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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen, mit einem solchen elektrischen Antriebsstrang.
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Die
DE 10 2022 001 133 A1 offenbart eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer als Axialflussmaschine ausgebildeten elektrischen Maschine, welche einen Stator und zwei relativ zu dem Stator drehbare Rotoren aufweist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen elektrischen Antriebsstrang zu schaffen, sodass eine besonders kompakte Bauweise des elektrischen Antriebsstrangs realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Antriebsstrang mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen auch als elektrische Antriebseinrichtung bezeichneten oder als elektrische Antriebseinrichtung ausgebildeten elektrischen Antriebsstrang für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug, welches vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand den elektrischen Antriebsstrang aufweist. Der elektrische Antriebsstrang weist eine elektrische Maschine auf, welche einen Stator und einen Rotor aufweist. Vorzugsweise ist die elektrische Maschine als eine Hochvolt-Komponente ausgebildet, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist und ganz vorzugsweise mehrere Hundert Volt beträgt. Der Rotor ist mittels des Stators antreibbar und dadurch um eine Maschinendrehachse relativ zu dem Stator drehbar. Der Antriebsstrang weist auch ein Differentialgetriebe auf, welches auch einfach als Differential bezeichnet wird. Das Differentialgetriebe weist eine, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit dem Rotor verbundene Differentialeingangswelle auf. Des Weiteren weist das Differentialgetriebe eine erste Differentialausgangswelle auf, welche beispielsweise drehmomentübertragend mit der Differentialeingangswelle verbunden oder verbindbar ist. Beispielsweise ist die erste Differentialausgangswelle, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit der Differentialeingangswelle verbunden. Das Differentialgetriebe weist außerdem eine zweite Differentialausgangswelle auf, welche beispielsweise drehmomentübertragend mit der Differentialeingangswelle verbindbar oder verbunden. Insbesondere ist die zweite Differentialausgangswelle, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit der Differentialeingangswelle verbunden. Beispielsweise weist das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung des Kraftfahrzeugs aufeinanderfolgend und somit hintereinander angeordnete Fahrzeugachsen auf, nämlich eine erste Fahrzeugachse und eine zweite Fahrzeugachse. Die jeweilige Fahrzeugachse weist wenigstens oder genau zwei einfach auch als Räder bezeichnete Fahrzeugräder auf, wobei die jeweiligen Fahrzeugräder der jeweiligen Fahrzeugachse auf in Fahrzeugquerrichtung des Kraftfahrzeugs einander gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Die Fahrzeugräder sind Bodenkontaktelemente, über welche das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs nach unten hin an einem Boden abgestützt oder abstützbar ist. Wird das Kraftfahrzeug entlang des Bodens gefahren, während das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs nach unten hin über die Bodenkontaktelemente an dem Boden abgestützt ist, so rollen die Bodenkontaktelemente, insbesondere direkt, an dem Boden ab. Die Fahrzeugräder der ersten Fahrzeugachse werden auch als erste Fahrzeugräder bezeichnet, und die Fahrzeugräder der zweiten Fahrzeugachse werden auch als zweite Fahrzeugräder bezeichnet. Beispielsweise sind die ersten Fahrzeugräder unter Umgehung der zweiten Fahrzeugräder von dem Differentialgetriebe antreibbar, insbesondere derart, dass die ersten Fahrzeugräder insbesondere unter Umgehung der zweiten Fahrzeugräder von der Differentialeingangswelle über die Differentialausgangswellen antreibbar sind. Dabei ist beispielsweise eines der ersten Fahrzeugräder von der ersten Differentialausgangswelle unter Umgehung der zweiten Differentialausgangswelle und unter Umgehung des anderen der ersten Fahrzeugräder antreibbar, sodass die erste Differentialausgangswelle dem einen der ersten Fahrzeugräder zugeordnet ist. Beispielsweise ist das andere der ersten Fahrzeugräder von der zweiten Differentialausgangswelle insbesondere unter Umgehung der ersten Differentialausgangswelle und unter Umgehung des einen der ersten Fahrzeugräder antreibbar, sodass die zweite Differentialausgangswelle dem anderen der ersten Fahrzeugräder zugeordnet ist. Beispielsweise ist die erste Differentialausgangswelle drehmomentübertragend mit dem einen der ersten Fahrzeugräder verbindbar oder verbunden. Insbesondere ist die erste Differentialausgangswelle, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit dem einen der ersten Fahrzeugräder verbunden. Beispielsweise ist die zweite Differentialausgangswelle drehmomentübertragend mit dem anderen der ersten Fahrzeugräder verbindbar oder verbunden. Ganz insbesondere ist die zweite Differentialausgangswelle, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit dem anderen der ersten Fahrzeugräder verbunden. Beispielsweise ist die jeweilige Differentialausgangswelle um eine jeweilige Differentialausgangswellendrehachse relativ zu dem Stator drehbar. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Differentialausgangswellen koaxial zueinander angeordnet sind, sodass die Differentialausgangswellendrehachsen zusammenfallen.
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Der elektrische Antriebsstrang weist auch eine insbesondere zusätzlich zu dem Differentialgetriebe vorgesehene, erste Übersetzungsstufe und eine insbesondere zusätzlich zu dem Differentialgetriebe und zusätzlich zu der ersten Übersetzungsstufe vorgesehene, zweite Übersetzungsstufe auf.
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Die Differentialeingangswelle ist beispielsweise um eine Differentialeingangswellendrehachse relativ zu dem Stator drehbar. Dabei ist es denkbar, dass die Differentialeingangswellendrehachse mit der jeweiligen Differentialausgangswellendrehachse zusammenfällt. Ferner ist es denkbar, dass die Differentialeingangswellendrehachse von der jeweiligen Differentialausgangswellendrehachse beabstandet ist und parallel zur jeweiligen Differentialausgangswellendrehachse verläuft.
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Das Differentialgetriebe, dessen axiale Richtung mit der Differentialeingangswellendrehachse zusammenfällt, ist koaxial zu dem Rotor angeordnet, sodass die Differentialeingangswellendrehachse mit der auch als Rotordrehachse bezeichneten Maschinendrehachse zusammenfällt. Somit fällt beispielsweise die jeweilige Differentialausgangswellendrehachse mit der Maschinendrehachse zusammen, die auch als Rotordrehachse bezeichnet wird. Das Differentialgetriebe, dessen radiale Richtung senkrecht zur axialen Richtung des Differentialgetriebes und somit senkrecht zur Differentialeingangswellendrehachse und senkrecht zur Rotordrehachse verläuft, ist hinsichtlich der Rotordrehachse, das heißt bezogen auf die Rotordrehachse, radial innerhalb des Stators angeordnet. Dies bedeutet, dass das Differentialgetriebe in radialer Richtung des Differentialgetriebes, das heißt entlang der radialen Richtung des Differentialgetriebes betrachtet, dessen radiale Richtung senkrecht zur Rotordrehachse verläuft, innerhalb des Stators angeordnet ist. Unter dem Merkmal, dass das Differentialgetriebe hinsichtlich der Rotordrehachse radial innerhalb des Stators angeordnet ist, ist zu verstehen, dass das Differentialgetriebe in einem Bereich kleinerer, in radialer Richtung des Differentialgetriebes, das heißt entlang der radialen Richtung des Differentialgetriebes und somit senkrecht zur Rotordrehachse verlaufender Radien als der Stator angeordnet ist. Der jeweilige Radius bezieht sich somit auf die Rotordrehachse, sodass ein jeweiliger Mittelpunkt des jeweiligen Radius auf der Rotordrehachse liegt.
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Des Weiteren ist es vorgesehen, dass das Differentialgetriebe axial überlappend zu dem Stator angeordnet ist. Dies bedeutet, dass das Differentialgetriebe und der Stator in axialer Richtung des Differentialgetriebes und somit entlang der Differentialeingangswellendrehachse und der Rotordrehachse betrachtet in einem Bereich gleicher in axialer Richtung des Differentialgetriebes und somit entlang der Rotordrehachse und der Differentialeingangswellendrehachse verlaufender und somit axialer Koordinaten angeordnet sind.
