DE102011007260A1

DE102011007260A1 - Antriebsvorrichtung mit wenigstens einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE102011007260A1
Application number: DE102011007260A
Authority: DE
Inventors: Tomas Smetana; Philip Wurzberger
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-04-13
Filing date: 2011-04-13
Publication date: 2012-10-18
Also published as: CN103635339A; CN103635339B; US20140106930A1; US8974341B2; WO2012139833A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit wenigstens einer elektrischen Maschine, mit einem Schaltgetriebe, mit einem durch die elektrische Maschine über das Schaltgetriebe antreibbaren Differenzial, mit mindestens einer drehmomentenfesten ersten Wirkverbindung zwischen einer ersten Antriebswelle der elektrischen Maschine und dem Schaltgetriebe.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit wenigstens einer elektrischen Maschine, mit einem Schaltgetriebe, mit einem durch die elektrische Maschine über das Schaltgetriebe antreibbaren Differenzial, mit mindestens einer drehmomentenfesten ersten Wirkverbindung zwischen einer ersten Antriebswelle der elektrischen Maschine und dem Schaltgetriebe.
Hintergrund der Erfindung
DE 10 2005 022 926 B3 zeigt eine Antriebsvorrichtung mit wenigstens einer elektrischen Maschine, mit einem Schaltgetriebe und mit einem Differenzial. Die elektrische Maschine weist eine um eine Antriebsrotationsachse rotierbare Antriebswelle auf. Die Antriebswelle ist mit einer koaxialen Getriebewelle des Zweigang-Schaltgetriebes drehmomentfest wirkverbunden. Auf der Getriebewelle sitzt ein Antriebszahnrad, das mittels der Antriebswelle um die Rotationsachse der elektrischen Maschine rotierend antreibbar ist. Das Antriebszahnrad steht im Zahneingriff mit einem Zwischenrad, das auf einer Zwischenwelle sitzt.
Die Zwischenwelle nimmt zwei Losräder auf, die relativ zur Zwischenwelle um die Zwischenwellenrotationsachse rotierbar sind. Eine Schaltkupplung ist durch einen Stellwandler, eine Schiebemuffe und durch Kupplungselemente an den Losrädern gebildet. Über die entlang der Zwischenwellenrotationsachse linearbewegliche Schiebemuffe ist eine ein- und ausrückbaren Wirkverbindung zwischen der elektrischen Maschine und wahlweise mit der Kupplungsverzahnung des einen oder des anderen der Losräder herstellbar.
Der mechanisch betätigte mechanische Stellwandler weist ein Eingangsglied in Form einer Walze und ein Ausgangsglied in Form eines Schaltfingers auf. Die Wirkverbindung zwischen der um die eigene Rotationsachse drehbaren Walze und dem Schaltfinger ist durch eine umfangsseitig umlaufende Führungsbahn gebildet, die in Längsrichtung auslenkt und in die der Schaltfinger eingreift. Beim Schwenken der Walze um die Walzenrotationsachse fährt der Schaltfinger die Führungsbahn entlang und wird entsprechend der Auslenkung der Führungsbahn längs bewegt. Das bewirkt, dass die Schiebemuffe wahlweise mit einer Kupplungsverzahnung in eine der Kupplungsverzahnungen eines der Losräder einrückt oder aus dieser ausgerückt wird. Beim Einrücken wird das Losrad rotationsfest zur Zwischenwelle gesetzt und kann dementsprechend mit der Zwischenwelle um die Zwischenwellenrotationsachse rotieren.
Jedes Losrad steht im Zahneingriff mit einem Eingangsrad des Differenzials, welches jeweils rotationsfest auf dem Differenzialkorb befestigt ist, so dass eine Wirkverbindung zwischen dem Schaltgetriebe und dem Differenzial hergestellt ist.
Das Differenzial ist ein klassisches Kegelraddifferenzial, über das Drehmomente von dem Differenzialkorb über Ausgleichskegelräder an Achswellenkegelräder einer linken und einer rechten Achswelle verteilt werden. Die Achswellen sind mit angetriebenen Rädern eines Fahrzeugs verbunden, können aber auch, wenn das Differenzial in einem Verteilergetriebe eingesetzt ist, zu angetriebenen Achsen führen. Die Eingangsräder sind konzentrisch zu den Zentralachsen der Achswellenkegelräder.
Die Achsabstände der mit Abstand zueinander achsparallelen Antriebsrotationsachse zur Zwischenwellenrotationsachse und zu den Zentralachsen sind von den Übersetzungen der Zahnradstufen und von der Größe der zu übertragenden Drehmomente abhängig. Der dementsprechend durch die Antriebsvorrichtung beanspruchte Bauraum kann nachteilig groß sein.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine variable einsetzbar Antriebsvorrichtung zu schaffen, die sich einfach montieren lässt und die kompakt ist.
