DE102021200280A1

DE102021200280A1 - Antriebsvorrichtung für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug

Info

Publication number: DE102021200280A1
Application number: DE102021200280.3A
Authority: DE
Inventors: Timo WEHLEN; Michael Roske; Stephan Scharr
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-01-14
Filing date: 2021-01-14
Publication date: 2022-07-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung (2) für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug (1), umfassend eine erste elektrische Maschine (3a) und eine zweite elektrische Maschine (3b), wobei die erste elektrische Maschine (3a) eine auf einer Antriebsachse (4) angeordnete erste Rotorwelle (8a) aufweist, die über eine erste Übersetzungsstufe (5a) mit einer ersten Abtriebswelle (6a) antriebstechnisch verbunden ist, wobei die zweite elektrische Maschine (3b) eine koaxial zur ersten Rotorwelle (8a) angeordnete zweite Rotorwelle (8b) aufweist, die über eine zweite Übersetzungsstufe (5b) mit einer zweiten Abtriebswelle (6b) antriebstechnisch verbunden ist, wobei die beiden Abtriebswellen (6a, 6b) koaxial zueinander auf einer parallel zur Antriebsachse (4) verlaufenden Abtriebsachse (7) angeordnet sind, wobei jede Übersetzungsstufe (6a, 6b) ein drehfest mit der jeweiligen Rotorwelle (8a, 8b) verbundenes erstes Zahnrad (9a, 10a) und ein damit in Zahneingriff stehendes sowie drehfest mit der jeweiligen Abtriebswelle (6a, 6b) verbundenes zweites Zahnrad (9b, 10b) aufweist, wobei die Übersetzungsstufen (6a, 6b) über wenigstens ein Lagerelement (11, 13) zumindest in radialer Richtung gegeneinander abgestützt sind. Ferner betrifft die Erfindung ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug (1) mit einer solchen Antriebsvorrichtung (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit einer solchen Antriebsvorrichtung.
Aus der DE 10 2018 210 329 A1 geht ein Antriebsaggregat für ein Fahrzeug hervor, wobei das Antriebsaggregat eine erste E-Maschine als Traktionsmaschine und eine zweite E-Maschine als Traktionsmaschine aufweist, deren erzeugte Drehmomente über ein Summiergetriebe aufsummiert werden und auf eine gemeinsame Abtriebswelle des Summiergetriebes geleitet werden. Zudem sind ein erster Wechselrichter zur elektrischen Bestromung der ersten E-Maschine und ein vom ersten Wechselrichter getrennter zweiter Wechselrichter zur elektrischen Bestromung der zweiten E-Maschine sind vorgesehen. Das Summiergetriebe verfügt über eine Zwischenwelle, die mit zwei Teilgetrieben gekoppelt ist. Diese Zwischenwelle ist über ein weiteres Teilgetriebe mit der Abtriebswelle des Summiergetriebes antriebstechnisch gekoppelt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug vorzuschlagen, die Bauraum einspart sowie eine erforderliche Anzahl an Lagerstellen reduziert. Diese Aufgabe wird mit einer Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den davon abhängigen Unteransprüchen.
Eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug umfasst eine erste elektrische Maschine und eine zweite elektrische Maschine, wobei die erste elektrische Maschine eine auf einer Antriebsachse angeordnete erste Rotorwelle aufweist, die über eine erste Übersetzungsstufe mit einer ersten Abtriebswelle antriebstechnisch verbunden ist, wobei die zweite elektrische Maschine eine koaxial zur ersten Rotorwelle angeordnete zweite Rotorwelle aufweist, die über eine zweite Übersetzungsstufe mit einer zweiten Abtriebswelle antriebstechnisch verbunden ist, wobei die beiden Abtriebswellen koaxial zueinander auf einer parallel zur Antriebsachse verlaufenden Abtriebsachse angeordnet sind, wobei jede Übersetzungsstufe ein drehfest mit der jeweiligen Rotorwelle verbundenes erstes Zahnrad und ein damit in Zahneingriff stehendes sowie drehfest mit der jeweiligen Abtriebswelle verbundenes zweites Zahnrad aufweist, wobei die Übersetzungsstufen über wenigstens ein Lagerelement zumindest in radialer Richtung gegeneinander abgestützt sind. Mit anderen Worten sind die Übersetzungsstufen axial benachbart zueinander in der Antriebsvorrichtung angeordnet und stützen sich aneinander ab. Dadurch wird die Anzahl an Lagerungsstellen der jeweiligen Übersetzungsstufe am Gehäuse reduziert.
Unter einer radialen Abstützung ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass radial wirkende Kräfte aus der ersten Übersetzungsstufe und/oder der zweiten Übersetzungsstufe an der jeweils anderen Übersetzungsstufe aufgenommen werden, wobei jedoch weder in einem Zugfall noch in einem Schubfall des Antriebs eine Antriebsleistung der jeweiligen elektrischen Maschine von der ersten Übersetzungsstufe auf die zweite Übersetzungsstufe, oder umgekehrt, übertragen wird. Mittels dieser Antriebsvorrichtung wird ein Elektroantrieb des Fahrzeugs mit zwei unabhängigen bzw. autarken Antriebssträngen realisiert, wobei die erste elektrische Maschine eine erste Antriebsleistung über die erste Übersetzungsstufe auf die erste Abtriebswelle überträgt, und wobei die zweite elektrische Maschine eine zweite Antriebsleistung über die zweite Übersetzungsstufe auf die zweite Abtriebswelle überträgt.
Die elektrischen Maschinen können je nach Anwendungsgebiet des Fahrzeugs sowie den Anforderungen an die entsprechende Antriebsvorrichtung identisch ausgebildet sein, oder aber insbesondere verschiedene Maximalleistungen aufweisen. Mit identisch oder ähnlich ausgebildeten elektrischen Maschinen können hohe Antriebsmomente des Fahrzeugs erreicht werden. Zudem ist die Darstellung eines sogenannten Torque-Vectorings möglich. Mittels Torque-Vectoring lässt sich eine gezielte Drehmomentverteilung bzw. -umverteilung auf die Räder einer Achse realisieren, die beispielsweise eine aktive Beeinflussung eines Gierwinkels des Fahrzeugs ermöglicht. Anders gesagt können je nach Fahrsituation des Fahrzeugs unterschiedlich hohe Antriebsleistungen auf die mit dem jeweiligen Antriebsstrang antriebstechnisch verbundenen Räder des Fahrzeugs übertragen werden, um den Antrieb des Fahrzeugs aktiv zu beeinflussen.
