DE102015104778A1 - Electric final drive for a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Achsantrieb (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei dieser eine Getriebeanordnung mit zwei Gängen aufweist, mit einer Elektromaschine (2) zum Antreiben mindestens einer Abtriebswelle (28, 29) der Achse (30) des Kraftfahrzeugs, mit einer mittels der Elektromaschine (2) antreibbaren ersten Stirnradstufe (4) und einer über diese antreibbaren zweiten Stirnradstufe (10) sowie mit mindestens einem Planetengetriebe (13, 15). Bei einem solchen elektrischen Achsantrieb ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein den Abtrieb der zweiten Stirnradstufe (10) bildendes Zahnrad (9) Bestandteil einer Baugruppe (11) ist, die dieses Zahnrad (9), ein Hohlrad (12) des ersten Planetengetriebes (13) und einen Planetenträger (14) eines zweiten Planetengetriebes (15) aufweist, wobei in einem der Gänge der Momentenfluss zur mindestens einen Abtriebswelle (28, 29) über das erste Planetengetriebe (13) erfolgt und in dem anderen der Gänge der Momentenfluss zu der mindestens einen Abtriebswelle (28, 29) auf beide Planetengetriebe (13, 15) aufgeteilt erfolgt.The invention relates to an electric axle drive (1) for a motor vehicle, which has a gear arrangement with two gears, with an electric machine (2) for driving at least one output shaft (28, 29) of the axle (30) of the motor vehicle, with a means of Electric machine (2) drivable first spur gear (4) and a second spur gear (10) driven by these and at least one planetary gear (13, 15). In such an electric final drive according to the invention, it is provided that a gear (9) forming the output of the second spur gear stage (10) is part of an assembly (11) which comprises this gear (9), a ring gear (12) of the first planetary gear (13). and a planetary carrier (14) of a second planetary gear (15), wherein in one of the gears, the torque flow to at least one output shaft (28, 29) via the first planetary gear (13) and in the other of the gears of the torque flow to the at least one Output shaft (28, 29) split on both planetary gear (13, 15) takes place.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Achsantrieb für ein Kraftfahrzeug, wobei dieser eine Getriebeanordnung mit zwei Gängen aufweist, mit einer Elektromaschine zum Antreiben mindestens einer Abtriebswelle der Achse des Kraftfahrzeugs, mit einer mittels der Elektromaschine antreibbaren ersten Stirnradstufe und einer über diese antreibbaren zweiten Stirnradstufe, sowie mit mindestens einem Planetengetriebe. The invention relates to an electric axle drive for a motor vehicle, wherein it has a gear arrangement with two gears, with an electric machine for driving at least one output shaft of the axle of the motor vehicle, with a drivable by means of the electric machine first spur gear and a second spur gear driven via this, and with at least one planetary gear.

Ein derartiger Achsantrieb für ein Kraftfahrzeug ist aus der DE 10 2013 102 161 A1 bekannt. Bei diesem Achsantrieb findet ein einziges Planetengetriebe Verwendung. Bei dem Achsantrieb ist eine erste Stirnradstufe elektromaschinenseitig vorgesehen, wobei eine Zwischenwelle als Ausgang dieser Stirnradstufe mit einem Planetenträger des Planetengetriebes verbunden ist. Ein Hohlrad des Planetengetriebes ist mit einem Stirnrad der zweiten Stirnradstufe verbunden, deren anderes Stirnrad über ein Differentialgetriebe dem Antreiben von zwei Abtriebswellen der Achse des Kraftfahrzeugs dient. Jeder Abtriebswelle ist ein Rad dieser Achse zugeordnet. Dem Planetengetriebe sind Schaltmittel zugeordnet, die ein Schalten unter Last ermöglichen und bedingen, dass insbesondere einem ersten Gang des Kraftfahrzeugs, bei dem es sich um einen Primärgang handelt, das Planetengetriebe als Block geschaltet ist, somit im Block umläuft und nicht im Leistungsfluss liegt. Im zweiten Gang, bei dem es sich infolge dessen um den Sekundärgang handelt, ist hingegen die Übersetzung im Planetengetriebe geschaltet. Such a final drive for a motor vehicle is from the DE 10 2013 102 161 A1 known. In this final drive, a single planetary gear is used. In the final drive a first spur gear stage is provided on the electrical machine side, wherein an intermediate shaft is connected as an output of this spur gear with a planet carrier of the planetary gear. A ring gear of the planetary gear is connected to a spur gear of the second spur gear, whose other spur gear serves to drive two output shafts of the axle of the motor vehicle via a differential gear. Each output shaft is assigned a wheel of this axis. The planetary gear shift means are assigned, which enable a shift under load and condition that in particular a first gear of the motor vehicle, which is a primary gear, the planetary gear is connected as a block, thus circulating in the block and not in the power flow. In the second gear, which is consequently the secondary gear, the transmission in the planetary gear is switched.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Achsantrieb für ein Kraftfahrzeug, der insbesondere im Ausgangsbereich der Getriebeanordnung kompakt gestaltet ist, zu schaffen. Es soll ein relativ hohes Drehmoment bei relativ kleiner Bauweise von Zahnrädern der Getriebeanordnung in deren Abtriebsbereich übertragen werden können. Object of the present invention is to provide an electric final drive for a motor vehicle, which is designed compact especially in the output region of the transmission assembly. It should be possible to transmit a relatively high torque in a relatively small construction of gears of the gear assembly in the output range.

Gelöst wird die Aufgabe durch einen elektrischen Achsantrieb, der gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist. The object is achieved by an electric axle drive, which is designed according to the features of patent claim 1.

