnete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand das elektrische Antriebssystem aufweist und mittels des elektrischen Antriebssystems, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Beispielsweise weist das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung des Kraftfahrzeugs aufeinanderfolgend und somit hintereinander angeordnete, einfach auch als Achsen bezeichnete Fahrzeug Achsen auf. Die jeweilige Fahrzeugachse weist beispielsweise wenigstens oder genau zwei einfach auch als Räder bezeichnete Fahrzeugräder auf. Die jeweiligen Fahrzeugräder der jeweiligen Fahrzeugachse sind beispielsweise auf in Fahrzeugquerrichtung des Kraftfahrzeugs einander gegenüberliegenden Seiten angeordnet. Die Fahrzeugräder sind Bodenkontaktelemente, über welche das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs nach unten hin an einem Boden abstützbar oder abgestützt ist. Beispielsweise ist das Kraftfahrzeug als ein Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen, ausgebildet. Wird das Kraftfahrzeug entlang des Bodens gefahren, während das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten hin über die Bodenkontaktelemente an dem Boden abgestützt ist, so rollen die Bodenkontaktelemente (Fahrzeugräder), insbesondere direkt, an dem Boden ab. Mittels des elektrischen Antriebssystems können beispielsweise die Fahrzeugräder wenigstens oder genau eine der Fahrzeugachsen oder beider Fahrzeugachsen, insbesondere rein, elektrische angetrieben werden. Die mittels des elektrischen Antriebssystems antreibbaren Fahrzeugräder werden auch als Antriebsräder bezeichnet. Wenn im Folgenden die Rede von den Fahrzeugrädern ist, so sind darunter, falls nichts anderes angegeben ist, die Antriebsräder zu verstehen.
Das elektrische Antriebssystem weist eine elektrische Maschine auf, welche einen Stator und einen Rotor aufweist. Beispielsweise ist der Stator mittels des Rotors antreibbar und dadurch um eine Maschinendrehachse relativ zu dem Rotor drehbar. Insbesondere kann die elektrische Maschine über ihren Rotor Antriebsdrehmomente bereitstellen, mittels welchem das Kraftfahrzeug, insbesondere die Fahrzeugräder, elektrisch angetrieben werden können.
Das elektrische Antriebssystem weist auch ein Planetengetriebe auf. Beispielsweise umfasst das elektrische Antriebssystem ein Gehäuse, wobei beispielsweise das Planetengetriebe zumindest teilweise in dem Gehäuse angeordnet sein kann. Das Planetengetriebe weist einen ersten Planetenradsatz auf, welcher auch als erster Planetensatz bezeichnet wird. Der erste Planetenradsatz weist ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetenträger und ein erstes Hohlrad auf. Das erste Sonnenrad, der erste Planetenträger und das erster Hohlrad sind erste Getriebeelemente des Planetenradsatzes. Insbesondere dann, wenn das jeweilige, erste Getriebeelement nicht drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist, kann beispielsweise das jeweilige, erste Getriebeelement um eine erste Planetenradsatzdrehachse relativ zu dem Gehäuse gedreht werden.
Das Planetengetriebe weist außerdem einen zweiten Planetenradsatz auf, welcher auch als zweiter Planetensatz bezeichnet wird. Der zweite Planetenradsatz weist ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetenträger und ein zweites Hohlrad auf. Das zweite Sonnenrad, der zweite Planetenträger und das zweite Hohlrad sind zweite Getriebeelemente des zweiten Planetenradsatzes. Insbesondere dann, wenn das jeweilige, zweite Getriebeelement nicht drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist, kann das jeweilige, zweite Getriebeelement um eine zweite Planetenradsatzdrehachse relativ zu dem Gehäuse gedreht werden. Insbesondere sind die Planetenradsätze koaxial zueinander angeordnet, insbesondere hinsichtlich der Planetenradsatzdrehachsen, sodass die Planetenradsatzdrehachsen zusammenfallen. Die Planetenradsatzdrehachsen verlaufen somit entlang einer oder bilden eine gemeinsame Drehachse. Mit anderen Worten wird die jeweilige Planetenradsatzdrehachse auch als Drehachse bezeichnet.
Der zweite Planetenradsatz ist hinsichtlich der Drehachse des Planetengetriebes radial außerhalb sowie axial überlappend zu dem ersten Planetenradsatz angeordnet.
Wenn nichts anderes angegeben ist, beziehen sich die Begriffe „axial“ und „radial“ in der vorliegenden Offenbarung auf die Drehachse des Planetengetriebes, zu welcher die ersten Getriebeelemente und beispielsweise auch die zweiten Getriebeelemente koaxial angeordnet sind. Unter „radial innerhalb“ ist insbesondere folgendes zu verstehen: Ein, insbesondere drehbar gelagertes, Element wie beispielsweise der erste Planetenradsatz ist radial innerhalb eines anderen, insbesondere drehbar gelagerten, Elements wie beispielsweise des ersten Planetenradsatzes angeordnet, wenn es in einem Bereich geringerer Radien angeordnet ist, insbesondere in radialer Richtung des Planetengetriebes und somit des elektrischen Antriebssystems betrachtet, dessen radiale Richtung senkrecht zur axialer Richtung des Planetengetriebes und somit des elektrischen Antriebssystems verläuft. Die axiale Richtung fällt dabei mit der Drehachse zusammen. Unter „radial außerhalb“ ist demzufolge zu verstehen, dass ein, insbesondere drehbar gelagertes, Element radial außerhalb eines anderen, insbesondere drehbar gelagerten, Elements angeordnet ist, wenn es in einem Bereich größerer Radien angeordnet ist.
Insbesondere ist unter „axial überlappend“ folgendes zu verstehen: Zwei Elemente wie beispielsweise die Planetenradsätze sind, insbesondere entlang der Drehachse und somit in axialer Richtung des Planetengetriebes und des Antriebssystems betrachtet, axial überlappend, insbesondere zueinander, angeordnet, wenn sie zumindest teilweise in einem gleichen axialen Bereich angeordnet sind. Anders ausgedrückt sind zwei Elemente axial überlappend, insbesondere zueinander, angeordnet, wenn diese beiden Elemente zumindest teilweise gleiche Koordinaten hinsichtlich einer Bezugsachse haben, die die Drehachse ist. Unter „koaxial“ ist zu verstehen, dass zwei, insbesondere drehbar gelagerte, Elemente koaxial zueinander angeordnet sind, wenn sie drehbar um die gleiche Drehachse drehbar angeordnet sind.
