Antriebsvorrichtunq zum elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs

Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung mit einem Planetengetriebe und einem Differentialgetriebe. Die Erfindung betrifft außerdem eine Antriebsvorrichtung zum elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs mit einer solchen Getriebevorrichtung.

Die DE 10 2014 220 347 A1 offenbart eine Getriebevorrichtung mit einem Planeten- getriebe und einem Differentialgetriebe.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik weiterzubilden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Hautpansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Demnach werden zum einen eine Getriebevorrichtung und zum anderen eine An- triebsvorrichtung zum elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs mit einer solchen Getriebevorrichtung vorgeschlagen.

Die Getriebevorrichtung verfügt über ein Planetengetriebe und ein Differentialge- triebe. Das Differentialgetriebe verfügt vorliegend über einen Differentialkorb. Das Planetengetriebe verfügt über einen Planetenträger. Der Planetenträger ist mit dem Differentialkorb verbunden . Diese sind also fest miteinander gekoppelt. Somit wird eine Drehbewegung des Planetenträgers unmittelbar auf den Differentialkorb über- tragen.

Vorliegend verfügt der Planetenträger über ein erstes Planetenträgerteil und ein zweites Planetenträgerteil. Beide dieser Planetenträgerteile sind mit dem Differential- korb verbunden, insbesondere mittels eines gemeinsamen Verbindungsmittels. Die Planetenträgerteile können sich somit nur im Verbund mit dem Differentialkorb dre- hen. Somit ergibt sich eine gemeinsame Baueinheit aus Planetenträger und Differen- tialkorb. Diese Baueinheit ist einfach handhabbar und montierbar. Insbesondere kön- nen somit einfach ein oder mehrere Planetenräder zwischen den Planetenträgertei- len angeordnet werden, bevor diese zusammengefügt und mit dem Differentialkorb verbunden werden. Insbesondere bildet die Getriebevorrichtung eine Baueinheit, die in einer übergeordneten Antriebvorrichtung anordbar ist. Durch diese Ausführung der Getriebevorrichtung kann diese einfach vormontiert werden.

Das Differentialgetriebe kann auch als Ausgleichsgetriebe bezeichnet werden. Es verfügt insbesondere über einen Eingang (insbesondere der Differentialkäfig) und zwei Ausgänge, die mit dem Eingang jeweils gekoppelt sind. Damit kann eine Dreh- zahldifferenz an den beiden Ausgängen ausgeglichen werden und gleichzeitig ein an dem Eingang anliegendes Drehmoment an die beiden Ausgänge abgegeben wer- den. Der Differentialkorb dient insbesondere zum Tragen derjenigen Bauteile des Dif- ferentialgetriebes, die die eigentliche Differentialwirkung erzeugen, wie insbesondere entsprechender Zahnräder. Das Differentialgetriebe kann als Kegelrad-Differentialge- triebe ausgebildet sein. Dann umhaust und trägt der Differentialkorb insbesondere zumindest einen Planetenbolzen und darauf drehbar angeordnete Ausgleichskegel- räder. Ebenso kann der Differentialkorb dann auch zugehörige Achskegelräder um- hausen und tragen, die mit den Ausgleichskegelrädern kämmen.

Das Planetengetriebe verfügt insbesondere über ein Sonnenrad, zumindest ein Pla- netenrad (vorzugsweise mehrere) und ein Hohlrad, die miteinander in an sich be- kannter Weise miteinander kämmen. Der Planetenträger trägt das zumindest eine Planetenrad drehbar. Das Sonnenrad dient insbesondere als Eingang der Getriebe- vorrichtung. Achskegelräder der Differentialgetriebe dienen insbesondere als Aus- gang der Getriebevorrichtung.

Vorzugsweise ist der Differentialkorb einstückig oder mehrstückig ausgebildet, also aus einem oder mehreren Teilen aufgebaut. Falls er mehrteilig ausgebildet ist, sind die Teile bevorzugt stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere verschweißt. Der Differentialkorb bildet hierbei eine einzige Baueinheit. Diese ist dann einfach mit den Planetenträgerteilen verbindbar. Vorzugsweise sind die Planetenträgerteile und der Differentialkorb lösbar miteinander verbunden. Die hierzu genutzte Verbindungsmittel können also bei Bedarf wieder ge- löst werden und die Planetenträgerteile und der Differentialkorb voneinander getrennt werden. Somit wird eine Reparatur vereinfacht. Insbesondere verbinden die hierzu genutzten Verbindungsmittel jeweils alle der genannten Planetenträgerteile und den Differentialkorb miteinander.

