WO2020007675A1 - Antriebsvorrichtung für zumindest eine elektrisch angetriebene achse eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Antriebsvorrichtung für zumindest eine elektrisch angetriebene achse eines kraftfahrzeugs Download PDF

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Andreas GROSSL
Werner HECHBERGER
Maik WÖRL
Marco DI SARNO
Frank Seemann
Cong REN
Kai BORNTRÄGER
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Definitions

  • the present invention relates to a drive device for at least one electrically driven axle of a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1.
  • a drive device for an electrically driven axle of a motor vehicle comprising a driving electric machine, a transmission gear and a differential which drives the driven wheels of the motor vehicle via output shafts, the transmission gear being connected by two coupled epicyclic gear is formed, which can be switched over two switching elements in two gear ratios.
  • the present invention has for its object to provide a drive device for at least one electrically driven axle of a motor vehicle. This object is achieved by the features of claim 1. Further advantages and advantageous configurations emerge from the subclaims.
  • a drive device for at least one electrically driven axle of a motor vehicle which has an electric machine and a switchable transmission with at least three gear stages, which is connected downstream of the electric machine in the direction of power flow in train operation and which has a spur gear stage or a planetary stage to a differential for distributing the drive torque to the Wheels of an axle or to a longitudinal differential for distributing the drive torque to two axles of the vehicle.
  • the switchable transmission is preferably designed as an automatic transmission or as an automated transmission in a planetary design and can be designed, for example, as a two-web, four-shaft transmission.
  • a two-land, four-shaft gear is a planetary gear which is formed from two individual planetary gear sets kinematically coupled to one another via two coupling shafts and has four shafts for operative connection with other gear elements.
  • a coupling shaft is a permanent mechanical connection between an element - i.e. Sun gear, web or ring gear - of a single planetary gear set with one element - i.e. Sun gear, web or ring gear - the other single planetary gear set defined.
  • the transmission has a first and a second planetary gear set, which have a common ring gear and a common web, the sun gear of the first planetary gear set and the sun gear of the second planetary gear set being arranged coaxially to one another, and wherein the Planetary gears of the first and second planetary gear sets are each arranged in pairs coaxially on a common planet pin or a pin with different bearing diameters, the output of the gear unit being formed by the web.
  • the planet gears of the first and second planetary gear sets can each be arranged on a bolt which is connected to an intermediate web arranged between the two planetary gear sets, so that the planet gears of both planetary gear sets are not arranged coaxially to one another.
  • a first switching element designed as a clutch is provided, by the closing of which the electric machine can be detachably connected in a rotationally fixed manner, a second switching element designed as a clutch being provided, by the closing of which the electric machine is arranged with a central drive shaft of the coaxial to the sun gear of the first planetary gear set Gearbox is releasably non-rotatably connectable and a third switching element designed as a clutch is provided, by the closing of which the sun gear of the first planetary gear set can be releasably non-rotatably connected to the central drive shaft.
  • a fourth switching element designed as a brake is provided, by closing the ring gear can be coupled to a housing, a fifth switching element designed as a clutch is provided, by closing the sun gear of the second planetary gear set can be detachably connected to the central drive shaft.
  • a sixth switching element designed as a brake can be provided, by closing the central drive shaft can be coupled to a housing.
  • This configuration results in five shiftable gears.
  • the first gear is shifted by closing the second, fourth and fifth shifting element, the second gear being shifted by closing the second, third and fourth shifting element and the third gear being shifted by closing the first, third and sixth shifting element becomes.
  • the fourth gear is shifted by closing the first, fifth and sixth shifting element, the fifth gear being shifted by closing the first, second and fifth shifting element.
  • the central drive shaft comprises a first part, which can be releasably connected to the electric machine by closing the second switching element, and a second part, which is provided by means of a seventh switching element which is provided in addition to the sixth switching element and which in the direction of force flow closed second switching element is arranged after the second switching element, is releasably connected to the first part rotatably.
  • the transmission has six shiftable gears.
  • the first gear of the transmission is shifted by closing the second, fourth, fifth and seventh shifting element, the second gear being shifted by closing the second, third and fourth shifting element. Furthermore, the third gear is shifted by closing the first, third, sixth and seventh shifting elements, the fourth gear being shifted by closing the first, fifth and sixth shifting elements, the fifth gear being shifted by closing the first, second and fifth shifting elements and wherein the sixth gear is shifted by closing the second, third and fifth shifting elements.
  • the spatial arrangement of the switching elements can be arbitrary and is only limited by the dimensions and the external shape.
  • the clutches are preferably designed as friction shift elements or multi-plate shift elements, wherein the brakes can preferably be designed as positive shift elements, for example as claw shift elements or synchronizers.