Das erste Zahnrad der ersten Übersetzungsstufe ist drehfest mit der ersten Rotorwelle und somit drehfest mit einem relativ zu einem Stator drehbar angeordneten Rotor der ersten elektrischen Maschine verbunden. Das erste Zahnrad der zweiten Übersetzungsstufe ist demgegenüber drehfest mit der zweiten Rotorwelle und somit drehfest mit einem relativ zu einem Stator drehbar angeordneten Rotor der zweiten elektrischen Maschine verbunden. Die jeweilige Rotorwelle dient in einem Rotorbetrieb als Ausgangswelle der jeweiligen elektrischen Maschine. Die beiden Rotorwellen sind ausgehend von der jeweiligen elektrischen Maschine zueinander hin ausgerichtet und koaxial zueinander angeordnet, sodass die ersten Zahnräder der beiden Übersetzungsstufen axial benachbart zueinander angeordnet sind. Das jeweilige erste Zahnrad ist im Rotorbetrieb der elektrischen Maschine Eingangswelle der jeweiligen Übersetzungsstufe. Im Rotorbetrieb der jeweiligen elektrischen Maschine wird beispielsweise von einem Energiespeicher, insbesondere einer Batterie, elektrische Energie in die elektrische Maschine gespeist, die resultierend eine Rotation des Rotors bzw. der Rotorwelle zur Erzeugung einer Antriebsleistung bewirkt, wobei die Antriebsleistung zum Drehantrieb des jeweiligen ersten Zahnrades vorgesehen ist. Die jeweilige Abtriebswelle der Antriebsvorrichtung fungiert als Ausgangswelle der jeweiligen Übersetzungsstufe und ist ein- oder mehrteilig, jedenfalls drehfest mit dem jeweiligen zweiten Zahnrad der jeweiligen Übersetzungsstufe verbunden und überträgt die Antriebsleistung auf ein zumindest mittelbar mit der jeweiligen Abtriebswelle antriebstechnisch verbundenes Rad des Fahrzeugs. Die Abtriebswellen sind koaxial zur Abtriebsachse angeordnet. Über die jeweilige Abtriebswelle wird somit wenigstens ein Rad des Fahrzeugs durch die mit der antriebstechnisch damit verbundenen elektrischen Maschine erzeugte sowie zumindest mit der jeweiligen Übersetzungsstufe gewandelte Antriebsleistung über die Abtriebswelle zumindest mittelbar drehangetrieben.
In einem Generatorbetrieb der jeweiligen elektrischen Maschine fungiert die jeweilige antriebstechnisch damit verbundene Abtriebswelle als Eingangswelle der jeweiligen Übersetzungsstufe, wohingegen die Rotorwelle der jeweiligen elektrischen Maschine dementsprechend als Ausgangswelle der jeweiligen Übersetzungsstufe ausgebildet ist. Eine Antriebsleistung des Fahrzeugs wird über die jeweilige Übersetzungsstufe in die dazugehörige elektrische Maschine geleitet wird, sodass mit der jeweiligen elektrischen Maschine elektrische Energie erzeugt wird, die in eine Batterie zur Speicherung eingespeist werden kann. Die Antriebsleistung, die über den ersten Antriebsstrang, umfassend die erste Rotorwelle, die erste Übersetzungsstufe sowie die erste Abtriebswelle, zur elektrischen Maschine geleitet wird, kann je nach Fahrsituation des Fahrzeugs unterschiedlich zur Antriebsleistung, die über den zweiten Antriebsstrang, umfassend die zweite Rotorwelle, die zweite Übersetzungsstufe sowie die zweite Abtriebswelle, zur elektrischen Maschine geleitet wird, sein. Im Generatorbetrieb wird die Leistung beispielsweise aus einem oder mehreren sich drehenden Rädern des Fahrzeugs über die jeweilige Übersetzungsstufe in die dazugehörige elektrische Maschine eingeleitet. Es kann eine Batterie vorgesehen sein, die im Rotorbetrieb beide elektrische Maschinen mit elektrischer Energie speist bzw. im Generatorbetrieb elektrische Energie speichert. Ferner kann für jede elektrische Maschine eine separate Batterie vorgesehen sein, die im Rotorbetrieb die jeweilige elektrische Maschine mit elektrischer Energie speist bzw. im Generatorbetrieb elektrische Energie speichert.
Unter dem Begriff „zumindest mittelbar“ ist zu verstehen, dass zwei Bauteile über mindestens ein weiteres Bauteil, das zwischen den beiden Bauteilen angeordnet ist, miteinander verbunden sind oder direkt und somit unmittelbar miteinander verbunden sind. Mithin können zwischen Wellen oder Zahnrädern noch weitere Bauteile angeordnet sein, die mit der Welle bzw. dem Zahnrad wirkverbunden sind.
Unter einer Welle, sei es eine Rotorwelle, eine Abtriebswelle oder dergleichen, ist im Sinne der Erfindung ein rotierbares Bauteil der Antriebsvorrichtung zum Übertragen von Drehmomenten zu verstehen, über welches je zugehörige Komponenten der Antriebsvorrichtung drehfest miteinander verbunden sind.
Die beiden Übersetzungsstufen sind einstufig ausgebildet und jeweils vorzugsweise als Untersetzungsgetriebe ausgebildet. Die Übersetzungsstufen weisen ein Übersetzungsverhältnis von je größer als 1 bzw. i > 1 auf. Vorzugsweise weisen die Übersetzungsstufen ein Übersetzungsverhältnis von größer als 6 bzw. i > 6 auf. Durch das jeweilige Untersetzungsgetriebe wird eine Eingangsdrehzahl der jeweiligen elektrischen Maschine abgesenkt. Mit anderen Worten ist die Drehzahl der jeweiligen Rotorwelle größer als die Drehzahl der jeweiligen damit wirkverbundenen Abtriebswelle. Insbesondere sind die beiden Übersetzungsstufen als Stirnradstufen ausgebildet, sodass die ersten Zahnräder wie auch die zweiten Zahnräder als Stirnräder ausgebildet sind, wodurch ein erforderlicher axialer Bauraum der jeweiligen Übersetzungsstufe minimiert wird. Durch die einstufige Ausbildung der jeweiligen Übersetzungsstufe kann ferner auf Zwischenwellen verzichtet werden, wodurch zusätzlich die erforderliche Anzahl an Lagerstellen der drehbaren Teile der Antriebsvorrichtung, insbesondere gegenüber dem Gehäuse der Antriebsvorrichtung, reduziert wird.
Mittels des jeweiligen Lagerelements erfolgt wenigstens eine radiale Abstützung des ersten Übersetzungsstufe gegenüber der zweiten Übersetzungsstufe, und umgekehrt. Dabei können bevorzugt die ersten Zahnräder der beiden Übersetzungsstufen mit einem jeweiligen Lagerelement gegeneinander drehbar gelagert und wenigstens in radialer Richtung abgestützt werden. Alternativ oder ergänzend können die zweiten Zahnräder der beiden Übersetzungsstufen mit einem jeweiligen Lagerelement gegeneinander drehbar gelagert und wenigstens in radialer Richtung abgestützt werden.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das erste Zahnrad der zweiten Übersetzungsstufe eine sich im Wesentlichen axial erstreckende Ausnehmung auf, in die ein erster axialer Abschnitt des ersten Zahnrades der ersten Übersetzungsstufe wenigstens teilweise hineinragt, wobei der erste axiale Abschnitt über ein erstes Lagerelement gegenüber dem ersten Zahnrad der zweiten Übersetzungsstufe drehbar gelagert und sich über das erste Lagerelement wenigstens in radialer Richtung abstützt. Mit anderen Worten erfolgt wenigstens die radiale Abstützung der ersten Übersetzungsstufe gegenüber der zweiten Übersetzungsstufe, und umgekehrt, über das erste Lagerelement. Das erste Zahnrad der zweiten Übersetzungsstufe ist wenigstens teilweise hülsen- oder rohrförmig ausgebildet und weist einen derart großen Innendurchmesser auf, dass sowohl das erste Lagerelement als auch der erste axiale Abschnitt des ersten Zahnrades der ersten Übersetzungsstufe darin aufgenommen werden können. Das erste Zahnrad der ersten Übersetzungsstufe kann sich mittels des ersten Lagerelements relativ zum ersten Zahnrad der zweiten Übersetzungsstufe verdrehen, und umgekehrt. Der erste axiale Abschnitt ist beispielsweise als Pin, Stift oder Bolzen ausgebildet und drehfest mit dem ersten Zahnrad der ersten Übersetzungsstufe verbunden. Das erste Lagerelement ist insbesondere als Radiallager, insbesondere als Zylinderrollenlager, Kugellager, Nadellager, Gleitlager oder dergleichen ausgebildet. In Abhängigkeit der Ausbildung des ersten Lagerelements kann ein Innenring des ersten Lagerelements auf den ersten axial Abschnitt des ersten Zahnrades der ersten Übersetzungsstufe aufgepresst und ein Außenring des ersten Lagerelements in die Ausnehmung des ersten Zahnrades der zweiten Übersetzungsstufe eingepresst sein. Alternativ ist denkbar, dass eventuelle Wälzkörper des ersten Lagerelements direkt an der Innenmantelfläche der Ausnehmung und/oder dem ersten axialen Abschnitt abrollen. Je nachdem, ob Axialkräfte auf eines der ersten Zahnräder oder auf beide erste Zahnräder wirken, kann das erste Lagerelement auch zur Aufnahme und Weiterleitung von Axialkräften ausgelegt sein, insbesondere als Schrägkugellager, Rillenkugellager oder dergleichen. Der Vorteil einer derartigen Abstützung der ersten Zahnräder zueinander besteht im Wesentlichen darin, dass Lagerstellen der Rotorwellen gegenüber dem Gehäuse eingespart werden. Insbesondere werden durch die beiden gegeneinander abgestützten ersten Zahnräder Lagerstellen gemeinsam genutzt. Es erfolgt eine zentrale Abstützung der Rotorwellen bzw. der damit drehfest verbundenen ersten Zahnräder über das erste Lagerelement.