Das elektrische Antriebssystem weist ein, insbesondere zusätzlich zu dem Planetengetriebe vorgesehenes, Differentialgetriebe auf, welches auch als Differential, Achsdifferential oder Achsgetriebe bezeichnet wird. Beispielsweise sind die Fahrzeugräder über das Differentialgetriebe von der elektrischen Maschine, insbesondere von dem Rotor antreibbar. Insbesondere ist das Differentialgetriebe über das Planetengetriebe von dem Rotor und somit elektrischen Maschine antreibbar. Somit ist insbesondere vorgesehen, dass bezogen auf einen Drehmomentenfluss, entlang welchem das jeweilige, von dem Rotor bereitgestellt oder bereitstellbare Antriebsdrehmoment von dem Rotor auf das jeweilige Fahrzeugrad übertragen werden kann, dass Planetengetriebe und Differentialgetriebe derart in dem Drehmomentenfluss angeordnet sind, dass das Planetengetriebe stromab des Rotors und stromauf des Differentialgetriebes und das Differentialgetriebe stromab des Planetengetriebes und stromauf des jeweiligen Fahrzeugrads angeordnet ist.
Vorteilhaft ist das Differentialgetriebe koaxial zu dem Planetengetriebe angeordnet. Vorteilhaft sind sowohl der Rotor, als auch das Differentialgetriebe, als auch das Planetengetriebe koaxial zueinander angeordnet.
Das Differentialgetriebe weist erfindungsgemäß ein erstes Kronenrad, insbesondere als erstes Abtriebsrad, sowie ein zweites Kronenrad, insbesondere als zweites Abtriebsrad, auf. Das jeweilige Antriebsdrehmoment, welches auch als Antriebsmoment bezeichnet wird, kann beispielsweise von dem Rotor in das Planetengetriebe eingeleitet werden. Das Planetengetriebe kann beispielsweise ein jeweiliges, aus dem jeweiligen, in das Planetengetriebe eingeleiteten Antriebsdrehmoment resultierendes Eingangsdrehmoment bereitstellen, welches in das Differentialgetriebe eingeleitet werden kann. Das Differentialgetriebe kann beispielsweise das jeweilige, in das Differentialgetriebe eingeleitete Eingangsdrehmoment, insbesondere hälftig, auf die Fahrzeugräder, insbesondere auf die Kronenräder, aufteilen, sodass beispielsweise das jeweilige Kronenrad ein jeweiliges, aus dem jeweiligen Eingangsdrehmoment resultierendes Abtriebsdrehmoment bereitstellen kann. Dabei kann das jeweilige Fahrzeugrad mittels des jeweiligen, bereitgestellten Abtriebsdrehmoments angetrieben werden.
Das Differentialgetriebe weist erfindungsgemäß Ausgleichsräder auf. Die Kronenräder und die Ausgleichsräder sind als Zahnräder ausgebildet. Die Ausgleichsräder sind axial, das heißt in axialer Richtung des elektrischen Antriebssystems und somit entlang der Drehachse betrachtet zwischen den Kronenrädern angeordnet, wobei die Ausgleichsräder mit den jeweiligen Kronenrädern, insbesondere gleichzeitig kämmen. Beispielsweise weist ein erstes der Kronenräder auf seiner ersten axialen Stirnseite eine erste Verzahnung auf, und beispielsweise weist das zweite Kronenrad auf seiner zweiten axialen Stirnseite eine zweite Verzahnung auf. Beispielsweise ist die erste axiale Stirnseite in axialer Richtung des elektrischen Antriebssystems der zweiten axialen Stirnseite zugewandt und umgekehrt, sodass die axialen Stirnseiten und somit die Verzahnungen in axialer Richtung des Antriebssystems einander zugewandt sind. Dabei greifen die Ausgleichsräder in die Verzahnungen der Kronenräder ein, sodass die Ausgleichsräder mit den Kronenrädern kämmen. Insbesondere sind die Ausgleichsräder in axialer Richtung des Antriebssystems zwischen den axialen Stirnseiten angeordnet.
Das jeweilige Ausgleichsrad ist auf einem jeweiligen Lagerbolzen, insbesondere drehbar, angeordnet und beispielsweise ist das jeweilige Ausgleichsrad auf dem jeweiligen, zugehörigen Lagerbolzen drehbar gelagert. Der jeweilige Lagerbolzen ist, insbesondere permanent, drehfest mit dem ersten Planetenträger und drehfest mit dem zweiten Hohlrad verbunden, sodass beispielsweise der erste Planetenträger und das zweite Hohlrad, insbesondere permanent, drehfest miteinander verbunden sind. Der jeweilige Lagerbolzen des jeweiligen Ausgleichsrades definieren dabei eine jeweilige Ausgleichsraddrehachse, um die das jeweilige Ausgleichsrad drehbar auf dem jeweiligen Lagerbolzen des Ausgleichsrades gelagert ist. Die jeweilige Ausgleichsraddrehachse ist dabei senkrecht zu der Drehachse des Planetengetriebes angeordnet. Die Die jeweilige Ausgleichsraddrehachse ist auch senkrecht zu Planetenradbolzen (genauer gesagt: zu Drehachsen, die durch die Planetenradbolzen definiert werden) angeordnet. Planetenradbolzen dienen einer Lagerung der Planetenräder des Planetengetriebes. Planetenradbolzen, genauer gesagt Drehachsen, die durch die Planetenradbolzen definiert werden, sind parallel zu der Drehachse des Planetengetriebes angeordnet.
Axial benachbart zu dem Planetengetriebe ist eine Gehäusewand angeordnet. Beispielsweise ist die Gehäusewand in axialer Richtung des Antriebssystems zwischen der elektrischen Maschine und dem Planetengetriebe angeordnet und beispielsweise ist es denkbar, dass das Differentialgetriebe und das Planetengetriebe auf einer ersten Wandseite der Gehäusewand angeordnet sind, wobei beispielsweise die elektrische Maschine auf einer zweiten Wandseite der Gehäusewand angeordnet sind. Dabei ist die erste Gehäusewand von der zweiten Gehäusewand in axialer Richtung der elektrischen Maschine abgewandt und umgekehrt. Insbesondere ist die Gehäusewand eine auch als Wandlung bezeichnete Wand des genannten Gehäuses.
