DE102018111807B4

DE102018111807B4 - Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Antriebsmaschine

Info

Publication number: DE102018111807B4
Application number: DE102018111807.4A
Authority: DE
Inventors: Franz Kurth
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-05-16
Filing date: 2018-05-16
Publication date: 2023-04-20
Anticipated expiration: 2038-05-17
Also published as: DE102018111807A1

Abstract

Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Antriebsmaschine (1), die über eine Antriebswelle (2) mit einer Getriebevorrichtung (3) wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung (3) eine erste und zweite Planetenstufe (4, 5) sowie eine Differentialstufe (6) aufweist, wobei die erste Planetenstufe (4) einen ersten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern (7a) aufweist, wobei die Planetenräder (7a) des ersten Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger (8a) angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad (9a) sowie mit einem ersten Hohlrad (10a) im Zahneingriff stehen, wobei die zweite Planetenstufe (5) einen zweiten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern (7b) aufweist, wobei die Planetenräder (7b) des zweiten Planetensatzes drehbar an einem zweiten Planetenträger (8b) angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad (9b) sowie mit einem zweiten Hohlrad (10b) im Zahneingriff stehen, wobei die Antriebswelle (2) drehfest mit dem ersten und dem zweiten Sonnenrad (9a, 9b) verbunden ist, wobei das erste Hohlrad (10a) stationär an einem Gehäuse (16) der Getriebevorrichtung (3) festgelegt ist, wobei zwischen der ersten und zweiten Planetenstufe (4, 5) eine Doppelkupplungsvorrichtung (11) mit einer ersten und zweiten lastschaltbaren Kupplung (12a, 12b) angeordnet ist, wobei der erste Planetenträger (8a) über die erste Kupplung (12a) mit dem zweiten Planetenträger (8b) verbindbar ist, und wobei der erste Planetenträger (8a) über die zweite Kupplung (12b) mit dem zweiten Hohlrad (10b) verbindbar ist, wobei das zweite Hohlrad (10b) oder der zweite Planetenträger (8b) mit der Differentialstufe (6) wirkverbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Antriebsmaschine, insbesondere für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug.
Aus der DE 10 2011 088 668 A1 geht eine Antriebsvorrichtung mit wenigstens einer elektrischen Antriebsmaschine, mit wenigstens einem ersten Planetentrieb mit einer Schaltkupplung und mit einem Differenzial hervor. Eine Rotorwelle der Antriebsmaschine ist mit einer ersten Anschlusswelle des aus wenigstens drei Anschlusswellen gebildeten Planetentriebs drehfest gekoppelt. Eine zweite Anschlusswelle des ersten Planetentriebs ist mittels einer Schaltmuffe der Schaltkupplung gegen ein Bauteil der Antriebsvorrichtung rotationsfest festlegbar. Eine dritte Anschlusswelle des ersten Planetentriebs ist mit einer Summenwelle des Differenzials wirkverbunden. Die Schaltmuffe ist in formschlüssigen Eingriff entweder mit der zweiten Anschlusswelle des ersten Planetentriebs oder in eine drehmomentenübertragende Wirkverbindung mit der Summenwelle des Differenzials verschiebbar.
Die DE 10 2016 202 726 A1 zeigt eine hochübersetzte Schaltgetriebeeinrichtung, insbesondere für ein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug.