Alternativ oder ergänzend weist das zweite Zahnrad der zweiten Übersetzungsstufe einen sich im Wesentlichen axial erstreckenden, hülsenförmigen Abschnitt auf, in den ein zweiter axialer Abschnitt des zweiten Zahnrades der ersten Übersetzungsstufe wenigstens teilweise hineinragt, wobei der zweite axiale Abschnitt des zweiten Zahnrades der ersten Übersetzungsstufe über ein zweites Lagerelement gegenüber dem zweiten Zahnrad der zweiten Übersetzungsstufe drehbar gelagert und wenigstens in radialer Richtung abgestützt ist. Mit anderen Worten erfolgt die radiale Abstützung der ersten Übersetzungsstufe gegenüber der zweiten Übersetzungsstufe, und umgekehrt, alternativ oder ergänzend über das zweite Lagerelement.
Der sich im Wesentlichen axial erstreckende, hülsenförmige Abschnitt des zweiten Zahnrades der zweiten Übersetzungsstufe weist einen derart großen Innendurchmesser auf, dass sowohl das zweite Lagerelement sowie der zweite axiale Abschnitt des zweiten Zahnrades der ersten Übersetzungsstufe aufgenommen werden können. Das zweite Zahnrad der ersten Übersetzungsstufe kann sich mittels des zweiten Lagerelements relativ zum zweiten Zahnrad der zweiten Übersetzungsstufe verdrehen, und umgekehrt. Der zweite axiale Abschnitt des zweiten Zahnrades der ersten Übersetzungsstufe ist beispielsweise hülsenförmig oder rohrförmig ausgebildet. Insbesondere ist denkbar, dass der zweite axiale Abschnitt als Hohlwelle ausgebildet ist, die drehfest mit dem zweiten Zahnrad der ersten Übersetzungsstufe verbunden ist, wobei die Hohlwelle drehfest mit der ersten Abtriebswelle verbunden ist. Das zweite Lagerelement ist insbesondere als Radiallager, insbesondere als Zylinderrollenlager, Kugellager, Nadellager, Gleitlager oder dergleichen ausgebildet. Je nach Ausbildung des zweiten Lagerelements kann ein eventueller Innenring des zweiten Lagerelements auf den zweiten axial Abschnitt aufgepresst sein kann. Alternativ oder ergänzend kann ein Außenring des zweiten Lagerelements in den hülsenförmigen Abschnitt des zweiten Zahnrades der zweiten Übersetzungsstufe eingepresst sein. Es ist ferner denkbar, dass eventuelle Wälzkörper des zweiten Lagerelements direkt auf dem hülsenförmigen Abschnitt des zweiten Zahnrades der zweiten Übersetzungsstufe und/oder dem zweiten axialen Abschnitt des zweiten Zahnrades der ersten Übersetzungsstufe abrollen.
Vorzugsweise ist axial zwischen dem zweiten Zahnrad der ersten Übersetzungsstufe und dem zweiten Zahnrad der zweiten Übersetzungsstufe ein Axiallager angeordnet. Das Axiallager ist zur Aufnahme von Axialkräften, also in Richtung der Rotationsachse der zweiten Zahnräder, vorgesehen, die zwischen dem zweiten Zahnrad der ersten Übersetzungsstufe und dem zweiten Zahnrad der zweiten Übersetzungsstufe wirken. Mithin erfolgt eine axiale Abstützung der ersten Übersetzungsstufe gegenüber der zweiten Übersetzungsstufe über ein drittes Lagerelement, nämlich über das Axiallager. Das Axiallager kann als Rillenkugellager, Zylinderrollenlager, Nadellager oder dergleichen ausgebildet sein. Die Wälzkörper können räumlich, insbesondere axial, zwischen wenigstens einem, vorzugsweise zwei Ringen, jeweils umfassend eine Laufbahn zur Führung der Wälzkörper, angeordnet sein. Es ist auch denkbar, dass die Wälzkörper an entsprechenden Flächen des zweiten Zahnrades der ersten Übersetzungsstufe und/oder des zweiten Zahnrades der zweiten Übersetzungsstufe abrollen.
Bevorzugt ist das Axiallager axial zwischen einer Stirnseite des zweiten axialen Abschnitts des zweiten Zahnrades der ersten Übersetzungsstufe sowie dem zweiten Zahnrad der zweiten Übersetzungsstufe angeordnet sein. Alternativ kann das Axiallager axial zwischen einer Stirnseite des hülsenförmigen Abschnitts des zweiten Zahnrades der zweiten Übersetzungsstufe und dem zweiten Zahnrad der ersten Übersetzungsstufe angeordnet sein.
Neben den zuvor beschriebenen Lagerelementen sind sowohl die Rotorwellen als auch die Abtriebswellen, die jeweils mit einem ersten bzw. zweiten Zahnrad der jeweiligen Übersetzungsstufe drehfest verbunden sind, an bevorzugt zwei weiteren Stellen drehbar gelagert. Diese Lagerelemente können beliebig ausgebildet sein. Indem ein Axiallager zwischen den Übersetzungsstufen angeordnet wird, können diese Lagerelemente schlanker gestaltet werden und/oder nur als Radiallager ausgebildet sein, wodurch Verluste, insbesondere Reibungsverluste reduziert werden. Zudem kann mittels des Axiallagers realisiert werden, dass sich die zweiten Zahnräder im Zugfall des Antriebs über das Axiallager gegeneinander abstützen, wobei nur im Schubfall des Antriebs Axialkräfte auf die übrigen zur Lagerung der Wellen vorgesehenen Lagerelemente wirken. Dadurch werden zusätzlich Verlustleistungen reduziert.
Vorzugsweise weist jede elektrische Maschine eine Leistungselektronik auf, die elektrisch und steuerungstechnisch mit der jeweiligen elektrischen Maschine verbunden und zur Einsparung radialen Bauraumes entweder axial vor oder hinter der jeweiligen elektrischen Maschine angeordnet ist.