Die Aufgabe ist durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst Erfindungsgemäß ist zusätzlich zu einer drehmomentenfesten ersten Wirkverbindung zwischen der Antriebswelle der elektrischen Maschine eine Schaltkupplung einer zweiten Wirkverbindung direkt zwischen der ersten Antriebswelle und dem Schaltgetriebe vorgesehen, wobei die Schaltkupplung koaxial zur elektrischen Maschine ausgerichtet ist. Koaxiale Ausrichtung der Schaltkupplung heißt, dass im Wesentlichen alle rotationssymmetrischen Elemente der Schaltkupplung, wie Reibscheiben oder Reibkonusse oder Klauenringe konzentrisch der ersten Rotationsachse angeordnet sind. Die Ein- und Ausrückvorrichtung weist einen Stellantrieb mit einer zweiten Antriebswelle auf, welche um eine Achse zumindest schwenkbar oder rotierbar ist. Die Achse der zweiten Antriebswelle ist achsparallel zur ersten Rotationsachse ausgerichtet. Achsparallel heißt entweder, dass die Achse der Antriebswelle des Stellantriebs auf der ersten Rotationsachse liegt oder mit Abstand zu dieser parallel ausgerichtet ist.
Die erste Wirkverbindung zwischen der Antriebswelle der elektrischen Maschine und dem Schaltgetriebe ist beispielsweise eine Drehmomente übertragende (drehmomentfeste; drehmomentenfeste) Steck- oder Flanschverbindung, vorzugsweise zwischen der Antriebswelle und einer Anschlusswelle eines gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehenen Planetentriebs des Schaltgetriebes. Die Anschlusswelle ist beispielsweise ein Sonnenrad des Planetentriebs.
Unter Anschlusswellen oder angeschlossene Wellen von Planetengetrieben versteht der Fachmann Antriebswellen, Abtriebswellen und auch als Reaktionsglieder bezeichnete Festglieder. Derartige Anschlusswellen können sein: auch als Zentralräder bezeichnete Sonnenräder, auch als Stege bezeichnete Planetenträger und Hohlräder [siehe dazu „Zahnradgetriebe" J. Loomann, dritte erweiterte Ausgabe von 1996, Kapitel 3.1. Begriffsbestimmungen und Bezeichnungen]
Die zweite Wirkverbindung ist eine ein und ausrückbare Wirkverbindung zwischen der Antriebswelle der elektrischen Maschine und einer Anschlusswelle des Planetentriebs, beispielsweise eine Schaltkupplung zwischen einer Welle oder einem Schaft des Sonnenrades. Vorzugsweise ist die Wirkverbindung jedoch eine Schaltkupplung zwischen der Antriebswelle der elektrischen Maschine und einer weiteren Anschlusswelle des Planetentriebs, beispielsweise zwischen der Antriebswelle und einem Hohlrad des Planetentriebs. Da die Antriebswelle und das Sonnerad drehfest miteinander verbunden sind, ist die Schaltkupplung eine ein- und ausrückbare Wirkverbindung zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad des Planetentriebs. Kupplungsglieder zum Verbinden der beiden Anschlusswellen sind beispielsweise Reibscheiben, Reibkonen und Klauen von Klauenkupplungen.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass durch Einrücken oder Ausrücken der Schaltkupplung und damit durch Verbinden oder Trennen von Antriebswelle und Schaltgetriebe, mindestens zwei verschiedene Betriebszustände (Gänge) des Mehrgang-Planetengetriebes schaltbar sind und dabei für die Schalteinrichtung wenig Bauraum benötigt wird. Die Elemente der elektrischen Maschine und die der Schaltkupplung sind entlang der Hauptachse der Antriebsvorrichtung nebeneinander angeordnet oder umgreifen sich.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die erste Anschlusswelle ein Sonnenrad ist, welches im Zahneingriff mit wenigstens einem Satz Planetenrädern steht. Die zweite Anschlusswelle ist ein Planetenträger, an welchem die Planetenräder um eigene Rotationsachsen drehbar, beispielsweise auf Planetenbolzen, gelagert sind. Die dritte Anschlusswelle ist ein Hohlrad, mit dessen Innenverzahnung die Planetenräder im Zahneingriff stehen.
Bei eingerückter Schaltkupplung ist eine Drehmomente übertragende Verbindung zwischen der ersten Anschlusswelle, also zwischen dem Sonnenrad oder der drehfest mit diesem verbundenen Antriebswelle und dem Hohlrad des ersten Planetentriebs herstellbar. Treibt die elektrische Maschine in diesem Betriebszustand das Sonnenrad an, bleiben das Sonnenrad und die mit dem Sonnenrad im Zahneingriff stehenden Planetenräder gegeneinander unbeweglich, da das Hohlrad nicht relativ zum Sonnenrad um die Rotationsachse rotieren kann.