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Die elektrische Maschine kann, insbesondere über ihren Rotor, Antriebsdrehmomente zum Antreiben der ersten Fahrzeugräder bereitstellen, sodass die ersten Fahrzeugräder über das Differentialgetriebe von dem jeweiligen Antriebsdrehmoment antreibbar sind. Das Differentialgetriebe ist dazu ausgebildet, das jeweilige Antriebsdrehmoment auf die ersten Fahrzeugräder zu verteilten oder aufzuteilen. Insbesondere weist das Differentialgetriebe die bereits hinlänglich aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannte Funktion auf, dass bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs sich das kurvenäußere erste Fahrzeugrad mit einer größeren Drehzahl dreht oder drehen kann als das kurveninnere erste Fahrzeugrad, insbesondere während die ersten Fahrzeugräder von dem Antriebsdrehmoment und somit von der elektrischen Maschine, insbesondere von dem Rotor, über das Differentialgetriebe antreibbar sind oder angetrieben werden, insbesondere während die ersten Fahrzeugräder über das Differentialgetriebe drehmomentübertragend mit dem Rotor und somit der elektrischen Maschine gekoppelt sind.
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Hinsichtlich eines von der elektrischen Maschine, insbesondere von dem Rotor, ausgehenden und zu den Übersetzungsstufen verlaufenden Drehmomentenflusses, entlang welchem beispielsweise das jeweilige Antriebsdrehmoment von dem Rotor auf die Übersetzungsstufen übertragbar ist, ist die erste Übersetzungsstufe stromab der ersten Differentialausgangswelle und beispielsweise stromauf des einen der ersten Fahrzeugräder angeordnet, und die zweite Übersetzungsstufe ist stromab der zweiten Differentialausgangswelle und insbesondere stromauf des anderen der ersten Fahrzeugräder angeordnet. Somit ist es insbesondere denkbar, dass die erste Übersetzungsstufe von der ersten Differentialausgangswelle antreibbar ist, sodass das eine der ersten Fahrzeugräder über die erste Übersetzungsstufe von der ersten Differentialausgangswelle antreibbar ist. Somit ist die zweite Übersetzungsstufe von der zweiten Differentialausgangswelle antreibbar, sodass das andere der ersten Fahrzeugräder über die zweite Übersetzungsstufe und der zweiten Differentialausgangswelle antreibbar ist. Insbesondere ist die erste Übersetzungsstufe über die erste Differentialausgangswelle von der Differentialeingangswelle insbesondere unter Umgehung der zweiten Differentialausgangswelle und unter Umgehung der zweiten Übersetzungsstufe antreibbar, und die zweite Übersetzungsstufe ist über die zweite Differentialausgangswelle von der Differentialeingangswelle unter Umgehung der ersten Übersetzungsstufe und unter Umgehung der ersten Differentialausgangswelle antreibbar. Bezogen auf einen ersten Drehmomentenfluss, entlang welchem das jeweilige Antriebsdrehmoment von dem Rotor auf das eine der ersten Fahrzeugräder übertragbar ist, ist die Differentialeingangswelle stromab des Rotors, die erste Differentialausgangswelle stromab der Differentialeingangswelle, die erste Übersetzungsstufe stromab der ersten Differentialausgangswelle und das eine der ersten Fahrzeugräder stromab der ersten Übersetzungsstufe angeordnet. Bezogen auf einen zweiten Drehmomentenfluss, entlang welchem das jeweilige Antriebsdrehmoment auf das andere der ersten Fahrzeugräder übertragbar ist, ist die Differentialeingangswelle stromab des Rotors, die zweite Differentialausgangswelle stromab der Differentialeingangswelle, die zweite Übersetzungsstufe stromab der zweiten Differentialausgangswelle und das andere der ersten Fahrzeugräder stromab der zweiten Übersetzungsstufe angeordnet.
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Um nun eine besonders kompakte Bauweise und somit einen besonders bauraumgünstigen Aufbau des elektrischen Antriebsstrangs realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die erste Übersetzungsstufe ein, insbesondere permanent, drehfest mit der ersten Differentialausgangswelle verbundenes erstes Zahnrad, insbesondere erstes Stirnrad, sowie ein, insbesondere permanent, mit dem ersten Zahnrad kämmendes und zu dem ersten Zahnrad achsversetzt angeordnetes erstes Hohlrad aufweist, welches auch als erstes Innenrad oder erstes Innenzahnrad bezeichnet wird. Das erste Zahnrad ist um eine erste Zahnraddrehachse relativ zu dem Stator drehbar. Die Differentialausgangswellendrehachse, um die die erste Differentialausgangswelle relativ zu dem Stator drehbar ist, wird auch als erste Differentialausgangswellendrehachse bezeichnet, und die Differentialausgangswellendrehachse, um die die zweite Differentialausgangswelle relativ zu dem Stator drehbar ist, wird auch als zweite Differentialausgangswellendrehachse bezeichnet. Das erste Zahnrad ist koaxial zu der ersten Differentialausgangswelle angeordnet, sodass die erste Zahnraddrehachse mit der ersten Differentialausgangswellendrehachse zusammenfällt. Das erste Hohlrad ist um eine erste Hohlraddrehachse relativ zu dem Stator drehbar. Da das erste Hohlrad achsversetzt zu dem ersten Zahnrad angeordnet ist, verläuft die erste Hohlraddrehachse parallel zur ersten Zahnraddrehachse, wobei die erste Hohlraddrehachse von der ersten Zahnraddrehachse beabstandet ist.
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Mit dem Begriff „Hohlrad“ ist ein Zahnrad gemeint das eine zu seiner Drehachse hin ausgerichtete Verzahnung aufweist. Verzahnungsspitzen dieser Verzahnung weisen also zu der Drehachse des Hohlrades hin, wobei Verzahnungstäler dieser Verzahnung von der Drehachse wegweisen. Das Hohlrad kämmt üblicherweise mit einem weiteren Zahnrad, dessen Verzahnung, bezogen auf die Hohlrad-Drehachse, radial innerhalb der Hohlrad-Verzahnung angeordnet ist.
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Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die zweite Übersetzungsstufe ein, insbesondere permanent, drehfest mit der zweiten Differentialausgangswelle verbundenes zweites Zahnrad, insbesondere zweites Stirnrad, sowie ein insbesondere permanent, mit dem zweiten Zahnrad kämmendes und zu dem zweiten Zahnrad achsversetzt angeordnetes zweites Hohlrad aufweist, welche auch als zweites Innenrad oder zweites Innenzahnrad bezeichnet wird. Das zweite Hohlrad ist um eine zweite Hohlraddrehachse relativ zu dem Stator drehbar. Da das zweite Hohlrad achsversetzt zu dem zweiten Zahnrad angeordnet ist, ist die zweite Hohlraddrehachse von der zweiten Zahnraddrehachse beabstandet, wobei die zweite Hohlraddrehachse parallel zur zweiten Zahnraddrehachse verläuft. Das zweite Zahnrad ist koaxial zu der zweiten Differentialausgangswelle angeordnet, sodass die zweite Zahnraddrehachse mit der zweiten Differentialausgangswellendrehachse zusammenfällt. Denkbar ist, dass die Hohlräder koaxial zueinander angeordnet sind, sodass vorzugsweise die Hohlraddrehachsen zusammenfallen.