  • individual clutches can be designed as form-fitting switching elements;
  • at least one brake can be designed as a friction switching element or multi-plate switching element.
  • the design according to the invention makes a drive device for at least one electrically driven axle simple and inexpensive Motor vehicle made available, which makes it possible to optimally adapt the climbing ability of the vehicles to the respective application.
  • the electric machine with its compact design can always be operated in the optimum efficiency range.
  • recuperation In overrun mode, energy can advantageously be recovered optimally by recuperation, since the speed of the electric machine can also be kept high in the low speed range by shifting to a low gear, which means that the power of the electric machine is not restricted. Thanks to the multiple speeds, the recuperation operation can also be carried out over large areas with optimum efficiency.
  • Figure 1 A schematic representation of a first embodiment of a drive device according to the invention for at least one electrically driven axle of a motor vehicle, the drive device being coupled to a differential for distributing the drive torque to the wheels of an axle of the motor vehicle;
  • Figure 2 An exemplary shift pattern for the transmission of Figure 1;
  • FIG. 3 A schematic representation of a second embodiment of a drive device according to the invention for at least one electrically driven axle of a motor vehicle, the drive device being coupled to a differential for distributing the drive torque to the wheels of an axle of the motor vehicle;
  • Figure 4 An exemplary shift pattern for the transmission of Figure 3;
  • FIG. 5 A schematic representation of a third embodiment of a drive device according to the invention for at least one electrically driven axle. se of a motor vehicle, the drive device being coupled to a differential for distributing the drive torque to the wheels of an axle of the motor vehicle;
  • Figure 6 An exemplary shift pattern for the transmission of Figure 5.
  • Figure 7 The drive device according to Figure 5, which is coupled to a longitudinal differential for distributing the drive torque on two axles of a motor vehicle.
  • a drive device for at least one electrically driven axle of a motor vehicle comprises an electric machine EM and a switchable transmission 1 with at least three gears connected downstream of the electric machine EM in the direction of power flow in train operation, the transmission 1 having a Spur gear stage 2 is coupled to a differential 3 for distributing the drive torque to the wheels 5 of an axle 4 of the vehicle.
  • the drive device is preferably arranged transversely to the direction of travel of the vehicle.
  • the gear 1 is designed as a planetary gear, and has a first and a second planetary gear set 6, 7, which have a common idler gear 8 and a common web 9, the sun gear 10 of the first planetary gear set 6 and the sun gear 11 of the second planetary gear set 7 are arranged coaxially to one another and the planet gears of the first and second planetary gear sets 6, 7 are each arranged in pairs coaxially on a common planet pin, the output of the transmission being formed by the web 9.
  • a first switching element A designed as a clutch is provided, by the closing of which the electric machine EM can be releasably connected to the flute wheel 8
  • a second switching element B designed as a clutch being provided, by the closing of which the electric machine a EM can be detachably connected in a rotationally fixed manner to a central drive shaft 12 of the transmission coaxially arranged to the sun gear of the first planetary gear set 6 and in the case of a third switching element C designed as a clutch, the sun gear 10 of the first planetary gear set 6 can be releasably connected in a rotationally fixed manner to the central drive shaft 12 by its closing.
  • the sun gear shafts of the first and second planetary gear sets 6, 7 are designed as hollow shafts through which the central drive shaft is guided.
  • a fourth shift element D designed as a brake is provided, by closing the ring gear 8 of the transmission 1 can be coupled to a housing, a fifth shift element E designed as a clutch being provided, by closing the sun gear 11 of the second planetary gear set 7 can be releasably connected to the central drive shaft.
  • a selective shifting of three gears can be realized.
  • the first gear of the transmission results in the example shown in FIG. 2 by closing the second, fourth and fifth shifting elements B, D, E, the second gear by closing the second, third and fourth shifting elements B, C, D and third gear results from closing the first, second and third shifting elements A, B, C.
  • the subject of FIG. 3 is a drive device for at least one electrically driven axle of a motor vehicle, in which the transmission differs from the transmission according to FIG. 1 in that a sixth switching element F designed as a brake is provided, by closing the central drive shaft 12 a housing can be coupled.
  • a sixth switching element F designed as a brake is provided, by closing the central drive shaft 12 a housing can be coupled.
  • the first gear is obtained by closing the second, fourth and fifth shifting elements B, D, E
  • the second gear is obtained by closing the second, third and fourth shifting elements B, C, D
  • the third gear by closing the first, third and sixth shift elements A, C, F
  • the fourth gear by closing the first, fifth and sixth shift elements A, E, F
  • the fifth gear by closing the first, second and fifth shifting elements A, B
  • the transmission 1 of the drive device shown in FIG. 5 for at least one electrically driven axle of a motor vehicle differs from the transmission according to FIG. 3 in that the central drive shaft is divided into two parts and a first part 12a, which is closed by closing the second switching element B with the electric machine is releasably non-rotatably connectable and has a second part 12b which can be releasably rotatably connected to the first part 12a by means of a seventh switching element G provided in addition to the sixth switching element F.