Der Planetentrieb ist damit überbrückt, Hohlrad, Planetenträger und Sonnenrad rotieren gemeinsam, so dass von der Antriebswelle ausgehende Drehmomente oder Drehzahlen in der Wirkverbindung zwischen der elektrischen Maschine und dem Differenzial 1:1 weiter gegeben werden können.
Wird die Schaltkupplung ausgerückt und das Hohlrad beispielsweise gegenüber der Umgebung, beispielsweise gegenüber einem Gehäuse der Antriebsvorrichtung, festgehalten, treibt die Antriebswelle der elektrischen Maschine das Sonnenrad an, welches die Planetenräder in Rotation versetzt, wobei sich die Planetenräder an der Verzahnung des still stehenden Hohlrades abstützen und den Planetenträger in Rotation versetzen, welcher dadurch eine Anschlusswelle des zweiten Planetendifferenzials oder das Differenzial antreibt. Die Wirkverbindung zwischen dem elektromotorischen Antrieb und dem zweiten Planetentrieb bzw. dem Differenzial ist durch ein Über- oder Untersetzungsverhältnis des Planetentriebs bestimmt.
Die dritte Wirkverbindung ist zwischen der Antriebswelle des Stellantriebs für die Betätigung der Schaltkupplung und einem Stellwandler ausgebildet und ist vorzugsweise eine getriebliche Verbindung. Der Stellantrieb selbst ist wahlweise ein Linearantrieb, wie ein Kugelgewindeantrieb, welcher bevorzugt elektromotorisch angetrieben ist. Alternativ ist der Stellantrieb nur ein Elektromotor. Der Stellwandler ist beispielsweise ein Hebel, eine Schaltwalze mit Schaltgabel oder Schaltfinger.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Stellwandler ein rotationsfähiges Eingangsglied aufweist, welches ein Ausgangsglied linearbeweglich antreibt. Das Eingangsglied des Stellwandlers ist wahlweise eine Kulisse, eine Trommel oder eine Walze, an der konzentrisch eine Außenverzahnung fest ist. Das Ausgangsglied des Stellwandlers greift linearbeweglich an einem Kupplungselement der Schaltkupplung oder einem Hebel und anderen Stellmitteln zum Ein- und Ausrücken einer Schaltkupplung an und weist einen im weitesten Sinne ein als Vorsprung bezeichneten Nocken, Stift oder Schaltfinger oder eine Gabel auf, die an einem Kupplungsglied, beispielsweise an einer Schiebemuffe angreift.
Die Wirkverbindung zwischen dem Eingangsglied und dem Ausgangsglied, mit dem Rotation in eine lineare Bewegung umgewandelt wird, ist beispielsweise dadurch hergestellt, dass ein Vorsprung, ein Schaltfinger oder derartiges in eine Führungsbahn des Eingangsgliedes so eingreift, dass dieser Vorsprung in der Führungsbahn zwangsgeführt längs bewegt wird.
Die getriebliche Verbindung ist beispielsweise ein Hohlrad mit einer Innenverzahnung oder ein Planetenträger eines Planetentriebs, wenn die Antriebswelle des Antriebs und die Rotationsachse der Antriebswelle der elektrischen Maschine für die Betätigung der Schaltkupplung konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Die Wirkverbindung zwischen dem Schaltgetriebe und dem Differenzial ist vorzugsweise durch eine Drehmomente übertragende Verbindung zwischen zwei Getriebewellen gebildet. Eine der Getriebewellen ist beispielsweise eine Anschlusswelle eines Planetentriebs des Schaltgetriebes, der mit dem Differenzial verbunden ist. Dieser Planetentrieb kann der anfangs erwähnte erste Planetentrieb oder aber ein weiterer (zweiter) Planetentrieb des Schaltgetriebes sein. Die andere Getriebewelle, die des Differenzials, ist beispielsweise ein Differenzialkorb eines klassischen Kegelraddifferenzials oder ein Planetenträger eines Planetendifferenzials.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Schaltgetriebe zwei miteinander wirkverbundene Planetentriebe aufweist Der erste Planetentrieb und auch der zweite Planetentrieb können in einfachster Form jeweils aus den drei Anschlusswellen; Sonnenrad, Planetenträger und Hohlrad sowie aus einem Satz Planetenrädern gebildet sein oder können mehr Anschlusswellen und mehr Planetensätze aufweisen.
Die erste Rotationsachse ist Hauptachse der Antriebsvorrichtung, zugleich Rotationsachse der Antriebswelle der elektrischen Maschine und auch zugleich zentrale Rotationsachse des jeweiligen Planetentriebs. Die elektrische Maschine, die Planetentriebe und das Differenzial sind bezüglich der Rotationsachsen koaxial zueinander angeordnet, wobei die Rotationsachse des Kegelraddifferenzials mit den Zentralachsen der Achswellenräder und damit mit der Rotationsachse des Differenzialkorbs übereinstimmt Die Rotationsachse des Planetendifferenzials entspricht denen der Sonnenräder.