Das elektrische Antriebssystem umfasst außerdem ein Bremsschaltelement, welches auch als erstes Schaltelement bezeichnet wird. Das Bremsschaltelement ist dazu ausgebildet, das erste Hohlrad drehfest mit der Gehäusewand und somit drehfest mit dem Gehäuse zu verbinden. Dabei ist eine gehäuseseitige Schalthälfte des Bremsschaltelements an der Gehäusewand angeordnet, insbesondere derart, dass die gehäuseseitige Schalthälfte, insbesondere permanent, drehfest mit der Gehäusewand verbunden ist. Mit anderen Worten ist mittels des Bremsschaltelements das erste Hohlrad drehfest mit der Gehäusewand verbindbar. Beispielsweise kann das Bremsschaltelement zwischen einem ersten Koppelzustand und einem ersten Endkoppelzustand umgeschaltet werden. In dem ersten Koppelzustand ist mittels des Bremsschaltelements das erste Hohlrad drehfest mit der Gehäusewand verbunden. In dem ersten Endkoppelzustand gibt das Bremsschaltelement das erste Hohlrad für eine um die Drehachse und relativ zu der Gehäusewand erfolgende Drehung frei. Beispielsweise kann das Bremsschaltelement, insbesondere relativ zu dem Gehäuse beziehungsweise der Gehäusewand und/oder translatorisch, zwischen wenigstens einer den ersten Koppelzustand bewirkenden, ersten Koppelstellung und wenigstens eine der ersten Endkoppelzustand bewirkenden, ersten Endkoppelstellung bewegt werden. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass wenigstens ein Schaltteil des Bremsschaltelements zwischen der ersten Endkoppelstellung und der ersten Koppelstellung bewegbar ist. Das Schaltteil ist oder umfasst beispielsweise Reiblamellen. Insbesondere ist es denkbar, dass das Bremsschaltelement als eine auch als Reibkupplung bezeichnete oder als Reibkupplung ausgebildete Lamellenkupplung ist, deren Lamellenträger beispielsweise koaxial zu den Planetenradsätzen angeordnet ist.
Da der zweite Planetenradsatz radial außerhalb sowie axial überlappend zu dem ersten Planetenradsatz angeordnet ist, sind die Planetenradsätze hinsichtlich der Drehachse zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zu mehr als zur Hälfte oder sogar vollständig, gestapelt, insbesondere aussteinender gestapelt, wodurch insbesondere in axialer Richtung des Antriebssystems eine besonders kompakte Bauweise dargestellt werden kann. Das erste Kronenrad und das zweite Kronenrad sind Zahnräder, welche insbesondere als Abtriebszahnräder ausgebildet sind. Da die Abtriebszahnräder Kronenräder sind, ist das Differentialgetriebe als ein Kronenrad- Differential ausgebildet, wodurch eine besonders kompakte Bauweise dargestellt werden kann. Da die gehäuseseitige Schalthälfte des Bremsschaltelements an der Gehäusewand angeordnet ist, ist die gehäuseseitige Schalthälfte an die auch als Zwischenwand bezeichnete oder als Zwischenwand ausgebildete Gehäusewand angebunden. Hierdurch kann ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten dargestellt werden, wobei das Geräuschverhalten auch als NVH-Verhalten (NVH - Noise Vibration Harshness) bezeichnet wird. Außerdem ermöglicht das Bremsschaltelement eine besonders bedarfsgerechte und vorteilhafte Schaltbarkeit des Antriebssystems.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung werden auch als Ordinalia bezeichnete Ordnungszahlwörter wie zum Beispiels „erste“, und als „erstes“ und „zweite“ und „zweites“ etc. nicht notwendigerweise verwendet, um eine Anzahl oder Menge anzugeben oder zu implizieren, sondern um eindeutig auf Begriffe referenzieren zu können, den die Ordnungszahlwörter zugeordnet sind beziehungsweise auf die sich die Ordnungszahlwörter beziehen.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente drehfest miteinander verbunden sind, zu verstehen, dass die drehfest miteinander verbundenen Bauelemente koaxial zueinander angeordnet sind und sich insbesondere dann, wenn die Bauelemente angetrieben werden, gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig um eine den Bauelementen gemeinsame Bauelementdrehachse wie beispielsweise der genannten Drehachse mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit, insbesondere relativ zu dem Gehäuse, drehen. Unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente drehmomentübertragend miteinander verbunden sind, ist zu verstehen, dass die Bauelemente derart miteinander gekoppelt sind, dass Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können, wobei dann, wenn die Bauelemente drehfest miteinander verbunden sind, die Bauelemente auch drehmomentübertragend miteinander verbunden sind.
Unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente permanent drehmomentübertragend miteinander verbunden sind, ist zu verstehen, dass nicht etwa ein Schaltelement vorgesehen ist, welches zwischen einem die Bauelemente drehmomentübertragend miteinander verbindenden Koppelzustand und einem Endkoppelzustand umschaltbar ist, in welchem keine Drehmomente zwischen den Bauelementen über das Schaltelement übertragen werden können, sondern die Bauelemente sind stets beziehungsweise immer und somit permanent drehmomentübertragend, das heißt derart miteinander gekoppelt, dass ein Drehmoment zwischen den Bauelementen übertragen werden kann. Somit ist beispielsweise eines der Bauelemente von dem jeweils anderem Bauelement antreibbar beziehungsweise umgekehrt. Insbesondere ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente drehtest miteinander verbunden sind, zu verstehen, dass nicht etwa ein Schaltelement vorgesehen ist, welches zwischen einem die Bauelemente drehtest miteinander verbindenden Koppelzustand und einem Endkoppelzustand umschaltbar ist, in welchem die Bauelemente voneinander entkoppelt und relativ zueinander drehbar sind, sodass keine Drehmomente zwischen den Bauelementen über das Schaltelement übertragen werden können, sondern die Bauelemente sind stets beziehungsweise immer, mithin permanent drehtest miteinander verbunden oder gekoppelt.
Unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente drehtest oder drehmomentübertragend miteinander verbindbar sind, ist insbesondere zu verstehen, dass den Bauelementen ein Umschaltelement zugeordnet ist, welches zwischen wenigstens einem Koppelzustand und wenigstens einem Endkoppelzustand umschaltbar ist. In dem Koppelzustand sind die Bauelemente mittels des Umschaltelements wie beispielsweise mittels des Bremsschaltelements drehtest oder drehmomentübertragend miteinander verbunden. In dem Endkoppelzustand sind die Bauelemente voneinander entkoppelt, sodass in dem Endkoppelzustand die Bauelemente relativ zueinander insbesondere um die Bauelementdrehachse drehbar sind und insbesondere sodass keine Drehmomente über das Umschaltelement zwischen den Bauelementen übertragen werden können.