Der erfindungsgemäße elektrische Achsantrieb weist eine Getriebeanordnung mit zwei Gängen auf. Eine Elektromaschine dient dem Antreiben mindestens einer Abtriebswelle der Achse des Kraftfahrzeugs. Mittels der Elektromaschine ist eine erste Stirnradstufe antreibbar und über diese eine zweite Stirnradstufe. Ferner sind bei dem elektrischen Achsantrieb zwei Planetengetriebe vorgesehen. Hierbei ist ein den Abtrieb der zweiten Stirnradstufe bildendes Zahnrad Bestandteil einer Baugruppe, die dieses Zahnrad, ein Hohlrad eines ersten Planetengetriebes der Planetengetriebe und einen Planetenträger eines zweiten Planetengetriebes der Planetengetriebe aufweist. In einem der Gänge erfolgt der Momentenfluss zu der mindestens einen Abtriebswelle über das erste Planetengetriebe. In dem anderen der Gänge erfolgt der Momentenfluss zu der mindestens einen Abtriebswelle auf beide Planetengetriebe aufgeteilt. The electric axle drive according to the invention has a transmission arrangement with two gears. An electric machine is used to drive at least one output shaft of the axis of the motor vehicle. By means of the electric machine is a first spur gear driven and via this a second spur gear. Furthermore, two planetary gears are provided in the electric final drive. Here, a the output of the second spur gear forming gear is part of an assembly that has this gear, a ring gear of a first planetary gear of the planetary gear and a planet carrier of a second planetary gear of the planetary gear. In one of the gears, the torque flow to the at least one output shaft via the first planetary gear takes place. In the other of the gears, the torque flow is divided to the at least one output shaft on both planetary gear.

Vorzugsweise erfolgt im ersten Gang des Kraftfahrzeugs der Momentenfluss nur über das erste Planetengetriebe und im zweiten Gang des Kraftfahrzeugs der Momentenfluss aufgeteilt über das erste Planetengetriebe und das zweite Planetengetriebe. Preferably, in the first gear of the motor vehicle, the torque flow takes place only via the first planetary gear and in the second gear of the motor vehicle the torque flow is split over the first planetary gear and the second planetary gear.

Bei dem elektrischen Achsantrieb erfolgt somit ein Finaldrive in Planetenbauweise mittels der beiden je nach Schaltzustand unterschiedlich zusammenwirkenden Planetengetriebe. Die Ausbildung dieses Finaldrive in Planetenbauweise gewährleistet somit eine hohe Drehmomentkapazität bei kompakten Abmessungen. In the electric axle drive thus takes place a final drive in planetary construction by means of the two depending on the switching state differently cooperating planetary gear. The formation of this final drive in planetary construction thus ensures a high torque capacity with compact dimensions.

Insbesondere ist der Achsantrieb derart gestaltet, dass eine Mittenachse der Planetengetriebe koaxial zu einer Mittenachse der mindestens einen Abtriebswelle angeordnet ist. In particular, the final drive is designed such that a center axis of the planetary gear is arranged coaxially to a center axis of the at least one output shaft.

Die Baugruppe ist insbesondere drehbar in einem Gehäuse gelagert. Aufgrund der Lagerung der diversen zur Baugruppe zusammengefassten Bauteile kann der Einfluss der zweiten Stirnradstufe bzw. beider Stirnradstufen auf die Planetengetriebe minimiert werden, sodass der elektrische Achsantrieb eine optimierte Akustik aufweist. The assembly is in particular rotatably mounted in a housing. Due to the mounting of the various components combined to form the component, the influence of the second spur gear stage or both spur gear stages on the planetary gears can be minimized, so that the electric axle drive has optimized acoustics.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Planetengetriebe das Hohlrad, ein Sonnenrad, mit dem Hohlrad und dem Sonnenrad kämmende Planetenräder sowie einen Planetenträger zur Aufnahme der Planetenräder aufweist, wobei der Momentenfluss zur mindestens einen Abtriebswelle in beiden Gängen über den Planetenträger des ersten Planetengetriebes erfolgt. According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the first planetary gear has the ring gear, a sun gear, meshing with the ring gear and the sun gear planetary gears and a planet carrier for receiving the planetary gears, the torque flow to at least one output shaft in both gears via the planet carrier of first planetary gear takes place.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es ferner vorgesehen, dass das zweite Planetengetriebe ein Hohlrad, ein Sonnenrad, mit dem Hohlrad und dem Sonnenrad kämmende Planetenräder sowie einen Planetenträger zur Aufnahme der Planetenräder aufweist, wobei eine weitere Baugruppe vorgesehen ist, die ein Sonnenrad des ersten Planetengetriebes und das Hohlrad des zweiten Planetengetriebes aufweist. Durch diese weitere Baugruppe kann auf baulich einfache Art und Weise eine kinematische Kopplung der beiden Planetengetriebe im Bereich der Planetenräder der Planetengetriebe geschaffen werden. According to a preferred embodiment of the invention, it is further provided that the second planetary gear has a ring gear, a sun gear, meshing with the ring gear and the sun gear planetary gears and a planet carrier for receiving the planetary gears, wherein a further assembly is provided, which is a sun gear of the first Has planetary gear and the ring gear of the second planetary gear. Through this further module, a kinematic coupling of the two planetary gear in the region of the planet gears of the planetary gear can be created in a structurally simple manner.

