DE102010024603A1

DE102010024603A1 - Antriebseinheit mit einem elektromotorischen Antrieb für zwei Differenzwellen eines Ausgleichsgetriebes

Info

Publication number: DE102010024603A1
Application number: DE102010024603A
Authority: DE
Inventors: Thorsten BIERMANN; Dr. Smetana Tomas
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-06-22
Filing date: 2010-06-22
Publication date: 2011-12-22
Anticipated expiration: 2030-06-23
Also published as: DE102010024603B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit (1, 40, 45) mit wenigstens einem elektromotorischen Antrieb für zwei Differenzwellen (5, 6) eines Ausgleichsgetriebes (4) und mit einem Getriebe, das dem Ausgleichsgetriebe (4) vorgeschaltet ist, wobei in dem Ausgleichsgetriebe (4) an einer Summenwelle (23) anliegende Drehmomente auf die mit der Summenwelle (23) koaxialen Differenzwellen (5, 6) aufteilbar sind, und dabei das Getriebe zumindest eine erste getriebliche Verbindung (52) eines ersten Ganges und wenigstens eine zweite getriebliche Verbindung (52) eines zweiten Ganges zwischen einer Antriebswelle (7) des elektromotorischen Antriebs (2) und der drehbar antreibbaren Summenwelle (23) des Ausgleichgetriebes (4) aufweist, und wobei die getrieblichen Verbindungen (52, 53) durch eine Kupplung (29, 46) trennbar und schaltbar sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit mit wenigstens einem elektromotorischen Antrieb für zwei Differenzwellen eines Ausgleichsgetriebes und mit einem Getriebe, das dem Ausgleichsgetriebe vorgeschaltet ist, wobei in dem Ausgleichsgetriebe an einer Summenwelle anliegende Drehmomente auf die mit der Summenwelle koaxialen Differenzwellen aufteilbar sind, und dabei das Getriebe eine erste getriebliche Verbindung eines ersten Ganges und eine zweite getriebliche Verbindung eines zweiten Ganges zwischen einer Antriebswelle des elektromotorischen Antriebs und der drehbar antreibbaren Summenwelle des Ausgleichgetriebes aufweist, und wobei die getrieblichen Verbindungen durch eine Kupplung trennbar und schaltbar sind.
Hintergrund der Erfindung
DE 10 2005 022 926 B3 zeigt eine Antriebseinheit mit wenigstens einem elektromotorischen Antrieb für zwei Differenzwellen eines Ausgleichsgetriebes. Ein Getriebe ist dem Ausgleichsgetriebe vorgeschaltet. Mittels des Zweiganggetriebes sind zwei wahlweise mittels einer Kupplung schaltbare getriebliche Verbindungen zwischen einer Antriebswelle des elektromotorischen Antriebs und einer drehbar antreibbaren Summenwelle des Ausgleichgetriebes schaltbar. Das Ausgleichsgetriebe ist ein klassisches Differenzial und weist in seinem Gehäuse einen Kegelradausgleichsmechanismus auf, von denen die zwei axial einander gegenüberliegende Achswellenkegelräder koaxial auf der Differenzialhauptachse rotationszentriert sind. Jedes der Achswellenkegelräder ist an eine der Achswellen der Hinterachsanordnung angeschlossen. Die Summenwelle des Differenzials ist der Differenzialkorb, auf dem drehmomentfest zwei Zahnkränze befestigt sind.
Das Getriebe weist eine erste Zahnkranzstufe und eine zweite Zahnkranzstufe auf. Die erste Zahnkranzstufe weist zwei miteinander verzahnte Zahnräder auf, von denen eines an der Antriebswelle des Elektromotors sitzt. Das andere Zahnrad der ersten Zahnkranzstufe ist durch ein drehbarfest auf einer Zwischenwelle sitzendes Zahnrad gebildet. Die Zwischenwelle ist ortsfest zur Antriebswelle des Elektromotors mit radialem Achsabstand zur Antriebsrotationsachse in dem Gehäuse drehbar gelagert. Die zweite Zahnkranzstufe ist wahlweise durch jeweils eines von zwei parallelen Losrädern gebildet, die auf der Zwischenwelle sitzen. Die Losräder sind innerhalb der Antriebseinheit die letzten Zahnräder der jeweiligen getrieblichen Verbindung vor dem Ausgleichsgetriebe. Sie sind drehbar auf der Zwischenwelle gelagert und stehen im Eingriff mit jeweils einem Zahnkranz an der Summenwelle. Die Zahnkränze an der Summenwelle liegen axial nebeneinander und sind mit dem Gehäuse des Ausgleichsgetriebes verbunden. Über eine doppelt wirkende Schiebemuffe einer Kupplung ist wahlweise eine drehmomentfeste Verbindung entweder des einen oder des anderen Losrades mit der Zwischenwelle herstellbar, so dass ein erster oder ein zweiter Gang über jeweils eines der Losräder schaltbar ist.
DE 199 17 724 C2 zeigt eine Antriebseinheit mit wenigstens einem elektromotorischen Antrieb für zwei Differenzwellen eines Ausgleichsgetriebes und mit einem Zweiganggetriebe, das dem Ausgleichsgetriebe vorgeschaltet ist. Der elektromotorische Antrieb und das Ausgleichsgetriebe sind koaxial zueinander angeordnet. Das Zweiganggetriebe weist eine erste getriebliche Verbindung eines ersten Ganges und eine zweite getriebliche Verbindung eines zweiten Ganges zwischen einer Antriebswelle des elektromotorischen Antriebs und der Summenwelle des Ausgleichgetriebes auf. Die getrieblichen Verbindungen sind durch eine gemeinsame Stirnradstufe gebildet, von denen ein erster Zahnkranz eines Antriebsritzels mit dem Antrieb verbunden ist. Der erste Zahnkranz kämmt mit einem zweiten Zahnkranz an einem Zahnrad der Stirnradstufe, dessen Rotationsachse parallel zur Rotationsachse des Ausgleichsgetriebes verläuft. Das Zahnrad ist über eine doppelt wirkende Kupplung wahlweise mit jeweils einem weiteren dritten Zahnkranz eines Zahnrads entweder der ersten getrieblichen Verbindung oder der zweiten getrieblichen Verbindung verbindbar. Der dritte Zahnkranz der jeweiligen getrieblichen Verbindung kämmt jeweils mit einem vierten Zahnkranz. Die beiden vierten Zahnkränze sind axial nebeneinander angeordnet und an dem als Summenwelle ausgebildeten Gehäuse des Ausgleichsgetriebes koaxial zu dessen Rotationsachse fest.
Die vorgenannten Anordnung beanspruchen viel radialen und axialen Bauraum.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine vorzugsweise radial kompakte und Bauraum sparende Antriebseinheit zu schaffen.
Die Erfindung ist nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit mit wenigstens einem elektromotorischen Antrieb für zwei Differenzwellen eines Ausgleichsgetriebes und mit einem unter Last schaltbaren Getriebe mit mindestens zwei aber möglicherweise auch mehr Gängen.
Unter Ausgleichgetriebe sind auch Differenzial- und Verteilergetriebe, also Überlagerungsgetriebe zur Überlagerung von Drehzahlen bzw. Leistungen zu verstehen. Überlagerungsgetriebe weisen als Zahn- oder Reibräder ausgebildete Planetenräder auf. Die Planetenräder sind auf oder an Planetenbolzen um die eigene Rotationsachse drehbar gelagert. Die Planetenbolzen an einem auch als Planetenträger bezeichneten Gehäuse oder Steg drehbar gelagert. Die Planetenbolzen sind mit radialem Abstand zur Rotationsachse des Planetenträgers angeordnet und können mit Bolzen um dessen Rotationsachse umlaufen und dabei auch noch um die eigene Rotationsachse rotieren. Ausgleichgetriebe können einfache oder zusammengesetzte Kegelradgetriebe oder Stirnradgetriebe sein.