Insbesondere ist die Leistungselektronik auf einer zur Rotorwelle der jeweiligen elektrischen Maschine axial gegenüberliegenden Seite der elektrischen Maschine angeordnet. Vorteilhaft ist dabei, dass die jeweilige Leistungselektronik günstiger für eine Kopplung mit der Fahrzeugelektronik, insbesondere mit einer Steuer- und/oder Überwachungseinheit, angeordnet ist. Die jeweilige Leistungselektronik kann in diesem Fall axial und/oder radial angeordnete Anschlussmittel aufweisen. Anders gesagt sind die Leistungselektroniken auf einer der jeweiligen Übersetzungsstufe gegenüberliegenden Seite der elektrischen Maschine angeordnet, insbesondere am jeweiligen axialen Ende der Antriebsvorrichtung.
Alternativ weist jede elektrische Maschine eine dazugehörige Leistungselektronik auf, die auf Seiten der Rotorwelle der jeweiligen elektrischen Maschine angeordnet ist. Der Vorteil einer derartigen Anordnung der Leistungselektroniken besteht im Wesentlichen im zusätzlichen Einsparen axialen Bauraums. Denn die jeweilige Leistungselektronik kann wenigstens teilweise parallel zur jeweiligen Übersetzungsstufe angeordnet sein, wenn die jeweilige Übersetzungsstufe den radial vorhandenen Bauraum axial zwischen den beiden elektrischen Maschinen nicht vollständig ausnutzt. Anders gesagt kann die jeweilige Leistungselektronik zur dazugehörigen Übersetzungsstufe geschachtelt angeordnet werden.
Die elektrischen Maschinen mit den Rotorwellen, die Leistungselektroniken sowie die Übersetzungsstufen mit den Abtriebswellen sind vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, wobei die Abtriebswellen zum Anschluss an Räder des Fahrzeugs in geeigneter Weise aus dem Gehäuse herausgeführt werden. Das Gehäuse begrenzt die Antriebsvorrichtung räumlich. Die Antriebsvorrichtung umfasst in diesem Sinne bevorzugt ferner ein Gehäuse mit einem ersten Gehäusesegment zur Aufnahme der ersten elektrischen Maschine und der ersten Übersetzungsstufe sowie mit einem zweiten Gehäusesegment zur Aufnahme der zweiten elektrischen Maschine und der zweiten Übersetzungsstufe. Das jeweilige Gehäusesegment kann zudem zur Aufnahme der jeweiligen Leistungselektronik ausgebildet sein. Ferner kann ein Ölsumpf innerhalb des Gehäuses oder in geeigneter Weise mit dem Gehäuse fluidisch verbunden vorgesehen sein, der die Übersetzungsstufen zur Schmierung und/oder Kühlung mit einem Schmier- und/oder Kühlmittel versorgt. Ferner kann mittels des Ölsumpfes eine Kühlung der elektrischen Maschinen erfolgen oder unterstützt werden. Der Ölsumpf ist somit insbesondere zur Bereitstellung von Kühl- und/oder Schmiermittel vorgesehen, sodass eine Kühlung und/oder Schmierung der elektrischen Maschinen realisiert wird, die nass in einem Ölraum laufen können. Mithin sind die elektrischen Maschinen zur Förderung und Abführung eines Kühl- und/ oder Schmiermittels fluidisch mit dem Ölsumpf verbunden. Zudem kann über den Ölsumpf die jeweilige Leistungselektronik gekühlt werden. Der Ölsumpf kann eine Ölpumpe sowie einen Ölfilter umfassen.
Ferner bevorzugt sind das erste und zweite Gehäusesegment des Gehäuses symmetrisch zueinander ausgebildet. Vorteilhaft dabei ist, dass eine Herstellung der Gehäusesegmente durch Spiegelung der Segmente vereinfacht und kostengünstiger gestaltet werden kann. Außerdem kann eine Krafteinleitung von sich am Gehäuse abstützenden Bauteilen der Antriebsvorrichtung symmetrisch erfolgen.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das Gehäuse wenigstens ein erstes Deckelelement zum Verschließen einer ersten Gehäuseöffnung umfasst, bevorzugt ein zweites Deckelelement zum Verschließen einer zweiten Gehäuseöffnung, ferner bevorzugt ein drittes Deckelelement zum Verschließen einer dritten Gehäuseöffnung. Die Gehäuseöffnungen sind insbesondere Montageöffnungen, die eine Montage, Demontage oder Wartung der Bauteile der Antriebsvorrichtung, insbesondere der elektrischen Maschinen, der Leistungselektroniken, der Übersetzungsstufen und der Abtriebswellen ermöglicht. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Leistungselektroniken an den axialen Enden der Antriebsvorrichtung angeordnet, wobei das erste Deckelelement das Gehäuse an einem ersten axialen Ende räumlich begrenzt. Die erste Gehäuseöffnung ist somit im Bereich der ersten Leistungselektronik vorgesehen. Das zweite Deckelelement begrenzt das Gehäuse an einem dem ersten axialen Ende gegenüberliegenden zweiten axialen Ende räumlich, wobei die zweite Gehäuseöffnung folglich im Bereich der zweiten Leistungselektronik angeordnet ist. Die erste und zweite Gehäuseöffnung können ferner dazu ausgebildet sein, eine Montage und/oder Wartung der elektrischen Maschinen zu ermöglichen. Mithin kann die jeweilige elektrische Maschine axial durch die erste bzw. zweite Gehäuseöffnung in das Gehäuse eingesetzt und montiert werden.
Ferner sind das erste und zweite Deckelelement vorzugsweise symmetrisch ausgebildet. Dies vereinfacht analog zu den Gehäusesegmenten die Herstellung des Gehäuses und hat entsprechend auch Kostenvorteile.
Das dritte Deckelelement ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass Gehäuse an einer Längsseite des Gehäuses räumlich zu begrenzen. Mithin sind Bauteile der Antriebsvorrichtung radial in das Gehäuse einsetzbar, also montierbar. Mithin können die Bauteile der Antriebsvorrichtung auch durch die dritte Gehäuseöffnung gewartet werden. Sind nach einem alternativen Ausführungsbeispiel die Leistungselektroniken auf Seiten der Rotorwellen der elektrischen Maschinen angeordnet, kann die dritte Gehäuseöffnung zur Montage, Demontage und/oder Wartung der Leistungselektroniken genutzt werden.
Die Deckelelemente sind insbesondere formschlüssig mit einem oder mit beiden Gehäusesegmenten verbindbar. Die Deckelelemente sind beispielsweise mit einem oder beiden Gehäusesegmenten verschraubbar. Durch geeignete Anordnung der Bauteile der Antriebsvorrichtung zueinander und innerhalb der Gehäusesegmenten lässt sich die erforderliche Anzahl der Gehäuseteile reduzieren.
Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung ist in rein elektrisch angetriebenen Fahrzeugen sowie gleichermaßen in hybridisch angetriebenen Fahrzeugen einsetzbar, die teilweise elektrisch und teilweise mittels eines separaten Verbrennungsmotors antreibbar sind. Vorzugsweise ist die Antriebsvorrichtung quer zur Fahrzeuglängsachse angeordnet. Das Fahrzeug kann je nach Ausbildung und Anzahl der angetriebenen Achsen auch zwei oder mehrere derartige Antriebsvorrichtungen umfassen, wobei eine Achse, mehrere Achsen oder alle Achsen des Fahrzeugs mit der jeweiligen erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung ausgestattet und dadurch antreibbar ausgeführt sein können. Bei dem Fahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Automobil (z.B. ein Personenkraftfahrwagen mit einem Gewicht von weniger als 3,5 t), Bus oder Lastkraftwagen (Bus und Lastkraftwagen z. B. mit einem Gewicht von über 3,5 t).