Die Schaltung der beiden Planetengetriebe zwecks Betreiben der Getriebeanordnung in den beiden Gängen erfolgt durch Schaltelemente, die unterschiedliche Gestaltung und unterschiedliche Funktionalität aufweisen können. So ist insbesondere vorgesehen, dass im ersten Gang ein Freilauf oder eine Bremse ein Sonnenrad des ersten Planetengetriebes und ein Hohlrad des zweiten Planetengetriebes blockiert und eine Bremse zum Festlegen des Sonnenrads des zweiten Planetengetriebes geöffnet ist. Ferner ist insbesondere vorgesehen, dass im zweiten Gang ein Freilauf oder eine Bremse ein Sonnenrad des ersten Planetengetriebes und ein Hohlrad des zweiten Planetengetriebes freigibt und eine Bremse zum Festlegen des Sonnenrads des zweiten Planetengetriebes geschlossen ist. Beispielsweise handelt es sich bei dem Schaltelement für den zweiten Gang um eine reibschlüssige Bremse und bei dem Schaltelement für den ersten Gang um einen Freilauf für Zugbetrieb und eine optionale Kupplung, vorzugsweise eine Klauenkupplung für den Schubbetrieb, somit den Betrieb bei Rekuperation. Alle Schaltelemente sind hierbei so ausgelegt, dass sie zum Getriebegehäuse sperren. The circuit of the two planetary gear in order to operate the gear assembly in the two gears is done by switching elements, the may have different design and different functionality. Thus, it is provided in particular that in the first gear, a freewheel or a brake blocks a sun gear of the first planetary gear and a ring gear of the second planetary gear and a brake for fixing the sun gear of the second planetary gear is open. Furthermore, it is provided in particular that in the second gear, a freewheel or a brake releases a sun gear of the first planetary gear and a ring gear of the second planetary gear and a brake for fixing the sun gear of the second planetary gear is closed. For example, it is the switching element for the second gear to a frictional brake and the switching element for the first gear to a freewheel for train operation and an optional clutch, preferably a dog clutch for the overrun, thus the operation of recuperation. All switching elements are in this case designed so that they lock to the transmission housing.

Bei einer alternativen Ausführungsform handelt es sich bei den Schaltelementen für den ersten Gang und für den zweiten Gang um reibschlüssige Bremsen. Auch diese Schaltelemente sperren zum Getriebegehäuse. In an alternative embodiment, the first-speed and second-speed shift elements are friction-locked brakes. These switching elements lock to the transmission housing.

Bei der Variante, bei der zwei Bremsen verwendet werden, ist eine Rekuperation sowohl im ersten als auch im zweiten Gang möglich. Bei der anderen Variante, bei der ein Freilauf verwendet wird, ist eine Rekuperation nur im zweiten Gang möglich. Im ersten Gang ist eine solche Rekuperation dann möglich, wenn eine Kombination mit optionaler Kupplung, insbesondere Klauenkupplung, erfolgt. In the variant in which two brakes are used, a recuperation in both the first and in the second gear is possible. In the other variant, in which a freewheel is used, recuperation is possible only in second gear. In first gear, such recuperation is possible if a combination with optional clutch, in particular claw clutch occurs.

Die jeweilig Bremse kann, abhängig von den Leistungsanforderungen, als Trockenbremse ausgeführt werden, mit der Konsequenz geringer Schleppverluste und somit einem hohen Wirkungsgrad. Bei hohen Leistungsanforderungen an die Bremse sollte diese vorzugsweise als nasses Schaltelement, insbesondere Schaltelement im Ölbad, ausgeführt sein. Depending on the power requirements, the respective brake can be designed as a dry brake, with the consequence of low drag losses and thus high efficiency. For high performance demands on the brake, this should preferably be designed as a wet switching element, in particular switching element in an oil bath.

Vorzugsweise erfolgt bei Verwendung einer Bremse und des Freilaufs die Lastschaltbarkeit bei Zugschaltung mittels nur einen Aktors. Sind hingegen zwei Bremsen vorgesehen, erfolgt die Lastschaltbarkeit vorzugsweise mittels zweier Aktoren. Preferably, when using a brake and the freewheel, the load shiftability in train switching by means of only one actuator. If, on the other hand, two brakes are provided, the load switchability is preferably effected by means of two actuators.

Die Elektromaschine treibt über die erste Stirnradstufe, die durch zwei miteinander kämmende Stirnräder gebildet ist, eine Zwischenwelle an, mit der drehfest ein Stirnrad der zweiten Stirnradstufe verbunden ist. Dieses kämmt mit einem Stirnrad dieser Stirnradstufe, das Bestandteil der Baugruppe ist, die dieses Zahnrad, das Hohlrad des ersten Planetengetriebes und den Planetenträger des zweiten Planetengetriebes aufweist. Über den Planetenträger des ersten Planetengetriebes wird die mindestens eine Abtriebswelle des elektrischen Achsantriebs angetrieben. Diese mindestens eine Abtriebswelle dient dem Antrieb eines oder mehrerer Räder (Laufräder) der Achse. Vorzugsweise sind zwei Abtriebswellen vorgesehen, die mittels der Elektromaschine antreibbar sind. Die Elektromaschine dient somit dem Antrieb der beiden Räder/Laufräder der Achse, die jeweils einer Abtriebswelle zugeordnet sind. The electric machine drives via the first spur gear, which is formed by two meshing spur gears, an intermediate shaft, with the rotatably a spur gear of the second spur gear is connected. This meshes with a spur gear of this spur gear, which is part of the assembly having this gear, the ring gear of the first planetary gear and the planet carrier of the second planetary gear. About the planet carrier of the first planetary gear, the at least one output shaft of the electric axle drive is driven. This at least one output shaft serves to drive one or more wheels (wheels) of the axle. Preferably, two output shafts are provided, which are drivable by means of the electric machine. The electric machine thus serves to drive the two wheels / wheels of the axle, which are each associated with an output shaft.