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Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente wie beispielsweise die erste Differentialausgangswelle und das erste Zahnrad 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 die erste Differentialausgangswellendrehachse und die erste Zahnraddrehachse mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit, insbesondere relativ zu einem Bezugselement wie beispielsweise dem Stator, drehen. Mit anderen Worten sind zwei insbesondere drehbar gelagerte Elemente drehfest miteinander verbunden, wenn sie koaxial zueinander angeordnet sind, insbesondere bezogen auf die Bauelementdrehachse, wenn sie derart miteinander verbunden sind, dass sie, insbesondere immer, mit gleicher Winkelgeschwindigkeit drehen. Ein Element ist drehfest mit einem Bezugselement wie beispielsweise dem Stator verbunden, wenn es nicht gegenüber, das heißt relativ zu dem Bezugselement verdreht werden kann.
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Das Differentialgetriebe kann beispielsweise als ein Kegelradgetriebe ausgebildet sein, wobei dann beispielsweise die Differentialeingangswelle ein Differentialkäfig ist. Ferner ist es denkbar, dass das Differentialgetriebe als ein auch als Planetendifferential bezeichnetes Planetendifferentialgetriebe ausgebildet ist.
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Unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente drehmomentübertragend miteinander verbunden oder gekoppelt ist, ist zu verstehen, dass die Bauelemente derart miteinander gekoppelt oder verbunden sind, dass Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können, wobei dann, wenn die Bauelemente drehfest miteinander verbunden oder gekoppelt sind, die Bauelemente auch drehmomentübertragend miteinander verbunden oder gekoppelt sind. Zwei drehmomentübertragend miteinander verbundene Bauelemente können somit drehfest miteinander verbunden sein. Ferner ist es denkbar, dass zwei drehmomentübertragend miteinander verbundene Bauelemente über eine zwischengeschaltete Übersetzungseinheit drehmomentübertragend miteinander verbunden sind, sodass über die Übersetzungseinheit Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können, während die Bauelemente drehmomentübertragend miteinander verbunden sind, wobei die Bauelemente jedoch relativ zueinander drehbar sein können.
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Unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente permanent drehmomentübertragend miteinander verbunden oder gekoppelt sind, ist zu verstehen, dass nicht etwa ein Schaltelement vorgesehen ist, welches zwischen einem die Bauelemente drehmomentübertragend miteinander verbindenden oder koppelnden Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umschaltbar, 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 verbunden oder gekoppelt, dass ein Drehmoment zwischen den Bauelementen übertragen werden kann. Somit ist beispielsweise eines der Bauelemente von dem jeweils anderen Bauelement antreibbar beziehungsweise umgekehrt.
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Insbesondere ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente permanent drehfest miteinander verbunden oder gekoppelt sind, zu verstehen, dass nicht etwa ein Schaltelement vorgesehen ist, welches zwischen einem die Bauelemente drehfest miteinander verbindenden oder koppelnden Koppelzustand und einem Entkoppelzustand 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 drehfest miteinander verbunden oder gekoppelt. Ferner ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente drehfest miteinander verbindbar oder koppelbar sind, zu verstehen, dass den Bauelementen ein Umschaltelement zugeordnet ist, welches zwischen wenigstens einem Koppelzustand und wenigstens einem Entkoppelzustand umschaltbar ist. In dem Koppelzustand sind die Bauelemente mittels des Umschaltelements drehfest miteinander verbunden oder gekoppelt. In dem Entkoppelzustand sind die Bauelemente voneinander entkoppelt, sodass in dem Entkoppelzustand die Bauelemente relativ zueinander um die Bauelementdrehachse drehbar sind und kein Drehmoment zwischen den Bauelementen über das Umschaltelement übertragen werden kann. Entsprechendes gilt für das Merkmal, dass zwei Bauelemente drehmomentübertragend miteinander verbindbar oder koppelbar sind. Somit ist beispielsweise unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente drehmomentübertragend miteinander verbindbar oder koppelbar sind, zu verstehen, dass den Bauelementen ein Schaltelement zugeordnet ist, welches zwischen einem Verbindungszustand und wenigstens einem Freigabezustand umschaltbar ist. In dem Verbindungszustand sind die Bauelemente mittels des Schaltelements drehmomentübertragend miteinander gekoppelt oder verbunden, sodass Drehmomente zwischen den Bauelementen insbesondere über das Schaltelement übertragen werden können. In dem Freigabezustand sind die Bauelemente voneinander entkoppelt, sodass in dem Freigabezustand kein Drehmoment zwischen den Bauelementen über das Schaltelement übertragen werden kann.
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Unter dem Merkmal, dass zwei Zahnräder wie beispielsweise das erste Zahnrad und das erste Hohlrad permanent miteinander kämmen, ist zu verstehen, dass die Zahnräder nicht etwa relativ zueinander zwischen einer ersten Stellung, in welcher die Zahnräder über ihre Verzahnungen miteinander kämmen und somit in Eingriff miteinander stehen, und einer zweiten Stellung bewegbar sind, in welcher die Zahnräder über ihre Verzahnungen nicht kämmen, mithin die Zahnräder beziehungsweise die Verzahnungen nicht miteinander in Eingriff stehen, sondern die Zahnräder kämmen stets und somit immer, mithin permanent miteinander, sodass die Verzahnungen der Zahnräder permanent, mithin immer und somit stets in Eingriff miteinander stehen.
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Beispielsweise weist das erste Zahnrad eine erste Außenverzahnung auf, die, insbesondere permanent, in Eingriff mit einer ersten Innenverzahnung des ersten Hohlrads steht. Beispielsweise weist das zweite Zahnrad eine zweite Außenverzahnung und das zweite Hohlrad eine zweite Innenverzahnung auf, wobei die zweite Außenverzahnung, insbesondere permanent, mit der zweiten Innenverzahnung kämmt, mithin, insbesondere permanent, in Eingriff mit der zweiten Innenverzahnung steht.
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Das erste Zahnrad und das erste Hohlrad bilden ein erstes Innenradgetriebe, und das zweite Zahnrad und das zweite Hohlrad bilden ein zweites Innenradgetriebe. Somit ist die jeweilige Übersetzungsstufe als ein jeweiliges Innenradgetriebe ausgebildet. Das jeweilige Hohlrad ist beispielsweise ein jeweiliges Übersetzungs-Ausgangszahnrad, sodass beispielsweise bezogen auf den ersten Drehmomentenfluss das erste Hohlrad stromab des ersten Zahnrads angeordnet ist, und dass bezogen auf den zweiten Drehmomentenfluss das zweite Hohlrad stromab des zweiten Zahnrads angeordnet ist.
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Das jeweilige Zahnrad ist beispielsweise ein Übersetzungs-Eingangszahnrad, welches bezogen auf die jeweilige Hohlraddrehachse radial innerhalb der jeweiligen, auch als Hohlradverzahnung bezeichneten Innenverzahnung liegt. Insbesondere im Vergleich zu Stirnradstufen mit zwei miteinander kämmenden Stirnrädern weist ein solches Innenradgetriebe vergleichsweise geringere Verzahnungsverluste, insbesondere Verzahnungsreibungsverluste, auf, sodass ein besonders effizienter Antrieb realisiert werden kann.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der elektrische Antriebsstrang ein Gehäuse auf. Insbesondere ist der Stator zumindest mittelbar, insbesondere direkt, drehfest, insbesondere permanent drehfest, mit dem Gehäuse verbunden. Somit ist die jeweilige Differentialausgangswelle um die jeweilige Differentialausgangswellendrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar, und der Rotor ist um die Rotordrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar. Außerdem ist die Differentialeingangswelle um die Differentialeingangswellendrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar. Das jeweilige Zahnrad ist um die Zahnraddrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar, und das jeweilige Hohlrad ist um die jeweilige Hohlraddrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar.
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Um eine besonders kompakte Bauweise realisieren zu können, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Gehäuse ein Grundgehäuse aufweist, welches hinsichtlich der Rotordrehachse axial, das heißt in axialer Richtung der elektrischen Maschine überlappend zu der elektrischen Maschine angeordnet ist. Dies bedeutet, dass das Grundgehäuse und die elektrische Maschine in axialer Richtung der elektrischen Maschine und somit entlang der Rotordrehachse betrachtet in einem Bereich gleicher, in axialer Richtung der elektrischen Maschine und somit entlang der Rotordrehachse verlaufender Koordinaten angeordnet sind.