Vorzugsweise ist das zweite Planetenträgerteil zwischen dem ersten Planetenträger- teil und dem Differentialkorb eingeklemmt. Somit ergibt sich einfach die Verbindung dieser drei Bauteile. Zur Herstellung der notwendigen Klemmkraft können an sich be- kannte Klemmmittel eingesetzt werden. Durch den Abstand zwischen erstem Plane- tenträgerteil und Differentialkorb ergibt sich eine hohe mögliche Klemmkraft.

Vorzugsweise bilden die Planetenträgerteile jeweils eine Planetenträgerhälfte. Somit können die Planetenträgerteile ungefähr zwei gleich große und/oder schwere Bau- teile bilden, die in vergleichbaren Fertigungsschritten gebildet sind. Somit kann die Herstellung des Planetenträgers kostengünstig erfolgen. Die Verbindung der Plane- tenträgerteile miteinander erfolgt insbesondere an axialen Vorsprüngen der Plane- tenträgerhälften, die einander gegenüberliegen.

Vorzugsweise sind die Planetenträgerteile mit dem Differentialkorb verschraubt. Auf diese Weise werden die Planetenträgerteile also jeweils mit dem Differentialkorb fest verbunden. Vorzugsweise verfügt der Differentialkorb über einen Befestigungsflansch zum daran Anordnen des zweiten Planetenträgerteils. An dieses zweite Planetenträ- gerteil ist dann wiederum das erste Planetenträgerteil anordbar. Somit ergibt sich eine axiale Abfolge von erstem Planetenträgerteil, zweitem Planetenträgerteil und Differentialkorb. Somit kann einfach eine Schraube durch diese drei Bauteile geführt werden, um sie miteinander zu verbinden und die Verschraubung zu bilden. Auf diese Weise werden die beiden Planetenträgerteile dann miteinander und mit dem Differentialkorb verklemmt. Zur Bildung der Verschraubung kann auf einem Umfang dieser drei Bauteile eine Mehrzahl solcher Schrauben vorgesehen sein. Auf diese Weise ist die Getriebevorrichtung einfach zu einer Baueinheit montierbar und erfor- derlichenfalls wieder demontierbar. Vorzugsweise ist das erste Planetenträgerteil mit dem zweiten Planetenträgerteil mit- tels zumindest einer Klebeverbindung oder eine Stiftverbindung oder einer Verbin- dung mittels Passschrauben verbunden. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann das zweite Planetenträgerteil mit dem Differentialkorb mittels zumindest einer Klebever- bindung oder eine Stiftverbindung oder einer Verbindung mittels Passschrauben drehfest verbunden sein. Diese Verbindung ist bevorzugt zusätzlich zu der im obigen Abschnitt genannten Verschraubung vorgesehen. Auf diese Weise ist eine beson- ders haltbare und/oder passgenaue Verbindung der Planetenträgerteile untereinan- der und mit dem Differentialkorb möglich.

Vorzugsweise verfügt die Getriebevorrichtung über eine drehbare Antriebswelle. Diese bildet einen Antrieb / Eingang der Getriebevorrichtung. Die Antriebswelle ist mit einem Sonnenrad des Planetengetriebes gekoppelt. Insbesondere kann die An- triebswelle stoffschlüssig mit dem Sonnenrad verbunden sein oder einstückig damit ausgebildet sein. In letzterem Fall kann das Sonnenrad ein auf der Antriebswelle ausgebildetes Ritzel bilden. Zudem verfügt das Planetengetriebe insbesondere über ein gehäusefestes Hohlrad. Zudem verfügt das Planetengetriebe insbesondere über zumindest ein Planetenrad, das drehbar auf dem Planetenträger gelagert ist und das mit dem Sonnenrad kämmt und das mit dem Hohlrad kämmt. Die Getriebevorrich- tung verfügt insbesondere außerdem über eine erste Abtriebswelle, die mit dem Dif- ferentialgetriebe gekoppelt ist und die einen ersten Abtrieb / Ausgang bildet. Die Ge- triebevorrichtung verfügt außerdem über eine zweite Abtriebswelle, die mit dem Diffe- rentialgetriebe gekoppelt ist und die einen zweiten Abtrieb / Ausgang bildet. Damit wird eine einfache Konstruktion für eine Antriebslösung bereitgestellt.