Gemäß einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass über den Ausgang des ersten Planetengetriebes ein Kegelraddifferential oder ein Planetendifferential antreibbar ist, dessen Ausgang zwei Abtriebswellen zugeordnet sind. Das Planetendifferential ist insbesondere als Planetendifferential mit Ravigneaux-Satz ausgebildet. According to a particular embodiment of the invention, it is provided that a bevel gear differential or a planetary differential can be driven via the output of the first planetary gear, the output of which is assigned to two output shafts. The planetary differential is designed in particular as a planetary differential with Ravigneaux set.

Zusätzlich kann bei dem elektrischen Achsantrieb eine Torque-Vectoring-Einheit vorgesehen sein. Diese Torque-Vectoring-Einheit weist insbesondere eine weitere Elektromaschine und ein Überlagerungsgetriebe auf, zur Erzielung eines Differenzmoments zwischen den beiden Antriebswellen. Zusätzlich kann die Torque-Vectoring-Einheit noch eine Übersetzungsstufe aufweisen, die zwischen der weiteren Elektromaschine und dem Überlagerungsgetriebe angeordnet ist. In addition, a torque vectoring unit may be provided in the electric axle drive. This torque vectoring unit has, in particular, a further electric machine and a superposition gear, in order to achieve a differential torque between the two drive shafts. In addition, the torque vectoring unit may still have a translation stage which is arranged between the further electric machine and the superposition gear.

Unter dem Aspekt einer besonders kompakten Gestaltung des elektrischen Achsantriebs, auch unter dem Aspekt dessen kompakter Anordnung zur mindestens einen Abtriebswelle, insbesondere den beiden Abtriebswellen, wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Mittenachsen der Planetengetriebe und/oder des Planetendifferentials und/oder des Überlagerungsgetriebes und/oder der Übersetzungsstufe und/oder der anderen Elektromaschine identisch sind. From the aspect of a particularly compact design of the electric axle drive, also under the aspect of its compact arrangement to at least one output shaft, in particular the two output shafts, it is considered particularly advantageous if the center axes of the planetary gear and / or the planetary differential and / or the superposition gear and / or the translation stage and / or the other electric machine are identical.

Die Erfindung einschließlich deren Weiterbildungen schlägt somit einen elektrischen, lastschaltbaren 2-Gang-Achsantrieb mit optionaler Torque-Vectoring-Einheit vor. The invention including its developments thus proposes an electric, power-shiftable 2-speed final drive with optional torque vectoring unit.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung der beiden in der Zeichnung wiedergegebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiele, ohne hierauf beschränkt zu sein. Further features of the invention will become apparent from the dependent claims, the accompanying drawings and the description of the two reproduced in the drawings, preferred embodiments, without being limited thereto.

Es zeigt: It shows:

1 für ein erstes Ausführungsbeispiel eine schematische Darstellung der Antriebskomponenten des elektrischen Achsantriebs, 1 for a first embodiment, a schematic representation of the drive components of the electric final drive,

2 ein Nomogramm zur Veranschaulichung der Drehzahlen der Komponenten der Planetengetriebe der elektrischen Antriebseinheit, 2 a nomogram for illustrating the rotational speeds of the components of the planetary gear of the electric drive unit,

3 für ein zweites Ausführungsbeispiel eine schematische Darstellung der Antriebskomponenten des elektrischen Achsantriebs. 3 for a second embodiment, a schematic representation of the drive components of the electric final drive.

Figurenbeschreibung figure description

Der elektrische Achsantrieb findet insbesondere Verwendung bei einem Personenkraftwagen. Mittels des Achsantriebs werden zwei Räder, somit Laufräder einer Achse des Kraftfahrzeugs angetrieben. The electric axle drive is used in particular in a passenger car. By means of the final drive two wheels, thus wheels of an axle of the motor vehicle are driven.

1 veranschaulicht, betreffend das erste Ausführungsbeispiel, den grundsätzlichen Aufbau des elektrischen Achsantriebs 1. Veranschaulicht ist eine Elektromaschine 2 – Traktions-Elektromaschine – mit deren Ausgangswelle 3. Diese wirkt mit einer Stirnradstufe 4 zusammen, die Zahnräder 5 und 6 aufweist. Das im Durchmesser relativ kleinere Zahnrad 5 ist drehfest mit der Ausgangswelle 3 verbunden und das im Durchmesser relativ größere Zahnrad 6 drehfest mit einer Zwischenwelle 7 verbunden. Drehfest mit dieser ist ferner ein Zahnrad 8 verbunden, dessen Durchmesser deutlich geringer ist als derjenige des Zahnrads 6. Das Zahnrad 8 kämmt mit einem Zahnrad 9 und bildet eine zweite Stirnradstufe 10. 1 illustrates, concerning the first embodiment, the basic structure of the electric axle drive 1 , Illustrated is an electric machine 2 - Traction electric machine - with its output shaft 3 , This works with a spur gear 4 together, the gears 5 and 6 having. The relatively smaller in diameter gear 5 is non-rotatable with the output shaft 3 connected and the diameter relatively larger gear 6 rotatably with an intermediate shaft 7 connected. Rotary with this is also a gear 8th connected, whose diameter is significantly less than that of the gear 6 , The gear 8th combs with a gear 9 and forms a second spur gear stage 10 ,

Das Zahnrad 9 bildet Bestandteil einer Baugruppe 11, die dieses Zahnrad 9, ein Hohlrad 12 eines ersten Planetengetriebes 13 und einen Planetenträger 14 eines zweiten Planetengetriebes 15 aufweist. The gear 9 forms part of an assembly 11 that this gear 9 , a ring gear 12 a first planetary gear 13 and a planet carrier 14 a second planetary gear 15 having.