Somit ist unter „drehtest verbunden“ zu verstehen, dass zwei Elemente, von denen beispielsweise wenigstens eines oder beide drehbar gelagert sind, drehtest miteinander verbunden sind, wenn sie koaxial zueinander angeordnet und derart miteinander verbunden sind, dass sie mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit drehen. Unter dem Merkmal, dass ein Element einteilig ausgebildet ist, ist zu verstehen, dass das Element einstückig ausgebildet ist. Das Element weist somit keine Verbindungsstelle, wie beispielsweise eine Fügestelle, auf. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist das einstückig ausgebildete Element beispielsweise durch Urformen und somit beispielsweise durch Gießen oder Schmieden hergestellt, sodass das einteilige Element, mithin das einstückig ausgebildete Element beispielsweise ein Gussteil oder Schmiedeteil ist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist das einteilige Element nicht etwa aus mehreren Körper separat voneinander ausgebildeten und miteinander verbunden Teilen zusammengesetzt, sondern das einteilige Element ist aus einem einzigen Stück gebildet, sodass das einteilige Element durch einen Monoblock gebildet oder als ein Monoblock ausgebildet ist.
Um den Bauraumbedarf des elektrischen Antriebssystems insbesondere in axialer Richtung des elektrischen Antriebssystems und somit entlang der Drehachse betrachtet in einem besonders geringen Rahmen halten zu können, ist es ferner erfindungsgemäß vorgesehen, das hinsichtlich der Drehachse des Planentengetriebes, das heißt entlang der Drehachse des Planetengetriebes betrachtet der Rotor, die Gehäusewand, das Planetengetriebe, das erste Kronenrad und das zweite Kronenrad in der genannten Reihenfolge, das heißt in der Reihenfolge ihrer Nennung nacheinander, das heißt aufeinander folgend angeordnet sind. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass entlang der Drehachse des Planetengetriebes und somit in axialer Richtung des Antriebssystems betrachtet der Rotor, die Gehäusewand, das Planetengetriebe, das erste Kronenrad und das zweite Kronenrad in folgender Reihenfolge aufeinander folgend angeordnet sind: der Rotor - die Gehäusewand - das Planetengetriebe - das erste Kronenrad - das zweite Kronenrad. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt schließt sich die Gehäusewand in axialer Richtung des Antriebssystems an den Rotor an, und das Planetengetriebe schließt sich in axialer Richtung an die Gehäusewand an, und das erste Kronenrad schließt sich in axialer Richtung an das Planetengetriebe an, und das zweite Kronenrad schließt sich in axialer Richtung an das erste Kronenrad an. Ferner ist erfindungsgemäß ein einteiliges, mithin einstückig ausgebildetes Trägerelement vorgesehen. Das erfindungsgemäße Trägerelement weist einen Tellerabschnitt, einen ersten Zylinderabschnitt und einen zweiten Zylinderabschnitt auf. Der jeweilige Zylinderabschnitt ist beispielsweise innenumfangsseitig und/oder außenumfangsseitig zylindrisch, das heißt in Form eines geraden Kreiszylinders, insbesondere Hohlzylinders, ausgebildet. Der Tellerabschnitt, der erste Zylinderabschnitt sowie der zweite Zylinderabschnitt sind koaxial zueinander angeordnet. An dem Tellerabschnitt sind Planetenradbolzen für erste Planetenräder des Planetengetriebes angeordnet. Insbesondere ist der jeweilige Planetenradbolzen drehfest an den Tellerabschnitt befestig. Beispielsweise ist auf dem jeweiligen Planetenradbolzen ein jeweiliges der ersten Planetenräder, insbesondere drehbar, gelagert. Die ersten Planetenräder sind beispielsweise Bestandteil des ersten Planetenradsatzes, wobei beispielsweise das jeweilige, erste Planetenrad, insbesondere gleichzeitig, mit dem ersten Sonnenrad und mit dem ersten Hohlrad kämmt. Beispielsweise ist an einer radialen, das heißt in radialer Richtung des Antriebssystems nach innenweisenden Innenseite des ersten Zylinderabschnitts das zweite Hohlrad angeordnet, insbesondere derart, dass das zweite Hohlrad, insbesondere permanent, drehfest mit der radialen Innenseite des ersten Zylinderabschnitts verbunden ist. Die radiale Innenseite des dritten Zylinderabschnitts wird als auch als erste radiale Innenseite bezeichnet. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass an einer auch als zweite radiale Innenseite bezeichneten, radialen Innenseite des zweiten Zylinderabschnitts Ausgleichsbolzen für die Ausgleichsräder angeordnet sind. Dabei ist beispielsweise auf dem jeweiligen Ausgleichsbolzen ein jeweiliges der Ausgleichsräder, insbesondere drehbar, gehalten, insbesondere gelagert. Beispielsweise ist der jeweilige Ausgleichsbolzen drehfest an der zweiten radialen Innenseite des zweiten Zylinderabschnitts befestigt. Das einteilige Trägerelement ist somit beispielsweise ein Bestandteil des ersten Planetenträgers. Durch Verwendung des anteiligen Trägerelements kann eine besonders kompakte sowie gewichtsgünstige Bauweise dargestellt werden.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich durch ein weiteres Bremsschaltelement aus, welches auch als zweites Schaltelement bezeichnet wird. Es ist denkbar, dass das erste Bremsschaltelement als eine Reibbremse ausgebildet ist. Beispielsweise ist das weitere Bremsschaltelement als formschlüssiges Schaltelement, das heißt beispielsweise als Klauenkupplung ausgebildet. Das weitere Bremsschaltelement ist dazu ausgebildet, den zweiten Plantenträger drehfest mit dem Gehäuse zu verbinden. Mit anderen Worten ist mittels des weiteren Schaltelements der zweite Planetenträger drehfest mit dem Gehäuse verbindbar. Beispielsweise kann das weitere Bremsschaltelement zwischen einem zweiten Koppelzustand in einen zweiten Endkoppelzustand umgeschaltet werden. In dem zweiten Koppelzustand ist mittels des zweiten Schaltelements (weiteres Bremsschaltelement) der zweiten Planetenträger drehfest mit dem Gehäuse verbunden. In dem zweiten Endkoppelzustand gibt das weitere Bremsschaltelement den zweiten Planetenträger für eine um die Drehachse und relativ zu dem Gehäuse erfolgende Drehung frei. Beispielsweise kann das weitere Bremsschaltelement, das heißt zumindest ein weiteres Schaltteil des weiteren Bremsschaltelements, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder translatorisch, zwischen wenigstens einer dem zweiten Koppelzustand bewirkenden, zweiten Koppelstellung und wenigstens einer den zweiten Endkoppelzustand bewirkenden, zweiten Endkoppelstellung bewegt werden. Dadurch kann auf bauraumgünstige Weise eine vorteilhafte Schaltbarkeit des Antriebssystems dargestellt werden.