Insbesondere verfügt die Getriebevorrichtung über ein Gehäuse, in dem die genann- ten Bauteile eingehaust und gegebenenfalls drehbar gelagert sind. Das Hohlrad ist hierbei gehäusefest. Es ist im Gegensatz zum Sonnenrad und dem Planetenrad also bezüglich des Gehäuses nicht drehbar. Auch der Differentialkorb ist in dem Gehäuse dann drehbar gelagert und von ihm umhaust. Die beiden Abtriebswellen durchdrin- gen das Gehäuse dann als Ausgang der Getriebevorrichtung. Vorzugsweise ist das Sonnenrad koaxial auf der ersten Abtriebswelle angeordnet. Es wird hierbei von der ersten Abtriebswelle durchdrungen. Das Sonnenrad kann auf der ersten Abtriebswelle gelagert sein. Damit ergibt sich eine bauraumgünstige Kon- struktion.

Vorzugsweise verfügen die Planetenträgerteile über (die) Vorsprünge. Diese Vor- sprünge greifen dann von einander gegenüberliegend Seiten in einen radial inner- halb des Hohlrads befindlichen Raum ein. An diesen Vorsprüngen liegen die Plane- tenträgerteile aneinander an und sind dort miteinander verbunden. Somit ergibt sich eine stabile Konstruktion des Planetenträgers.

Bevorzugt werden alle oder einige dieser Vorsprünge von der oder den Schrauben zur Herstellung der Verschraubung zwischen den Planetenträgerteilen und dem Dif- ferentialkorb durchdrungen. Insbesondere kann zumindest ein Vorsprung des zwei- ten Planetenträgerteils eine Durchgangsbohrung für eine Schraube der Verschrau- bung aufweisen und ein gegenüberliegender Vorsprung des ersten Planetenträger- teils kann eine Gewindebohrung aufweisen, um mit diesen Schrauben verschraubt zu werden. Die Schraube kann somit ausgehend von einer Durchgangsbohrung des Dif- ferentialkorbs durch die Durchgangsöffnung des zweiten Planetenträgerteils führen, um dann mit der Gewindebohrung im ersten Planetenträgerteil verschraubt zu wer- den und um dabei diese drei Bauteile miteinander zu verbinden. Ein Kopf der Schraube kann dabei an dem Differentialkorb zur Anlage kommen. Auf Muttern zur Herstellung der Verschraubung kann somit verzichtet werden.

Die vorgeschlagene Antriebsvorrichtung dient zum elektrischen Antrieb eines Kraft- fahrzeugs. Die Antriebsvorrichtung ist aufweisend eine E-Maschine und eine Getrie- bevorrichtung zur Übertragung der Antriebsleistung der E-Maschine auf insbeson- dere genau zwei Seitenwellen zum Antrieb von Fahrzeugrädern auf gegenüberlie- genden Seiten des Kraftfahrzeugs. An je eine der Seitenwellen ist also zumindest ein Fahrzeugrad auf einer Seite des Kraftfahrzeugs koppelbar. Die Getriebevorrichtung ist hierbei als die vorgeschlagene Getriebevorrichtung ausgebildet. Somit dient das Differentialgetriebe insbesondere zum Ausgleich einer Drehzahldifferenz an den ge- genüberliegenden, von den beiden Seitenwellen angetriebenen Fahrzeugrädern. Das Planetengetriebe dient als Übersetzung der Drehzahl der E-Maschine. Die Antriebs- vorrichtung ist bevorzugt als Antriebsmodul ausgebildet, insbesondere als Achsmo- dul. Die Antriebsvorrichtung ist demnach zur Anordnung an eine Achse des Kraftfahr- zeugs ausgebildet, oder zur Bildung der Achse. Mit der beschriebenen Konstruktion kann eine kompakte Antriebseinheit gebildet werden.

Die E-Maschine kann beispielsweise als Synchronmaschine oder Asynchronma- schine ausgebildet sein. Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich um ein schweres Kraft- fahrzeug, wie insbesondere einen Lastkraftwagen oder einen Omnibus handeln. Die Antriebsvorrichtung kann über mehr als eine E-Maschine zum Antrieb des Kraftfahr- zeugs verfügen. Vorzugsweise ist die Antriebsvorrichtung frei von einer Verbren- nungskraftmaschine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs. Dann ist eine solche Verbren- nungskraftmaschine also nicht vorgesehen.

Im Folgenden wir die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert, aus welchen weitere bevorzugte Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung entnehmbar sind. In schematischer Darstellung zeigen hierbei:

Fig. 1 eine obere Hälfte einer vorgeschlagenen Getriebevorrichtung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Schnitt durch die Getriebevorrichtung nach Fig. 1 ,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine vorgeschlagene Getriebevorrichtung.