Das erste Planetengetriebe 13 weist das Hohlrad 12, ein Sonnenrad 16, mit dem Hohlrad 12 und dem Sonnenrad 16 kämmende Planetenräder 17 sowie einen Planetenträger 18 zur Aufnahme der Planetenräder 17 auf. Das zweite Planetengetriebe 15 weist den Planetenträger 14, von diesem aufgenommene Planetenräder 19, ein Sonnenrad 20 und ein Hohlrad 21 auf. Die Planetenräder 19 kämmen mit dem Sonnenrad 20 und dem Hohlrad 21. Das Sonnenrad 16 des ersten Planetengetriebes 13 und das Hohlrad 21 des zweiten Planetengetriebes 15 bilden eine weitere Baugruppe 22. The first planetary gear 13 has the ring gear 12 , a sun wheel 16 , with the ring gear 12 and the sun wheel 16 meshing planet wheels 17 as well as a planet carrier 18 for receiving the planet gears 17 on. The second planetary gear 15 assigns the planet carrier 14 , from this recorded planet gears 19 , a sun wheel 20 and a ring gear 21 on. The planet wheels 19 comb with the sun wheel 20 and the ring gear 21 , The sun wheel 16 of the first planetary gear 13 and the ring gear 21 of the second planetary gear 15 form another assembly 22 ,

Der elektrische Achsantrieb 1 weist zwei Gänge auf. Im ersten Gang des Kraftfahrzeugs blockiert ein Freilauf 23 die Baugruppe 22 und damit das Sonnenrad 16 des ersten Planetengetriebes 13 und das Hohlrad 21 des zweiten Planetengetriebes, wobei eine Bremse 24 zum Bremsen des Sonnenrads 20 des zweiten Planetengetriebes 15 geöffnet ist, somit dieses Sonnenrad 20 sich drehen kann. Im zweiten Gang ist die Bremse 24 geschlossen, womit das Sonnenrad 20 still steht und es wird auf die Baugruppe 22 eine höhere Drehzahl aufgeprägt als auf die Baugruppe 11 und hierbei der Freilauf überholt. Bei dieser Variante ist eine Rekuperation im zweiten Gang möglich. Eine Rekuperation im ersten Gang ist nur in Kombination mit einer optionalen Kupplung, insbesondere einer Klauenkupplung 25 möglich, mittels derer die Baugruppe 22 zu einem Gehäuse 26 hin festgelegt werden kann. Zwischen diesem Gehäuse 26 und der Baugruppe 22 ist auch der Freilauf 23 wirksam, ferner zwischen dem Gehäuse 26 und dem Sonnenrad 20 die Bremse 24 wirksam. The electric final drive 1 has two courses. In the first gear of the motor vehicle blocks a freewheel 23 the assembly 22 and with it the sun wheel 16 of the first planetary gear 13 and the ring gear 21 of the second planetary gear, wherein a brake 24 for braking the sun gear 20 of the second planetary gear 15 is open, so this sun wheel 20 can turn. In second gear is the brake 24 closed, bringing the sun gear 20 it stops and it gets to the assembly 22 a higher speed impressed than on the module 11 and here the freewheel overtook. In this variant, recuperation in second gear is possible. A recuperation in first gear is only in combination with an optional clutch, in particular a dog clutch 25 possible, by means of which the assembly 22 to a housing 26 can be set down. Between this case 26 and the assembly 22 is also the freewheel 23 effective, further between the housing 26 and the sun wheel 20 the brake 24 effective.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der radial innere Durchmesser der Hohlräder 12 und 21 ist identisch, ferner ist der radial äußere Durchmesser der Sonnenräder 16 und 20 identisch und überdies ist der Durchmesser der Planetenräder 17 und 19 identisch. In this embodiment, the radially inner diameter of the ring gears 12 and 21 is identical, furthermore, the radially outer diameter of the sun gears 16 and 20 identical and, moreover, the diameter of the planet gears 17 and 19 identical.

Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel erfolgt die Schaltung der Planetengetriebe 13, 15 mittels eines einzigen Aktors, der die Bremse 24 schaltet. Ist eine Klauenkupplung 25 vorhanden, ist für diese vorzugsweise derselbe Aktor vorgesehen, der auch die Bremse 24 schaltet. In the illustrated embodiment, the circuit of the planetary gear takes place 13 . 15 by means of a single actuator, the brake 24 on. Is a dog clutch 25 present, is provided for this preferably the same actuator, which is also the brake 24 on.

Statt des Freilaufs 23 kann auch eine weitere Bremse Verwendung finden. In diesem Fall ist für den Rekuperationsbetrieb keine Klauenkupplung 25 erforderlich. Bei dieser nicht veranschaulichten Variante ist im ersten Gang die vorzugsweise reibschlüssige Bremse zwischen Gehäuse 26 und Baugruppe 22 wirksam und die andere Bremse 24 geöffnet, während im zweiten Gang die Bremse 24 geschlossen und die andere zwischen dem Gehäuse 26 und der Baugruppe 22 befindliche Bremse geöffnet ist. Bei dieser Variante erfolgt die Schaltung der Planetengetriebe 13, 15 vorzugsweise mittels zweier Aktoren, welche jeweils eine der Bremsen schalten. Instead of the freewheel 23 can also find another brake use. In this case, there is no dog clutch for the recuperation operation 25 required. In this variant, not illustrated, the preferably frictional brake between the housing is in first gear 26 and assembly 22 effective and the other brake 24 open while in second gear the brake 24 closed and the other between the housing 26 and the assembly 22 located brake is open. In this variant, the circuit of the planetary gear is done 13 . 15 preferably by means of two actuators, which each switch one of the brakes.