Das Getriebe ist dem Ausgleichsgetriebe vorgeschaltet, d. h. mittels des Getriebes sind zwei schaltbare getriebliche Verbindungen; z. B. mit Untersetzungs- bzw. Übersetzungsstufen, zwischen einer Antriebswelle, d. h. in der Regel einer Rotorwelle eines Elektromotors und der Summenwelle des Ausgleichgetriebes herstellbar. Eine derartige Anordnung schließt Kupplungen und angetriebene Wellen mit ein. Die getriebliche Verbindung kann durch Schließen der Kupplung(en) hergestellt und durch Öffnen der Kupplung(en) wieder getrennt werden.
Unter Summenwelle die Welle des Ausgleichgetriebes zu verstehen, an der die höchsten Drehmomente anliegen oder zusammengeführt werden. Als Summenwelle ist das Eingangsglied des Ausgleichgetriebes zu verstehen, an dem die Antriebsleistung des elektromotorischen Antriebs anliegt und von dem aus die Antriebsleistung auf die Differenzwellen aufgeteilt wird. Im Schubbetrieb, also in dem Fahrzustand, in dem in umgekehrter Richtung über die Differenzwellen Drehmomente eingebracht werden, ist die Summenwelle das Glied an dem das auf die Abtriebswellen des Ausgleichsgetriebes aufgeteilte Momente wieder zusammengeführt sind. Summenwellen sind vorzugsweise Differenzialgehäuse, die auch als Differenzialkorb bezeichnet werden können. In dem Differenzialkorb sind die zwei Differenzwellen in Form von Achswellenrädern drehbar gelagert und durch Ausgleichszahnräder miteinander getrieblich verbunden. Differenzwellen sind die Abtriebswellen des Ausgleichsgetriebes, die bspw. in einem Differenzial die Achswellen sind.
Das Getriebe ist in eine Kombination von zwei getrieblichen Verbindungen, die beispielsweise Zahnradstufen aber auch Ketten-, Zahntriebe oder andere zur Unter- bzw. Übersetzung geeignete Mechanismen aufweisen kann.
Die Erfindung sieht vor, dass beide getrieblichen Verbindungen gemeinsam über einen koaxial zur Summenwelle angeordneten Zahnkranz mit der Summenwelle wirkverbunden sind. Die beiden die Zweige des ersten und zweiten Gang begründenden getrieblichen Verbindungen werden vor der Summenwelle an einem Zahnkranz zusammengeführt, der mit der Summenwelle entweder drehfest gekoppelt oder mit dieser wirkverbunden ist. Radialer und axialer Bauraum kann gegenüber den bisherigen Anordnungen eingespart werden. Diese Anordnung macht es außerdem möglich, beiden getrieblichen Verbindungen noch wenigstens eine weitere über- oder untersetzte Getriebestufe nach- und damit dem Ausgleichsgetriebe vorzuschalten.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass jede der getrieblichen Verbindungen mindestens vorzugsweise aus zwei Zahnkranz- bzw. Zahnradstufen, vorzugsweise aus zwei Stirnradstufen gebildet ist. In der ersten Zahnkranz- bzw. Zahnradstufe kämmt mindestens ein konzentrisch zu einer Antriebsrotationsachse der Antriebswelle ausgerichteter und mit der Antriebswelle wirkverbundener erster Zahnkranz mit wenigstens einem ortsfest mit radialem Achsabstand zur Antriebsrotationsachse der Antriebswelle drehbar gelagerten zweiten Zahnkranz.
Mit Zahnkranz sind alle denkbaren Verzahnungen an Zahnrädern, Gehäusen und Elementen bezeichnet, an denen innen- oder außenumfangsseitig Verzahnungen beliebiger Ausführung aufgenommen, befestigt oder ausgebildet sind. Vorzugsweise bilden der erste Zahnkranz und der zweite Zahnkranz eine Zahnradstufe, z. B. eine erste Stirnradstufe.
Die Erfindung schließt jedoch nicht aus, dass in einer Stirnradstufe mehr als zwei Zahnräder miteinander kämmen.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die eine getriebliche Verbindung durch zwei Stirnradstufen gebildet ist und die andere getrieblicher Verbindung eine direkte nur durch eine Kupplung von dem vierten Zahnkranz getrennte getriebliche Verbindung ist.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass jede der getrieblichen Verbindungen mindestens einen koaxial zum zweiten Zahnkranz ausgerichteten und dabei mit dem zweiten Zahnkranz drehfest gekoppelten dritten Zahnkranz aufweist. Dieser dritte Zahnkranz ist beispielsweise zusammen mit dem zweiten Zahnkranz an einem Doppelzahnrad oder an einer Welle ausgebildet. Die Welle ist dabei drehbar ortsfest gelagert. Alternativ ist der Zahnkranz an einem Zahnrad ausgebildet, dass dauerhaft oder trennbar, z. B. mittels einer Kupplung, mit dem zweiten Zahnkranz verbunden. In diesem Fall sind beispielsweise zwei Zahnkränze mit oder ohne axialen Abstand zueinander auf einer gemeinsamen oder auf getrennten ortsfesten Wellen drehbar gelagert.
Unter ortfester drehbarer Lagerung der Zahnkränze oder Wellen ist eine Lageranordnung zu verstehen, ist eine Lagerung an einer Umgebungsstruktur des Getriebes zu verstehen, die zum Beispiel mit dem Gehäuse des elektromotorischen Antriebs oder durch ein gemeinsames Gehäuse gebildet ist.
Der dritte Zahnkranz kämmt mit wenigstens einem vierten Zahnkranz und bildet mit diesem eine Stirnradstufe. Der vierte Zahnkranz ist entweder drehmomentfest mit der Summenwelle gekoppelt oder an dieser befestigt. Alternativ ist der vierte Zahnkranz mit einer Getriebestufe gekoppelt, die zwischen der getrieblichen Verbindung und dem Ausgleichsgetriebe angeordnet ist.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Antriebswelle und die Summenwelle des Ausgleichgetriebes koaxial und relativ drehbar zueinander ausgerichtet sind. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der erste Zahnkranz und der vierte Zahnkranz koaxial zueinander ausgerichtet sind. Diese Anordnungen ermöglichen die koaxiale Anordnung des Elektromotors zum Ausgleichgetriebe. Die elektromotorische Antriebseinheit beansprucht somit vorteilhaft radial geringeren Bauraum.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, vierte Zahnkranz mit der Summenwelle über wenigstens einen Planetentrieb getrieblich verbunden ist. Der Planetentrieb weist jeweils wenigstens einen Zahnkranz an jeweils mindestens netentrieb weist jeweils wenigstens einen Zahnkranz an jeweils mindestens einem Sonnenrad, einem Hohlrad und an wenigstens einem vorzugsweise jedoch drei und mehr mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmenden Planetenrad auf. Das das Sonnenrad ist ein Zahnrad mit dem fünften Zahnkranz, und sitzt vorzugsweise zusammen mit dem vierten Zahnrad auf einer gemeinsamen Welle. Dabei ist das fünfte Zahnrad koaxial zur Antriebsrotationsachse oder Differenzialhauptachse ausgerichtet und drehmomentfest mit dem vierten Zahnrad gekoppelt. Die Planetenräder sind mit radialem Abstand an wenigstens einem um die Antriebsrotationsachse bzw. Summenwellenachse drehbaren Planetenträger gelagert.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Summenwelle ein Gehäuse/Differenzialkorb des Ausgleichsgetriebes ist. Das Gehäuse ist ortsfest, beispielsweise an einem Gehäuse der Antriebseinheit ortsfest an vorzugsweise zwei Lagerstellen um die Antriebsrotationsachse bzw. Rotationsachse der Summenwelle drehbar gelagert. wobei in dem Gehäuse die Differenzwellen drehbar gelagert und mittels wenigstens eines, vorzugsweise zwei drehbar in dem Gehäuse abgestützten Ausgleichsrädern miteinander wirkverbunden sind. Die Differenzwellen sind beispielsweise Achswellen eines Differenzials.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Planetenträger mit der Summenwelle gekoppelt und das Hohlrad zumindest zeitweise ortsfest gehalten ist.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zwischen der Antriebswelle und dem ersten Zahnkranz wenigstens eine erste Kupplung angeordnet ist, mittels der eine um die Antriebsrotationsachse in wenigstens eine Drehrichtung trennbare drehmomentfeste Verbindung zwischen der Antriebswelle und dem ersten Zahnkranz herstellbar ist. Weiter ist vorgesehen, dass zwischen der Antriebswelle und dem Zahnkranz, über den beide getrieblichen Verbindungen mit der Summenwelle wirkverbunden sind, beispielsweise dem fünften Zahnkranz, eine Kupplung angeordnet ist, mittels der eine um die Antriebshauptachse trennbare drehmomentfeste Verbindung zwischen der Antriebswelle und dem vierten Zahnkranz herstellbar ist.