Unter Drehmomente übertragende Verbindung – drehmomentfest; drehmomentenfest – ist Reibschluss, Kraftschluss, Formschluss oder magnetische Haftung zu verstehen, mit dem/der, mit oder ohne Schlupf Drehmomente von einer der Anschlusswellen auf die andere der Anschlusswellen weitergegeben werden kann. Beispiele sind Kerbverzahnungen, Steckverbindungen zwischen Wellen, Flansche oder Kupplungen. Drehmomentfeste Verbindungen sind auch getriebliche Verbindungen wie Zahnradstufen oder Ketten- und Riementriebe, Kupplungen sind Ein- oder Mehrscheiben, Nass- oder Trockenkupplungen, Klauen- oder Magnetkupplungen bzw. andere geeignete Kupplungen. Die Elemente der Kupplung wie Reibscheiben oder Lamellen, Druckplatten, Kupplungskörper usw. sind vorzugsweise ringförmig ausgebildet und konzentrisch zur Rotationsachse angeordnet.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht eine Bremse zwischen der dritten Anschlusswelle, also zwischen dem Hohlrad, und einem Gehäuse der Antriebsvorrichtung vor, mittels der die Anschlusswelle gegenüber dem Gehäuse abbremsbar und festlegbar ist. Mit dem kombinierten Einsatz von Schaltkupplung und Bremse durch Kuppeln oder Ausrücken der Schaltkupplung und gleichzeitiges Bremsen oder Lösen der Bremse ist die Antriebsvorrichtung variabler gestaltet.
Die dritte Anschlusswelle ist mittels der Bremse gegenüber dem Gehäuse abbremsbar und festlegbar. Die Bremse ist eine nasse oder trockene Scheibenbremse, eine Band- oder Backenbremse, mit der die dritte Anschlusswelle direkt an dem Gehäuse oder indirekt an mit dem Gehäuse drehfest verbundenen Stützen gegenüber dem Gehäuse der Antriebsvorrichtung abbremsbar und festlegbar ist.
Die Bremse wird, wie die Schaltkupplung auch, mechanisch betätigt oder alternativ mit Druckmittel betätigt. Die Betätigungseinrichtungen können wie die der Schaltkupplung ausgebildet und angeordnet sein. Alternativ ist die Betätigung der Bremse, wie eine Ausgestaltung der Erfindung vorsieht, mit der Ein- und Ausrückvorrichtung für die Schaltkupplung einlegbar und wieder lösbar. Wird die Schaltkupplung ausgerückt, kann das Schaltgetriebe in einer Neutralposition verharren oder es wird die Bremse eingelegt. Wird die Bremse gelöst, kann das Getriebe wieder in der Neutralposition verharren oder es wird die Schaltkupplung eingerückt.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht eine Freilaufkupplung in dem Schaltgetriebe vor. Die Freilaufkupplung sitzt zwischen dem Gehäuse und dem Hohlrad. Beim Lösen der Bremse stützt sich das Hohlrad über den blockierten Freilauf weiterhin unbeweglich solange an dem Gehäuse ab, bis die Schaltkupplung eingerückt ist und ein Überholvorgang im Freilauf startet. Damit kann beim Hochschalten die Dauer der Zugkraftunterbrechung verringert werden.
Beschreibung der Zeichnungen
1 zeig schematisch einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Antriebsvorrichtung 1. Die Antriebsvorrichtung 1 weist eine elektrische Maschine 2, eine Schaltkupplung 13 (K1), eine Bremse 12 (B1) eine Betätigungseinrichtung 11, ein Schaltgetriebe in Form eines Zweigang-Planetengetriebes 20 und ein Differenzial 5 auf. Die Betätigungseinrichtung 11 ist aus einem Stellantrieb 23, einer getrieblichen Verbindung 25, einer getrieblichen Verbindung 26 und aus einem Stellwandler 24 gebildet.
Die elektrische Maschine 2, die Schaltkupplung 13 und die Bremse 12, das Zweigang-Planetengetriebe 20 und das Differenzial 5 sind koaxial zueinander angeordnet und weisen als gemeinsame Hauptachse die Rotationsachse 10, bzw. eine axiale Verlängerung dieser, der Rotorwelle 9 und damit der Antriebswelle 9' auf. Die Achse 23a des Stellantriebes, die eine Rotationsachse oder eine Schwenkachse sein kann, ist mit Abstand achsparallel zu der Rotationsachse 10 angeordnet.