Die obigen Definitionen sowie Ausführungen zu technischen Effekten, Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gelten sinngemäß ebenfalls für das erfindungsgemäße zumindest teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeug.
Es versteht sich, dass Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen und/oder Figuren beschriebenen Lösungen ggf. auch kombiniert werden können, um die vorliegend erzielbaren Vorteile und Effekte kumuliert umsetzen zu können.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt

1 eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 eine schematische Ansicht mit Teilschnitten der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß 1,
3 eine schematische Ansicht mit Teilschnitten der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform,
4 eine detaillierte Schnittdarstellung zur Veranschaulichung einer Abstützung von zwei Übersetzungsstufen der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß 3,
5 eine detaillierte Schnittdarstellung zur Veranschaulichung einer Abstützung der zwei Übersetzungsstufen der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform, und
6 eine detaillierte Schnittdarstellung zur Veranschaulichung einer Abstützung der zwei Übersetzungsstufen der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform.

1 zeigt ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug 1 mit einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 2 gemäß einer ersten Ausführungsform. Die Antriebsvorrichtung 2 umfasst eine erste elektrische Maschine 3a und eine zweite elektrische Maschine 3b, wobei die erste elektrische Maschine 3a eine erste Antriebsleistung erzeugt, die über eine erste Übersetzungsstufe 5a auf einer erste Abtriebswelle 6a übertragen wird. Die zweite elektrische Maschine 3b erzeugt eine zweite Antriebsleistung, die über eine zweite Übersetzungsstufe 5b auf einer zweite Abtriebswelle 6b übertragen wird. Jede Abtriebswelle 6a, 6b ist mit einem Rad 20a, 20b des Fahrzeugs 1 antriebswirksam verbunden, wobei das jeweilige Rad 20a, 20b somit separat drehantreibbar ist. Mit anderen Worten bildet die Antriebsvorrichtung 2 zwei voneinander autarke Antriebsstränge aus, wobei über den jeweiligen Antriebsstrang eine separate, unabhängige Antriebsleistung zum jeweiligen Rad 20a, 20b übertragbar ist. Durch entsprechende Einstellung oder Änderung der jeweiligen Antriebsleistung kann der Antrieb des Fahrzeug 1 aktiv beeinflusst werden.
Jede elektrische Maschine 3a, 3b ist mit einer dazugehörigen Leistungselektronik 16a, 16b elektrisch und steuerungstechnisch verbunden, wobei die Leistungselektroniken 16a, 16b sowie die elektrischen Maschinen 3a, 3b mit einem - hier nicht gezeigten - Energiespeicher verbunden sind. In einem umgekehrten Leistungsfluss bzw. in einem Generatorbetrieb der jeweiligen elektrischen Maschine 3a, 3b kann der Energiespeicher mit elektrischer Energie gespeist werden. Der Energiespeicher kann beispielsweise eine Batterie oder dergleichen sein. Mittels der jeweiligen elektrischen Maschine 3a, 3b kann im Generatorbetrieb elektrische Energie erzeugt, gespeichert und zur erneuten Speisung der jeweiligen elektrischen Maschine 3a, 3b vorgehalten werden. Die erste Leistungselektronik 16a ist vorliegend benachbart zur ersten elektrischen Maschine 3a auf Seiten des ersten Rades 20a des Fahrzeugs 1 und somit auf einer der ersten Übersetzungsstufe 5a gegenüberliegenden Seite der ersten elektrischen Maschine 3a angeordnet. Die zweite Leistungselektronik 16b ist vorliegend benachbart zur zweiten elektrischen Maschine 3b auf Seiten des zweiten Rades 20b des Fahrzeugs 1 und somit auf einer der zweiten Übersetzungsstufe 5b gegenüberliegenden Seite der zweiten elektrischen Maschine 3b angeordnet. Anders gesagt sind die Leistungselektroniken 16a, 16b an axial gegenüberliegenden Enden der Antriebsvorrichtung 2 angeordnet.
Die Antriebsvorrichtung 2 ist detailliert in 2 gezeigt. Vorliegend ist gezeigt, dass die erste elektrische Maschine 3a eine auf einer Antriebsachse 4 angeordnete und drehantreibbare erste Rotorwelle 8a aufweist, die über die erste Übersetzungsstufe 5a mit der ersten Abtriebswelle 6a antriebstechnisch verbunden ist. Die zweite elektrische Maschine 3b weist eine koaxial zur ersten Rotorwelle 8a und somit ebenfalls auf der Antriebsachse 4 angeordnete und drehantreibbare zweite Rotorwelle 8b auf, die über eine zweite Übersetzungsstufe 5b mit einer zweiten Abtriebswelle 6b antriebstechnisch verbunden ist. Die beiden Abtriebswellen 6a, 6b sind koaxial zueinander auf einer parallel zur Antriebsachse 4 verlaufenden bzw. angeordneten Abtriebsachse 7 angeordnet. Die jeweilige Leistungselektronik 16a, 16b ist entsprechend auf einer zur Rotorwelle 8a, 8b axial gegenüberliegenden Seite der jeweiligen elektrischen Maschine 3a, 3b angeordnet.
Die erste Übersetzungsstufe 5a umfasst ein drehfest mit der ersten Rotorwelle 8a verbundenes erstes Zahnrad 9a sowie ein damit in Zahneingriff stehendes sowie drehfest mit der ersten Abtriebswelle 6a verbundenes zweites Zahnrad 9b. Die zweite Übersetzungsstufe 5b umfasst ein drehfest mit der zweiten Rotorwelle 8b verbundenes erstes Zahnrad 10a sowie ein damit in Zahneingriff stehendes sowie drehfest mit der zweiten Abtriebswelle 6a verbundenes zweites Zahnrad 10b. Die ersten Zahnräder 9a, 10a der jeweiligen Übersetzungsstufe 5a, 5b sind axial benachbart zueinander und koaxial zur Antriebsachse 4 angeordnet. Die zweiten Zahnräder 9b, 10b der jeweiligen Übersetzungsstufe 5a, 5b sind ebenfalls axial benachbart zueinander sowie koaxial zur Abtriebsachse 7 angeordnet. Zudem sind die Übersetzungsstufen 5a, 5b, wie nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele gemäß 4 bis 6 erläutert, wenigstens in radialer Richtung gegeneinander abgestützt.
Die elektrischen Maschinen 3a, 3b, die Leistungselektroniken 16a, 16b, die Übersetzungsstufen 5a ,5b sowie ein Teil der Abtriebswellen 6a, 6b sind innerhalb eines Gehäuses 17 der Antriebsvorrichtung 2 angeordnet. Vorliegend umfasst das Gehäuse 17 fünf Einzelteile, die in nicht näher gezeigter Art und Weise wenigstens formschlüssig miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschraubt, sind. Das Gehäuse 17 weist zum einen ein erstes Gehäusesegment 17a zur Aufnahme der ersten elektrischen Maschine 3a und der ersten Übersetzungsstufe 5a sowie ein zweites Gehäusesegment 17b zur Aufnahme der zweiten elektrischen Maschine 3b und der zweiten Übersetzungsstufe 5b auf. Die beiden Gehäusesegmente 17a, 17b sind symmetrisch zueinander ausgebildet, kommen an einer im Wesentlichen vertikal ausgebildeten ersten Trennebene 21a axial aneinander zur Anlage und sind miteinander verschraubt. Des Weiteren können - hier nicht dargestellte - ineinandergreifende Formschlusselemente, insbesondere Vater- und Mutterteile, vorgesehen werden, die die Gehäusesegmente 17a, 17b relativ zueinander positionieren und formschlüssig miteinander verbinden. Dadurch wird eine Herstellung und Montage des Gehäuses 17 vereinfacht, die Schnitt- bzw. Trennebenen weitestgehend reduziert und eine symmetrische bzw. gleichmäßige Krafteinleitung in das Gehäuse 17 gewährleistet.