Die Kupplungen sind vorzugsweise koaxial zur Antriebswelle und zur Rotationsachse der Summenwelle angeordnet. Die koaxiale Anordnung der Kupplungen zu der Antriebsrotationsachse ermöglichen die koaxiale Anordnung des Elektromotors zum Getriebe. Die elektromotorische Antriebseinheit beansprucht somit vorteilhaft radial geringeren Bauraum. Vorzugsweise sind die Kupplungen zu einer doppelt wirkenden Kupplung miteinander vereint, die es möglich macht beim Einrücken der einen getrieblichen Verbindung unter Last die andere Auszurücken und die damit wenig Platz beansprucht.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine der Kupplungen vorzugsweise zwischen Antriebswelle und erstem Zahnkranz, eine Freilaufkupplung ist. Die Freilaufkupplung bzw. der Freilauf ist eine Überholkupplung, welche die getriebliche Verbindung entkoppelt, wenn sich Drehzahlverhältnisse wie Relativdrehzahlen oder Drehrichtung beider oder eines der beiden miteinander gekuppelten Glieder sich ändern. Dabei ist der Freilauf im wesentlichen durch drei Elemente gebildet. Ein erstes Drehelement ist konzentrisch einer der Wellen zugeordnet und dreht mit dieser. Ein zweites Drehelement ist konzentrisch der anderen der Wellen zugeordnet und dreht mit dieser. Zwischen den Drehelementen sind Freilaufkörper wie Klemmkörper oder Rollen angeordnet. Relative Drehzahlen zwischen den Wellen in eine Drehrichtung entkoppeln den Freilauf, so dass die Drehelemente zueinander frei laufen und das eine Drehelement das andere bzgl. des Wertes der Drehzahl überholt. Relative Drehzahlen der Drehelemente in entgegengesetzte Richtung zueinander überbrücken den Freilauf, in dem die Sperrkörper die Relativbewegung aufheben und beide Drehelemente miteinander Verbinden und deren Freilaufen gegeneinander sperren. Bei Umkehr der Drehrichtung der entgegengesetzt drehenden Drehelemente laufen diese frei. Drehungen eines der Drehelemente gegenüber einem anderen stillstehenden Element führen in eine Drehrichtung zur Mitnahme des anderen Drehelements in die Drehrichtung und in die andere Drehrichtung zum Überholen, also zum Entstehen einer Relativdrehzahl zwischen den Drehelementen in die gleiche Drehrichtung.
Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer elektromotorischen Antriebseinheit 1 mit einem Antriebsstrang. Der Antriebsstrang ist durch einen elektromotorischen Antrieb 2, ein Getriebe 3 und ein Ausgleichsgetriebe 4 bis hin zu zwei Differenzwellen 5 und 6 in z. B. Form von Achswellen gebildet. Mittels des Getriebes 3 ist eine Verbindung zwischen einer Antriebswelle 7 des elektromotorischen Antriebs 2 und dem Ausgleichsgetriebe 4 gebildet.
Das Ausgleichsgetriebe 4 weist ein Gehäuse 8 auf. Das Gehäuse 8 ist mittels zwei Lagern 10 und 11 ortsfest an der Umgebungsstruktur 9, beispielsweise an einem Gehäuse der Antriebseinheit 1, um seine Rotationsachse 12 drehbar gelagert. In dem Gehäuse 8 sind die Differenzwellen 5 und 6 mit Kegelrädern 13 und 14 drehbar gelagert. Die Kegelräder 13 und 14 sind mit Planetenrädern in Form von Ausgleichskegelrädern 15 und 16 verzahnt. Die Ausgleichskegelräder 15 und 16 sind an dem Gehäuse 8 drehbar abgestützt. Die Differenzwelle 5 ist koaxial zur Rotationsachse 12 ausgerichtet und durchdringt den Antrieb 2 axial. Die Antriebsrotationsachse 17 des Antriebs 2 und die Rotationsachse 12 sind koaxial zueinander ausgerichtet. Die Rotationsachse des Gehäuses 8 und damit die der Summenwelle 23 ist die Differenzialhauptachse, die koaxial zur Antriebsrotationsachse 17 ausgerichtet ist.
Das Getriebe 3 ist ein unter Last schaltbares Zweiganggetriebe, das eine erste getriebliche Verbindung 52 eines ersten Ganges und eine zweite getriebliche Verbindung eines zweiten Ganges 53 zwischen der Antriebswelle 7 des elektromotorischen Antriebs 2 und der drehbar antreibbaren Summenwelle 23 des Ausgleichgetriebes 4 aufweist, und wobei die getrieblichen Verbindungen 52 und 53 durch je eine Kupplung 29 und 46 trennbar und schaltbar sind. Die beiden getrieblichen Verbindungen sind gemeinsam über einen koaxial zur Summenwelle 23 angeordneten Zahnkranz, der im folgenden mit vierter Zahnkranz 22 bezeichnet wird, mit der Summenwelle 23 wirkverbunden. Die getrieblichen Verbindungen sind jeweils durch eine Kupplung 29 oder 46 und durch zwei Stirnradstufen 38 bzw. 38' und 39 bzw. 39' gebildet.
Die Stirnradstufen 38, 38', 39 und 39' weisen Zahnkränze 18, 18', 19, 21, 21' und 22 auf. In der ersten getrieblichen Verbindung 52 ist mit der Antriebswelle 7 ein konzentrisch zur Antriebsrotationsachse 17 ausgerichteter erster Zahnkranz 18 über die Kupplung 26 verbindbar. Der erste Zahnkranz 18 kämmt mit einem mit radialem Achsabstand und mit seiner Rotationsachse 19a parallel zur Antriebsrotationsachse 17 ausgerichteten zweiten Zahnkranz 19. Der zweite Zahnkranz 19 ist an einer Zwischenwelle 20 fest und über die Zwischenwelle 20 drehfest mit einem dritten Zahnkranz 21 verbunden. Die Zahnkränze 19 und 20 weisen die gemeinsame Rotationsachse 19a auf. Die Zwischenwelle 20 ist ortsfest zur Umgebungsstruktur 9 um die Rotationsachse 19a drehbar gelagert.
Der dritte Zahnkranz 21 kämmt mit einem vierten Zahnkranz 22. Die Rotationsachse des vierten Zahnkranzes 22 liegt auf der Rotationsachse 12, so dass diese koaxial zu der Rotationsachse des ersten Zahnkranzes 18, zur Antriebsrotationsachse 17 bzw. zur Rotationsachse 12 der Summenwelle 23 ausgerichtet ist.