Die elektrische Maschine 2 ist in einem Gehäuseabschnitt eines in 1 nicht vollständig dargestellten und aus Gehäuseabschnitten zusammengesetzten Gehäuses 6 der Antriebsvorrichtung 1 aufgenommen und weist einen Rotor 7, einen Stator 8 und die Rotorwelle 9 auf. Der Stator 8 sitzt zumindest rotationsfest in dem Gehäuse 6. Der Rotor 7 sitzt konzentrisch zumindest rotationsfest auf der Rotorwelle 9. Die Rotorwelle 9 ist mit dem Rotor 7 um die Rotationsachse 10 relativ zu dem Stator 8 drehbar.
Das Zweigang-Planetengetriebe 20 weist einen ersten Planetentrieb 3 und einen zweiten Planetentrieb 4 auf.
Die Rotorwelle 9 ist Antriebswelle 9 der elektrischen Maschine ist mit dem ersten Planetentrieb 3 über eine erste Anschlusswelle 15 wirkverbunden. Die erste Anschlusswelle 15 des ersten Planetentriebs 3 ist ein um die Rotationsachse 10 rotationsfähiges Sonnenrad 3a, welches entweder einteilig mit der Antriebswelle 9 ausgebildet oder als separates Bauteil ausgebildet und mit dieser zumindest um die Rotationsachse 10 drehbar relativ zu dieser drehmomentfest verbunden ist. Der erste Planetentrieb 3 ist mit dem zweiten Planetentrieb 4 über die zweite Anschlusswelle 16 und eine dritte Anschlusswelle 17 wirkverbunden. Die zweite Anschlusswelle 16 ist der um die Rotationsachse 10 rotationsfähige Planetenträger 3b des ersten Planetentriebs 3. Die dritte Anschlusswelle 17 ist ein um die Rotationsachse 10 rotationsfähiges Sonnenrad 4a des zweiten Planetentriebs 4. Die zweite Anschlusswelle 16 und die dritte Anschlusswelle 17 sind entweder einteilig miteinander ausgebildet oder als jeweils separat ausgebildete Bauteile zumindest drehmomentfest miteinander verbunden.
Das Zweigang-Planetengetriebe 20 ist mit dem Differenzial 5 über eine vierte Anschlusswelle 18 und eine fünfte Anschlusswelle 19 wirkverbunden. Die vierte Anschlusswelle 18 ist ein um die Rotationsachse 10 rotationsfähiger Planetenträger 4b des zweiten Planetentriebs 4. Die fünfte Anschlusswelle 19 ist ein Differenzialkorb 5a des Differenzials 5 und ist damit die Summenwelle 19' des Differenzials 5. Da das Differenzial 5 ein Planetendifferenzial 5' ist, ist der Differenzialkorb 5a der Planetenträger 5a' des Planetendifferenzials 5'.
Das Planetendifferenzial 5' ist über ein Sonnenrad 5d' mit einer Abtriebswelle 21 und über ein Sonnenrad 5e' mit einer Abtriebswelle 22 wirkverbunden. Die unabhängig voneinander um die Rotationsachse rotationsfähigen Abtriebswellen 21 und 22 führen jeweils zu nicht dargestellten angetriebenen Rädern oder jeweils zu einer angetriebenen Welle eines Fahrzeugs.
In 1a ist der erste Planetentrieb 3 in einem Ausschnitt aus 1 vergrößert dargestellt. Der erste Planetentrieb 3 ist aus dem Sonnenrad 3a, aus dem Planetenträger 3b, aus einem Satz Planetenrädern 3c, von denen nur ein Planetenrad 3c dargestellt ist, und aus einem Hohlrad 3d gebildet Der Planetenträger 3b und das Hohlrad 3d sind um die Rotationsachse 10 rotationsfähig in der Antriebsvorrichtung 1 gelagert. Die Planetenräder 3c sind auf Planetenbolzen drehbar an dem Planetenträger 3b gelagert und stehen im Zahneingriff mit dem Sonnenrad 3a und dem Hohlrad 3d.
In 1b ist der zweite Planetentrieb 4 in einem Ausschnitt aus 1 vergrößert dargestellt. Der zweite Planetentrieb 4 ist aus dem Sonnenrad 4a, dem Planetenträger 4b, aus einem Satz Planetenrädern 4c, von denen nur ein Planetenrad dargestellt ist, und aus einem Hohlrad 4d gebildet Die Planetenräder 4c sind auf Planetenbolzen drehbar an dem Planetenträger 4b gelagert und stehen im Zahneingriff mit dem Sonnenrad 4a und dem Hohlrad 4d. Der Planetenträger 4b ist um die Rotationsachse 10 rotationsfähig in der Antriebsvorrichtung gelagert Das Hohlrad 4d ist an dem Gehäuse 6 ortsfest gehalten.