  • the seventh switching element G is arranged after the second switching element B in the force flow direction when the second switching element B is closed, such that the second part 12b of the central drive shaft can be coupled to the housing by closing the sixth switching element F.
  • the transmission shown in Figure 5 has six shiftable gears.
  • the first gear is obtained by closing the second, fourth, fifth and seventh shifting elements B, D, E, G
  • the second gear is obtained by closing the second, third and fourth shifting elements B, C, D
  • the third Gear by closing the first, third, sixth and seventh switching elements A, C, F, G
  • the fourth gear by closing the first, fifth and sixth switching elements A, E, F
  • the fifth gear by closing the first, second and fifth switching element A, B, E, where the sixth gear results from closing the second, third and fifth shifting elements B, C, E.
  • the reverse gears are realized by reversing the direction of rotation of the electric machine EM.
  • the drive device shown in FIG. 7 for at least one electrically driven axle of a motor vehicle differs from the embodiment according to FIG. 3 in that the transmission 1 via a spur gear stage 2 to a longitudinal differential 13 for distributing the drive torque to two axles 4, 4 'of the vehicle is coupled.
  • the drive device is preferably arranged longitudinally to the direction of travel of the vehicle.

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Abstract

Es wird eine Antriebsvorrichtung für zumindest eine elektrisch angetriebene Achse eines Kraftfahrzeugs umfassend eine Elektromaschine (EM) und ein der Elektromaschine (EM) in Kraftflussrichtung im Zugbetrieb nachgeschaltetes schaltbares Getriebe (1) vorgeschlagen, bei der das Getriebe (1) als Automatgetriebe oder als automatisiertes Getriebe in Planetenbauweise ausgeführt ist und zumindest drei Gänge aufweist, wobei die Antriebsvorrichtung (1) über eine Stirnradstufe (2) oder eine Planetenstufe an ein Differential (3) zur Verteilung des Antriebmomentes auf die Räder (5) einer Achse (4) oder an ein Längsdifferential (13) zur Verteilung des Antriebmomentes auf zwei Achsen (4, 4') des Fahrzeugs gekoppelt ist.

Description

Antriebsvorrichtunq für zumindest eine elektrisch anqetriebene Achse
eines Kraftfahrzeugs
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für zumindest eine elektrisch angetriebene Achse eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, bei leichten und mittelschweren Bussen und LKWs elektrisch angetriebene Achsen einzusetzen, wohingegen bei mittel- schweren und schweren LKWs für Offroad/Teiloffroad Anwendungen konventio- nelle Antriebe verwendet werden. Die bekannten elektrisch angetriebenen Achsen können eine oder zwei Getriebestufen aufweisen, wobei die zweistufigen elektrisch angetriebenen Achsen schaltbar ausgeführt sein können.
Durch das Vorsehen von maximal zwei Gangstufen kann sich die Zugkraft im An- fahrbereich bei hoher Beladung als zu gering erweisen. Zudem kann aufgrund der geringen Spreizung des eingebauten Getriebes eine gewünschte Endgeschwin- digkeit nicht erreicht werden. Ein weiterer Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten elektrisch angetriebenen Achsen besteht darin, dass im Rekuperati- onsmodus die Leistung im unteren Geschwindigkeitsbereich begrenzt ist, da die Drehzahl der als Antrieb dienenden Elektromaschine nicht hochgehalten werden kann.
Aus der DE 10 2012 017 352 B4 ist eine Antriebsvorrichtung für eine elektrisch angetriebene Achse eines Kraftfahrzeugs bekannt, umfassend eine antreibende Elektromaschine, ein Übersetzungsgetriebe und ein Differential, welches über Ab- triebswellen auf die angetriebenen Räder des Kraftfahrzeugs abtreibt, wobei das Übersetzungsgetriebe durch zwei miteinander gekoppelte Umlaufgetriebe gebildet ist, die über zwei Schaltelemente in zwei Übersetzungsstufen umschaltbar sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung für zumindest eine elektrisch angetriebene Achse eines Kraftfahrzeugs anzugeben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteran- sprüchen hervor.
Demnach wird eine Antriebsvorrichtung für zumindest eine elektrisch angetriebene Achse eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, welche eine Elektromaschine und ein der Elektromaschine in Kraftflussrichtung im Zugbetrieb nachgeschaltetes schaltbares Getriebe mit zumindest drei Gangstufen aufweist, welches über eine Stirnradstufe oder eine Planetenstufe an ein Differential zur Verteilung des Antriebmomentes auf die Räder einer Achse oder an ein Längsdifferenzial zur Verteilung des Antriebmo- mentes auf zwei Achsen des Fahrzeugs gekoppelt ist.