Das erste Gehäusesegment 17a und das zweite Gehäusesegment 17b weisen jeweils eine - hier nicht gezeigte - Durchführung für die erste bzw. zweite Abtriebswelle 6a, 6b auf. Im Bereich der Durchführung sind - hier ebenfalls nicht dargestellte - Lagerungen für die Abtriebswellen 6a, 6b und Dichtungen zur Abdichtung des Gehäuseinnenraumes gegenüber einer äußeren Einflüssen vorgesehen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist vorliegend auch kein Ölsumpf oder dergleichen dargestellt, welcher ein Kühl- und/oder Schmiermittel in geeigneter Weise zu den Leistungselektroniken 16a, 16b, den elektrischen Maschinen 3a, 3b sowie den Übersetzungsstufen 5a, 5b leitet. Daher ist auch keine entsprechende Kanalführung zur Zu- bzw. Ableitung des Kühl- bzw. Schmiermittels gezeigt.
Vorliegend umfasst das Gehäuse 17 ferner ein erstes Deckelelement 17c, ein zweites Deckelelement 17d sowie ein drittes Deckelelement 17e, wobei die Deckelemente 17c - 17e zum Verschließen einer jeweiligen Gehäuseöffnung 18a, 18b, 18c vorgesehen sind. Das erste Deckelelement 17c ist dazu ausgebildet, die erste Gehäuseöffnung 18a am ersten Gehäusesegment 17a zu verschließen, wobei das erste Deckelelement 17c an einer im Wesentlichen vertikal ausgebildeten zweiten Trennebene 21b axial am ersten Gehäusesegment 17a zur Anlage kommt und in geeigneter Weise damit verschraubt ist. Durch die erste Gehäuseöffnung 18a wird insbesondere eine Wartung und/oder Montage der ersten elektrischen Maschine 3a sowie der ersten Leistungselektronik 16a ermöglicht. Das zweite Deckelelement 17d ist an einer zum ersten Deckelelement 17c axial gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 17 angeordnet und dazu ausgebildet, die zweite Gehäuseöffnung 18b am zweiten Gehäusesegment 17b zu verschließen, wobei das zweite Deckelelement 17d an einer im Wesentlichen vertikal ausgebildeten dritten Trennebene 21c axial am zweiten Gehäusesegment 17b zur Anlage kommt und in geeigneter Weise damit verschraubt ist. Durch die zweite Gehäuseöffnung 18b wird insbesondere eine Wartung und/oder Montage der zweiten elektrischen Maschine 3b sowie der zweiten Leistungselektronik 16b ermöglicht. Das erste und zweite Deckelelement 17c, 17d sind also dazu ausgebildet, das Gehäuse 17 in axialer Richtung, als in Blattebene links und rechts räumlich zu begrenzen und zu verschließen. Das dritte Deckelelement 17e ist vorliegend an einer Längsseite des Gehäuses 17 angeordnet und dazu ausgebildet, die dritte Gehäuseöffnung 18c, die teilweise seitlich am ersten Gehäusesegment 17a und teilweise seitlich am zweiten Gehäusesegment 17b ausgebildet ist, zu verschließen. Das dritte Deckelelement 17e kommt an einer im Wesentlichen horizontal ausgebildeten vierten Trennebene 21 d radial an den Gehäusesegmenten 17a, 17b zur Anlage und ist in geeigneter Weise damit verschraubt. Anders gesagt wird das dritte Deckelelemente 17e quer zur Antriebsachse 4 an das Gehäuse 17 angeschlossen. Durch die dritte Gehäuseöffnung 18c wird insbesondere eine Wartung und/oder Montage der elektrischen Maschinen 3a, 3b sowie der Übersetzungsstufen 5a, 5b ermöglicht.
3 zeigt eine alternative Ausführungsform der Antriebsvorrichtung 2, wobei die Antriebsvorrichtung 2 im Wesentlichen identisch zum Ausführungsbeispiel nach 1 und 2 ausgebildet ist, auf das hier verwiesen wird. Die Unterschiede bestehen vorliegend darin, dass jede elektrische Maschine 3a, 3b zwar ebenfalls eine dazugehörige Leistungselektronik 16a, 16b aufweist, diese jedoch auf Seiten der Rotorwelle 8a, 8b der jeweiligen elektrischen Maschine 3a, 3b angeordnet ist. Anders gesagt ist die jeweilige Leistungselektronik 16a, 16b an einer der jeweiligen Übersetzungsstufe 5a, 5b zugewandten Seite der elektrischen Maschine 3a, 3b angeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist das Gehäuse 17 hier nicht gezeigt. Das Gehäuse 17 kann analog zu 2 ausgebildet sein. Denkbar ist jedoch auch, dass auf das erste und zweite Deckelelement 17c, 17d verzichtet wird, denn die Leistungselektroniken 16a, 16b können zusammen mit den elektrischen Maschinen 3a, 3b und den Übersetzungsstufen 5a, 5b durch das dritten Deckelelement 17e in das Gehäuse 17 eingesetzt bzw. montiert und/oder gewartet werden. Dadurch kann die Anzahl der Gehäusebauteile reduziert werden, wodurch Schnittebenen bzw. Trennebenen und folglich der Aufwand und Kosten für Dichtungen und Verbindungen zwischen den Bauteilen des Gehäuses 17 reduziert werden.
Eine derartige Anordnung der Antriebsvorrichtung 2 hat ferner den Vorteil, dass im Vergleich zum vorherigen Ausführungsbeispiel zusätzlich axialer Bauraum eingespart wird, indem die erste Leistungselektronik 16a und die erste Übersetzungsstufe 5a teilweise radial übereinander bzw. geschachtelt, also parallel zueinander, angeordnet werden und die zweite Leistungselektronik 16b und die zweite Übersetzungsstufe 5b teilweise radial übereinander bzw. geschachtelt, also parallel zueinander, angeordnet werden.
In 4 bis 6 werden verschiedene Beispiele für die Abstützung der Übersetzungsstufen 5a, 5b gegeneinander gezeigt und nachfolgend beschrieben. Die Abstützung wenigstens in radialer Richtung erfolgt über wenigstens ein erstes und/oder zweites Lagerelement 11, 13. 4 zeigt die radiale Abstützung der Übersetzungsstufen 5a, 5b für das Ausführungsbeispiel nach 3. 5 und 6 zeigen alternative oder ergänzende Ausführungsbeispiele. Es sei explizit darauf hingewiesen, dass die Übersetzungsstufen 5a, 5b gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 und 2 analog zu einem dieser Ausführungsbeispiele gegeneinander abgestützt sind.