Die KR 10 1998- 046 711 A zeigt ein Automatikgetriebe für einen Antriebsstrang.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Antriebsmaschine weiterzuentwickeln. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der Patentansprüche 1 und 2. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine elektrische Antriebsmaschine, die über eine Antriebswelle mit einer Getriebevorrichtung wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung mindestens eine erste und zweite Planetenstufe sowie eine Differentialstufe aufweist, wobei die erste Planetenstufe einen erste Planetensatz mit mehreren Planetenrädern aufweist, wobei die Planetenräder des ersten Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad sowie mit einem ersten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei die zweite Planetenstufe einen zweiten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern aufweist, wobei die Planetenräder des zweiten Planetensatzes drehbar an einem zweiten Planetenträger angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad sowie mit einem zweiten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei die Antriebswelle drehfest mit dem ersten und dem zweiten Sonnenrad verbunden ist, wobei das erste Hohlrad stationär an einem Gehäuse der Getriebevorrichtung festgelegt ist, wobei zwischen der ersten und zweiten Planetenstufe eine Doppelkupplungsvorrichtung mit einer ersten und zweiten lastschaltbaren Kupplung angeordnet ist, wobei gemäß einer ersten Ausführungsform der erste Planetenträger über die erste Kupplung mit dem zweiten Planetenträger und über die zweite Kupplung mit dem zweiten Hohlrad verbindbar ist, wobei gemäß einer zweiten Ausführungsform der erste Planetenträger über die erste Kupplung mit dem zweiten Planetenträger verbindbar und über die zweite Kupplung stationär am Gehäuse der Getriebevorrichtung festlegbar ist.
Erfindungsgemäß ist das zweite Hohlrad oder der zweite Planetenträger mit der Differentialstufe wirkverbunden.
Unter dem Begriff „wirkverbunden“ ist zu verstehen, dass zwei Getriebeelemente direkt miteinander verbunden sein können, oder dass sich zwischen zwei Getriebeelemente noch weitere Getriebeelemente befinden, beispielsweise ein oder mehrere Wellen oder Zahnräder. Zwei miteinander im Zahneingriff stehende Zahnräder sind zur Übertragung eines Drehmoments und einer Drehzahl von dem einen Zahnrad auf das andere Zahnrad vorgesehen. Unter einem Zahnrad sind beispielsweise ein Sonnenrad, ein Hohlrad sowie ein Planetenrad eines Planetensatzes zu verstehen.
Unter einer Doppelkupplungsvorrichtung ist eine Vorrichtung mit zwei lastschaltbaren Kupplungen zu verstehen. Ferner ist unter dem Begriff „lastschaltbare Kupplung“ eine Vorrichtung zu verstehen, die zumindest einen geöffneten und einen geschlossenen Zustand aufweist und unter Last zwischen den mindestens zwei Zuständen schaltbar ist. Im geöffneten Zustand überträgt die jeweilige Kupplung kein Drehmoment. Somit überträgt die jeweilige Kupplung nur in einem zumindest teilweise geschlossenen Zustand ein Drehmoment zwischen zwei mit dieser jeweiligen Kupplung wirkverbundenen Wellen, wobei die beiden Wellen im geschlossenen Zustand dieser jeweiligen Kupplung drehfest miteinander verbunden werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform sind im geschlossenen Zustand der ersten Kupplung der erste Planetenträger und der zweite Planetenträger drehfest miteinander verbunden, wobei im geschlossenen Zustand der zweiten Kupplung der erste Planetenträger und das zweite Hohlrad drehfest miteinander verbunden sind.