Unabhängig davon, ob sich der elektrische Achsantrieb in dem einen oder dem anderen Gang befindet, erfolgt der Abtrieb im Bereich der beiden Planetengetriebe 13, 15 über den Planetenträger 18 des ersten Planetengetriebes 13. Der Planetenträger 18 wirkt mit einem Differentialgetriebe 27 zusammen, bei dem es sich insbesondere um ein Kegelraddifferentialgetriebe oder Planetendifferentialgetriebe handelt. Mittels des Differentialgetriebes 27 werden zwei Abtriebswellen 28, 29 des elektrischen Achsantriebs 1 angetrieben, wobei die jeweilige Abtriebswelle 28 bzw. 29 dem Antrieb eines (Lauf-)Rades der Achse 30 des Kraftfahrzeugs dient. Bei den Abtriebswellen handelt es sich somit um Abtriebswellen des elektrischen Achsantriebs bzw. Ausgangswellen der Getriebeeinheit zum Antreiben des jeweiligen Rades/Laufrades des Personenkraftwagens im Bereich der Fahrzeugachse. Regardless of whether the electric axle drive is in one or the other gear, the output takes place in the region of the two planetary gear 13 . 15 over the planet carrier 18 of the first planetary gear 13 , The planet carrier 18 acts with a differential gear 27 together, which is in particular a bevel gear differential or planetary differential gear. By means of the differential gear 27 become two output shafts 28 . 29 of the electric final drive 1 driven, with the respective output shaft 28 respectively. 29 the drive of a (running) wheel of the axle 30 of the motor vehicle is used. The output shafts are thus output shafts of the electric final drive or output shafts of the transmission unit for driving the respective wheel / impeller of the passenger car in the region of the vehicle axle.

Der 1 ist zu entnehmen, dass die beiden Planetengetriebe 13, 15 und das Differential 27 dieselbe Mittenachse 31 aufweisen. Of the 1 it can be seen that the two planetary gear 13 . 15 and the differential 27 the same center axis 31 exhibit.

Im Rekuperationsbetrieb, somit wenn Drehmoment über den Planetenträger 18 in das erste Planetengetriebe 13 und von dort in die Stirnradstufen 10 und 4 eingeleitet wird, wird die Klauenkupplung 25 in deren geschlossene Stellung geschaltet, womit eine formschlüssige Verbindung zwecks Generatorbetrieb zur Elektromaschine 2 hergestellt ist. Findet statt der Klauenkupplung eine Bremse statt, wird diese in deren geschlossene Stellung geschaltet. In recuperation mode, thus when torque over the planet carrier 18 in the first planetary gear 13 and from there into the spur gear stages 10 and 4 is initiated, the dog clutch 25 switched into its closed position, whereby a positive connection for the purpose of generator operation to the electric machine 2 is made. If a brake takes place instead of the dog clutch, it is switched to its closed position.

2 zeigt in einem Nomogramm die Drehzahlen von Sonnenrad 16, Sonnenrad 20, Hohlrad 12 und Planetenträger 18 jeweils für den ersten Gang und den zweiten Gang des Kraftfahrzeugs. 2 shows in a nomogram the speeds of sun gear 16 , Sun wheel 20 , Ring gear 12 and planet carrier 18 respectively for the first gear and the second gear of the motor vehicle.

Das Ausführungsbeispiel gemäß 3 zeigt eine Modifizierung der Momentenübertragung vom Planetenträger 18 des ersten Planetengetriebes 13 zu den beiden Abtriebswellen 28, 29:
Über den Planetenträger 18 ist das Differentialgetriebe 27, konkret ein Hohlrad 32 eines als Planetendifferentialgetriebe ausgebildeten Differentialgetriebes antreibbar, wobei dieses Hohlrad 32 drehfest mit dem Planetenträger 18 verbunden ist. Einem Ausgang 33 des Planetendifferentials 27 sind die beiden Abtriebswellen 28, 29 zugeordnet. Das Planetendifferential 27 ist als Planetendifferential mit Ravigneaux-Satz ausgebildet. The embodiment according to 3 shows a modification of the torque transmission from the planet carrier 18 of the first planetary gear 13 to the two output shafts 28 . 29 :
About the planet carrier 18 is the differential gear 27 , specifically a ring gear 32 a trained as a planetary differential gear differential gear driven, said ring gear 32 rotatably with the planet carrier 18 connected is. An exit 33 of the planetary differential 27 are the two output shafts 28 . 29 assigned. The planetary differential 27 is designed as a planetary differential with Ravigneaux set.

Des Weiteren weist der elektrische Achsantrieb 1, insbesondere optional, eine Torque-Vectoring-Einheit 34 auf. Diese weist eine weitere Elektromaschine 35 und ein Überlagerungsgetriebe 36 auf, zur Erzeugung eines Differenzmoments zwischen den beiden Abtriebswellen 28, 29. Ferner weist die Torque-Vectoring-Einheit 34 zwischen der Elektromaschine 35 und dem Überlagerungsgetriebe 36 eine Übersetzungsstufe 37 auf. Furthermore, the electric axle drive 1 , in particular optionally, a torque vectoring unit 34 on. This has another electric machine 35 and a superposition gearbox 36 on, for generating a differential torque between the two output shafts 28 . 29 , Further, the torque vectoring unit has 34 between the electric machine 35 and the superposition gearbox 36 a translation level 37 on.