Nach 4 weist das erste Zahnrad 10a der zweiten Übersetzungsstufe 5b eine sich im Wesentlichen axial erstreckende Ausnehmung 12 auf. Ein am ersten Zahnrad 9a der ersten Übersetzungsstufe 5a angeformter und bolzenförmig ausgebildeter erster axialer Abschnitt 19a ragt in die Ausnehmung 12 hinein, wobei räumlich zwischen dem ersten axialen Abschnitt 19a und der Ausnehmung 12 ein als Nadellager ausgebildetes erstes Lagerelement 11 angeordnet ist, welches das erste Zahnrad 9a der ersten Übersetzungsstufe 5a drehbar gegenüber dem ersten Zahnrad 10a der zweiten Übersetzungsstufe 5b, und umgekehrt, lagert, jedoch gleichzeitig eine Abstützung des ersten Zahnrades 9a der ersten Übersetzungsstufe 5a gegenüber dem ersten Zahnrad 10a der zweiten Übersetzungsstufe 5b, und umgekehrt, in radialer Richtung gewährleistet. Das erste Lagerelement 11 kann ferner dazu ausgebildet sein, dass je nach Anforderung und Lastverteilung innerhalb der Antriebsvorrichtung 2 auch axial wirkende Kräfte zwischen den beiden ersten Zahnrädern 9a, 10a übertragen werden.
Die Rotorwellen 8a, 8b, an welchen das jeweilige erste Zahnrad 9a, 10a drehfest angeordnet sind, sind jeweils über ein - stark vereinfacht dargestelltes - drittes Lagerelement 22 und ein - ebenfalls stark vereinfacht dargestelltes - viertes Lagerelement 23 drehbar gegenüber dem Gehäuse 17, insbesondere gegenüber dem ersten bzw. zweiten Gehäusesegment 17a, 17b, gelagert. Bezüglich der Bauteile des Gehäuses 17 wird auf die Beschreibung und Darstellung zu 2 verwiesen. Das jeweils dritte Lagerelement 22 ist bezogen auf die jeweilige elektrische Maschine 3a, 3b auf Seiten der jeweiligen Übersetzungsstufe 5a, 5b angeordnet, wobei das jeweils vierte Lagerelement 23 auf der gegenüberliegenden Seite der jeweiligen elektrischen Maschine 3a, 3b angeordnet ist. Mit anderen Worten ist axial zwischen dem dritten und vierten Lagerelement 22, 23 der ersten Rotorwelle 8a die erste elektrische Maschine 3a angeordnet, wobei axial zwischen dem dritten und vierten Lagerelement 22, 23 der zweiten Rotorwelle 8b die zweite elektrische Maschine 3b angeordnet ist. Das vierte Lagerelement 23 der ersten Rotorwelle 8a ist vorliegend nicht dargestellt. Das dritte und vierte Lagerelement 22, 23 können beispielsweise als Wälzlager zur Aufnahme von Axial- und Radialkräften, insbesondere als Rillenkugellager, oder als reines Radiallager, insbesondere als Zylinderrollenlager, zur Aufnahme von Radialkräften ausgebildet sein.
5 stellt eine alternative Form der radialen Abstützung der Übersetzungsstufen 5a, 5b gegeneinander dar. Das zweite Zahnrad 10b der zweiten Übersetzungsstufe 5b weist einen sich im Wesentlichen axial erstreckenden, hülsenförmigen Abschnitt 14 auf, in den ein zweiter axialer Abschnitt 19b des zweiten Zahnrades 9b der ersten Übersetzungsstufe 5a wenigstens teilweise hineinragt. Der zweite axiale Abschnitt 19b ist über ein als Nadellager ausgebildetes zweites Lagerelement 13 gegenüber dem zweiten Zahnrad 10b der zweiten Übersetzungsstufe 5b drehbar gelagert und vorliegend in radialer Richtung abgestützt. Der zweite axiale Abschnitt 19b des zweiten Zahnrades 9b der ersten Übersetzungsstufe 5a ist vorliegend ebenfalls hülsen- bzw. rohrförmig ausgebildet, wobei der zweite axiale Abschnitt 19b einen kleineren Außendurchmesser aufweist als der Innendurchmesser des sich im Wesentlichen axial erstreckenden, hülsenförmigen Abschnitt 14 des zweiten Zahnrades 10b der zweiten Übersetzungsstufe 5b. Der sich im Wesentlichen axial erstreckende, hülsenförmige Abschnitt 14 ist folglich als Hohlwelle ausgebildet und ist sowohl drehfest mit dem zweiten Zahnrad 9b der ersten Übersetzungsstufe 5a als auch drehfest mit der ersten Abtriebswelle 6a verbunden. Vorliegend ist der Abschnitt 14 ferner zur teilweisen Aufnahme der zweiten Abtriebswelle 6b ausgebildet, wobei die zweite Abtriebswelle 6b nicht mit dem Abschnitt 14 wirkverbunden ist, folglich keine Leistung überträgt. Das zweite Lagerelement 13 ist in radialer Richtung zwischen den beiden hülsenförmige ausgebildeten, axialen Abschnitten 14, 19b aufgenommen und lagert das zweite Zahnrad 9b der ersten Übersetzungsstufe 5a drehbar gegenüber dem zweiten Zahnrad 10b der zweiten Übersetzungsstufe 5b, und umgekehrt. Zudem realisiert das zweite Lagerelement 13 eine radiale Abstützung des zweiten Zahnrades 9b der ersten Übersetzungsstufe 5a gegenüber dem zweiten Zahnrad 10b der zweiten Übersetzungsstufe 5b, und umgekehrt.
Die Abtriebswellen 6a, 6b, an welchen das jeweilige zweite Zahnrad 9b, 10b drehfest angeordnet sind, sind jeweils über ein - stark vereinfacht dargestelltes - fünftes Lagerelement 24 drehbar gegenüber dem Gehäuse 17, insbesondere gegenüber dem ersten bzw. zweiten Gehäusesegment 17a, 17b, gelagert. Bezüglich der Bauteile des Gehäuses 17 wird auf die Beschreibung und Darstellung zu 2 verwiesen. Auch weitere - hier nicht gezeigte - Lagerelemente, vorzugsweise mindestens ein weiteres je Abtriebswelle 6a, 6b, können zur drehbaren Lagerung der Abtriebswellen 6a, 6b gegenüber dem Gehäuse 17 vorgesehen sein. Das jeweilige fünfte Lagerelement 24 kann beispielsweise als Wälzlager zur Aufnahme von Axial- und Radialkräften, insbesondere als Rillenkugellager, oder als reines Radiallager, insbesondere als Zylinderrollenlager, zur Aufnahme von Radialkräften ausgebildet sein.