In der zweiten getrieblichen Verbindung 53 ist mit der Antriebswelle 7 über die Kupplung 46 ein koaxial zur Antriebsrotationsachse 17 ausgerichteter erster Zahnkranz 18' ausgebildet. Der erste Zahnkranz 18' kämmt mit einem mit radialem Achsabstand und mit seiner Rotationsachse 19a parallel zur Antriebsrotationsachse 17 ausgerichteten zweiten Zahnkranz 19'. Der zweite Zahnkranz 19' ist an einer Zwischenwelle 20 fest und über die Zwischenwelle 20 drehfest mit einem dritten Zahnkranz 21' verbunden. Die Zahnkränze 19' und 21 weisen die gemeinsame Rotationsachse 19a auf. Die Zwischenwelle 20 ist ortsfest zur Umgebungsstruktur 9 um die Rotationsachse 19a drehbar gelagert.
Der dritte Zahnkranz 21' kämmt mit einem vierten Zahnkranz 22. Die Rotationsachse des vierten Zahnkranzes 22 liegt auf der Rotationsachse 12, so dass diese koaxial zu der Rotationsachse des ersten Zahnkranzes 18', zur Antriebsrotationsachse 17 bzw. zur Rotationsachse 12 der Summenwelle 23 ausgerichtet ist. Die Stirnradstufen 38 und 38' bzw. 39 und 39' unterscheiden sich durch unterschiedliche Übersetzungen bzw. Untersetzung, die durch unterschiedliche Zähnezahlen wahlweise eines oder mehrerer der Zahnkränze 18 zu 18' und/oder 19 zu 19' sowie und/oder 21 zu 21' begründet sind. Der vierte Zahnkranz 22 ist an der Summenwelle 23 befestigt, so dass der vierte Zahnkranz 22 und die Summenwelle 23 miteinander um die Rotationsachse 12 der Summenwelle drehmomentfest miteinander verbunden sind. Die Summenwelle 23 des Ausgleichsgetriebes 4 ist das Gehäuse 8. Die Rotationsachse der Summenwelle 23 entspricht der Rotationsachse 12, so dass Antrieb 2 und Ausgleichsgetriebe 4 in koaxialer Bauweise zueinander ausgerichtet sind.
Die Zahnkränze 18', 19, 19', 21, 21' und 22 sind an Zahnrädern ausgebildet. Der Zahnkranz 18 sitzt z. B. außen auf einem Außenring einer Kupplung 24, die im Antriebsstrang zwischen der Antriebswelle 7 und dem ersten Zahnkranz 18 angeordnet ist. Die Kupplung 24 ist koaxial zur Antriebswelle 7 des elektromotorischen Antriebs 2 und zur Differenzialhauptachse angeordnet und beispielsweise eine Freilaufkupplung und im Schubbetrieb des Fahrzeuges eine drehmomentfeste Verbindung zwischen dem Ausgleichsgetriebe und der als Generator geschalteten Antriebseinheit 2 herzustellen.
Die Kupplungen 29 und 46 sind zu einer doppelt wirkenden Kupplung vereint. 1 zeigt, wie im ersten Gang die Kupplung 26 eingerückt und somit die erste getriebliche Verbindung 52 zwischen der Antriebswelle 7 und dem Ausgleichsgetriebe 4 über die Stirnradstufen 38 und 39 hergestellt ist, wie mit dem stärkeren Strich und dem Richtungspfeil angedeutet wird. Die Kupplung 46 ist ausgerückt und somit die zweite getriebliche Verbindung 53 getrennt. Darüber hinaus ist läuft der Außenring der Freilaufkupplung 24 ungesperrt, so dass auch die drehfeste Verbindung zwischen dem Zahnkranz 18 und der Antriebswelle 7 aufgehoben ist. 2 zeigt die Antriebseinheit 1 in einem Betriebszustand, in dem der zweite Gang geschaltet ist. Im zweiten Gang ist die Kupplung 46 eingerückt und somit die erste getriebliche Verbindung 53 zwischen der Antriebswelle 7 und dem Ausgleichsgetriebe 4 über die Stirnradstufen 38' und 39' hergestellt, wie mit dem stärkeren Strich und dem Richtungspfeil angedeutet wird. Die Kupplung 26 ist ausgerückt und somit die erste getriebliche Verbindung 52 getrennt.
3 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer elektromotorischen Antriebseinheit 40 mit einem Antriebsstrang. Der Antriebsstrang ist durch einen elektromotorischen Antrieb 2, ein Zweiganggetriebe 36 und durch ein Ausgleichsgetriebe 4 bis hin zu zwei Differenzwellen 5 und 6 in z. B. Form von Achswellen gebildet. Mittels des Getriebes 36 sind zwei getriebliche Verbindungen für zwei unter Last schaltbare Gänge zwischen einer Antriebswelle 7 des elektromotorischen Antriebs 2 und dem Ausgleichsgetriebe 4 gebildet.
Das Ausgleichsgetriebe 4 weist ein Gehäuse 8 auf. Das Gehäuse 8 ist mittels zwei Lagern 10 und 11 ortsfest an der Umgebungsstruktur 9, beispielsweise an einem Gehäuse der Antriebseinheit 40, um seine Rotationsachse 12 drehbar gelagert. In dem Gehäuse 8 sind die Differenzwellen 5 und 6 mit Kegelrädern 13 und 14 drehbar gelagert. Die Kegelräder 13 und 14 sind mit Planetenrädern in Form von Ausgleichskegelrädern 15 und 16 verzahnt. Die Ausgleichskegelräder sind an dem Gehäuse 8 drehbar abgestützt. Die Differenzwelle 5 ist koaxial zur Rotationsachse 12 ausgerichtet und durchdringt den Antrieb 2 axial. Die Antriebsrotationsachse 17 und die Rotationsachse 12 sind koaxial zueinander ausgerichtet.
Das Zweiganggetriebe 36 ist durch zwei getriebliche Verbindungen 52 und 53 gebildet, von denen die erste getriebliche Verbindung 52 eine Kupplung 24, zwei Stirnradstufen 38 und 39 und einen Planetentrieb 41 aufweist. Die zweite getriebliche Verbindung 53 ist durch eine Kupplung 29, eine Welle 37 und durch einen fünften Zahnkranz gebildet, der ein Sonnenrad 27 eines Planetentriebes 41 ist.
Die Stirnradstufen 38 und 39 weisen Zahnkränze 18, 19, 21 und 22 auf. An einer mit der Rotorwelle verbundenen Antriebswelle 7 ist ein konzentrisch zur Antriebsrotationsachse 17 ausgerichteter erster Zahnkranz 18 ausgebildet. Der erste Zahnkranz 18 kämmt mit einem zweiten Zahnkranz 19, der mit radialem Achsabstand und mit seiner Rotationsachse 19a parallel zur Antriebsrotationsachse 17 ausgerichteten ist. Der zweite Zahnkranz 19 ist an einer Zwischenwelle 20 fest und über die Zwischenwelle 20 drehfest mit einem dritten Zahnkranz 21 verbunden. Die Zahnkränze 19 und 20 weisen die gemeinsame Rotationsachse 19a auf. Die Zwischenwelle 20 ist ortsfest zur Umgebungsstruktur 9 um die Rotationsachse 19a drehbar gelagert.
Der dritte Zahnkranz 21 kämmt mit einem vierten Zahnkranz 22. Die Rotationsachse des vierten Zahnkranzes 22 liegt auf der Rotationsachse 12, so dass diese koaxial zu der Rotationsachse des ersten Zahnkranzes 18 bzw. zur Antriebsrotationsachse 17 ausgerichtet ist.
Die Summenwelle 23 des Ausgleichsgetriebes 4 ist das Gehäuse 8. Die Rotationsachse der Summenwelle 23 entspricht der Rotationsachse 12 und damit der Differenzialhauptachse, so dass Antrieb 2 und Ausgleichsgetriebe 4 in koaxialer Bauweise zueinander ausgerichtet sind.