Das schaltbare Getriebe ist vorzugsweise als Automatgetriebe oder als automatisier- tes Getriebe in Planetenbauweise ausgeführt und kann beispielsweise als Zwei-Steg- Vier-Wellen-Getriebe ausgebildet sein.
Ein Zwei-Steg-Vier-Wellen-Getriebe ist ein Planetengetriebe, welches aus zwei über zwei Koppelwellen kinematisch miteinander gekoppelten Einzel-Planetenradsätzen gebildet ist und vier Wellen zur Wirkverbindung mit anderen Getriebeelementen auf- weist. Eine Koppelwelle ist als ständige mechanische Verbindung zwischen einem Element - d.h. Sonnenrad, Steg oder Hohlrad - des einen Einzel-Planetenradsatzes mit einem Element - d.h. Sonnenrad, Steg oder Hohlrad - des anderen Einzel- Planetenradsatzes definiert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Getriebe ei- nen ersten und einen zweiten Planetenradsatz auf, die ein gemeinsames Hohlrad und einen gemeinsamen Steg aufweisen, wobei das Sonnenrad des ersten Plane- tenradsatzes und das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes koaxial zueinander angeordnet sind und wobei die Planetenräder des ersten und zweiten Planetenrad- satzes jeweils paarweise koaxial auf einem gemeinsamen Planetenbolzen oder ei- nem Bolzen mit unterschiedlichen Lagerdurchmessern angeordnet sind, wobei der Abtrieb des Getriebes durch den Steg gebildet wird. Alternativ können die Planetenräder des ersten und zweiten Planetenradsatzes auf jeweils einem Bolzen angeordnet sein, der mit einem zwischen den beiden Planeten- radsätzen angeordneten Zwischensteg verbunden ist, so dass die Planetenräder beider Planetenradsätze nicht koaxial zueinander angeordnet sind.
Hierbei ist ein erstes als Kupplung ausgeführtes Schaltelement vorgesehen, durch dessen Schließen die Elektromaschine mit dem Hohlrad lösbar drehfest verbindbar ist, wobei ein zweites als Kupplung ausgeführtes Schaltelement vorgesehen ist, durch dessen Schließen die Elektromaschine mit einer koaxial zum Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes angeordneten zentralen Antriebswelle des Getriebes lös- bar drehfest verbindbar ist und wobei ein drittes als Kupplung ausgeführtes Schalt- element vorgesehen ist, durch dessen Schließen das Sonnenrad des ersten Plane- tenradsatzes mit der zentralen Antriebswelle lösbar drehfest verbindbar ist.
Ferner ist ein viertes als Bremse ausgeführtes Schaltelement vorgesehen, durch dessen Schließen das Hohlrad an ein Gehäuse ankoppelbar ist, wobei ein fünftes als Kupplung ausgeführtes Schaltelement vorgesehen ist, durch dessen Schließen das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes mit der zentralen Antriebswelle lösbar verbindbar ist.
Mit einem derartig ausgeführten Getriebe sind drei Gänge realisierbar, wobei der erste Gang durch Schließen des zweiten, vierten und fünften Schaltelementes geschaltet wird, wobei der zweite Gang durch Schließen des zweiten, dritten und vierten Schaltelementes geschaltet wird und wobei der dritte Gang durch Schließen des ersten, zweiten und dritten Schaltelementes geschaltet wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann ein sechstes als Bremse ausgeführ- tes Schaltelement vorgesehen sein, durch dessen Schließen die zentrale Antriebs- welle an ein Gehäuse ankoppelbar ist. Diese Ausgestaltung resultiert in fünf schalt- baren Gängen. Hierbei wird der erste Gang durch Schließen des zweiten, vierten und fünften Schaltelementes geschaltet, wobei der zweite Gang durch Schließen des zweiten, dritten und vierten Schaltelementes geschaltet wird und wobei der dritte Gang durch Schließen des ersten, dritten und sechsten Schaltelementes geschaltet wird. Der vierte Gang wird durch Schließen des ersten, fünften und sechsten Schalt- elementes geschaltet, wobei der fünfte Gang durch Schließen des ersten, zweiten und fünften Schaltelementes geschaltet wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die zentrale Antriebswelle einen ersten Teil, der durch Schließen des zweiten Schaltelementes mit der Elektroma- schine lösbar drehfest verbindbar ist und einen zweiten Teil, der mittels eines zusätz- lich zum sechsten Schaltelement vorgesehenen siebten Schaltelementes, welches in Kraftflussrichtung bei geschlossenem zweiten Schaltelement nach dem zweiten Schaltelement angeordnet ist, mit dem ersten Teil lösbar drehfest verbindbar ist. Durch das Vorsehen des siebten Schaltelementes weist das Getriebe sechs schalt- bare Gänge auf.