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Das Gehäuse weist außerdem vorzugsweise einen ersten Gehäusedeckel auf, welcher vorzugsweise separat von dem Grundgehäuse ausgebildet und zumindest mittelbar, insbesondere direkt, mit dem Grundgehäuse verbunden ist, insbesondere derart, dass Relativbewegungen zwischen dem Grundgehäuse und dem Gehäusedeckel unterbunden sind. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die erste Übersetzungsstufe hinsichtlich der ersten Hohlraddrehachse radial innerhalb des ersten Gehäusedeckels sowie axial überlappend zu dem ersten Gehäusedeckel angeordnet ist. Somit ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die erste Übersetzungsstufe und der erste Gehäusedeckel in axialer Richtung der ersten Übersetzungsstufe und somit entlang der Hohldrehachse betrachtet in einem Bereich gleicher, in axialer Richtung der ersten Übersetzungsstufe und somit entlang der ersten Hohlraddrehachse verlaufender Koordinaten angeordnet sind. Außerdem ist es vorgesehen, dass die erste Übersetzungsstufe in einem Bereich kleinerer, in radialer Richtung der ersten Übersetzungsstufe und somit senkrecht zur ersten Hohlraddrehachse verlaufender Radien als der erste Gehäusedeckel angeordnet ist. Hierdurch kann ein besonders kompakter Aufbau des elektrischen Antriebsstrangs dargestellt werden.
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Um einen besonders kompakten Aufbau des elektrischen Antriebsstrangs realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass ein erster Lagerarm mit dem Gehäuse, insbesondere permanent, drehfest verbunden ist, wobei der erste Lagerarm auch axial, das heißt in axialer Richtung der ersten Differentialausgangswelle und somit entlang der ersten Differentialausgangswellendrehachse betrachtet fest mit dem Gehäuse verbunden ist, sodass entlang der ersten Differentialausgangswelle verlaufende Relativbewegungen zwischen dem ersten Lagerarm und dem Gehäuse unterbunden sind. Der erste Lagerarm ist dabei zur Lagerung der ersten Differentialausgangswelle vorgesehen, sodass beispielsweise die erste Differentialausgangswelle drehbar an dem ersten Lagerarm gelagert ist. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der erste Lagerarm hinsichtlich der ersten Hohlraddrehachse axial überlappend zu dem ersten Gehäusedeckel angeordnet ist, sodass der erste Lagerarm und der erste Gehäusedeckel zumindest teilweise in einem Bereich gleicher, in axialer Richtung des ersten Hohlrads und somit der ersten Übersetzungsstufe und somit entlang der ersten Hohlraddrehachse verlaufender Koordinaten angeordnet sind.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Lagerarm unter Umgehung des ersten Gehäusedeckels mit dem Grundgehäuse verbunden ist. Dies bedeutet, dass der erste Lagerarm nicht oder nicht nur über den ersten Gehäusedeckel mit dem Grundgehäuse verbunden ist. Ganz vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der erste Lagerarm unter gänzlicher, das heißt vollständiger Umgehung des ersten Gehäusedeckels mit dem Grundgehäuse verbunden ist, sodass vorzugsweise eine Verbindung des ersten Lagerarms mit dem Grundgehäuse über den ersten Gehäusedeckel vollständig, das heißt gänzlich, unterbleibt, das heißt dass keine, insbesondere überhaupt keine, Verbindung des ersten Lagerarms über den ersten Gehäusedeckel mit dem Grundgehäuse vorgesehen ist. Dadurch kann eine besonders kompakte Bauweise dargestellt werden.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Lagerarm einen ersten Lagerzapfen aufweist, welcher auf einer, insbesondere in axialer Richtung der elektrischen Maschine und somit entlang der Rotordrehachse betrachtet, von der elektrischen Maschine abgewandten Seite des ersten Zahnrads sowie hinsichtlich der Rotordrehachse radial innerhalb einer Verzahnung, insbesondere der ersten Außenverzahnung, des ersten Zahnrads angeordnet ist. Dies bedeutet, dass der erste Lagerzapfen hinsichtlich der Rotordrehachse in einem Bereich kleinerer, in radialer Richtung der elektrischen Maschine und somit senkrecht zur Rotordrehachse, mithin senkrecht zur axialen Richtung der elektrischen Maschine verlaufender Radien als die Verzahnung des ersten Zahnrads angeordnet ist. Dadurch kann insbesondere in radialer Richtung der elektrischen Maschine betrachtet ein besonders geringer Bauraumbedarf des Antriebsstrangs realisiert werden.
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Mit dem Begriff „Lagerzapfen“ ist ein zumindest abschnittsweise zylinderförmiges Bauteil gemeint, welches dazu ausgebildet ist, ein Lager, insbesondere ein Wälzlager, zu tragen. Eine Längsachse des zylinderförmigen Bauteiles, und somit eine Längsachse des Lagerzapfens, ist parallel zu der Zahnraddrehachse, d.h. parallel zu der ersten Drehachse angeordnet. Insbesondere ist die Längsachse des Lagerzapfens koaxial zu der Zahnraddrehachse angeordnet.
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Mit dem Begriff „zumindest abschnittsweise“ ist gemeint, dass zumindest ein axialer Erstreckungsabschnitt des Lagerzapfens axial zwischen der Verzahnung des Zahnrades und dem Tellerelement des Hohlrades angeordnet ist.
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Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass, insbesondere in einer Querschnittsebene betrachtet, ein Querschnitt des ersten Lagerarms in Form eines liegenden Us ausgebildet ist, mithin die Form eines liegenden Us aufweist, wobei vorzugsweise in der Querschnittsebene die Rotordrehachse verläuft. Unter dem Merkmal, dass der Querschnitt des ersten Lagerarms insbesondere in der Querschnittsebene betrachtet die Form eines liegenden Us aufweist, ist zu verstehen, dass, insbesondere in der Querschnittsebene betrachtet, der Querschnitt des ersten Lagerarms U-förmig ausgebildet ist und somit eine U-Form, mithin eine Form eines Us aufweist, wobei das U liegt und somit auf, insbesondere genau, einer Seite des Us, dessen Seite beispielsweise in axialer Richtung der elektrischen Maschine dem ersten Zahnrad zugewandt oder von dem ersten Zahnrad ist, offen ist. Dabei ist es ferner vorzugsweise vorgesehen, dass der erste Lagerzapfen einen hinsichtlich der ersten Hohlraddrehachse radial außenliegenden ersten Schenkel des liegenden Us bildet, wobei ein hinsichtlich der ersten Hohlraddrehachse radial innenliegender Schenkel des liegenden Us, insbesondere unter Umgehung des ersten Gehäusedeckels, mit dem Grundgehäuse verbunden ist. Hierdurch kann eine besonders kompakte Bauweise des elektrischen Antriebsstrangs dargestellt werden.
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Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die erste Differentialausgangswelle mittels genau dreier Lager, unmittelbar, insbesondere an dem Gehäuse, gelagert ist, wobei die Differentialausgangswelle mittels eines ersten der Lager unmittelbar gegen den oder an dem ersten Lagerzapfen, mittels eines zweiten der Lager unmittelbar gegen das oder an dem Grundgehäuse und mittels eines dritten der Lager unmittelbar gegen die oder an der Rotorwelle, insbesondere jeweils drehbar gelagert ist. Dadurch kann ein besonders bauraumgünstiger Aufbau des Antriebsstrangs realisiert werden.
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Um eine besonders kompakte Bauweise des elektrischen Antriebsstrangs darstellen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das dritte Lager als ein Festlager ausgebildet ist. Das dritte Lager steht beispielsweise bei einer Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs.