Gemäß der zweiten Ausführungsform sind im geschlossenen Zustand der ersten Kupplung der erste Planetenträger und der zweite Planetenträger drehfest miteinander verbunden, wobei im geschlossenen Zustand der zweiten Kupplung der zweite Planetenträger und das Gehäuse der Getriebevorrichtung drehfest miteinander verbunden sind. Bevorzugt ist das zweite Hohlrad mit der Differentialstufe wirkverbunden.
Die jeweilige Kupplung ist als Reibkupplung ausgebildet. Ferner bevorzugt sind die beiden Kupplungen koaxial zueinander angeordnet. Insbesondere kann die jeweilige Kupplung von einem jeweiligen Aktuator betätigt werden, um ein Öffnen oder Schließen der jeweiligen Kupplung einzuleiten. Der Aktuator kann hydraulisch, elektromechanisch, elektromagnetisch oder beispielsweise auch pneumatisch betätigbar ausgebildet sein.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass ein Öffnen beider Kupplungen eine Leistungsabschaltung realisiert. Ein Schließen der ersten Kupplung und ein Öffnen der zweiten Kupplung realisiert eine erste Getriebeübersetzung, wobei ein Schließen der zweiten Kupplung und ein Öffnen der ersten Kupplung eine zweite Getriebeübersetzung realisiert. Vorzugsweise ist die erste Getriebeübersetzung ungleich der zweiten Getriebeübersetzung. Beispielsweise ist die erste Getriebeübersetzung größer als die zweite Getriebeübersetzung. Alternativ ist die erste Getriebeübersetzung kleiner als die zweite Getriebeübersetzung.
Bevorzugt weist die elektrische Antriebsmaschine einen Stator und einen Rotor auf, wobei der Rotor drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist. Mithin ist die Antriebswelle als Rotorwelle ausgebildet.
Ferner bevorzugt ist die Differentialstufe als Stirnraddifferential ausgebildet, wobei die Differentialstufe dazu vorgesehen ist, eine Antriebsleistung der elektrischen Antriebsmaschine auf eine erste und zweite Abtriebswelle der Getriebevorrichtung zu verteilen. Die Differentialstufe weist einen ersten und einen zweiten Planetensatz mit jeweiligen Planetenrädern auf, wobei die Planetenräder des ersten Planetensatzes der Differentialstufe mit einer Verzahnung an der ersten Abtriebswelle im Zahneingriff stehen, wobei ferner die Planetenräder des zweiten Planetensatzes mit einer Verzahnung an der zweiten Abtriebswelle im Zahneingriff stehen, und wobei die Planetenräder beider Planetensätze auf einem gemeinsamen Planetenträger gelagert sind und paarweise miteinander im Zahneingriff stehen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die elektrische Antriebsmaschine koaxial zur Differentialstufe angeordnet. Insbesondere ist die elektrische Antriebsmaschine koaxial zu den beiden Abtriebswellen der Getriebevorrichtung angeordnet. Bevorzugt ist die Antriebswelle als Hohlwelle ausgebildet, wobei die erste Abtriebswelle axial durch die Antriebswelle geführt ist. Alternativ kann auch die zweite Abtriebswelle axial durch die als Hohlwelle ausgebildete Antriebswelle geführt sein. Vorzugsweise sind die beiden Abtriebswellen auf einer gemeinsamen Antriebsachse angeordnet.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung drei bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Dabei zeigen