In 1c ist das Planetendifferenzial 5' in einem Ausschnitt aus 1 vergrößert dargestellt. Das Planetendifferenzial 5' ist aus dem Planetenträger 5a, aus zwei Sätzen Ausgleichsrädern 5b und 5c in Form von Planeten 5b' bzw. 5c' und aus den Abtriebsrädern 5d und 5e in Form der Sonnenräder 5d' und 5e' gebildet. Die Planetenräder 5b' des einen Planetensatzes stehen im Zahneingriff mit dem Sonnenrad 5d' und die Planeten 5c' mit dem Sonnenrad 5e'. Außerdem steht jeweils ein Planetenrad 5b' des einen Satzes mit einem Planetenrad 5c' des anderen Planetensatzes im Zahneingriff. Beide Sätze Planeten 5b' und 5c' sind auf Planetenbolzen an dem Planetenträger 5a' drehbar gelagert. Die Sonnenräder 5d' und 5e' sind rotationsfest mit den Abtriebswellen 12 bzw. 22 verbunden. Der Planetenträger 5a' und die Sonnenräder 5d' und 5e' sind drehbar in der Antriebsvorrichtung 1 gelagert.
In 1e sind Schaltkupplung 13, Bremse 12 und die Ein- und Ausrückvorrichtung 11 als Ausschnitt der 1 dargestellt.
Die Schaltkupplung 13 weist einen Konus 13a auf, an dem eine Reibfläche 13b ausgebildet ist. Außerdem ist die Schaltkupplung 13 mit einem Kupplungsglied (27') in Form einer einer Schiebemuffe 27 versehen, der eine Reibfläche 13c drehmomentfest zugeordnet ist. Die Reibfläche 13c ist konisch und korrespondiert hinsichtlich der Geometrie und des Reibverhaltens mit der Reibfläche 13b und liegt dieser axial gegenüber. Der Konus 13a, die Reibflächen 13b und 13c und die Schiebemuffe 27 sind konzentrisch zur Rotationsachse 10 angeordnet. Der Konus 13a ist mit der Antriebswelle 9 drehmomentfest gekoppelt.
Die Bremse 12 weist eine Konus 12a auf, an dem eine konische Reibfläche 12b ausgebildet ist. Der Reibfläche 12b liegt eine der Schiebemuffe 27 zugeordnete Reibfläche 12c gegenüber, die hinsichtlich Geometrie und Reibverhalten mit der Reibfläche 12b korrespondiert. Der Konus 12a und die Reibflächen 12b und 12c sind konzentrisch zur Rotationsachse 10 ausgerichtet. Der Konus 12a ist drehmomentfest gegenüber der Umgebung, also gegenüber dem Gehäuse 6. Die Reibfläche 12b ist dem Konus 12a drehmomentfest zugeordnet.
Die Schiebemuffe 27 ist drehmomentfest aber längs entlang der Rotationsachse 10 verschiebbar mit einer fünften Anschlusswelle 28 verbunden, die das Hohlrad 3d des ersten Planetentriebs 3 ist Die ringförmig ausgebildete Schiebemuffe 27 weist außenumfangsseitig eine Ringnut 27a auf, in die ein Schaltfinger 24a des Stellwandlers 24 eingreift. Der Schaltfinger 24a ist in der Ringnut 27a über ein doppelt in beide Längsrichtungen der Rotationsachse 10 wirkendes Axiallager 29 abgestützt. Das Axiallager 29 kann alternativ ein Radialrillenkugellager, ein doppelreihiges Schrägkugellager oder ein Vierpunktlager sein.
Der Stellantrieb 23 der Ein- und Ausrückvorrichtung 11 ist eine elektrische Maschine und weist als Antriebswelle 23b die Rotorwelle des Elektromotors auf. Mit der Antriebswelle 23b ist ein Zahnrad 26a der getrieblichen Verbindung 26 drehmomentfest verbunden. Das Zahnrad 26a steht im Zahneingriff mit einem weiteren Zahnrad 26b der getrieblichen Verbindung, welches fest auf einer Zwischenwelle 11a sitzt. Die Zwischenwelle 11a ist drehmomentfeste Verbindung zwischen dem Zahnrad 26b und einem Zahnrad 25a der getrieblichen Verbindung 25 und ist mit Abstand achsparallel zur Rotationsachse 10 ausgerichtet, kann alternativ aber auch quer zu dieser ausgerichtet sein. In diesem Fall sind die Zahnräder Kegelräder, während die Zahnräder 26a, 26b, 25a und 25b Stirnräder sind. Das Zahnrad 25a steht im Zahneingriff mit dem Zahnrad 25b, welches drehmomentfest auf dem Außenumfang einer Wälze 24b des Stellwandlers 24 sitzt. Die Walze 24b ist konzentrisch zur Rotationsachse 10 ausgerichtet und weist eine Führungsbahn 24c auf, die im Wesentlichen umfangsseitig der Walze 24b verläuft, jedoch in die Längsrichtungen, d. h. richtungsgleich zur Rotationsachse 10 kurvenförmig ausgelenkt ist.