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Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die erste Differentialausgangswelle mittels eines als Schräglager ausgebildeten ersten Festlagers gegenüber einer, insbesondere permanent, drehfest mit dem Rotor verbundenen Rotorwelle gelagert ist, wobei die zweite Differentialausgangswelle mittels eines als Schräglager ausgebildeten zweiten Festlagers gegenüber der Rotorwelle gelagert ist. Ein Vorteil hierbei ist, dass sich Axialkräfte in oder an den insbesondere in axialer Richtung des Differentialgetriebes und somit entlang der Differentialeingangswelle voneinander beabstandeten Schräglagern gegenseitig aufheben und daher nicht in das Gehäuse eingeleitet werden müssen, wobei ein besonders reibungsarmer Betrieb realisiert werden kann. Bei in die Rotorwelle eingeleiteten Axialkräften entstehen in der Regel keine Reibungsverluste, da nur bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs Differenzdrehzahlen zwischen Differentialausgangswellen und der Rotorwelle auftreten.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes und vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches einen elektrischen Antriebsstrang gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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Da das Differentialgetriebe hinsichtlich der Rotordrehachse radial innerhalb des Stators und somit entlang einer senkrecht zur Rotordrehachse verlaufenden Geraden betrachtet in einem Bereich kleinerer, entlang der Gerade verlaufender Radien angeordnet ist, und da das Differentialgetriebe hinsichtlich der Rotordrehachse und somit entlang der Rotordrehachse betrachtet axial überlappend zu dem Stator angeordnet ist, ist das Differentialgetriebe in den Stator integriert. Dadurch kann eine besonders kompakte Bauweise realisiert werden. Durch Verwendung der Innenradgetriebe kann eine hohe Gleichteileanzahl realisiert werden, sodass ein kompakter und bauraumgünstiger Aufbau des Antriebsstrangs darstellbar ist. Die Erfindung ermöglicht eine Integration der auch als Innenradstufen bezeichneten Innenradgetriebe, insbesondere auch bei hohen Antriebsanforderungen. Durch Verwendung der Innenradgetriebe kann ein besonders energieeffizienter Antrieb realisiert werden. Außerdem kann der elektrische Antriebsstrang als besonders kompaktes und hocheffizientes Antriebsmodul ausgestaltet werden. Darstellbar ist auch eine hohe Verblockung von Radsatzteilen, insbesondere durch eine symmetrische Topologie. Da insbesondere durch Verwendung der genannten Schräglager eine Axialkraftkombination darstellbar ist, können die Lager sehr gering und somit kosten-, bauraum- und gewichtsgünstig dimensioniert werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur 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.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen 1 eine schematische Darstellung eines elektrischen Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen auch als elektrische Antriebseinrichtung bezeichneten oder als elektrische Antriebseinrichtung ausgebildeten, elektrischen Antriebsstrang 10 für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand den elektrischen Antriebsstrang 10 aufweist und mittels des elektrischen Antriebsstrangs 10, insbesondere rein, elektrisch antreibbar ist. 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. Die jeweiligen Fahrzeugräder der jeweiligen Fahrzeugachse sind auf in Fahrzeugquerrichtung des Kraftfahrzeugs einander gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs angeordnet. In vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs weist, insbesondere genau, eine der Fahrzeugachsen den Antriebsstrang 10 auf, sodass mittels des Antriebsstrangs 10 die Fahrzeugräder der einen, den Antriebsstrang 10 aufweisenden Fahrzeugachse, insbesondere rein, elektrisch antreibbar sind. Wenn im Folgenden die Rede von der Fahrzeugachse ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, die eine, den Antriebsstrang 10 aufweisende Fahrzeugachse zu verstehen. Die den Antriebsstrang 10 aufweisende Fahrzeugachse ist mit 12 bezeichnet, wobei die Fahrzeugräder der Fahrzeugachse 12 in 1 besonders schematisch dargestellt und mit 14 und 16 bezeichnet sind.
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Der Antriebsstrang 10 weist eine elektrische Maschine 18 auf, welche bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel als Radialflussmaschine ausgebildet ist. Die Radialflussmaschine (RFM) wird auch als Radialflussmotor bezeichnet. Die elektrische Maschine 18 weist einen Stator 20 und einen Rotor 22 auf, welcher mittels des Stators 20 antreibbar und dadurch um eine auch als Rotordrehachse 24 bezeichnete Maschinendrehachse relativ zu dem Stator 20 und relativ zu einem Gehäuse 26 des Antriebsstrangs 10 drehbar ist. Insbesondere ist der Rotor 22, insbesondere permanent, drehfest mit dem Gehäuse 26 verbunden. Die elektrische Maschine 18, deren axiale Richtung mit der Rotordrehachse 24 zusammenfällt, kann ihren über ihren Rotor 22 Antriebsdrehmomente zum Antreiben der Fahrzeugräder 14 und 16 bereitstellen. Die Rotordrehachse 24 fällt mit einer ersten Hauptdrehachse 28 zusammen, um die der Rotor 22 der elektrischen Maschine 18, deren radiale Richtung senkrecht zur axialen Richtung der elektrischen Maschine 18 und somit senkrecht zur Rotordrehachse 24 und zur Hauptdrehachse 28 verläuft, relativ zu dem Stator 20 und relativ zu dem Gehäuse 26 drehbar ist.
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Der elektrische Antriebsstrang 10 weist ein Differentialgetriebe 30 auf, welches auch einfach als Differential bezeichnet wird. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Differentialgetriebe 30 als ein Kegelraddifferential ausgebildet. Die Fahrzeugräder 14 und 16 sind, insbesondere gleichzeitig, über das Differentialgetriebe 30 von dem Rotor 22 und somit von der elektrischen Maschine 18 antreibbar. Das Differentialgetriebe 30 weist eine Differentialeingangswelle 32 auf, welche um eine Differentialeingangswellendrehachse 38 relativ zu dem Stator 20 und relativ zu dem Gehäuse 26 drehbar ist. Erkennbar ist, dass das Differentialgetriebe 30 koaxial zu der elektrischen Maschine 18 angeordnet ist, sodass die Differentialeingangswellendrehachse 38 mit der Rotordrehachse 24 zusammenfällt. Somit fallen die Differentialeingangswellendrehachse 38 und die Rotordrehachse 24 mit der ersten Hauptdrehachse 28 zusammen, sodass die Differentialeingangswelle 32 um die Hauptdrehachse 28 relativ zu dem Gehäuse 26 und relativ zu dem Stator 20 drehbar ist. Die Differentialeingangswelle 32 ist, insbesondere permanent, drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem Rotor 22 verbunden. Insbesondere ist die Differentialeingangswelle 32 koaxial zu dem Rotor 22 und somit koaxial zur elektrischen Maschine 18 angeordnet.