Um eine zusätzliche axiale Abstützung der Übersetzungsstufen 5a, 5b gegeneinander zu realisieren, ist axial zwischen dem zweiten Zahnrad 9b der ersten Übersetzungsstufe 5a und dem zweiten Zahnrad 10b der zweiten Übersetzungsstufe 6b ein Axiallager 15 angeordnet. Vorliegend ist das Axiallager 15 zwischen dem zweiten axialen Abschnitt 19b des zweiten Zahnrades 9b der ersten Übersetzungsstufe 5a und dem zweiten Zahnrad 10b der zweiten Übersetzungsstufe 5b angeordnet.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Abstützung der beiden Übersetzungsstufen 5a, 5b gegeneinander. Und zwar wird vorliegend eine Kombination aus den Ausführungsbeispielen gemäß 4 und 5 gezeigt, auf die hier Bezug genommen wird, wobei sowohl an den ersten Zahnrädern 9a, 10a als auch an den zweiten Zahnrädern 9b, 10b jeweils eine radiale Abstützung der Übersetzungsstufen 5a, 5b gegeneinander erfolgt. Dadurch wird eine gleichmäßige Kraftverteilung und -weiterleitung ermöglicht. Das Axiallager 15 stützt in einem Zugfall der Antriebsvorrichtung 2 die zweiten Zahnräder 9b, 10b gegeneinander ab. Im Schubfall werden Axialkräfte von den zusätzlichen Lagerelementen 22, 23, 24 der Rotorwellen 8a, 8b und Abtriebswellen 6a, 6b aufgenommen, wodurch Reibungsverluste innerhalb der Antriebsvorrichtung 2 reduziert werden können. Die dritten und vierten Lagerelemente 22, 23 sind hier nicht dargestellt, es wird diesbezüglich auf die Beschreibung und Darstellung zu 4 Bezug genommen.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Antriebsvorrichtung
3a: Erste elektrische Maschine
3b: Zweite elektrische Maschine
4: Antriebsachse
5a: Erste Übersetzungsstufe
5b: Zweite Übersetzungsstufe
6a: Erste Abtriebswelle
6b: Zweite Abtriebswelle
7: Abtriebsachse
8a: Erste Rotorwelle
8b: Zweite Rotorwelle
9a: Erstes Zahnrad der ersten Übersetzungsstufe
9b: Zweites Zahnrad der ersten Übersetzungsstufe
10a: Erstes Zahnrad der zweiten Übersetzungsstufe
10b: Zweites Zahnrad der zweiten Übersetzungsstufe
11: Erstes Lagerelement
12: Ausnehmung
13: Zweites Lagerelement
14: Hülsenförmiger Abschnitt des zweiten Zahnrades der zweiten Übersetzungsstufe
15: Axiallager
16a: Erste Leistungselektronik
16b: Zweite Leistungselektronik
17: Gehäuse
17a: Erstes Gehäusesegment
17b: Zweites Gehäusesegment
17c: Erstes Deckelelement
17d: Zweites Deckelelement
17e: Drittes Deckelelement
18a: Erste Gehäuseöffnung
18b: Zweite Gehäuseöffnung
18c: Dritte Gehäuseöffnung
19a: Erster axialer Abschnitt des zweiten Zahnrades der ersten Übersetzungsstufe
19b: Zweiter axialer Abschnitt des zweiten Zahnrades der ersten Übersetzungsstufe
20a: Erstes Rad
20b: Zweites Rad
21a: Erste Trennebene
21b: Zweite Trennebene
21c: Dritte Trennebene
21 d: Vierte Trennebene
22: Drittes Lagerelement
23: Viertes Lagerelement
24: Fünftes Lagerelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018210329 A1 [0002]

Claims

Antriebsvorrichtung (2) für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug (1), umfassend eine erste elektrische Maschine (3a) und eine zweite elektrische Maschine (3b), wobei die erste elektrische Maschine (3a) eine auf einer Antriebsachse (4) angeordnete erste Rotorwelle (8a) aufweist, die über eine erste Übersetzungsstufe (5a) mit einer ersten Abtriebswelle (6a) antriebstechnisch verbunden ist, wobei die zweite elektrische Maschine (3b) eine koaxial zur ersten Rotorwelle (8a) angeordnete zweite Rotorwelle (8b) aufweist, die über eine zweite Übersetzungsstufe (5b) mit einer zweiten Abtriebswelle (6b) antriebstechnisch verbunden ist, wobei die beiden Abtriebswellen (6a, 6b) koaxial zueinander auf einer parallel zur Antriebsachse (4) verlaufenden Abtriebsachse (7) angeordnet sind, wobei jede Übersetzungsstufe (5a, 5b) ein drehfest mit der jeweiligen Rotorwelle (8a, 8b) verbundenes erstes Zahnrad (9a, 10a) und ein damit in Zahneingriff stehendes sowie drehfest mit der jeweiligen Abtriebswelle (6a, 6b) verbundenes zweites Zahnrad (9b, 10b) aufweist, wobei die Übersetzungsstufen (5a, 5b) über wenigstens ein Lagerelement (11, 13) zumindest in radialer Richtung gegeneinander abgestützt sind.
Antriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei das erste Zahnrad (10a) der zweiten Übersetzungsstufe (5b) eine sich im Wesentlichen axial erstreckende Ausnehmung (12) aufweist, in die ein erster axialer Abschnitt (19a) des ersten Zahnrades (9a) der ersten Übersetzungsstufe (5a) wenigstens teilweise hineinragt, wobei der erste axiale Abschnitt (19a) über ein erstes Lagerelement (11) gegenüber dem ersten Zahnrad (10a) der zweiten Übersetzungsstufe (5b) drehbar gelagert und wenigstens in radialer Richtung abgestützt ist.
Antriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zweite Zahnrad (10b) der zweiten Übersetzungsstufe (5b) einen sich im Wesentlichen axial erstreckenden, hülsenförmigen Abschnitt (14) aufweist, in die ein zweiter axialer Abschnitt (19b) des zweiten Zahnrades (9b) der ersten Übersetzungsstufe (5a) wenigstens teilweise hineinragt, wobei der zweite axiale Abschnitt (19b) über ein zweites Lagerelement (13) gegenüber dem zweiten Zahnrad (10b) der zweiten Übersetzungsstufe (5b) drehbar gelagert und wenigstens in radialer Richtung abgestützt ist.
Antriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 3, wobei axial zwischen dem zweiten Zahnrad (9b) der ersten Übersetzungsstufe (5a) und dem zweiten Zahnrad (10b) der zweiten Übersetzungsstufe (6b) ein Axiallager (15) angeordnet ist.
Antriebsvorrichtung (2) nach einem Ansprüche 1 bis 4, wobei jede elektrische Maschine (3a, 3b) eine dazugehörige Leistungselektronik (16a, 16b) aufweist, die auf einer zur Rotorwelle (8a, 8b) der jeweiligen elektrischen Maschine (3a, 3b) axial gegenüberliegenden Seite der elektrischen Maschine (3a, 3b) angeordnet ist.
Antriebsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei jede elektrische Maschine (3a, 3b) eine dazugehörige Leistungselektronik (16a, 16b) aufweist, die auf Seiten der Rotorwelle (8a, 8b) der jeweiligen elektrischen Maschine (3a, 3b) angeordnet ist.
Antriebsvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Gehäuse (17) mit einem ersten Gehäusesegment (17a) zur Aufnahme der ersten elektrischen Maschine (3a) und der ersten Übersetzungsstufe (5a) sowie mit einem zweiten Gehäusesegment (17b) zur Aufnahme der zweiten elektrischen Maschine (3b) und der zweiten Übersetzungsstufe (5b).
Antriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 7, wobei das erste und zweite Gehäusesegment (17a, 17b) des Gehäuses (17) symmetrisch zueinander ausgebildet sind.
Antriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 7 oder 8, das Gehäuse (17) ferner umfassend wenigstens ein erstes Deckelelement (17c) zum Verschließen einer ersten Gehäuseöffnung (18a).
Antriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 9, das Gehäuse (17) ferner umfassend ein zweites Deckelelement (17d) zum Verschließen einer zweiten Gehäuseöffnung (18b).
Antriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 9 in Verbindung mit Anspruch 10, wobei das erste und zweite Deckelelement (17c, 17d) des Gehäuses (17) symmetrisch zueinander ausgebildet sind.
Antriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 10, das Gehäuse (17) ferner umfassend ein drittes Deckelelement (17e) zum Verschließen einer dritten Gehäuseöffnung (18c).
Fahrzeug (1), umfassend eine Antriebsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.