Der erste Gang des Getriebes wird durch Schließen des zweiten, vierten, fünften und siebten Schaltelementes geschaltet, wobei der zweite Gang durch Schließen des zweiten, dritten und vierten Schaltelementes geschaltet wird. Ferner wird der dritte Gang durch Schließen des ersten, dritten, sechsten und siebten Schaltelementes geschaltet, wobei der vierte Gang durch Schließen des ersten, fünften und sechsten Schaltelementes geschaltet wird, wobei der fünfte Gang durch Schließen des ersten, zweiten und fünften Schaltelementes geschaltet wird und wobei der sechste Gang durch Schließen des zweiten, dritten und fünften Schaltelementes geschaltet wird.
Die räumliche Anordnung der Schaltelemente kann beliebig sein und wird nur durch die Abmessungen und die äußere Formgebung begrenzt. Die Kupplungen sind vor- zugsweise als Reibschaltelemente bzw. Lamellenschaltelemente ausgeführt, wobei die Bremsen vorzugsweise als formschlüssige Schaltelemente, beispielsweise als Klauenschaltelemente oder Synchronisierungen ausgeführt sein können. Im Rahmen weiterer Ausgestaltungen können einzelne Kupplungen als formschlüssige Schalt- elemente ausgeführt sein; ferner kann zumindest eine Bremse als Reibschaltelement bzw. Lamellenschaltelement ausgeführt sein.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird auf einfache und kostengünstige Wei- se eine Antriebsvorrichtung für zumindest eine elektrisch angetriebene Achse eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt, welche es ermöglicht, die Steigfähigkeit der Fahrzeuge optimal auf den jeweiligen Einsatzfall anzupassen. Zudem kann die Elektromaschine bei kompakter Ausführung immer im optimalen Wirkungsgrad- bereich betrieben werden.
In vorteilhafter Weise kann im Schubbetrieb durch Rekuperation Energie optimal wieder gewonnen werden, da die Drehzahl der Elektromaschine auch im niedrigen Geschwindigkeitsbereich durch Schalten einer niedrigen Gangstufe hochgehalten werden kann, wodurch die Leistung der Elektromaschine nicht beschränkt wird. Durch die Mehrgängigkeit kann auch der Rekuperationsbetrieb über große Bereiche im Wirkungsgradoptimum erfolgen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. In diesen stellen dar:
Figur 1 : Eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfin- dungsgemäßen Antriebsvorrichtung für zumindest eine elektrisch angetriebene Ach- se eines Kraftfahrzeugs, wobei die Antriebsvorrichtung an ein Differential zur Vertei- lung des Antriebmomentes auf die Räder einer Achse des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist;
Figur 2: Ein beispielhaftes Schaltschema für das Getriebe nach Figur 1 ;
Figur 3: Eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfin- dungsgemäßen Antriebsvorrichtung für zumindest eine elektrisch angetriebene Ach- se eines Kraftfahrzeugs, wobei die Antriebsvorrichtung an ein Differential zur Vertei- lung des Antriebmomentes auf die Räder einer Achse des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist;
Figur 4: Ein beispielhaftes Schaltschema für das Getriebe nach Figur 3;
Figur 5: Eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer erfin- dungsgemäßen Antriebsvorrichtung für zumindest eine elektrisch angetriebene Ach- se eines Kraftfahrzeugs, wobei die Antriebsvorrichtung an ein Differential zur Vertei- lung des Antriebmomentes auf die Räder einer Achse des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist;
Figur 6: Ein beispielhaftes Schaltschema für das Getriebe nach Figur 5; und
Figur 7: Die Antriebsvorrichtung nach Figur 5, welche an ein Längsdifferential zur Verteilung des Antriebmomentes auf zwei Achsen eines Kraftfahrzeugs gekoppelt ist.
Gemäß der Erfindung und bezugnehmend auf Figur 1 umfasst eine Antriebsvorrich- tung für zumindest eine elektrisch angetriebene Achse eines Kraftfahrzeugs eine Elektromaschine EM und ein der Elektromaschine EM in Kraftflussrichtung im Zugbe- trieb nachgeschaltetes schaltbares Getriebe 1 mit zumindest drei Gängen, wobei das Getriebe 1 über eine Stirnradstufe 2 an ein Differential 3 zur Verteilung des Antrieb- momentes auf die Räder 5 einer Achse 4 des Fahrzeugs gekoppelt ist. Die Antriebs- vorrichtung ist hierbei vorzugsweise quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs angeord- net.