Schließlich hat es sich zur Realisierung einer besonders gewichts- und bauraumgünstigen Bauweise des Antriebssystems als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die elektrische Maschine als eine Axialflussmaschine ausgebildet ist. Beispielsweise ist das einteilige Trägerelement aus einem Leichtmetall, insbesondere als Aluminium, gebildet. Ganz vorzugsweise ist das Trägerelement als ein Aluminium- Gussteil ausgebildet.
Der jeweilige Planetenradbolzen ist beispielsweise einteilig beziehungsweise einstückig ausgebildet. Der jeweilige Planetenradbolzen kann beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Stahl, gebildet sein, sodass beispielweise der jeweilige Planetenradbolzen als ein Stahlbolzen ausgebildet ist. Ferner ist es denkbar, dass der jeweilige Ausgleichsbolzen einteilig, das heißt einstückig ausgebildet ist. Insbesondere ist denkbar, dass der jeweilige Ausgleichsbolzen aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus einem Stahl, gebildet ist, sodass der jeweilige Ausgleichsbolzen ein Stahlbolzen sein kann.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes und auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug, welches ein elektrisches Antriebssystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist und mittels des elektrischen Antriebssystems, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines elektrischen Antriebssystems für ein Kraftfahrzeug: und
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems. In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform eines elektrischen Antriebssystems 10 für ein Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass einfach auch als Fahrzeug bezeichnete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand das Antriebssystem 10 aufweist und mittels des Antriebssystems 10, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Das Kraftfahrzeug weist wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung des Kraftfahrzeugs aufeinanderfolgend und somit hintereinander angeordnete Fahrzeugachsen auf. Die jeweilige Fahrzeugachse weist wenigstens oder genau zwei Fahrzeugräder auf, wobei die jeweiligen Fahrzeugräder der jeweiligen Fahrzeugachse auf in Fahrzeugquerrichtung des Kraftfahrzeugs einander gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind. Mittels des Antriebssystems 10 sind die Fahrzeugräder wenigstens oder genau einer der Fahrzeugachsen elektrisch antreibbar. Die mittels des Antriebssystems 10 antreibbaren Fahrzeugräder sind in Fig. 1 besonders schematisch dargestellt und mit 12 und 14 bezeichnet.
Das elektrische Antriebssystem 10 weist eine elektrische Maschine 16 auf, welche einen Stator 18 und einen Rotor 20 aufweist. Über deren Rotor 20 kann die elektrische Maschine 16 jeweilige Antriebsdrehmomente zum Antreiben der Fahrzeugräder 12 und 14 bereitstellen. Das jeweilige Antriebsdrehmoment ist in Fig. 1 durch einen Pfeil 22 veranschaulicht. Mittels des Stators 18 ist der Rotor 20 antreibbar und dadurch um eine Maschinendrehachse 24 relativ zu dem Stator 18 und auch relativ zu einem Gehäuse 26 des Antriebssystems 10 drehbar.
Das Antriebssystem 10 weist ein Planetengetriebe 28 auf, welches einen ersten Planetenradsatz 30 und einen zweiten Planetenradsatz 32 aufweist. Der erste Planetenradsatz 30 weist ein erstes Sonnenrad 34, einen ersten Planetenträger 36 und ein ersten Hohlrad 38 auf. Der zweite Planetenradsatz 32 weist ein zweites Sonnenrad 40, einen zweiten Planetenträger 42 und ein zweites Hohlrad 44 auf. Der erste Planetenradsatz 30 weist erste Planetenräder auf, von denen in Fig. 1 ein mit P1 bezeichnetes, erstes Planetenrad erkennbar ist. Wie am Beispiel des Planetenrads P1 erkennbar ist, sind die Planetenräder P1 drehbar an dem Planetenträger 36 gehalten, insbesondere gelagert. Das jeweilige Planetenrad P1 kämmt, insbesondere gleichzeitig, mit dem Sonnenrad 34 und mit Hohlrad 38. Der Planetenradsatz 32 weist zweite Planetenräder auf, von denen in Fig. 1 ein mit P2 bezeichnetes, zweites Planetenrad dargestellt ist. Am Beispiel des zweiten Planetenrads P2 ist erkennbar, dass die zweiten Planetenräder P2 drehbar an dem Planetenträger 42 gehalten, insbesondere gelagert, sind. Das jeweilige Planetenrad P2 kämmt, insbesondere gleichzeitig, mit dem Sonnenrad 40 und mit dem Hohlrad 44.
Der zweite Planetenradsatz 32 ist hinsichtlich einer auch als Planetenradsatzdrehachse bezeichneten Drehachse 45 des Planetengetriebes 28 radial außerhalb sowie axial überlappend zu dem ersten Planetenradsatz 30 angeordnet, sodass die Planetenradsätze 30 und 32 in mit der Drehachse 45 zusammenfallender, axialer Richtung des Planetengetriebes 28 und des Antriebssystems 10 gestapelt, insbesondere aufeinandergestapelt, sind. Bei der ersten Ausführungsform sind die Planetenradsätze 30 und 32 derart aufeinandergestapelt, dass der Planetenradsatz 32 auf dem Planetenradsatz 30 angeordnet oder auf dem Planetenradsatz 30 gestapelt ist. Mit anderen Worten ist der Planetenradsatz 30 in axialer Richtung des Antriebssystems 10 und somit entlang der Drehachse 45 betrachtet zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr der Hälfte oder vollständig, in dem zweiten Planetenradsatz 32 angeordnet. Die Sonnenräder 34 und 40, die Planetenträger 36 und 42 und die Hohlräder 38 und 44 sind Getriebeelemente des Planetengetriebes 28. Insbesondere dann, wenn das jeweilige Getriebeelement nicht drehfest mit dem Gehäuse 26 verbunden ist, kann sich das jeweilige Getriebeelement um die Drehachse 45 relativ zu dem Gehäuse 26 drehen. Es ist erkennbar, dass die Planetenradsätze 30 und 32 koaxial zueinander angeordnet sind, und die elektrische Maschine 16 ist koaxial zu den Planetenradsätzen 30 und 32 angeordnet, sodass die Maschinendrehachse 24 mit der Drehachse 45 zusammenfällt.