Der Planetentrieb ist durch ein Hohlrad 28, eine Sonne 27, einen Planetenträger 26 (Steg) und Planeten 25 gebildet. An der Summenwelle 23 ist der Planetenträger 26 fest, an dem Planetenräder 25 jeweils um die eigene Rotationsachse 25a rotierbar auf Planetenbolzen gelagert sind. Wenn der Planetenträger 26 um die Rotationsachse 12 der Summenwelle 12 umläuft, laufen die Planetenräder 25 mit den Rotationsachsen 25a auf einer Umlaufbahn um die Rotationsachse 12 um. Die Planetenräder 25 kämmen außen mit einem Zahnkranz eines Hohlrades 28 und radial innen mit dem Sonnenrad 27.
Der Zahnkranz 27' ist im ersten Gang Bestandteil einer getrieblichen Verbindung zwischen der Antriebswelle 7 über den vierten Zahnkranz 22 zu dem Sonnenrad 27 und im zweiten Gang Bestandteil der getrieblichen Verbindung 53 zwischen einer angetriebenen Welle 7, der angetriebenen Welle 37 und dem Sonnenrad 27, wobei die angetriebene Welle 37 mittels einer Kupplung 29 mit der Antriebswelle 7 wirkverbunden ist. Damit weist das Sonnenrad 27 den koaxial zur Summenwelle 23 angeordneten Zahnkranz 27' auf, über den die getrieblichen Verbindungen 52 und 53 gemeinsam mit der Summenwelle 23 wirkverbunden sind.
Der Sonnenrad 27 ist koaxial zum vierten Zahnkranz 22 ausgerichtet und drehmomentfest mit diesem verbunden. Das Getriebe 36 setzt sich von dem Sonnenrad 27 aus über die Planetenräder 25, das Hohlrad 28 bis zu dem Planetenträger 26 hin fort, der mit der Summenwelle 23, also mit dem Gehäuse 8 drehmomentfest verbunden ist.
Zweiter, dritter und vierter Zahnkranz 19, 21 und 22 sind an den Zahnrädern 32, 33 bzw. 34 ausgebildet. Der Zahnkranz 18 sitzt z. B. außen auf einem Hohlrad einer Kupplung 24, die im Antriebsstrang zwischen der Antriebswelle 7 und dem ersten Zahnkranz 18 konzentrisch zur Antriebswelle 7 bzw. zur Antriebsrotationsachse 17 angeordnet ist und die in diesem Fall eine Freilaufkupplung ist. Die Kupplung 29 verbindet die koaxial zur Antriebswelle 7 angeordnete angetriebene Welle 37 und ist deshalb auch koaxial zur Antriebswelle 7 bzw. Rotorwelle des Elektromotors angeordnet. Das Zahnrad 34 sitzt auf der angetriebenen Welle 37, so dass im zweiten Gang mittels der Kupplung 29 das Sonnenrad 27 und der elektromotorische Antrieb 2 miteinander verbunden sind. Damit weist das Sonnenrad 27 den Zahnkranz 27' auf, über den die beiden getrieblichen Verbindungen 52 und 53 mit der Summenwelle 23 gemeinsam wirkverbunden sind.
In der Stirnradstufe 38 weist der Zahnkranz 18 beispielsweise neunundzwanzig Zähne und der Zahnkranz 19 achtundvierzig Zähne auf. In der Stirnradstufe 39 ist der Zahnkranz 21 z. B. mit neunundzwanzig Zähnen versehen und der Zahnkranz 22 weist achtundvierzig Zähne auf. Das Hohlrad 28 weist zum Beispiel einhundertneunundzwanzig Zähne, die Planetenräder 25 weisen jeweils achtundvierzig und der Zahnkranz 27' des Sonnenrades 27 neunundzwanzig Zähne auf. Danach ist die Standübersetzung des Planetentriebs 41, also das Verhältnis der Zähnezahlen des Hohlrades 28 zur Sonne 27 ca. i = –4,5. Zusammen mit den Übersetzungen der Stirnradstufen 38 und 39 von ca. i = 1,65 ergibt sich damit eine Gesamtübersetzung von i = 14 an dem Planetenträger 26.
3a zeigt die elektromotorische Antriebseinheit 40 nach 3 mit der im ersten Gang wirksamen ersten getrieblichen Verbindung 52. Im ersten Gang ist die Antriebswelle 7 über die Kupplung 24 mit dem Zahnkranz 18 gekoppelt. Die mit den Verlaufspfeilen symbolisierten Drehmomente werden über die Kombination der Stirnradstufen 38 und 39 auf die angetriebene Welle 37, somit auf den Zahnkranz 27' und von da auf den Planetentrieb 41 übertragen, wobei das Hohlrad 28 gegenüber der Umgebungsstruktur 9 verdrehfest ist. Von dem Planetentrieb 41 aus liegen die Antriebsmomente über den angetriebenen Planetenträger 26 an der Summenwelle 23 an und werden von dort aus im Ausgleichsgetriebe 4 auf die Differenzwellen 5 und 6 verteilt. Die angetriebene Welle 37 ist im ersten Gang antriebsseitig durch die offene Kupplung 29 von der Antriebswelle 7 getrennt.
3b zeigt die elektromotorische Antriebseinheit 40 mit im zweiten Gang wirksamen getrieblichen Verbindung 53. Im zweiten Gang ist die Antriebswelle 7 mittels der Kupplung 29 mit der angetriebenen Welle 37 und damit mit dem Sonnenrad 27 und dessen Zahnkranz 27' verbunden, welche fest zu der angetriebenen Welle 37 sind. Die Stirnradstufen 38 und 39 sind mittels der als Freilauf ausgebildeten Kupplung 24 von der Antriebswelle entkoppelt und drehen lastfrei mit. Die mit den Verlaufspfeilen symbolisierten Drehmomente werden von dem Antrieb 2 über die Kupplung 29 auf die angetriebene Welle 37 und von da über das Sonnenrad 27 auf den Planetentrieb 41 übertragen, wobei das Hohlrad 28 gegenüber der Umgebungsstruktur 9 verdrehfest ist. Von dem Planetentrieb 41 liegen die Antriebsmomente über den angetriebenen Planetenträger 26 an der Summenwelle 23 an und werden von dort aus im Ausgleichsgetriebe 4 auf die Differenzwellen 5 und 6 verteilt.
Die Anordnung der Kupplungen 24 und der Kupplung 29 ermöglichen ein Zuschalten des zweiten Ganges ohne Zugkraftunterbrechung.
4 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer elektromotorischen Antriebseinheit 45 mit einem Antriebsstrang. Der Antriebsstrang ist durch einen elektromotorischen Antrieb 2, ein Zweiganggetriebe 42 und ein Ausgleichsgetriebe 4 bis hin zu zwei Differenzwellen 5 und 6 in z. B. Form von Achswellen gebildet. Mittels des Zweiganggetriebes 42 ist sind zwei getriebliche Verbindungen 52 und 53 zwischen einer Antriebswelle 7 des elektromotorischen Antriebs 2 gebildet.
Das Ausgleichsgetriebe 4 weist ein Gehäuse 8 auf. Das Gehäuse 8 ist mittels zwei Lagern 10 und 11 ortsfest an der Umgebungsstruktur 9, beispielsweise an einem Gehäuse der Antriebseinheit 45, um seine Rotationsachse 12 drehbar gelagert. In dem Gehäuse 8 sind die Differenzwellen 5 und 6 mit Kegelrädern 13 und 14 drehbar gelagert. Die Kegelräder 13 und 14 sind mit Planetenrädern in Form von Ausgleichskegelrädern 15 und 16 verzahnt. Die Ausgleichskegelräder sind an dem Gehäuse 8 drehbar abgestützt. Die Differenzwelle 5 ist koaxial zur Rotationsachse 12 ausgerichtet und durchdringt den Antrieb 2 axial. Die Antriebsrotationsachse 17 und die Rotationsachse 12 sind koaxial zueinander ausgerichtet.