Bei dem gezeigten Beispiel ist das Getriebe 1 als Getriebe in Planetenbauweise ausgeführt, und weist einen ersten und einen zweiten Planetenradsatz 6, 7 auf, die ein gemeinsames Flohlrad 8 und einen gemeinsamen Steg 9 aufweisen, wobei das Sonnenrad 10 des ersten Planetenradsatzes 6 und das Sonnenrad 11 des zweiten Planetenradsatzes 7 koaxial zueinander angeordnet sind und wobei die Planetenrä- der des ersten und zweiten Planetenradsatzes 6, 7 jeweils paarweise koaxial auf ei- nem gemeinsamen Planetenbolzen angeordnet sind, wobei der Abtrieb des Getrie- bes durch den Steg 9 gebildet wird.
Bei dem in Figur 1 gezeigten Getriebe ist ein erstes als Kupplung ausgeführtes Schaltelement A vorgesehen, durch dessen Schließen die Elektromaschine EM mit dem Flohlrad 8 lösbar drehfest verbindbar ist, wobei ein zweites als Kupplung ausge- führtes Schaltelement B vorgesehen ist, durch dessen Schließen die Elektromaschi- ne EM mit einer koaxial zum Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes 6 angeordne- ten zentralen Antriebswelle 12 des Getriebesl lösbar drehfest verbindbar ist und wo- bei ein drittes als Kupplung ausgeführtes Schaltelement C vorgesehen ist, durch dessen Schließen das Sonnenrad 10 des ersten Planetenradsatzes 6 mit der zentra- len Antriebswelle 12 lösbar drehfest verbindbar ist.
Die Sonnenradwellen des ersten und zweiten Planetenradsatzes 6, 7 sind gemäß Figur 1 als Hohlwellen ausgeführt, durch die die zentrale Antriebswelle geführt ist.
Wie Figur 1 zu entnehmen, ist ein viertes als Bremse ausgeführtes Schaltelement D vorgesehen, durch dessen Schließen das Hohlrad 8 des Getriebes 1 an ein Gehäuse ankoppelbar ist, wobei ein fünftes als Kupplung ausgeführtes Schaltelement E vor- gesehen ist, durch dessen Schließen das Sonnenrad 11 des zweiten Planetenrad- satzes 7 mit der zentralen Antriebswelle lösbar verbindbar ist.
Bei dem Getriebe nach Figur 1 ist ein selektives Schalten von drei Gängen realisier bar. Der erste Gang des Getriebes ergibt sich bei dem in Figur 2 gezeigten Beispiel durch Schließen des zweiten, vierten und fünften Schaltelementes B, D, E, der zwei- te Gang durch Schließen des zweiten, dritten und vierten Schaltelementes B, C, D und der dritte Gang ergibt sich durch Schließen des ersten, zweiten und dritten Schaltelementes A, B, C.
Gegenstand der Figur 3 ist eine Antriebsvorrichtung für zumindest eine elektrisch angetriebene Achse eines Kraftfahrzeugs, bei der das Getriebe sich vom Getriebe nach Figur 1 dadurch unterscheidet, dass ein sechstes als Bremse ausgeführtes Schaltelement F vorgesehen ist, durch dessen Schließen die zentrale Antriebswel- le 12 an ein Gehäuse ankoppelbar ist. Durch das Vorsehen des sechsten Schaltele- mentes F sind fünf schaltbare Gänge realisierbar.
Bezugnehmend auf Figur 4 ergibt sich der erste Gang durch Schließen des zweiten, vierten und fünften Schaltelementes B, D, E, der zweite Gang durch Schließen des zweiten, dritten und vierten Schaltelementes B, C, D, der dritte Gang durch Schlie- ßen des ersten, dritten und sechsten Schaltelementes A, C, F, der vierte Gang durch Schließen des ersten, fünften und sechsten Schaltelementes A, E, F, wobei sich der fünfte Gang durch Schließen des ersten, zweiten und fünften Schaltelementes A, B,
E ergibt.
Das Getriebe 1 der in Figur 5 gezeigten Antriebsvorrichtung für zumindest eine elektrisch angetriebene Achse eines Kraftfahrzeugs unterscheidet sich vom Getriebe gemäß Figur 3 dadurch, dass die zentrale Antriebswelle zweigeteilt ist und ei- nen ersten Teil 12a, der durch Schließen des zweiten Schaltelementes B mit der Elektromaschine lösbar drehfest verbindbar ist und einen zweiten Teil 12b aufweist, der mittels eines zusätzlich zum sechsten Schaltelement F vorgesehenen siebten Schaltelementes G mit dem ersten Teil 12a lösbar drehfest verbindbar ist.