Die Abtriebswellen 28, 29, das Planetendifferential 27, die Torque-Vectoring-Einheit 34, die weitere Elektromaschine 35, das Überlagerungsgetriebe 36 und das Übersetzungsgetriebe 37 sind koaxial zur Mittenachse 31 angeordnet. Die Ausgangswelle 3 und die Zwischenwelle 7 sind achsparallel zur Mittenachse 31 angeordnet. The output shafts 28 . 29 , the planetary differential 27 , the torque vectoring unit 34 , the other electric machine 35 , the superposition gearbox 36 and the transmission gear 37 are coaxial with the center axis 31 arranged. The output shaft 3 and the intermediate shaft 7 are axis-parallel to the center axis 31 arranged.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Achsantrieb  final drive
22
Elektromaschine  electric machine
33
Ausgangswelle  output shaft
44
Stirnradstufe  spur gear
55
Zahnrad  gear
66
Zahnrad  gear
77
Zwischenwelle  intermediate shaft
88th
Zahnrad  gear
99
Zahnrad  gear
10 10
Stirnradstufe spur gear
11 11
Baugruppe module
12 12
Hohlrad ring gear
13 13
Erstes Planetengetriebe First planetary gear
14 14
Planetenträger planet carrier
15 15
Zweites Planetengetriebe Second planetary gear
16 16
Sonnenrad sun
17 17
Planetenrad planet
18 18
Planetenträger planet carrier
19 19
Planetenrad planet
20 20
Sonnenrad sun
21 21
Hohlrad ring gear
22 22
Baugruppe module
23 23
Freilauf freewheel
24 24
Bremse brake
25 25
Klauenkupplung claw clutch
26 26
Gehäuse casing
27 27
Differentialgetriebe differential gear
28 28
Abtriebswelle output shaft
29 29
Abtriebswelle output shaft
30 30
Achse axis
31 31
Mittenachse mid-axis
32 32
Hohlrad ring gear
33 33
Ausgang output
34 34
Torque-Vectoring-Einheit Torque vectoring unit
35 35
Weitere Elektromaschine Other electric machine
36 36
Überlagerungsgetriebe Superposition gear
37 37
Übersetzungsstufe translation stage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102013102161 A1 [0002] DE 102013102161 A1 [0002]

Claims (15)