In den Figuren sind gleiche oder zumindest funktionsgleiche Bauteile oder Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die in Fig. 1 gezeigte vorgeschlagene Getriebevorrichtung verfügt über ein Planeten- getriebe 1 und ein unmittelbar daran angeordnetes Differentialgetriebe 2. Die Getrie- bevorrichtung dient zum elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs. Sie ist also Teil einer nicht näher gezeigten Antriebsvorrichtung für das Kraftfahrzeug. Eine Haupt- drehachse der Getriebevorrichtung ist mit L bezeichnet.

Als Eingang der Getriebevorrichtung dient eine Antriebswelle 1A. Die Antriebswelle ist mit einer nicht gezeigten E-Maschine der Antriebsvorrichtung gekoppelt und ist von dieser drehbar antreibbar. Als Ausgänge der Getriebevorrichtung dienen eine erste Abtriebswelle 3 und eine zweite Abtriebswelle 4. Diese Abtriebswellen 3, 4 kön- nen auch als Seitenwellen bezeichnet werden. Die Abtriebswellen 3, 4 sind je mit ei- nem Fahrzeugrad auf gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs koppelbar; je eine Abtriebswelle 3, 4 ist also mit zumindest einem Fahrzeugrad auf einer Seite des Kraftfahrzeugs koppelbar. Das Planetengetriebe 1 dient zur Übersetzung einer Dreh- zahl der E-Maschine, insbesondere ins Langsame. Das Differentialgetriebe 2 dient zum Ausgleich einer Drehzahldifferenz an den gegenüberliegenden Fahrzeugrädern.

Die Antriebswelle 1A ist mit einem Sonnenrad des Planetengetriebes 1 einstückig ausgebildet. Dieses kämmt mit einem Planetenrad 1 B. Das Planetenrad 1 B ist auf ei- nem Planetenträger 1C drehbar angeordnet und kämmt wiederum mit einem gehäu- sefesten Hohlrad 1 D. Der Planetenträger 1 C besteht aus einem ersten, antriebsseiti- gen Planetenträgerteil 1C1 und einem zweiten abtriebsseitigen Planetenträgerteil 1C2. Als weiteres Teil kann der Planetenträger 1C über einen Planetenbolzen je Pla- netenrad 1 B verfügen, auf dem das zugehörige Planetenrad 1 B drehbar gelagert ist.

Beide Planetenträgerteile 1 C1 , 1C2 können ungefähr gleich groß und/oder schwer sein. Insbesondere können beide Planetenträgerteile 1 C1 , 1 C2 in vergleichbaren Herstellungsschritten hergestellt worden sein. Die Planetenträgerteile 1C1 , 1C2 grei- fen von zwei gegenüberliegenden Seiten in einen radialen Innenraum des Hohlrads 1 D hinein. Sie liegen insbesondere innerhalb dieses Raumes aneinander an. Hierzu können an den beiden Planetenträgerteile 1C1 , 1C2 einander gegenüberliegende Vorsprünge vorgesehen sein (siehe auch Fig. 2 und Fig. 3).

Das Differentialgetriebe 2 verfügt über einen Differentialkäfig 2A. Dieser ist bevorzugt als Baueinheit ausgebildet, und insbesondere einstückig. Der Differentialkäfig 2A um- haust und lagert auf einem Bolzen 2C Ausgleichskegelräder 2B, die mit Achskegelrä- der 2D kämmen. Die Achskegelräder 2D sind mit je einer der Abtriebswellen 3, 4 ver- bunden und somit zusammen mit ihnen um die Hauptdrehachse L drehbar.