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Das Differentialgetriebe 30 weist eine erste Differentialausgangswelle 34 und eine zweite Differentialausgangswelle 36 auf. Die Differentialausgangswellen 34 und 36 sind koaxial zueinander angeordnet und daher um eine den Differentialausgangswellen 34 und 36 gemeinsame Differentialausgangswellendrehachse 35 relativ zu dem Gehäuse 26 und relativ zu dem Stator 20 drehbar. Erkennbar ist, dass die Differentialeingangswelle 32, die Differentialausgangswellen 34 und 36 und der Rotor 22 allesamt koaxial zueinander angeordnet sind, sodass die Differentialausgangswellendrehachse 35, die Differentialeingangswellendrehachse 38 und die Rotordrehachse 24 und die Hauptdrehachse 28 allesamt zusammenfallen. Somit ist die jeweilige Differentialausgangswelle 34, 36 um die Hauptdrehachse 28 relativ zu dem Gehäuse 26 und relativ zu dem Rotor 22 drehbar. Die jeweilige Differentialausgangswelle 34, 36 ist, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit der Differentialeingangswelle 32 verbunden. Das jeweilige Antriebsdrehmoment kann somit von dem Rotor 22 auf die Differentialeingangswelle 32 und von der Differentialeingangswelle 32 auf die jeweilige Differentialausgangswelle 34, 36 übertragen werden, insbesondere derart, dass das jeweilige Antriebsdrehmoment entlang eines ersten Drehmomentenflusses von dem Rotor 22 und somit von der elektrischen Maschine 18 über die Differentialeingangswelle 32 auf die Differentialausgangswelle 34 und über diese auf das Fahrzeugrad 14 übertragbar ist und dass das jeweilige Antriebsdrehmoment entlang eines zweiten Drehmomentenflusses von dem Rotor 22 und somit der elektrischen Maschine 18 auf die Differentialeingangswelle 32 und von der Differentialeingangswelle 32 auf die Differentialausgangswelle 36 und über diese auf das Fahrzeugrad 16 übertragbar ist. Entlang des ersten Drehmomentenflusses ist die Differentialeingangswelle 32 stromab des Rotors 22 und stromauf der Differentialausgangswelle 34 angeordnet, und entlang des zweiten Drehmomentenflusses ist die Differentialeingangswelle 32 stromab des Rotors 22 und stromauf der Differentialausgangswelle 36 angeordnet. Erkennbar ist, dass das Fahrzeugrad 14 von der Differentialausgangswelle 34 unter Umgehung der Differentialausgangswelle 36 und unter Umgehung des Fahrzeugrads 16 antreibbar ist, und das Fahrzeugrad 16 ist von der Differentialausgangswelle 36 unter Umgehung der Differentialausgangswelle 34 und unter Umgehung des Fahrzeugrads 14 antreibbar. Somit kann die elektrische Maschine 18 das Fahrzeugrad 14 über die Differentialeingangswelle 32 und über die Differentialausgangswelle 34 und unter Umgehung der Differentialausgangswelle 36 und unter Umgehung des Fahrzeugrads 16 antreiben, und die elektrische Maschine 18 kann über die Differentialeingangswelle 32 und die Differentialausgangswelle 36 und unter Umgehung der Differentialausgangswelle 34 und unter Umgehung des Fahrzeugrads 14 das Fahrzeugrad 16 antreiben. Entlang des ersten Drehmomentenflusses ist das jeweilige Antriebsdrehmoment von der elektrischen Maschine 18, das heißt von dem Rotor 22 auf das Fahrzeugrad 14 übertragbar, und entlang des zweiten Drehmomentenflusses ist das jeweilige Antriebsdrehmoment von der elektrischen Maschine 18, das heißt von dem Rotor 22 auf das Fahrzeugrad 16 übertragbar, sodass die Fahrzeugräder 14 und 16 mittels des Antriebsdrehmoments antreibbar sind. Entlang des ersten Drehmomentenflusses betrachtet ist das Fahrzeugrad 14 stromab der Differentialausgangswelle 34 angeordnet, welche stromab der Differentialeingangswelle 32 angeordnet ist. Hinsichtlich des zweiten Drehmomentenflusses ist das Fahrzeugrad 16 stromab der Differentialausgangswelle 36 angeordnet, welche stromab der Differentialeingangswelle 32 angeordnet ist. Der erste Drehmomentenfluss und der zweite Drehmomentenfluss haben einen gemeinsamen Flussbereich, der von dem Rotor 22 zu der Differentialeingangswelle 32 verläuft und dann sozusagen von der Differentialeingangswelle 32 auf die Differentialausgangswelle 34 und die Differentialausgangswelle 36 aufzweigt.
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Dem Fahrzeugrad 14 und der Differentialausgangswelle 36 ist einen erste Übersetzungsstufe 40 angeordnet, über welche das Fahrzeugrad 14 von der Differentialausgangswelle 34 antreibbar ist.
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Bezogen auf den ersten Drehmomentenfluss ist somit die Übersetzungsstufe 40 stromab der Differentialausgangswelle 34 und stromauf des Fahrzeugrads 14 angeordnet. Dem Fahrzeugrad 14 und der Differentialausgangswelle 36 ist eine zweite Übersetzungsstufe 42 zugeordnet, welche bezogen auf den zweiten Drehmomentenfluss stromauf des Fahrzeugrads 14 und stromab der Differentialausgangswelle 36 angeordnet ist. Somit ist das Fahrzeugrad 14 über die Übersetzungsstufe 40 von der Differentialausgangswelle 34 antreibbar, und das Fahrzeugrad 16 ist über die Übersetzungsstufe 42 von der Differentialausgangswelle 36 antreibbar.
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Aus 1 erkennbar ist, dass das koaxial zu dem Rotor 22 angeordnete Differentialgetriebe 30 hinsichtlich der Rotordrehachse 24 radial innerhalb des Stators 20 und beispielsweise auch des Rotors 22 angeordnet ist, sodass das Differentialgetriebe 30 in einem Bereich kleinerer, in radialer Richtung der elektrischen Maschine 18 und somit senkrecht zur Rotordrehachse 24 verlaufender Radien als der Stator 20 und vorzugsweise auch der Rotor 22 angeordnet ist. Außerdem ist das koaxial zu dem Rotor 22 angeordnete Differentialgetriebe 30 hinsichtlich der Rotordrehachse 24, das heißt entlang der Rotordrehachse 24 betrachtet axial überlappend zu dem Stator 20 und vorzugsweise auch zu dem Rotor 22 angeordnet, sodass das Differentialgetriebe 30 und der Stator 20 sowie vorzugsweise auch das Differentialgetriebe 30 und der Rotor 22 jeweils zumindest teilweise in einem Bereich gleicher, in axialer Richtung der elektrischen Maschine 18 und somit entlang der Rotordrehachse 24 verlaufender Koordinaten angeordnet sind. Das Differentialgetriebe 30 ist somit in den Stator 20 und insbesondere auch in den Rotor 22 integriert.
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Um nun eine besonders kompakte Bauweise des elektrischen Antriebsstrangs 10 realisieren zu können, weist die erste Übersetzungsstufe 40 ein, insbesondere permanent, drehfest mit der ersten Differentialausgangswelle 34 verbundenes erstes Zahnrad 44 auf, welches vorliegend als ein erstes Stirnrad mit einer ersten Außenverzahnung ausgebildet ist. Die erste Außenverzahnung wird auch als erste Verzahnung bezeichnet. Die erste Übersetzungsstufe 40 weist außerdem ein, insbesondere permanent, mit dem ersten Zahnrad 44 kämmendes und zu dem ersten Zahnrad 44 achsversetzt angeordnetes erstes Hohlrad 46 auf, welches eine erste Innenverzahnung aufweist. Die erste Außenverzahnung und die erste Innenverzahnung kämmen, insbesondere permanent, miteinander. Unter dem Merkmal, dass das Zahnrad 44 und das Hohlrad 46 achsversetzt zueinander angeordnet sind, ist zu verstehen, dass das Zahnrad 44 um die Hauptdrehachse 28 relativ zu dem Gehäuse 26 und relativ zu dem Stator 20 drehbar ist. Das Hohlrad 46 ist um eine erste Hohlraddrehachse 48 relativ zu dem Gehäuse 26 und relativ zu dem Stator 20 drehbar, wobei die erste Hohlraddrehachse 48 von der Hauptdrehachse 28 beabstandet ist und parallel zur Hauptdrehachse 28 verläuft. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, fällt die erste Hohlraddrehachse 48 mit einer zweiten Hauptdrehachse 50 zusammen. Die Hauptdrehachsen 28 und 50 sind voneinander beabstandet und verlaufen parallel zueinander. Das Hohlrad 46, dessen axiale Richtung mit der Hohlraddrehachse 48 und somit mit der Hauptdrehachse 50 zusammenfällt, wird auch als erstes Innenrad bezeichnet. Das Hohlrad 46 weist eine mit der ersten Außenverzahnung korrespondierende, erste Innenverzahnung auf, wobei die erste Außenverzahnung und die erste Innenverzahnung, insbesondere permanent, in Eingriff miteinander stehen.