Das Zweiganggetriebe 36 ist durch zwei getriebliche Verbindungen 52 und 53 gebildet, von denen die erste getriebliche Verbindung 52 eine Kupplung 24, eine Welle 44, zwei Stirnradstufen 38 und 39 und ein Sonnenrad 27 aufweist. Die zweite getriebliche Verbindung 53 ist durch eine Kupplung 29, eine Welle 37 und durch einen fünften Zahnkranz gebildet, das Sonnenrad 27 eines Planetentriebes 41 ist.
Die Stirnradstufen 38 und 39 weisen Zahnkränze 18, 19, 21 und 22 auf. Auf einer mit der Antriebswelle 7 mittels der Kupplung 46 verbindbaren oder durch diese trennbaren angetriebenen Welle 44 sitzt konzentrisch zur Antriebsrotationsachse 17 ein Zahnrad 31 mit dem ersten Zahnkranz 18. Die Kupplung 46 ist koaxial zur Antriebsrotationsachse 17 angeordnet.
Der erste Zahnkranz 18 kämmt mit einem mit radialem Achsabstand und mit einem zweiten Zahnkranz 19, dessen Rotationsachse 19a parallel zur Antriebsrotationsachse 17 ausgerichtet ist. Der zweite Zahnkranz 19 ist an einer Zwischenwelle 20 fest und über die Zwischenwelle 20 drehfest mit einem dritten Zahnkranz 21 verbunden. Die Zahnkränze 19 und 20 weisen die gemeinsame Rotationsachse 19a auf. Die Zwischenwelle 20 ist ortsfest zur Umgebungsstruktur 9 um die Rotationsachse 19a drehbar gelagert.
Der dritte Zahnkranz 21 kämmt mit einem vierten Zahnkranz 22. Die Rotationsachse des vierten Zahnkranzes 22 liegt auf der Rotationsachse 12, so diese koaxial zu der Rotationsachse des ersten Zahnkranzes 18 bzw. zur Antriebsrotationsachse 17 ausgerichtet ist. Der vierte Zahnkranz 22 ist beispielsweise an dem Außenring der als Freilauf ausgeführten Kupplung 43 ausgebildet. Die Kupplung 43 ist koaxial zum Zahnkranz 22 angeordnet.
Die Summenwelle 23 des Ausgleichsgetriebes 4 ist das Gehäuse 8. Die Rotationsachse der Summenwelle 23 entspricht der Rotationsachse 12, so dass Antrieb 2 und Ausgleichsgetriebe 4 in koaxialer Bauweise zueinander ausgerichtet sind.
Der Planetentrieb ist durch ein Hohlrad 28, eine Sonne 27, einen Planetenträger 26 (Steg) und Planeten 25 gebildet. An der Summenwelle 23 ist der Planetenträger 26 fest, an dem Planetenräder 25 jeweils um die eigene Rotationsachse 25a rotierbar gelagert sind. Wenn der Planetenträger 26 um die Rotationsachse 12 der Summenwelle 12 umläuft, laufen die Planetenräder 25 mit den Rotationsachsen 25a auf einer Umlaufbahn um die Rotationsachse 12 um. Die Planetenräder 25 kämmen außen mit einem Zahnkranz eines Hohlrades 28 und radial innen mit dem Sonnenrad 27. Die Rotationsachse des Planetenträgers 26 ist die Rotationsachse 12 also auch die Differenzialhauptachse.
Der Zahnkranz 27' ist im ersten Gang Bestandteil der ersten getrieblichen Verbindung 52 zwischen der Antriebswelle 7 und dem Sonnenrad 27. Die Kupplung 43 ist ein Freilauf, der im ersten Gang überbrückt ist und Drehmomente von Zahnkranz 22 auf die angetriebene Welle 37 und damit auf das Sonnenrad 27 überträgt.
Im zweiten Gang ist der Zahnkranz 27' Bestandteil der getrieblichen Verbindung 53 zwischen der Antriebswelle 7, der angetriebenen Welle 37 und dem Sonnenrad. Dazu ist das Sonnenrad 27 koaxial zum vierten Zahnkranz 22 ausgerichtet und drehmomentfest mit diesem verbunden. Damit weist das Sonnenrad 27 den koaxial zur Summenwelle 23 angeordneten Zahnkranz 27' auf, über den die getrieblichen Verbindungen 52 und 53 gemeinsam mit der Summenwelle 23 wirkverbunden sind.
Das Getriebe 3 setzt sich von dem Sonnenrad 27 aus über die Planetenräder 25, das Hohlrad 28 bis zu dem Planetenträger 26 hin fort, der mit der Summenwelle 23, also mit dem Gehäuse 8 drehmomentfest verbunden ist.
Erster, zweiter und dritter Zahnkranz 18, 19 und 21 sind an den Zahnrädern 31, 32 bzw. 33 ausgebildet. Der Zahnkranz 22 sitzt z. B. außen auf einem Hohlrad der Kupplung 24, die im Antriebsstrang zwischen der Antriebswelle 7 und dem ersten Zahnkranz 18 angeordnet ist. Eine Kupplung 29 verbindet die koaxial zur Antriebswelle 7 angeordnete angetriebene Welle 37 mit der Antriebswelle 7. Die Mittenachse der Kupplung 29 und die Antriebsrotationsachse 17 sind eins. Das Sonnenrad 27 sitzt fest auf der angetriebenen Welle 37, so dass im zweiten Gang mittels der Kupplung 29 das Sonnenrad 27 und der elektromotorische Antrieb 2 miteinander verbunden sind.
4a zeigt die elektromotorische Antriebseinheit 45 nach 4 mit dem Zweiganggetriebe 42 im ersten Gang. Im ersten Gang ist die Antriebswelle 7 über die Kupplung 46 mit dem Zahnkranz 18 gekoppelt und damit die erste getriebliche Verbindung 52 hergestellt. Die mit den Verlaufspfeilen symbolisierten Drehmomente werden über die Kombination der Stirnradstufen 38 und 39 über die Kupplung 43 auf die angetriebene Welle 37 und von da auf den Planetentrieb 41 übertragen, wobei das Hohlrad 28 gegenüber der Umgebungsstruktur 9 verdrehfest ist. Die Kupplung 29 ist offen. Von dem Planetentrieb liegen die Antriebsmomente über den angetriebenen Planetenträger 26 an der Summenwelle 23 an und werden von dort aus im Ausgleichsgetriebe 4 auf die Differenzwellen 5 und 6 verteilt. Die angetriebene Welle 37 ist im ersten Gang antriebsseitig durch die Kupplung 29 von der Antriebswelle 7 getrennt.
4b zeigt die elektromotorische Antriebseinheit 45 mit dem Zweiganggetriebe 42 im zweiten Gang. Im zweiten Gang ist die Antriebswelle 7 mittels der Kupplung 29 mit der angetriebenen Welle 37 und damit mit dem Sonnenrad 27 verbunden, welches fest auf der angetriebenen Welle 37 sitzt, und somit die zweite getriebliche Verbindung geschaltet. Die Stirnradstufen 38 und 39 sind mittels der als Freilauf ausgebildeten Kupplung 43 von der Antriebswelle entkoppelt und können so stillgelegt werden. Die Kupplung 46 ist offen. Die mit den Verlaufspfeilen symbolisierten Drehmomente werden von dem Antrieb 2 über die Kupplung 29 auf die angetriebene Welle 37 und von da über das Sonnenrad 27 auf den Planetentrieb 41 übertragen, wobei das Hohlrad 28 gegenüber der Umgebungsstruktur 9 verdrehtest ist. Von dem Planetentrieb 41 liegen die Antriebsmomente über den angetriebenen Planetenträger 26 an der Summenwelle 23 an und werden von dort aus im Ausgleichsgetriebe 4 auf die Differenzwellen 5 und 6 verteilt.