Das Antriebssystem 10 weist außerdem ein Differentialgetriebe 46 auf, welches als Kronenrad-Differential ausgebildet ist. Das Differentialgetriebe 46 weist ein erstes Kronenrad 48 als erstes Abtriebszahnrad und ein zweites Kronenrad 50 als zweites Abtriebszahnrad auf. Die Abtriebszahnräder sind Zahnräder. Das Kronenrad 48 weist eine erste axiale Stirnseite 52 auf, und das Kronenrad 50 weist eine zweite axiale Stirnseite 54 auf. Die axialen Stirnseiten 52 und 54 sind axialer Richtung des Antriebssystems 10 und somit entlang der Drehachse 45 betrachtet einander zugewandt. An oder auf der Stirnseite 52 weist das Kronenrad 48 eine erste Verzahnung auf, und an oder auf der Stirnseite 54 weist das Kronenrad 50 eine zweite Verzahnung auf. Somit sind die Verzahnungen in axialer Richtung des Antriebssystems 10 einander zugewandt. Das Differentialgetriebe 46 weist auch Ausgleichsräder auf, von denen in Fig. 1 ein mit 56 bezeichnetes Ausgleichsrad erkennbar ist. Das jeweilige Ausgleichsrad 56 ist ein weiteres Zahnrad des Differentialgetriebes 46. Das jeweilige Ausgleichsrad 56 ist in axialer Richtung des Planetengetriebes 28 und somit des Antriebssystems 10 zwischen den Kronrädern 48 und 50, insbesondere zwischen den Stirnseiten 52 und 54 angeordnet. Dabei kämmen die Ausgleichsräder 56, insbesondere gleichzeitig, mit den Kronenrädern 48 und 50. Die Ausgleichsräder 56 sind um eine Differentialdrehachse 58 relativ zu dem Gehäuse 26 drehbar. Außerdem ist das jeweilige Ausgleichsrad 56 um eine jeweilige, auch als Ausgleichsdrehachse bezeichnete Ausgleichsraddrehachse 60 relativ zu dem Gehäuse 26 drehbar, wobei die jeweilige Ausgleichsraddrehachse 60 senkrecht zur Differentialdrehachse 58 verläuft. Es ist erkennbar, dass das Differentialgetriebe 46 koaxial zu den Planetenradsätzen 30 und 32, mithin koaxial zu dem Planetengetriebe 28 und auch koaxial zu der elektrischen Maschine 16 angeordnet ist, sodass die Differentialdrehachse 58 mit einer Maschinendrehachse 24 mit der Drehachse 45 zusammenfällt.
Das jeweilige, durch den Pfeil 22 bereitgestellte oder bereitstellbare Antriebsdrehmoment kann in das Planetengetriebe 28 eingeleitet werden. Das Planetengetriebe 28 kann, insbesondere über den Planetenträger 36, ein jeweiliges, aus dem jeweiligen Antriebsdrehmoment resultierendes Eingangsdrehmoment bereitstellen, welches insbesondere über die Ausgleichsräder 56 in das Differentialgetriebe 46 eingeleitet werden kann. Das Differentialgetriebe 46 kann das jeweilige Eingangsdrehmoment, insbesondere hälftig, auf die Fahrzeugräder 12 und 14 aufteilen oder übertragen, insbesondere derart, dass das jeweilige Kronenrad 48, 50 ein jeweiliges, aus dem jeweiligen Eingangsdrehmoment resultierendes Abtriebsdrehmoment bereitstellen kann. Das von dem Kronenrad 48 bereitstellbare Abtriebsdrehmoment ist in Fig. 1 durch einen Pfeil 62 veranschaulicht, und das von dem Kronenrad 50 bereitstellbare Abtriebsdrehmoment ist durch einen Pfeil 64 veranschaulicht. Es ist erkennbar, dass das Fahrzeugrad 12 mittels des durch den Pfeil 62 veranschaulichten Abtriebsdrehmoments und somit mittels des Kronenrads 48 antreibbar ist, und das Fahrzeugrad 14 ist mittels des durch den Pfeil 64 veranschaulichten Abtriebsdrehmoments und somit mittels des Kronenrads 50 antreibbar. Die Kronenräder 48 und 50 sind koaxial zueinander angeordnet und um die Differentialdrehachse 58 relativ zu dem Gehäuse 26 und insbesondere relativ zueinander drehbar. Insbesondere weist das Differentialgetriebe 46 die bereits hinlänglich aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannte Funktionalität auf, dass das Differentialgetriebe 46 insbesondere bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs unterschiedliche Drehzahlen in der Fahrzeugräder 12 und 14 zulässt, insbesondere derart, dass sich das kurvenäußere Fahrzeugrad mit einer größeren Drehzahl dreht oder drehen kann als das kurveninnere Fahrzeugrad, insbesondere während die Fahrzeugräder 12 und 14 drehmomentübertragend mit dem Rotor 20 verbunden und somit von dem Rotor 20 antreibbar sind oder angetrieben werden.
Das jeweilige Ausgleichsrad 56 ist auf einem jeweiligen Lagerbolzen 66, insbesondere drehbar, angeordnet. Der jeweilige Lagerbolzen 66 ist, insbesondere permanent, drehtest mit dem Planetenträger 36 und, insbesondere permanent, drehtest mit dem zweiten Hohlrad 44 verbunden. Somit ist es insbesondere vorgesehen, dass das zweite Hohlrad 44 und der erste Planetenträger 36, insbesondere permanent, drehfest miteinander verbunden sind. Es ist erkennbar, dass das Hohlrad 44 und der Planetenträger 36 einen Abtrieb des Planetengetriebes 28 bilden, welches über seinen Abtrieb das jeweilige Eingangsdrehmoment, welches aus dem jeweiligen Antriebsdrehmoment resultiert, bereitstellen kann.