Elektrischer Achsantrieb (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei dieser eine Getriebeanordnung mit zwei Gängen aufweist, mit einer Elektromaschine (2) zum Antreiben mindestens einer Abtriebswelle (28, 29) der Achse (30) des Kraftfahrzeugs, mit einer mittels der Elektromaschine (2) antreibbaren ersten Stirnradstufe (4) und einer über diese antreibbaren zweiten Stirnradstufe (10), sowie mit mindestens einem Planetengetriebe (13, 15), dadurch gekennzeichnet, dass ein den Abtrieb der zweiten Stirnradstufe (10) bildendes Zahnrad (9) Bestandteil einer Baugruppe (11) ist, die dieses Zahnrad (9), ein Hohlrad (12) eines ersten Planetengetriebes (13) und einen Planetenträger (14) eines zweiten Planetengetriebes (15) aufweist, wobei in einem der Gänge der Momentenfluss zur mindestens einen Abtriebswelle (28, 29) über das erste Planetengetriebe (13) erfolgt und in dem anderen der Gänge der Momentenfluss zu der mindestens einen Abtriebswelle (28, 29) auf beide Planetengetriebe (13, 15) aufgeteilt erfolgt. Electric final drive ( 1 ) for a motor vehicle, this having a transmission arrangement with two gears, with an electric machine ( 2 ) for driving at least one output shaft ( 28 . 29 ) of the axis ( 30 ) of the motor vehicle, with a means of the electric machine ( 2 ) drivable first spur gear stage ( 4 ) and a second spur gear stage (FIG. 10 ), as well as with at least one planetary gear ( 13 . 15 ), characterized in that a the output of the second spur gear ( 10 ) forming gear ( 9 ) Component of an assembly ( 11 ), this gear ( 9 ), a ring gear ( 12 ) of a first planetary gear ( 13 ) and a planet carrier ( 14 ) of a second planetary gear ( 15 ), wherein in one of the gears, the torque flow to at least one output shaft ( 28 . 29 ) via the first planetary gear ( 13 ) takes place and in the other of the gears of the torque flow to the at least one output shaft ( 28 . 29 ) on both planetary gear ( 13 . 15 ) divided. Elektrischer Achsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mittenachse (31) der Planetengetriebe (13, 15) koaxial zu einer Mittenachse (31) der mindestens einen Abtriebswelle (28, 29) angeordnet ist. Electric axle drive according to claim 1, characterized in that a center axis ( 31 ) of the planetary gear ( 13 . 15 ) coaxial with a center axis ( 31 ) of the at least one output shaft ( 28 . 29 ) is arranged. Elektrischer Achsantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe (11) drehbar in einem Gehäuse (26) gelagert ist. Electric axle drive according to claim 1 or 2, characterized in that the assembly ( 11 ) rotatable in a housing ( 26 ) is stored. Elektrischer Achsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Planetengetriebe (13) das Hohlrad (12), ein Sonnenrad (16), mit dem Hohlrad (12) und dem Sonnenrad (16) kämmende Planetenräder (17) sowie einen Planetenträger (18) zur Aufnahme der Planetenräder (17) aufweist, wobei der Momentenfluss zur mindestens einen Abtriebswelle (28, 29) in beiden Gängen über den Planetenträger (18) des ersten Planetengetriebes (13) erfolgt. Electric axle drive according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first planetary gear ( 13 ) the ring gear ( 12 ), a sun wheel ( 16 ), with the ring gear ( 12 ) and the sun wheel ( 16 ) meshing planet wheels ( 17 ) and a planet carrier ( 18 ) for receiving the planetary gears ( 17 ), wherein the torque flow to at least one output shaft ( 28 . 29 ) in both courses over the planet carrier ( 18 ) of the first planetary gear ( 13 ) he follows. Elektrischer Achsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Planetengetriebe (15) ein Hohlrad (21), ein Sonnenrad (20), mit dem Hohlrad (21) und dem Sonnenrad (20) kämmende Planetenräder (19) sowie einen Planetenträger (14) für die Planetenräder (19) aufweist, wobei eine weitere Baugruppe (22) vorgesehen ist, die ein Sonnenrad (16) des ersten Planetengetriebes (13) und das Hohlrad (21) des zweiten Planetengetriebes (15) aufweist. Electric axle drive according to one of claims 1 to 4, characterized in that the second planetary gear ( 15 ) a ring gear ( 21 ), a sun wheel ( 20 ), with the ring gear ( 21 ) and the sun wheel ( 20 ) meshing planet wheels ( 19 ) and a planet carrier ( 14 ) for the planetary gears ( 19 ), wherein another assembly ( 22 ), which is a sun gear ( 16 ) of the first planetary gear ( 13 ) and the ring gear ( 21 ) of the second planetary gear ( 15 ) having. Elektrischer Achsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Gang ein Freilauf (23) oder eine Bremse ein Sonnenrad (16) des ersten Planetengetriebes und ein Hohlrad (21) des zweiten Planetengetriebes (15) blockiert, und eine Bremse (24) zum Festlegen des Sonnenrads (20) des zweiten Planetengetriebes (15) geöffnet ist. Electric axle drive according to one of claims 1 to 5, characterized in that in first gear a freewheel ( 23 ) or a brake a sun gear ( 16 ) of the first planetary gear and a ring gear ( 21 ) of the second planetary gear ( 15 ) and a brake ( 24 ) for fixing the sun gear ( 20 ) of the second planetary gear ( 15 ) is open. Elektrischer Achsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Gang ein Freilauf (23) oder eine Bremse ein Sonnenrad (16) des ersten Planetengetriebes (13) und ein Hohlrad (21) des zweiten Planetengetriebes (15) freigibt und eine Bremse (24) zum Festlegen des Sonnenrads (20) des zweiten Planetengetriebes (15) geschlossen ist. Electric axle drive according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the second gear a freewheel ( 23 ) or a brake a sun gear ( 16 ) of the first planetary gear ( 13 ) and a ring gear ( 21 ) of the second planetary gear ( 15 ) and a brake ( 24 ) for fixing the sun gear ( 20 ) of the second planetary gear ( 15 ) closed is. Elektrischer Achsantrieb nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (23) mit einer Kupplung, insbesondere einer Klauenkupplung, zur Rekuperation kombinierbar ist. Electric axle drive according to claim 6 or 7, characterized in that the freewheel ( 23 ) can be combined with a clutch, in particular a dog clutch for recuperation. Elektrischer Achsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Gang der Momentenfluss nur über das erste Planetengetriebe (13) und im zweiten Gang der Momentenfluss aufgeteilt auf das erste Planetengetriebe (13) und das zweite Planetengetriebe (15) erfolgt. Electric axle drive according to one of claims 1 to 8, characterized in that the first speed of the flow of torque (only via the first planetary gear 13 ) and in the second gear, the flow of torque is divided on the first planetary gear ( 13 ) and the second planetary gear ( 15 ) he follows. Elektrischer Achsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung der Planetengetriebe (13, 15) mittels eines einzigen Aktors erfolgt. Electric axle drive according to one of claims 1 to 9, characterized in that the circuit of the planetary gear ( 13 . 15 ) by means of a single actuator. Elektrischer Achsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass über den Planetenträger (18) des ersten Planetengetriebes (13) ein Differentialgetriebe (27) antreibbar ist, dessen Ausgang (33) zwei Abtriebswellen (28, 29) zugeordnet sind, insbesondere das Differentialgetriebe als Planetendifferential mit Ravigneaux-Satz oder als Kegelraddifferentialgetriebe ausgebildet ist. Electric axle drive according to one of claims 1 to 10, characterized in that via the planet carrier ( 18 ) of the first planetary gear ( 13 ) a differential gear ( 27 ) whose output ( 33 ) two output shafts ( 28 . 29 ), in particular the differential gear is designed as a planetary differential with Ravigneaux set or as a bevel gear differential. Elektrischer Achsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Torque-Vectoring-Einheit (34) aufweist. Electric axle drive according to one of Claims 1 to 11, characterized in that it has a torque vectoring unit ( 34 ) having. Elektrischer Achsantrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Torque-Vectoring-Einheit (34) eine weitere Elektromaschine (35) und ein Überlagerungsgetriebe (36) aufweist, zur Erzeugung eines Differenzmoments zwischen den beiden Abtriebswellen (28, 29). Electric axle drive according to claim 12, characterized in that the torque vectoring unit ( 34 ) another electric machine ( 35 ) and a superposition gear ( 36 ), for generating a differential torque between the two output shafts ( 28 . 29 ). Elektrischer Achsantrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Torque-Vectoring-Einheit (34) eine Übersetzungsstufe (37) aufweist, die zwischen der weiteren Elektromaschine (35) und dem Überlagerungsgetriebe (36) angeordnet ist. Electric axle drive according to claim 13, characterized in that the torque vectoring unit ( 34 ) a translation stage ( 37 ), which between the other electric machine ( 35 ) and the superposition gearing ( 36 ) is arranged. Elektrischer Achsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetengetriebe (13, 15) und/oder das Differentialgetriebe (27) bzw. das Überlagerungsgetriebe (27) und/oder die Übersetzungsstufe (37) und/oder die weitere Elektromaschine (35) dieselbe Mittenachse (31) aufweisen. Electric axle drive according to one of claims 1 to 14, characterized in that the planetary gear ( 13 . 15 ) and / or the Differential gear ( 27 ) or the superposition gearing ( 27 ) and / or the translation stage ( 37 ) and / or the further electric machine ( 35 ) the same center axis ( 31 ) exhibit.
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