1 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform, und
3 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform.

Gemäß den 1, 2 und 3 weist eine jeweilige erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug eine elektrische Antriebsmaschine 1 und eine Getriebevorrichtung 3 auf. Die Antriebsmaschine 1 weist einen Stator 13 sowie einen Rotor 14 auf. Eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine 1 wird über eine Antriebswelle 2, die zwischen der Antriebsmaschine 1 und der Getriebevorrichtung 3 angeordnet und als Rotorwelle ausgebildet ist, in die Getriebevorrichtung 3 eingeleitet.
Die Getriebevorrichtung 3 umfasst eine erste und zweite Planetenstufe 4, 5 sowie eine Differentialstufe 6. Die Differentialstufe 6 ist als Stirnraddifferential ausgebildet und dazu vorgesehen, eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine 1 auf eine erste und zweite Abtriebswelle 15a, 15b zu verteilen. Die Antriebswelle 2 ist koaxial zu den beiden Abtriebswellen 15a, 15b angeordnet, wobei die Antriebswelle 2 als Hohlwelle ausgebildet ist und die erste Abtriebswelle 15a durch die Antriebswelle 2 geführt ist. Ferner ist die Antriebsmaschine 1 koaxial zur Differentialstufe 6 angeordnet.
Die erste Planetenstufe 4 weist einen ersten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern 7a auf, wobei die Planetenräder 7a des ersten Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger 8a angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad 9a sowie mit einem ersten Hohlrad 10a im Zahneingriff stehen. Mithin kämmen die Planetenräder 7a des ersten Planetensatzes radial zwischen dem ersten Sonnenrad 9a und dem ersten Hohlrad 10a. Das erste Hohlrad 10a ist stationär an einem Gehäuse 16 der Getriebevorrichtung 3 festgelegt. Die Antriebswelle 2 ist drehfest mit dem ersten Sonnenrad 9a verbunden.
Ferner weist die zweite Planetenstufe 5 einen zweiten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern 7b auf, wobei die Planetenräder 7b des zweiten Planetensatzes drehbar an einem zweiten Planetenträger 8b angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad 9b sowie mit einem zweiten Hohlrad 10b im Zahneingriff stehen. Mithin kämmen die Planetenräder 7b des zweiten Planetensatzes radial zwischen dem zweiten Sonnenrad 9b und dem zweiten Hohlrad 10b. Die Antriebswelle 2 ist auch mit dem zweiten Sonnenrad 9a drehfest verbunden.
Aufgrund der vereinfachten schematischen Darstellung ist nur jeweils ein Planetenrad 7a, 7b der jeweiligen Planetenstufe 4, 5 dargestellt.
Des Weiteren ist zwischen der ersten und zweiten Planetenstufe 4, 5 eine Doppelkupplungsvorrichtung 11 mit einer ersten und zweiten lastschaltbaren Kupplung 12a, 12b angeordnet.
Gemäß den 1 und 2 ist der erste Planetenträger 8a über die erste Kupplung 12a mit dem zweiten Planetenträger 8b verbindbar. Ferner ist der erste Planetenträger 8a über die zweite Kupplung 12b mit dem zweiten Hohlrad 10b verbindbar.
Nach 1 ist das zweite Hohlrad 10b mit der Differentialstufe 6 drehfest verbunden. Mithin ist das zweite Hohlrad 10b als Leistungseingangswelle der Differentialstufe 6 vorgesehen.
Nach 2 ist der zweite Planetenträger 8b mit der Differentialstufe 6 drehfest verbunden. Mithin ist der zweite Planetenträger 8b als Leistungseingangswelle der Differentialstufe 6 vorgesehen.
Gemäß 3 ist der erste Planetenträger 8a über die erste Kupplung 12a mit dem zweiten Planetenträger 8b verbindbar. Ferner ist der zweite Planetenträger 8b über die zweite Kupplung 12b stationär am Gehäuse 16 der Getriebevorrichtung 3 festlegbar. Ein Schließen der zweiten Kupplung 12b bremst somit den zweiten Planetenträger 8b bis zum Stilltand ab. Das zweite Hohlrad 10b ist mit der Differentialstufe 6 wirkverbunden. Mithin ist das zweite Hohlrad 10b als Leistungseingangswelle der Differentialstufe 6 vorgesehen.
Ein Schließen der ersten Kupplung 12a und ein Öffnen der zweiten Kupplung 12b realisiert eine erste Getriebeübersetzung, wobei ein Schließen der zweiten Kupplung 12b und ein Öffnen der ersten Kupplung 12a eine zweite Getriebeübersetzung realisiert. Die erste Getriebeübersetzung ist ungleich der zweiten Getriebeübersetzung. Durch ein Öffnen beider Kupplungen 12a, 12b wird eine Leistungsabschaltung realisiert, wobei die Antriebsmaschine 1 von den beiden Abtriebswellen 15a, 15b entkoppelt wird.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsmaschine
2: Antriebswelle
3: Getriebevorrichtung
4: erste Planetenstufe
5: zweite Planetenstufe
6: Differentialstufe
7a, 7b: Planetenrad
8a, 8b: Planetenträger
9a, 9b: Sonnenrad
10a, 10b: Hohlrad
11: Doppelkupplungsvorrichtung
12a, 12b: Kupplung
13: Stator
14: Rotor
15a, 15b: Abtriebswelle
16: Gehäuse