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Die zweite Übersetzungsstufe 42 weist ein, insbesondere permanent, drehfest mit der zweiten Differentialausgangswelle 36 verbundenes und somit um die Hauptdrehachse 28 relativ zu dem Gehäuse 26 und relativ zu dem Stator 20 drehbares, zweites Zahnrad 52 auf, welches als ein zweites Stirnrad mit einer zweiten Außenverzahnung ausgebildet ist. Die zweite Außenverzahnung wird auch als zweite Verzahnung bezeichnet. Die Übersetzungsstufe 42 weist außerdem ein, insbesondere permanent, mit dem zweiten Zahnrad 52 kämmendes, zweites Hohlrad 54 auf, welches achsversetzt zu dem zweiten Zahnrad 52 angeordnet ist. Dies bedeutet, dass das zweite Hohlrad 54 um eine zweite Hohlraddrehachse 56 relativ zu dem Gehäuse 26 und relativ zu dem Stator 20 drehbar ist. Dabei ist die zweite Hohlraddrehachse 56 von der Hauptdrehachse 28 beabstandet, wobei die Hohlraddrehachse 56 parallel zur Hauptdrehachse 28 verläuft. Die Hohlräder 46 und 54 sind koaxial zueinander angeordnet, sodass die Hohlraddrehachsen 48 und 56 zusammenfallen und sodass die Hohlraddrehachsen 48 und 56 mit der zweiten Hauptdrehachse 50 zusammenfallen. Das Hohlrad 54, dessen axiale Richtung mit der Hohlraddrehachse 56 und somit mit der zweiten Hauptdrehachse 50 zusammenfällt, wird auch als zweites Innenrad bezeichnet. Das jeweilige Hohlrad 46, 54, dessen jeweilige radiale Richtung senkrecht zur jeweiligen axialen Richtung des jeweiligen Hohlrads 46, 54 verläuft, wird auch als Innenrad oder Innenzahnrad bezeichnet und ist ein Zahnrad.
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Das zweite Hohlrad 54 weist eine mit der zweiten Außenverzahnung korrespondierende, zweite Innenverzahnung auf, welche, insbesondere permanent, in Eingriff mit der zweiten Außenverzahnung steht. Erkennbar ist, dass die Übersetzungsstufen 40 und 42 als sogenannte Innenradgetriebe ausgebildet sind.
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Das Gehäuse 26 weist ein Grundgehäuse 58 als erstes Gehäuseteil und einen ersten Gehäusedeckel 62 als zweites Gehäuseteil auf, wobei beispielsweise das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil separat voneinander ausgebildet und zumindest mittelbar, insbesondere direkt, miteinander verbunden sind, insbesondere derart, dass Relativbewegungen zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil unterbunden sind. Der erste Gehäusedeckel 62 ist hinsichtlich der Rotordrehachse 24 vorteilhaft axial neben dem Grundgehäuse 58 angeordnet. Der erste Gehäusedeckel 62 ist somit axial nicht überlappend zu dem Grundgehäuse 58 angeordnet.
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Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse 26 eine Lagerbrille 64 als drittes Gehäuseteil, einen Grundgehäusedeckel 66 als viertes Gehäuseteil und einen zweiten Gehäusedeckel 68 als fünftes Gehäuseteil auf, wobei die Gehäuseteile des Gehäuses 26 beispielsweise separat voneinander ausgebildet und zumindest mittelbar derart miteinander verbunden sind, dass Relativbewegungen zwischen den Gehäuseteilen unterbunden sind, insbesondere paarweise betrachtet.
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Das Grundgehäuse 58 ist hinsichtlich der Rotordrehachse 24 und somit hinsichtlich der Hauptdrehachse 28 axial überlappend zu der elektrischen Maschine 18 angeordnet, sodass das Grundgehäuse 58 und die elektrische Maschine 18 jeweils zumindest teilweise in einem Bereich gleicher, in axialer Richtung der elektrischen Maschine 18 und somit entlang der Hauptdrehachse 28 verlaufender axialer Koordinaten angeordnet sind. Außerdem ist beispielsweise die elektrische Maschine 18 hinsichtlich der Rotordrehachse 24 und somit hinsichtlich der Hauptdrehachse 28 radial innerhalb des Grundgehäuses 58 angeordnet, sodass beispielsweise die elektrische Maschine 18 in einem Bereich kleinerer, in radialer Richtung der elektrischen Maschine 18 und somit senkrecht zur Hauptdrehachse 28 verlaufender Radien als das Grundgehäuse 58 angeordnet ist.
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Die erste Übersetzungsstufe 40 ist hinsichtlich der Hohlraddrehachse 48 und somit hinsichtlich der zweiten Hauptdrehachse 50 radial innerhalb des ersten Gehäusedeckels 62 angeordnet, sodass die erste Übersetzungsstufe 40 in einem Bereich kleinerer, senkrecht zur Hauptdrehachse 50 und somit in radialer Richtung des Hohlrads 46 verlaufender Radien als der Gehäusedeckel 62 angeordnet ist. Außerdem ist die erste Übersetzungsstufe 40 hinsichtlich der Hohlraddrehachse 58 und somit hinsichtlich der zweiten Hauptdrehachse 50 axial überlappend zu dem ersten Gehäusedeckel 62 angeordnet, sodass der erste Gehäusedeckel 62 und die Übersetzungsstufe 40 jeweils zumindest teilweise in einem Bereich gleicher, in axialer Richtung des Hohlrads 46 und somit entlang der Hohlraddrehachse 48 und entlang der Hauptdrehachse 50 verlaufender Koordinaten angeordnet sind.
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Vorgesehen ist ein mit dem Gehäuse 26 drehfest verbundener erster Lagerarm 70, welcher auch entlang der Hauptdrehachse 28 fest mit dem Gehäuse 26 verbunden ist, sodass entlang der Hauptdrehachse 28 verlaufende Relativbewegungen zwischen dem Lagerarm 70 und dem Gehäuse 26 unterbunden sind. Die erste Differentialausgangswelle 34 ist drehbar an dem Lagerarm 70 gelagert. Der Lagerarm 70 ist hinsichtlich der Hohlraddrehachse 48 und somit hinsichtlich der zweiten Hauptdrehachse 50 axial überlappend zu dem ersten Gehäusedeckel 62 angeordnet, wobei beispielsweise der Lagerarm 70 hinsichtlich der Hauptdrehachse 50 radial innerhalb des Gehäusedeckels 62 angeordnet ist. Der separat von dem Gehäuse 26 ausgebildete erste Lagerarm 70 ist unter, gänzlicher, das heißt vollständiger, Umgehung des ersten Gehäusedeckels 62 mit dem Grundgehäuse 58 verbunden. Der erste Lagerarm 70 weist einen ersten Lagerzapfen 72 auf, welcher auf einer insbesondere in axialer Richtung der elektrischen Maschine 18 von der elektrischen Maschine 18 abgewandten Seite des ersten Zahnrads 44 angeordnet ist. Außerdem ist der Lagerzapfen 72 hinsichtlich der Rotordrehachse 24 und somit hinsichtlich der ersten Hauptdrehachse 28 radial innerhalb der ersten Verzahnung des ersten Zahnrads 44 angeordnet. In einer Querschnittsebene betrachtet, in welcher die Hauptdrehachse 28 verläuft, ist ein Querschnitt des ersten Lagerarms 70 U-förmig und somit in Form eines Us ausgebildet, wobei das U liegt. Das U ist auf genauer einer Seite des Us offen, wobei das U vorliegend derart liegt, dass die offene Seite des Us des Lagerarms 70 in axialer Richtung der elektrischen Maschine 18 und somit entlang der Hauptdrehachse 28 betrachtet dem Zahnrad 44, insbesondere der Seite des Zahnrads 44, zugewandt ist. Der erste Lagerzapfen 72 bildet einen hinsichtlich der zweiten Hauptdrehachse 50 und somit hinsichtlich der Hohlraddrehachse 48 radial außenliegenden ersten Schenkel 74 des liegenden Us und einen hinsichtlich der Hohlraddrehachse 48 und somit hinsichtlich der zweiten Hauptdrehachse 50 radial innenliegenden Schenkel 76 des liegenden Us, wobei der radial innenliegende Schenkel 76 des liegenden Us insbesondere unter Umgehung des Gehäusedeckels 62 und insbesondere direkt mit dem Grundgehäuse 58 verbunden ist.