Bei der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform ist axial benachbart zu dem Planetengetriebe 28 eine Gehäusewand 68 angeordnet, welche eine Wand des Gehäuses 26 ist. Die Gehäusewand 68 erstreckt sich radial, mithin bezogen auf die Drehachse 45 in radialer Richtung des Planetengetriebes 28 und somit des Antriebssystems 10, dessen radiale Richtung senkrecht zur genannten axialen Richtung des Planetengetriebes 28 und somit des Antriebssystems 10 verläuft. Bei der ersten Ausführungsform ist die Gehäusewand 68 auf einer dem Rotor 20 abgewandten axialen Seite des Planetengetriebes angeordnet. Sowohl ein erstes Bremsschaltelement SE1 als auch ein zweites Bremsschaltelement SE2 weisen jeweils eine unmittelbar mit der Gehäusewand 68 drehfest verbundene Schalthälfte auf, nämlich eine erste Schalthälfte 70 des ersten Bremsschaltelementes SE1 und eine dritte Schalthälfte 71 des zweiten Bremsschaltelementes SE2. Das erste Bremsschaltelement SE1 ist dazu ausgebildet, das zweite Sonnenrad 40 und das erste Hohlrad 38 drehfest mit dem Gehäuse 26 zu verbinden. Das zweite Bremsschaltelement ist dazu ausgebildet den zweiten Planetenträger 42 drehfest mit dem Gehäuse 26 zu verbbinden. Das erste Bremsschaltelement SE1 und das zweite Bremsschaltelement SE2 sind vorteilhaft axial überlappend zueinander angeordnet. Vorteilhaft ist das zweite Bremsschaltelement SE2 axial außerhalb des ersten Bremsschaltelementes SE1 angeordnet.
Bei der in Fig. 1 gezeigten, ersten Ausführungsform der elektrischen Maschine 16 als Radialflussmaschine ausgebildet. Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform des Antriebssystems 10. Wie aus Fig. 2 erkennbar ist, ist auch bei der zweiten Ausführungsform axial benachbart zu dem Planetengetriebe 28 die Gehäusewand 68 angeordnet, welche eine Wand des Gehäuses 26 ist.
Das Antriebssystem 10 weist auch in der zweiten Ausführungsform das erste Bremsschaltelement SE1 auf, mittels welchem das erste Hohlrad 38 drehfest mit dem Gehäuse 26 und somit mit der Gehäusewand 68 verbindbar ist. Dabei ist die gehäuseseitige, erste Schalthälfte 70 des ersten Bremsschaltelements SE1 an der Gehäusewand 68 angeordnet, insbesondere derart, dass die erste Schalthälfte 70, insbesondere permanent, drehfest mit der Gehäusewand 68 verbunden ist.
Beispielsweise ist eine radseitige, zweite Schalthälfte 72 des ersten Bremsschaltelements SE1 an dem ersten Hohlrad 38 angeordnet, insbesondere permanent drehfest mit dem ersten Hohlrad 38 verbunden.
Es ist erkennbar, dass in der zweiten Ausführungsform hinsichtlich einer axialen Richtung der Drehachse 45 des Planetengetriebes 28 und somit in axialer Richtung des Planetengetriebes 28 und des Antriebssystems 10 der Rotor 20, die Gehäusewand 68, das Planetengetriebe 28, das erste Kronenrad 48 und das zweite Kronenrad 50 in folgender Reihenfolge aufeinanderfolgend angeordnet sind: der Rotor 20 - die Gehäusewand 68 - das Planetengetriebe 28 - das erste Kronenrad 48 - das zweite Kronenrad 50.
Das Antriebssystem 10 umfasst außerdem auch bei der zweiten Ausführungsform das zweite Bremsschaltelement SE2, mittels welchem der zweite Planetenträger 42 drehfest mit dem Gehäuse 26 verbindbar ist.
Das elektrische Antriebssystem 10 umfasst in seiner zweiten Ausführungsform ein einstückig, das heißt einteilig, ausgebildetes Trägerelement 74, welches beispielsweise ein Bestandteil des Planetenträgers 36 ist oder den Planetenträger 36 bildet. Das Trägerelement 74 weist einen Tellerabschnitt 76, einen ersten Zylinderabschnitt 78 und einen zweiten Zylinderabschnitt 80 auf. Das jeweilige Ausgleichsrad 56 ist, insbesondere drehbar, an dem jeweiligen, auch als Ausgleichsbolzen bezeichneten Lagerbolzen 66 gehalten, insbesondere gelagert. Das jeweilige, erste Planetenrad P1 ist an einem jeweiligen Planetenradbolzen 84, insbesondere drehbar gehalten, insbesondere gelagert. Aus Fig. 2 ist erkennbar, dass an dem Tellerabschnitt 76 die Planetenradbolzen 84 für die ersten Planetenräder P1 , insbesondere drehfest, angeordnet, insbesondere befestigt, sind. Beispielsweise sind die Planetenradbolzen 84 separat von dem Trägerelement 74 und somit von dem Tellerabschnitt 76 ausgebildet und, insbesondere drehtest, an den Tellerabschnitt 76 gehalten, insbesondere befestigt. An einer ersten radialen Innenseite S1 des zweiten Zylinderabschnitts 78 ist das zweite Hohlrad 44, insbesondere drehtest, angeordnet, insbesondere befestigt. Es ist denkbar, dass das Hohlrad 44 separat von dem Trägerelement 74 und somit separat von dem ersten Zylinderabschnitt 78 ausgebildet und, insbesondere drehfest, an der ersten radialen Innenseite S1 und somit an dem ersten Zylinderabschnitt 78 angeordnet, insbesondere befestigt, ist. Ferner ist es denkbar, dass das Hohlrad 44 einstückig mit dem Trägerelement 74 ausgebildet ist, sodass das einteilige Trägerelement 74 das zweite Hohlrad 44 bildet. An einer zweiten radialen Innenseite S2 sind die Ausgleichsbolzen (Lagerbolzen 66), insbesondere drehfest, angeordnet, insbesondere gehalten oder befestigt. Beispielsweise ist der jeweilige Ausgleichsbolzen separat von dem Trägerelement 74 und somit separat von dem zweite Zylinderabschnitt 80 ausgebildet und, insbesondere drehfest, an dem ersten Zylinderabschnitt 78 und somit an dem Trägerelement 74 gehalten, insbesondere befestigt.