Claims

Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Antriebsmaschine (1), die über eine Antriebswelle (2) mit einer Getriebevorrichtung (3) wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung (3) eine erste und zweite Planetenstufe (4, 5) sowie eine Differentialstufe (6) aufweist, wobei die erste Planetenstufe (4) einen ersten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern (7a) aufweist, wobei die Planetenräder (7a) des ersten Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger (8a) angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad (9a) sowie mit einem ersten Hohlrad (10a) im Zahneingriff stehen, wobei die zweite Planetenstufe (5) einen zweiten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern (7b) aufweist, wobei die Planetenräder (7b) des zweiten Planetensatzes drehbar an einem zweiten Planetenträger (8b) angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad (9b) sowie mit einem zweiten Hohlrad (10b) im Zahneingriff stehen, wobei die Antriebswelle (2) drehfest mit dem ersten und dem zweiten Sonnenrad (9a, 9b) verbunden ist, wobei das erste Hohlrad (10a) stationär an einem Gehäuse (16) der Getriebevorrichtung (3) festgelegt ist, wobei zwischen der ersten und zweiten Planetenstufe (4, 5) eine Doppelkupplungsvorrichtung (11) mit einer ersten und zweiten lastschaltbaren Kupplung (12a, 12b) angeordnet ist, wobei der erste Planetenträger (8a) über die erste Kupplung (12a) mit dem zweiten Planetenträger (8b) verbindbar ist, und wobei der erste Planetenträger (8a) über die zweite Kupplung (12b) mit dem zweiten Hohlrad (10b) verbindbar ist, wobei das zweite Hohlrad (10b) oder der zweite Planetenträger (8b) mit der Differentialstufe (6) wirkverbunden ist.
Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Antriebsmaschine (1), die über eine Antriebswelle (2) mit einer Getriebevorrichtung (3) wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung (3) eine erste und zweite Planetenstufe (4, 5) sowie eine Differentialstufe (6) aufweist, wobei die erste Planetenstufe (4) einen ersten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern (7a) aufweist, wobei die Planetenräder (7a) des ersten Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger (8a) angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad (9a) sowie mit einem ersten Hohlrad (10a) im Zahneingriff stehen, wobei die zweite Planetenstufe (5) einen zweiten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern (7b) aufweist, wobei die Planetenräder (7b) des zweiten Planetensatzes drehbar an einem zweiten Planetenträger (8b) angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad (9b) sowie mit einem zweiten Hohlrad (10b) im Zahneingriff stehen, wobei die Antriebswelle (2) drehfest mit dem ersten und dem zweiten Sonnenrad (9a, 9b) verbunden ist, wobei das erste Hohlrad (10a) stationär an einem Gehäuse (16) der Getriebevorrichtung (3) festgelegt ist, wobei zwischen der ersten und zweiten Planetenstufe (4, 5) eine Doppelkupplungsvorrichtung (11) mit einer ersten und zweiten lastschaltbaren Kupplung (12a, 12b) angeordnet ist, wobei der erste Planetenträger (8a) über die erste Kupplung (12a) mit dem zweiten Planetenträger (8b) verbindbar ist, und wobei der zweite Planetenträger (8b) über die zweite Kupplung (12b) stationär am Gehäuse (16) der Getriebevorrichtung (3) festlegbar ist und das zweite Hohlrad (10b) mit der Differentialstufe (6) wirkverbunden ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Öffnen beider Kupplungen (12a, 12b) eine Leistungsabschaltung realisiert.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schließen der ersten Kupplung (12a) und ein Öffnen der zweiten Kupplung (12b) eine erste Getriebeübersetzung realisiert, wobei ein Schließen der zweiten Kupplung (12b) und ein Öffnen der ersten Kupplung (12a) eine zweite Getriebeübersetzung realisiert.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Getriebeübersetzung ungleich der zweiten Getriebeübersetzung ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Differentialstufe (6) als Stirnraddifferential ausgebildet ist, wobei die Differentialstufe (6) dazu vorgesehen ist, eine Antriebsleistung der Antriebsmaschine (1) auf eine erste und zweite Abtriebswelle (15a, 15b) zu verteilen.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmaschine (1) koaxial zur Differentialstufe (6) angeordnet ist, wobei die Antriebswelle (2) als Hohlwelle ausgebildet ist und die erste Abtriebswelle (15a) durch die Antriebswelle (2) geführt ist.