Vorliegend sind die Planetenträgerteile 1C1 , 1C2 miteinander und mit dem Differenti- alkäfig 2A über eine Verschraubung 5 miteinander verbunden. Dabei ist das zweite Planetenträgerteil 1 C2 axial zwischen dem ersten Planetenträgerteile 1C1 und dem Differentialkäfig 2A eingeklemmt. In Fig. 1 ist die Verschraubung 5 zur Darstellungs- ebene versetzt. Sie verläuft daher bezüglich der Darstellungsebene hinter und/oder vor dem gezeigten Planetenrad 1 B. Zur Unterstützung der Verschraubung 5 können zusätzlich eine Verklebung oder Stifte oder Passschrauben zwischen diesen Bautei- len 1C1 , 1C2, 2A vorgesehen sein. Das erste Planetenträgerteil 1C1 und das zweite Planetenträgerteil 1C2 und der Differentialkäfig 2A sind somit in axialer Richtung (Achse L) hintereinander angeordnet und fest miteinander verbunden. Mit dieser Konstruktion besteht die Getriebevorrichtung aus einer kompakten und vormontierba- ren Baueinheit. Eine vormontierbare Unterbaueinheit wird durch den Differentialkäfig 2A und die damit verbundenen Planetenträgerteile 1 C1, 1C2 gebildet.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Schnitt entlang der in Fig. Igezeigten Schnittebene A. Es sind beispielhaft drei Planetenräder 1 B sichtbar, die jeweils mit dem Hohlrad 1 D einerseits und dem Sonnenrad 1A andererseits kämmen. Ebenso ist das erste Plane- tenträgerteil 1C1 sichtbar. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass die Verschraubung 5, die hier durch drei quergeschnittene Schrauben 5 gebildet ist, seitlich der Planetenräder 1 B verläuft. Die Schrauben 5 verlaufen jeweils durch Vorsprünge 6 die in Richtung des zweiten Planetenträgerteils 1C2 von dem ersten Planetenträgerteil 1C1 hervor- stehen und die in Richtung des ersten Planetenträgerteils 1C2 von dem zweiten Pla- netenträgerteil 1C1 hervorstehen (siehe auch Fig. 3). Diese Vorsprünge 6 greifen von gegenüberliegenden Seiten in den radial im Hohlrad 1 D liegenden Raum ein.

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine beispielhafte Konstruktion einer Getriebe- vorrichtung nach Fig. 1 und Fig. 2. Deutlich sichtbar sind darin die beiden Planeten- trägerteile 1C1 , 1C2 mit den jeweiligen Vorsprüngen 6. Ein Vorsprung 6 des einen Planetenträgerteils 1 C1 liegt je an einem zugehörigen Vorsprung 6 des anderen Pla- netenträgerteils 1C2 an. In die Vorsprünge 6 des zweiten Planetenträgerteils 1 C2 sind je eine Durchgangsbohrung eingebracht. In den gegenüberliegenden Vorsprün- gen 6 des ersten Planetenträgerteils 1C1 ist je eine zugehörige Gewindebohrung ein- gebracht. In einem Flansch des Differentialkäfigs 2A für das zweite Planetenträgerteil 1C2 sind ebenfalls je eine zugehörige Durchgangsbohrung eingebracht. Somit kann eine Schraube 5 durch die Durchgangsbohrung des Differentialkäfigs 2A und durch die zugehörige Durchgangsbohrung des zweiten Planetenträgerteils 1 C2 in die zuge- hörige Gewindebohrung des ersten Planetenträgerteils 1 C1 geschraubt sein. Ein Kopf der Schraube 5 liegt dann an dem Flansch des Differentialkäfigs 2A an. Somit können die Bauteile 1 C1 , 1 C2, 2A mittels der Schrauben 5 einfach miteinander ver- schraubt werden. Durch den relativ langen Schaft der Schraube 5 ergibt sich dabei eine hohe Klemmkraft zum Festklemmen des zweiten Planetenträgerteils 1 C2.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 ist mit dem zweiten Planetenträgerteil 1 C2 auch das linke Achskegelrad 2D des Differentialgetriebes 2 drehbar gelagert. Das rechte Achskegelrad 2D ist hingegen mit dem Differentialkäfig 2A drehbar gela- gert. Das zweite Planetenträgerteil 1 C2 bildet den linken axialen Abschluss des Diffe rentialkäfigs 2A.

In Fig. 3 sind der Übersicht halber die in Fig. 1 gezeigten Abtriebswellen 3, 4 nicht dargestellt. Es ist allerdings erkennbar, dass das Sonnenrad 1A und die damit eintei- lig ausgebildete Antriebswelle koaxial auf der ersten Abtriebswelle 3 angeordnet ist. Ebenfalls nicht dargestellt sind die in Fig. 1 gezeigten Planetenräder 1 B, denn diese sind bei der für Fig. 3 gewählten Längsschnittebene nicht sichtbar. Im Übrigen gelten zur Fig. 3 die bereits zur Fig. 1 und Fig. 2 gemachten Erläuterungen.

Bezuaszeichen

1 Planetengetriebe

1A Antriebswelle, Sonnenrad

1 B Planetenrad

1C Planetenträger

1C1 Planetenträgerteil

1C2 Planetenträgerteil

1 D Hohlrad

Differentialgetriebe

A Differentialkorb

2B Ausgleichskegelrad

2C Differentialbolzen

2D Achskegelrad

3 Abtriebswelle

4 Abtriebswelle

5 Verschraubung, Schraube

6 Vorsprung

L Hauptdrehachse