Die Schiebemuffe 27 kann ausgehend von der in den 1 und 1d gezeigten Neutralposition axial, also längs mit der Rotationsachse 10 gleichgerichtet entweder gegen den Konus 13a oder gegen den Konus 12a verschoben werden. Dazu wird der Stellantrieb 23 angetrieben. Die Antriebswelle 23a schwenkt oder rotiert und treibt über die getrieblichen Verbindungen 26 und 25 die Walze 24b an, welche dadurch um die Rotationsachse 10 schwenkt oder rotiert. Die Führungsbahn 24c bewegt sich gegenüber dem Schaltfinger 24a, der der Kurvenbahn der Führungsbahn 24a angepasst längs zwangsbewegt wird und die Schiebemuffe 27 in Längsrichtung mitnimmt.
Ein erster Gang wird eingelegt, in dem die Reibflächen 12b und 12c miteinander in Reibschluss gebracht werden und das Hohlrad 3d dadurch gegenüber dem Gehäuse 6 festgehalten ist. Bei Rotation der Antriebswelle 9 um die Rotationsachse 10 rotiert das Sonnenrad 3a, welches die Planetenräder 3c um ihre eigene Rotationsachse rotierend antreibt. Die Planetenräder 3c stützen sich an der Innenverzahnung des Hohlrades 3d ab und laufen mit radialem Abstand um die Rotationsachse um, so dass der Planetenträger 3b um die Rotationsachse 10 in Rotation versetzt wird und dadurch das Sonnenrad 4a antreibt.
In der Neutralstellung sind die der Schiebemuffe zugeordneten Reibflächen 12c und 13c vom Reibkontakt mit dem jeweiligen Reibpartner frei.
Ein zweiter Gang wird geschaltet, in dem die Reibflächen 13b und 13c miteinander in Reibkontakt gebracht werden. Dadurch werden das Sonnenrad 3a und das Hohlrad 3d miteinander drehmomentfest verbunden. Da sich das Sonnenrad 3a und das Hohlrad 3d nicht mehr relativ zueinander drehen können, ist die Wirkung des ersten Planetentriebs 3 aufgehoben. Die Antriebswelle 9 treibt das Sonnenrad 3a und das Hohlrad 3d in gleicher Rotationsrichtung um die Rotationsachse 10 an, wodurch der Planetenträger 3b mitgenommen wird und das Sonnenrad 4a antreibt.
2 zeigt eine Antriebsvorrichtung 30, die grundsätzlich gleich aufgebaut ist und funktioniert wie die Antriebsvorrichtung 1 nach 1. Die Antriebsvorrichtung 30 weist jedoch im Unterschied zur Antriebsvorrichtung 1 zusätzlich einen Freilauf 14 (F1) auf, der konzentrisch zur Rotationsachse 10 neben der Bremse 12 angeordnet ist und außen gegenüber dem Gehäuse 6 drehmomentfest abgestützt ist. Innen sitzt der Freilauf 14 drehmomentfest auf der fünften Anschlusswelle 28. Der Freilauf 14 blockiert beim Hochschalten vom ersten Gang in den zweiten Gang solange, bis die Reibflächen 13b und 13c miteinander Reibkontakt eingehen. Der Freilauf 14 läuft frei, wenn Reibkontakt zwischen den Reibflächen 13b und 13c besteht.

Die Antriebsvorrichtungen 1 und 30 sind von weiteren Antrieben unabhängige Antriebsvorrichtungen. 3 dagegen zeigt eine Antriebsvorrichtung 31, in die mit zwei Antrieben unabhängig voneinander oder zusammenwirkend Antriebsleistungen in die Antriebsvorrichtung 31 eingebracht werden kann. Einer der Antriebe ist die elektrische Maschine 2, der andere Antrieb kann ein Verbrennungsmotor oder eine weitere elektrische Maschine sein. Die Antriebsleistung des zuletzt genannten und in 3 nicht dargestellten Antriebs wird über einen Winkeltrieb 32 in die Antriebsvorrichtung 31 eingebracht. Der Winkeltrieb 32 weist eine Ritzelwelle 32a auf, die um die eigene Rotationsachse 32b rotierbar zum Beispiel in dem Gehäuse 6 gelagert ist. Die Rotationsachse 32b ist quer zur Rotationsachse 10 gerichtet. Auf der Ritzelwelle 32a sitzt drehmomentfest ein Ritzel 32c, welches mit einem Tellerrad 32d im Zahneingriff steht. Das Tellerrad 32d ist wahlweise drehmomentfest am Planetenträger 4b oder am Planetenträger 5a' befestigt. Bezugszeichen

1	Antriebsvorrichtung	19/19'	fünfte Anschlusswelle/Summenwelle
2	elektrische Maschine	20	Zweigang-Planetengetriebe
3	erster Planetentrieb	21	Antriebswelle
3a	Sonnenrad	22	Antriebswelle
3b	Planetenträger	23	Stellantrieb
3c	Planetenrad	23a	Achse
3d	Hohlrad	23b	Antriebswelle