Bei der ersten Ausführungsform der Fig. 1 ist ebenfalls ein einteiliges Trägerelement 74a enthalten, mit einem Tellerabschnitt 76a und einem ersten Zylinderabschnitt 78a. Planetenradbolzen des ersten Planetenradträgers 36 sind vorteilhaft einteilig mit dem einteiligen Trägerelement 74a der ersten Ausführungsform verbunden.
Außerdem ist aus Fig. 1 und 2 erkennbar, dass das Hohlrad 38, insbesondere permanent, drehfest mit dem Sonnenrad 40 verbunden ist.
Bei der zweiten Ausführungsform ist die elektrische Maschine 16 als eine Axialflussmaschine ausgebildet ist, deren Rotor 20 zwei in axialer Richtung voneinander beabstandet und beispielsweise als Rotorscheiben ausgebildete Rotorelemente 86 und 88 aufweist. Dabei ist zumindest ein Teilbereich des Stators 18 in axialer Richtung zwischen den Rotorelementen 86 und 88 angeordnet, derart, dass das Rotorelement 88 in eine parallel zur axialen Richtung verlaufende und von dem Rotorelement 88 und dem Rotorelement 86 hinweisende, erste Überlappungsrichtung durch den Teilbereich des Stators 18 überlappt ist. Demzufolge ist das Rotorelement 86 in eine parallel zur axialen Richtung des Antriebssystems 10 verlaufende, der ersten Überlappungsrichtung entgegengesetzte und von dem Rotorelement 86 zu dem Rotorelement 88 weisende, zweite Überlappungsrichtung durch den Teilbereich des Stators 18 überlappt. Bezugszeichenliste
10 elektrisches Antriebssystem
12 Fahrzeugrad
14 Fahrzeugrad
16 elektrische Maschine
18 Stator
20 Rotor
22 Pfeil
24 Maschinendrehachse
26 Gehäuse
28 Planetengetriebe
30 erster Planetenradsatz
32 zweiter Planetenradsatz
34 erstes Sonnenrad
36 erster Planetenträger
38 erstes Hohlrad
40 zweites Sonnenrad
42 zweiter Planetenträger
44 zweites Hohlrad
45 Drehachse
46 Differentialgetriebe
48 erstes Kronenrad
50 zweites Kronenrad
52 erste axiale Stirnseite
54 zweite axiale Stirnseite
56 Ausgleichsrad
58 Differentialdrehachse
60 Ausgleichsraddrehachse
62 Pfeil
64 Pfeil
66 Ausgleichsbolzen
68 Gehäusewand
70 erste Schalthälfte
71 dritte Schalthälfte
72 zweite schalthälfte
74 Trägerelement 76 Tellerabschnitt
78 erster Zylinderabschnitt
80 zweiter Zylinderabschnitt
84 Planetenradbolzen
86 Rotorelement
88 Rotorelement
S1 erste radiale Innenseite
S2 zweite radiale Innenseite
SE1 erstes Bremsschaltelement
SE2 zweites Bremsschaltelement

Claims

Patentansprüche Elektrisches Antriebssystem (10) für ein Kraftfahrzeug, mit: einer elektrischen Maschine (16), welche einen Stator (18) und einen Rotor (20) aufweist;
- einem Planetengetriebe (28), welches aufweist: o einen ersten Planentenradsatz (30), welcher ein erstes Sonnenrad (34), einen ersten Planetenträger (36) und ein erstes Hohlrad (38) aufweist; und o einen zweiten Planetenradsatz (32), welcher ein zweites Sonnenrad (40), einen zweiten Planetenträger (42) und ein zweites Hohlrad (44) aufweist und hinsichtlich einer Drehachse (45) des Planetengetriebes (28) radial außerhalb sowie axial überlappend zu dem ersten Planetenradsatz (30) angeordnet ist;
- einem ersten Bremsschaltelement (SE1), welches dazu ausgebildet ist, das erste Hohlrad (38) drehfest mit der Gehäusewand (68) zu verbinden, wobei eine gehäuseseitige Schalthälfte (70) des ersten Bremsschaltelements (SE1) an der Gehäusewand (68) angeordnet ist;
- einem Differentialgetriebe (46), dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgetriebe ein erstes Kronenrad (48), ein zweites Kronenrad (50) und axial zwischen den Kronenrädern (48, 50) angeordnete und mit diesen kämmende Ausgleichsräder (56) aufweist, welche jeweils auf einem jeweiligen Lagerbolzen (66) angeordnet sind, der drehfest mit dem ersten Planetenträger (36) und drehfest mit dem zweiten Hohlrad (44) verbunden ist, wobei axial benachbart zu dem Planetengetriebe (28) eine sich radial erstreckende Gehäusewand (68) angeordnet ist; wobei hinsichtlich der Drehachse (45) des Planetengetriebes (28) der Rotor (20), die Gehäusewand (68), das Planetengetriebe (28), das erste Kronenrad (48) und das zweite Kronenrad (50) in folgender Reihenfolge aufeinanderfolgend angeordnet sind: der Rotor (20) - die Gehäusewand (68) - das Planetengetriebe (28) - das erste Kronenrad (48) - das zweite Kronenrad (50), wobei ein einteiliges Trägerelement (74) vorgesehen ist, welches einen Tellerabschnitt (76), einen ersten Zylinderabschnitt (78) sowie einen zweiten Zylinderabschnitt (80) umfasst, wobei an dem Tellerabschnitt (76) Planetenradbolzen (84) für erste Planetenräder (P1) des Planetengetriebes (28) angeordnet sind, wobei an einer radialen Innenseite (S1) des ersten Zylinderabschnitts (78) das zweite Hohlrad (44) angeordnet ist, und wobei an einer radialen Innenseite (S2) des zweiten Zylinderabschnittes (80) die Lagerbolzen (66) als Ausgleichsbolzen für die Ausgleichsräder (56) angeordnet sind. Elektrisches Antriebssystem (10) nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch ein zweites Bremsschaltelement (SE2), welches dazu ausgebildet ist, den zweiten Planetenträger (42) drehfest mit einem Gehäuse (26) des elektrischen Antriebssystems (10) zu verbinden. Elektrisches Antriebssystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Hohlrad (38) permanent drehfest mit dem zweiten Sonnenrad (40) verbunden ist. Elektrisches Antriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (16) als eine Axialflussmaschine ausgebildet ist. Kraftfahrzeug, mit einem elektrischen Antriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
PCT/EP2023/072397 2022-09-01 2023-08-14 Elektrisches antriebssystem für ein kraftfahrzeug sowie kraftfahrzeug WO2024046750A1 (de)

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