Die Anordnung der Kupplungen 24, 29 und der Kupplung 46 ermöglichen ein Zuschalten des zweiten Ganges ohne Zugkraftunterbrechung.
5 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer elektromotorischen Antriebseinheit 50 mit einem Antriebsstrang. Der Antriebsstrang ist durch einen elektromotorischen Antrieb 2, ein Zweiganggetriebe 47 und ein Ausgleichsgetriebe 4 bis hin zu zwei Differenzwellen 5 und 6 in z. B. Form von Achswellen gebildet. Mittels des Zweiganggetriebes 42 ist eine Verbindung mit zwei getrieblichen Verbindungen 52 und 53 zwischen einer Antriebswelle 7 in Form einer Rotorwelle des elektromotorischen Antriebs 2 gebildet.
Das Ausgleichsgetriebe 4 weist ein Gehäuse 8 auf. Das Gehäuse 8 ist mittels zwei Lagern 10 und 11 ortsfest an der Umgebungsstruktur 9, beispielsweise an einem Gehäuse der Antriebseinheit 45, um seine Rotationsachse 12 drehbar gelagert. In dem Gehäuse 8 sind die Differenzwellen 5 und 6 mit Kegelrädern 13 und 14 drehbar gelagert. Die Kegelräder 13 und 14 sind mit Planetenrädern in Form von Ausgleichskegelrädern 15 und 16 verzahnt. Die Ausgleichskegelräder 15 und 16 sind an dem Gehäuse 8 drehbar abgestützt. Die Differenzwelle 5 ist koaxial zur Rotationsachse 12 ausgerichtet und durchdringt den Antrieb 2 axial. Die Antriebsrotationsachse 17 und die Rotationsachse 12 sind koaxial zueinander ausgerichtet.
Das Zweiganggetriebe 42 weist zwei getriebliche Verbindungen 52 und 53 auf. Die erste getriebliche Verbindung 52 ist durch eine Kupplung 46, zwei Stirnradstufen 38 und 39 und durch das Sonnenrad 27 gebildet. Die zweite getriebliche Verbindung 53 ist zwischen der Antriebswelle 7 und der angetriebene Welle 37 mit dem Sonnenrad gebildet. Das Sonnenrad weist den gemeinsamen Zahnkranz 27' auf, über den beide getrieblichen Verbindungen 52 und 53 mit der Summenwelle 23 wirkverbunden sind.
Die Stirnradstufen 38 und 39 weisen Zahnkränze 18, 19, 21 und 22 auf. Der erste Zahnkranz 18 ist an einem Mechanismus 48 aus konzentrisch ineinander geschachtelter Wellen 7, 37 und 49, einem Bypasselement 51 und paralleler Kupplungen 29, 43 und 46 ausgebildet. In dem Mechanismus 48 sind die Antriebswelle 7 und die angetriebene Welle 49 mittels der Kupplung 46 miteinander verbindbar und voneinander trennbar. Die angetriebene Welle 49 und der Zahnkranz 18 sind miteinander verbunden. Außerdem sind das Bypasselement 51 und der Zahnkranz 18 miteinander verbunden. Weiterhin ist die Antriebswelle 7 über die als Freilauf ausgebildete Kupplung 43 mit dem Bypasselement 51 und damit mit dem Zahnkranz 18 koppelbar und entkoppelbar. Die Antriebswelle 7 und die angetriebene Welle 37 sind mittels der Kupplung 29 miteinander verbindbar und voneinander trennbar. Die Kupplungen 29 und 43 sind koaxial zum Zahnkranz 18 und zur Antriebswelle 7 bzw. zu dem Bypasselement 51 angeordnet bzw. koaxial zu diesen ausgerichtet.
Der erste Zahnkranz 18 kämmt mit einem zweiten Zahnkranz 19, welcher mit radialem Achsabstand und mit seiner Rotationsachse 19a parallel zur Antriebsrotationsachse 17 ausgerichtet ist. Der zweite Zahnkranz 19 ist an einer Zwischenwelle 20 fest und über die Zwischenwelle 20 drehfest mit einem dritten Zahnkranz 21 verbunden. Die Zahnkränze 19 und 20 weisen die gemeinsame Rotationsachse 19a auf. Die Zwischenwelle 20 ist ortsfest zur Umgebungsstruktur 9 um die Rotationsachse 19a drehbar gelagert.
Der dritte Zahnkranz 21 kämmt mit einem vierten Zahnkranz 22. Die Rotationsachse des vierten Zahnkranzes 22 liegt auf der Rotationsachse 12, so diese koaxial zu der Rotationsachse des ersten Zahnkranzes 18 bzw. zur Antriebsrotationsachse 17 ausgerichtet ist. Der vierte Zahnkranz 22 ist an einem Zahnrad 34 ausgebildet. Der zweite und dritte Zahnkranz 19 und 21 sind an den Zahnrädern 32 und 33 ausgebildet.
Die Summenwelle 23 des Ausgleichsgetriebes 4 ist das Gehäuse 8. Die Rotationsachse der Summenwelle 23 entspricht der Rotationsachse 12, so dass Antrieb 2 und Ausgleichsgetriebe 4 in koaxialer Bauweise zueinander ausgerichtet sind.
Der Planetentrieb 41 ist durch ein Hohlrad 28, eine Sonne 27, einen Planetenträger 26 (Steg) und Planeten 25 gebildet. An der Summenwelle 23 ist der Planetenträger 26 fest, an dem Planetenräder 25 jeweils um die eigene Rotationsachse 25a rotierbar gelagert sind. Wenn der Planetenträger 26 um die Rotationsachse 12 der Summenwelle 12 umläuft, laufen die Planetenräder 25 mit den Rotationsachsen 25a auf einer Umlaufbahn um die Rotationsachse 12 um. Die Planetenräder 25 kämmen außen mit einem Zahnkranz eines Hohlrades 28 und radial innen mit dem Sonnenrad 27.
Das Sonnenrad 27 weist den Zahnkranz 27' auf ist Bestandteil des Planetentriebs 41 und koppelt das Zahnrad 34 und die Summenwelle 23. Das Zahnrad 34 ist drehmomentfest mit dem Sonnerad 27 verbunden.
Im zweiten Gang ist der Zahnkranz 27' Bestandteil der getrieblichen Verbindung zwischen der Antriebswelle 7, einer Kupplung 29, der angetriebenen Welle 37 und der Summenwelle 23. Dazu ist das Sonnenrad 27 koaxial zum vierten Zahnkranz 22 ausgerichtet und drehmomentfest mit diesem verbunden. Die Verbindung setzt sich von dem Sonnenrad 27 aus über die Planetenräder 25, das Hohlrad 28 bis zu dem Planetenträger 26 hin fort, der mit der Summenwelle 23, also mit dem Gehäuse 8 drehmomentfest verbunden ist.
Das Sonnenrad 27 sitzt fest auf der angetriebenen Welle 37, so dass im zweiten Gang mittels der Kupplung 29 das Sonnenrad 27 und der elektromotorische Antrieb 2 miteinander verbunden sind.