4	zweiter Planetentrieb	24	Stellwandler
4a	Sonnenrad	24a	Schaltfinger
4b	Planetenträger	24b	Walze
4c	Planet	24c	Führungsbahn
4d	Hohlrad	25	getriebliche Verbindung
5/5'	Differenzial/Planetendifferenzial	25a	Zahnrad
5a/5a'	Differenzialkorb/Planetenträger	25b	Zahnrad
5b/5b'	Ausgleichsrad/Planet	26	getriebliche Verbindung
5c/5c'	Ausgleichsrad/Planet	26a	Zahnrad
5d/5d'	Abtriebsrad/Sonnenrad	26b	Zahnrad
5e/5e'	Abtriebsrad/Sonnenrad	27/27'	Schiebemuffe/Kupplungsglied
6	Gehäuse	27a	Ringnut
7	Rotor	28	fünfte Anschlusswelle
8	Stator	29	Axiallager
9/9'	Rotorwelle/Antriebswelle	30	Antriebsvorrichtung
10	Rotationsachse	31	Antriebsvorrichtung
11	Ein- und Ausrückvorrichtung	32	Winkeltrieb
11a	Zwischenwelle	32a	Ritzelwelle
12	Bremse	32b	Rotationsachse
12a	Konus	32c	Ritzel
12b	Reibfläche	32d	Tellerrad
12c	Reibfläche
13	Schaltkupplung
13a	Konus
13b	Reibfläche
13c	Reibfläche
14	Freilaufkupplung
15	erste Anschlusswelle
16	zweite Anschlusswelle
17	dritte Anschlusswelle
18	vierte Anschlusswelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005022926 B3 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Zahnradgetriebe” J. Loomann, dritte erweiterte Ausgabe von 1996, Kapitel 3.1 [0011]

Claims

Antriebsvorrichtung (1, 30, 31) mit wenigstens einer elektrischen Maschine (2), mit einem Schaltgetriebe, mit einem durch die elektrische Maschine (2) über das Schaltgetriebe antreibbaren Differenzial (5), mit mindestens einer drehmomentenfesten ersten Wirkverbindung zwischen einer ersten Antriebswelle (9') der elektrischen Maschine (2) und dem Schaltgetriebe, mit einer koaxial zur elektrischen Maschine (2) ausgerichteten Schaltkupplung (13) in einer zweiten Wirkverbindung zwischen der ersten Antriebswelle (9') und dem Schaltgetriebe, wobei an der Schaltkupplung (13) eine Ein- und Ausrückvorrichtung (11) angreift, mit einem Stellantrieb (23) für die Ein- und Ausrückvorrichtung (11), welcher eine zweite Antriebswelle (23b) mit einer Achse (23a) aufweist, um welche die zweite Antriebswelle (23b) zumindest schwenkbar ist, und wobei die Rotationsachse (10) der ersten Antriebswelle (9') und die Achse (23a) der zweiten Antriebswelle (23b) zueinander parallel sind, mit einer dritten drehmomentenfesten Wirkverbindung zwischen der zweiten Antriebswelle (23b) und einem Stellwandler (24), welcher mittels der zweiten Antriebswelle (23b) zumindest mittelbar antreibbar ist und welcher linearbeweglich an der Schaltkupplung (13) angreift.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, in der die Rotationsachse (10) und die Achse (23a) mit Abstand zueinander parallel sind.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, in der der Stellantrieb (23) eine weitere elektrische Maschine aufweist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, in der das Schaltgetriebe ein Planetengetriebe (20) mit wenigstens einem Planetentrieb (3, 4) ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, in der die erste Wirkverbindung eine Verbindung zwischen der ersten Antriebswelle (9') der elektrischen Maschine (2) und einer ersten Anschlusswelle (15) eines ersten Planetentriebs (3) des Schaltgetriebes ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, in der die Schaltkupplung (13) ein Kupplungsglied (27') aufweist, über welches zwei Anschlusswellen (15, 28) des ersten Planetentriebs (3) ein- und ausrückbar wirkverbunden sind.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, mit einem zweiten Planetentrieb (4), welcher getrieblich zwischen dem ersten Planetentrieb (3) und dem Differenzial (5) ausgebildet und mit diesen verbunden ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, in der das Differenzial (5) ein Planetendifferenzial (5') mit wenigstens einem dritten Planetentrieb ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, mit wenigstens einer getrieblichen Wirkverbindung (25, 26) zwischen der zweiten Antriebswelle (23b) und dem Stellwandler (24), über die der Stellwandler (24) antreibbar ist.