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Die erste Differentialausgangswelle 34 ist mittels genau dreier Lager 78a-c unmittelbar und drehbar gelagert. Mittels des ersten Lagers 78a ist die erste Differentialausgangswelle 34 unmittelbar gegen den ersten Lagerzapfen 72 drehbar gelagert. Mittels des zweiten Lagers 78b ist die erste Differentialausgangswelle 34 unmittelbar gegen das Grundgehäuse 58 drehbar gelagert. Mittels des dritten Lagers 78c ist die erste Differentialausgangswelle 34 unmittelbar gegen den Rotor 22 oder eine, insbesondere permanent, drehfest mit dem Rotor 22 verbundene Rotorwelle 80 drehbar gelagert. Dabei ist vorliegend das dritte Lager 78c als ein Festlager ausgebildet.
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Vorgesehen ist auch ein zweiter Lagerarm 82, welcher beispielsweise separat von dem Gehäuse 26 ausgebildet und drehfest mit dem Gehäuse 26 verbunden ist. Außerdem ist der Lagerarm 82 in axialer Richtung der elektrischen Maschine 18 und somit entlang der Hauptdrehachse 28 fest mit dem Gehäuse 26 verbunden, sodass entlang der Hauptdrehachse 28 erfolgende Relativbewegungen zwischen dem Lagerarm 82 und dem Gehäuse 26 unterbunden sind. Die zweite Differentialausgangswelle 36 ist drehbar an dem Lagerarm 82 gelagert. Der zweite Lagerarm 82 ist hinsichtlich der Hohlraddrehachse 56 und somit hinsichtlich der Hauptdrehachse 50 radial innerhalb des zweiten Gehäusedeckels 68 und axial überlappend zu dem zweiten Gehäusedeckel 68 angeordnet. Der Lagerarm 82 ist unter Umgehung des Gehäusedeckels 68 und dabei beispielsweise über den Grundgehäusedeckel 66 mit der Lagerbrille 64 verbunden, welche unter Umgehung des Gehäusedeckels 68 und auch unter Umgehung des Grundgehäusedeckels 66 mit dem Grundgehäuse 58 verbunden ist. Der Grundgehäusedeckel 66 ist beispielsweise unter Umgehung des Gehäusedeckels 68 mit der Lagerbrille 64 und über diese mit dem Grundgehäuse 58 verbunden. Alternativ oder zusätzlich ist der Grundgehäusedeckel 66 unter Umgehung des Gehäusedeckels 68 und unter Umgehung der Lagerbrille 64 mit dem Grundgehäuse 58 verbunden.
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Der Lagerarm 82 weist einen zweiten Lagerzapfen 84 auf, welcher auf einer in axialer Richtung der elektrischen Maschine 18 von der elektrischen Maschine 18 abgewandten Seite des zweiten Zahnrads 52 angeordnet ist. Außerdem ist der zweite Lagerzapfen 84 hinsichtlich der Hauptdrehachse 28 radial innerhalb der zweiten Verzahnung des zweiten Zahnrads 52 angeordnet. Insbesondere in der genannten Querschnittsebene betrachtet ist ein Querschnitt des zweiten Lagerarms 82 U-förmig ausgebildet und weist somit die Form eines zweiten Us auf, welches ebenfalls liegt. Dies bedeutet, dass das zweite U auf genau einer Seite des zweiten Us offen ist, wobei dadurch, dass das zweite U liegt, die offene Seite des zweiten Us entlang der Hauptdrehachse 28 betrachtet dem zweiten Zahnrad 52 zugewandt ist. Der erste Lagerzapfen 72 bildet einen hinsichtlich der zweiten Hauptdrehachse 50 radial außenliegenden dritten Schenkel 86 des zweiten Us, wobei ein hinsichtlich der zweiten Hauptdrehachse 50 radial innenliegender vierter Schenkel 88 des liegenden zweiten Us, insbesondere unter Umgehung des Gehäusedeckels 68, mit dem Grundgehäuse 58 und dabei mit der Lagerbrille 64 und über diese mit dem Grundgehäuse 58 verbunden ist.
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Die zweite Differentialausgangswelle 36 ist mittels genau dreier Lager 90a-c unmittelbar und insbesondere drehbar gelagert. Mittels des Lagers 90a ist die zweite Differentialausgangswelle 36 unmittelbar gegen den Lagerzapfen 84 drehbar gelagert. Mittels des Lagers 90b ist die zweite Differentialausgangswelle 36 unmittelbar gegen die Lagerbrille 64 drehbar gelagert. Mittels des Lagers 90c ist die Differentialausgangswelle 36 unmittelbar gegen den Rotor 22 oder gegen die Rotorwelle 80 oder gegen eine zweite, drehfest, insbesondere permanent, drehfest, mit dem Rotor 22 verbundene zweite Rotorwelle drehbar gelagert. Beispielsweise ist das Lager 90c als ein zweites Festlager ausgebildet.
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Beispielsweise ist, insbesondere genau, eines der Lager 78a-c als ein erstes Schräglager ausgebildet. Beispielsweise ist, insbesondere genau, eines der Lager 90a-c als ein zweites Schräglager ausgebildet. Beispielsweise ist das erste Festlager als das erste Schräglager ausgebildet. Beispielsweise ist das zweite Festlager als das zweite Schräglager ausgebildet. Die erste Differentialausgangswelle 34 ist mittels des vorzugsweise als Festlager ausgebildeten, ersten Schräglagers gegenüber der drehfest mit dem Rotor 22 verbundenen Rotorwelle 80 drehbar gelagert. Die zweite Differentialausgangswelle 36 ist mittels des vorzugsweise als Festlager ausgebildeten, zweiten Schräglagers gegenüber der Rotorwelle 80 drehbar gelagert.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- elektrischer Antriebsstrang
- 12
- Fahrzeugachse
- 14
- Fahrzeugrad
- 16
- Fahrzeugrad
- 18
- elektrische Maschine
- 20
- Stator
- 22
- Rotor
- 24
- Rotordrehachse
- 26
- Gehäuse
- 28
- erste Hauptdrehachse
- 30
- Differentialgetriebe
- 32
- Differentialeingangswelle
- 34
- erste Differentialausgangswelle
- 35
- Differentialausgangswellendrehachse
- 36
- zweite Differentialausgangswelle
- 38
- Differentialeingangswellendrehachse
- 40
- erste Übersetzungsstufe
- 42
- zweite Übersetzungsstufe
- 44
- erstes Zahnrad
- 46
- erstes Hohlrad
- 48
- erste Hohlraddrehachse
- 50
- zweite Hauptdrehachse
- 52
- zweites Zahnrad
- 54
- zweites Hohlrad
- 56
- zweite Hohlraddrehachse
- 58
- Grundgehäuse
- 62
- erster Gehäusedeckel
- 64
- Lagerbrille
- 66
- Grundgehäusedeckel
- 68
- zweiter Gehäusedeckel
- 70
- erster Lagerarm
- 72
- erster Lagerzapfen
- 74
- erster Schenkel
- 76
- zweiter Schenkel
- 78a-c
- Lager
- 80
- Rotorwelle
- 82
- zweiter Lagerarm
- 84
- zweiter Lagerzapfen
- 86
- dritter Schenkel
- 88
- vierter Schenkel
- 90a-c
- Lager
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10 2022 001 133 A1 [0002]