Das siebte Schaltelement G ist in Kraftflussrichtung bei geschlossenem zweiten Schaltelement B nach dem zweiten Schaltelement B angeordnet, derart, dass durch Schließen des sechsten Schaltelementes F der zweite Teil 12b der zentralen An- triebswelle an das Gehäuse ankoppelbar ist.
Das in Figur 5 gezeigte Getriebe weist sechs schaltbare Gänge auf. Bezugnehmend auf Figur 6 ergibt sich der erste Gang durch Schließen des zweiten, vierten, fünften und siebten Schaltelementes B, D, E, G, der zweite Gang durch Schließen des zwei- ten, dritten und vierten Schaltelementes B, C, D, der dritte Gang durch Schließen des ersten, dritten, sechsten und siebten Schaltelementes A, C, F, G, der vierte Gang durch Schließen des ersten, fünften und sechsten Schaltelementes A, E, F, der fünfte Gang durch Schließen des ersten, zweiten und fünften Schaltelementes A, B, E, wo- bei sich der sechste Gang durch Schließen des zweiten, dritten und fünften Schalt- elementes B, C, E ergibt.
Die Rückwärtsgänge werden durch Drehrichtungsumkehr der Elektromaschine EM realisiert.
Die in Figur 7 dargestellte Antriebsvorrichtung für zumindest eine elektrisch angetrie- bene Achse eines Kraftfahrzeugs unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Figur 3 dadurch, dass das Getriebe 1 über eine Stirnradstufe 2 an ein Längsdifferen- tial 13 zur Verteilung des Antriebmomentes auf zwei Achsen 4, 4‘ des Fahrzeugs ge- koppelt ist. Die Antriebsvorrichtung ist hierbei vorzugsweise längs zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs angeordnet.
Bezuqszeichen
1 Getriebe
2 Stirnradstufe
3 Differential
4, 4‘ Achse
5 Rad
6 erster Planetenradsatz
7 zweiter Planetenradsatz
8 Hohlrad
9 Steg
10 Sonnenrad
11 Sonnenrad
12 zentrale Antriebswelle
12a erster Teil der zentralen Antriebswelle
12b zweiter Teil der zentralen Antriebswelle
13 Längsdifferential
A erstes Schaltelement
B zweites Schaltelement
C drittes Schaltelement
D viertes Schaltelement
E fünftes Schaltelement
F sechstes Schaltelement
G siebtes Schaltelement
EM Elektromaschine

Claims

Patentansprüche
1. Antriebsvorrichtung für zumindest eine elektrisch angetriebene Achse eines Kraft- fahrzeugs umfassend eine Elektromaschine (EM) und ein der Elektromaschine (EM) in Kraftflussrichtung im Zugbetrieb nachgeschaltetes schaltbares Getriebe (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (1 ) als Automatgetriebe oder als auto- matisiertes Getriebe in Planetenbauweise ausgeführt ist und zumindest drei Gänge aufweist, wobei die Antriebsvorrichtung (1) über eine Stirnradstufe (2) oder eine Pla- netenstufe an ein Differential (3) zur Verteilung des Antriebmomentes auf die Räder (5) einer Achse (4) oder an ein Längsdifferential (13) zur Verteilung des Antriebmo- mentes auf zwei Achsen (4, 4‘) des Fahrzeugs gekoppelt ist.
2. Antriebsvorrichtung für zumindest eine elektrisch angetriebene Achse eines Kraft- fahrzeugs nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (1 ) als Zwei-Steg-Vier-Wellen-Getriebe ausgebildet ist, welches aus zwei über zwei Kop- pelwellen kinematisch miteinander gekoppelten Einzel-Planetenradsätzen gebildet ist und vier Wellen zur Wirkverbindung mit anderen Getriebeelementen aufweist, wobei eine Koppelwelle als ständige mechanische Verbindung zwischen einem Element des einen Einzel-Planetenradsatzes mit einem Element des anderen Einzel- Planetenradsatzes definiert ist.
3. Antriebsvorrichtung für zumindest eine elektrisch angetriebene Achse eines Kraft- fahrzeugs nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (1 ) einen ersten und einen zweiten Planetenradsatz (6, 7) aufweist, die ein gemeinsames Hohlrad (8) und einen gemeinsamen Steg (9) aufweisen, wobei das Sonnenrad (10) des ersten Planetenradsatzes (6) und das Sonnenrad (11 ) des zweiten Planetenrad- satzes (7) koaxial zueinander angeordnet sind, wobei der Abtrieb des Getriebes (1) durch den Steg (9) gebildet wird und wobei die Planetenräder des ersten und zweiten Planetenradsatzes (6, 7) jeweils paarweise koaxial auf einem gemeinsamen Plane- tenbolzen oder auf einem Bolzen mit unterschiedlichen Lagerdurchmessern ange- ordnet sind oder wobei die Planetenräder des ersten und zweiten Planetenradsat- zes (6, 7) auf jeweils einem Bolzen angeordnet sind, der mit einem zwischen den beiden Planetenradsätzen (6, 7) angeordneten Zwischensteg verbunden ist, wobei ein erstes, als Kupplung ausgeführtes Schaltelement (A) vorgesehen ist, durch des- sen Schließen die Elektromaschine (EM) mit dem Hohlrad (8) lösbar drehfest ver- bindbar ist, wobei ein zweites als Kupplung ausgeführtes Schaltelement (B) vorgese- hen ist, durch dessen Schließen die Elektromaschine (EM) mit einer koaxial zum Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes (6) angeordneten zentralen Antriebswel- le (12) des Getriebes (1 ) lösbar drehfest verbindbar ist, wobei ein drittes als Kupp- lung ausgeführtes Schaltelement (C) vorgesehen ist, durch dessen Schließen das Sonnenrad (10) des ersten Planetenradsatzes (6) mit der zentralen Antriebswel- le (12) lösbar drehfest verbindbar ist, wobei viertes als Bremse ausgeführtes Schalt- element (D) vorgesehen ist, durch dessen Schließen das Hohlrad (8) an ein Gehäuse ankoppelbar ist und wobei ein fünftes als Kupplung ausgeführtes Schaltelement (E) vorgesehen ist, durch dessen Schließen das Sonnenrad (11 ) des zweiten Planeten- radsatzes (7) mit der zentralen Antriebswelle (12) lösbar verbindbar ist.
4. Antriebsvorrichtung für zumindest eine elektrisch angetriebene Achse eines Kraft- fahrzeugs nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe drei Gänge aufweist, wobei sich der erste Gang durch Schließen des zweiten, vierten und fünften Schaltelementes (B, D, E), der zweite Gang durch Schließen des zweiten, dritten und vierten Schaltelementes (B, C, D) und wobei sich der dritte Gang durch Schließen des ersten, zweiten und dritten Schaltelementes (A, B, C) ergibt.
5. Antriebsvorrichtung für zumindest eine elektrisch angetriebene Achse eines Kraft- fahrzeugs nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (1 ) ein sechstes, als Bremse ausgeführtes Schaltelement (F) aufweist, durch dessen Schließen die zentrale Antriebswelle (12) an ein Gehäuse ankoppelbar ist.
6. Antriebsvorrichtung für zumindest eine elektrisch angetriebene Achse eines Kraft- fahrzeugs nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (1 ) fünf Gänge aufweist, wobei sich der erste Gang durch Schließen des zweiten, vierten und fünften Schaltelementes (B, D, E), der zweite Gang durch Schließen des zweiten, dritten und vierten Schaltelementes (B, C, D), der dritte Gang durch Schließen des ersten, dritten und sechsten Schaltelementes (A, C, F), der vierte Gang durch Schließen des ersten, fünften und sechsten Schaltelementes (A, E, F), und wobei sich der fünfte Gang durch Schließen des ersten, zweiten und fünften Schaltelemen- tes (A, B, E) ergibt.
7. Antriebsvorrichtung für zumindest eine elektrisch angetriebene Achse eines Kraft- fahrzeugs nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Antriebswel- le zweigeteilt ist und einen ersten Teil (12a), der durch Schließen des zweiten
Schaltelementes (B) mit der Elektromaschine (EM) lösbar drehfest verbindbar ist und einen zweiten Teil (12b) aufweist, der mittels eines siebten Schaltelementes (G) mit dem ersten Teil (12a) lösbar drehfest verbindbar ist, wobei durch Schließen des sechsten Schaltelementes (F) der zweite Teil (12b) der zentralen Antriebswelle an das Gehäuse ankoppelbar ist.
8. Antriebsvorrichtung für zumindest eine elektrisch angetriebene Achse eines Kraft- fahrzeugs nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (1 ) sechs Gänge aufweist, wobei sich der erste Gang durch Schließen des zweiten, vierten, fünften und siebten Schaltelementes (B, D, E, G), der zweite Gang durch Schließen des zweiten, dritten und vierten Schaltelementes (B, C, D), der dritte Gang durch Schließen des ersten, dritten, sechsten und siebten Schaltelementes (A, C, F, G), der vierte Gang durch Schließen des ersten, fünften und sechsten Schaltelementes (A,
E, F), der fünfte Gang durch Schließen des ersten, zweiten und fünften Schaltele- mentes (A, B, E), und wobei sich der sechste Gang durch Schließen des zweiten, dritten und fünften Schaltelementes (B, C, E) ergibt.
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