5a zeigt die elektromotorische Antriebseinheit 50 nach 5 mit der für den ersten Gang geschalteten getrieblichen Verbindung 52. Im ersten Gang ist die Antriebswelle 7 über die Kupplung 46 mit dem Zahnkranz 18 gekoppelt. Die mit den Verlaufspfeilen symbolisierten Drehmomente werden über die Kombination der Stirnradstufen 38 und 39 auf die angetriebene Welle 37 und von da auf den Planetentrieb 41 übertragen, wobei das Hohlrad 28 gegenüber der Umgebungsstruktur 9 verdrehfest ist. Die Kupplung 29 ist offen. Von dem Planetentrieb liegen die Antriebsmomente über den angetriebenen Planetenträger 26 an der Summenwelle 23 an und werden von dort aus im Ausgleichsgetriebe 4 auf die Differenzwellen 5 und 6 verteilt. Die angetriebene Welle 37 ist im ersten Gang antriebsseitig durch die Kupplung 29 von der Antriebswelle 7 getrennt. Die als Freilauf ausgeführte Kupplung 43 entkoppelt das Bypasselement 51 von der Antriebswelle 7.
5b zeigt die elektromotorische Antriebseinheit 50 mit der für den ersten Gang geschalteten getrieblichen Verbindung 53. Im zweiten Gang ist die Antriebswelle 7 mittels der Kupplung 29 mit der angetriebenen Welle 37 und damit mit dem Sonnenrad 27 verbunden, welches fest auf der angetriebenen Welle 37 sitzt. Die Stirnradstufe 38 ist mittels der als Freilauf ausgebildeten Kupplung 43 von der Antriebswelle entkoppelt. Die Kupplung 46 ist offen. Die mit den Verlaufspfeilen symbolisierten Drehmomente werden von dem Antrieb 2 über die Kupplung 29 auf die angetriebene Welle 37 und von da über das Sonnenrad 27 auf den Planetentrieb 41 übertragen, wobei das Hohlrad 28 gegenüber der Umgebungsstruktur 9 verdrehfest ist. Von dem Planetentrieb 41 liegen die Antriebsmomente über den angetriebenen Planetenträger 26 an der Summenwelle 23 an und werden von dort aus im Ausgleichsgetriebe 4 auf die Differenzwellen 5 und 6 verteilt.

Die Anordnung der Kupplungen 29 und der Kupplung 46 ermöglichen ein Zuschalten des zweiten Ganges ohne Zugkraftunterbrechung. Die als Freilauf ausgeführte Kupplung macht es im ersten Gang als Überholkupplung möglich, bei umgekehrten Leistungsfluss, beispielsweise im Schubbetrieb eine drehmomentfeste Verbindung zwischen dem Zahnkranz 18 und der Welle 7 herzustellen, die in diesem Fall angetriebene Welle ist. Bezugszeichen

1	Antriebseinheit	26	Planetenträger
2	elektromotorischer Antrieb	27	Sonnenrad
3	Getriebe	27'	Zahnkranz
4	Ausgleichsgetriebe	28	Hohlrad
5	Differenzwelle	29	Kupplung
6	Differenzwelle	30	nicht belegt
7	Antriebswelle	31	Zahnrad
8	Gehäuse	32	Zahnrad
9	Umgebungsstruktur	33	Zahnrad
10	Lager	34	Zahnrad
11	Lager	35	Getriebe
12	Rotationsachse	36	Zweiganggetriebe
13	Kegelräder	37	angetriebene Welle
14	Kegelräder	38	Stirnradstufe
15	Ausgleichskegelrad	38'	Stirnradstufe
16	Ausgleichskegelrad	39	Stirnradstufe
17	Antriebsrotationsachse	39'	Stirnradstufe
18	erster Zahnkranz	40	Antriebseinheit
18'	erster Zahnkranz	41	Planetentrieb
19	zweiter Zahnkranz	42	Zweiganggetriebe
19'	zweiter Zahnkranz	43	Kupplung
19a	Rotationsachse	44	angetriebene Welle
20	Zwischenwelle	45	Antriebseinheit
21'	dritter Zahnkranz	46	Kupplung
21	dritter Zahnkranz	47	Zweiganggetriebe
22	vierter Zahnkranz	48	Mechanismus
23	Summenwelle	49	angetriebene Welle
24	Kupplung	50	Antriebseinheit
25	Planetenrad	51	Bypasselement
25a	Rotationsachse	52	getriebliche Verbindung
		53	getriebliche Verbindung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005022926 B3 [0002]
DE 19917724 C2 [0004]

Claims

Antriebseinheit (1, 40, 45) mit wenigstens einem elektromotorischen Antrieb für zwei Differenzwellen (5, 6) eines Ausgleichsgetriebes (4) und mit einem Getriebe, das dem Ausgleichsgetriebe (4) vorgeschaltet ist, wobei in dem Ausgleichsgetriebe (4) an einer Summenwelle (23) anliegende Drehmomente auf die mit der Summenwelle (23) koaxialen Differenzwellen (5, 6) aufteilbar sind, und dabei das Getriebe zumindest eine erste getriebliche Verbindung (52) eines ersten Ganges und wenigstens eine zweite getriebliche Verbindung (52) eines zweiten Ganges zwischen einer Antriebswelle (7) des elektromotorischen Antriebs (2) und der drehbar antreibbaren Summenwelle (23) des Ausgleichgetriebes (4) aufweist, und wobei die getrieblichen Verbindungen (52, 53) durch eine Kupplung (29, 46) trennbar und schaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden getrieblichen Verbindungen (52, 53) gemeinsam über einen koaxial zur Summenwelle angeordneten Zahnkranz (22, 27') mit der Summenwelle (23) wirkverbunden sind.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste getrieblichen Verbindung (52, 53) und die zweite getrieblichen Verbindung (53) mindestens einen gemeinsamen Zahnkranz (27') aufweisen, welcher der koaxial zur Summenwelle (23) angeordnete Zahnkranz (27') ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Zahnkranz (27') an einem Sonnenrad (27) eines Planetengetriebes (41) ausgebildet ist, wobei der Planetentrieb (41) zumindest aus dem Sonnenrad (27) und aus mit dem Sonnenrad (27) kämmenden und auf Planetenbolzen drehbar gelagerten Planetenrädern (25) gebildet ist, wobei ein koaxial zur Summenwelle (25) angeordneter Planetenträger (26), an dem die Planetenbolzen aufgenommen sind, drehfest mit der Summenwelle (23) gekoppelt ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (29, 46) koaxial zur Antriebswelle (7) ausgerichtet und zwischen dem elektromotorischen Antrieb (2) und der jeweiligen getrieblichen Verbindung (52, 53) angeordnet ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden getrieblichen Verbindungen (52, 53) gemeinsam an dem koaxial zur Summenwelle (23) angeordneten Zahnkranz (22) angreifen, der mit der Summenwelle (23) zumindest drehmomentfest gekoppelt ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachsen (19a, 12) der Zahnkränze (21, 22) zueinander parallel beabstandet ausgerichtet sind.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der getrieblichen Verbindungen (52, 53) wenigstens eine Kombination aus einer ersten Zahnkranzstufe (38, 38') und einer zweiten Zahnkranzstufe (39, 39') aufweist, wobei die Zahnkranzstufen (38, 38', 39, 39') einen mit der Antriebswelle (7) koaxialen und drehmomentfest zumindest verbindbaren ersten Zahnkranz (18, 18') und einen mit dem ersten Zahnkranz kämmenden zweiten Zahnkranz (19, 19') aufweist und wobei der zweite Zahnkranz (19, 19') mit wenigstens einem dritten Zahnkranz (21, 21') wirkverbunden ist, welcher mit einem vierten Zahnkranz (22) kämmt, wobei die Rotationsachse (12) des vierten Zahnkranzes (22) parallel auf der Rotationsachse (12) der Summenwelle (23) liegt.
Antriebseinheit nach Anspruch 7, dass der vierte Zahnkranz (22) und die Summenwelle (23) über wenigstens einen Planetentrieb (41) miteinander getrieblich gekoppelt sind.
Antriebseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede der beiden getrieblichen Verbindungen (52, 53) jeweils mindestens die Kombination aus einer ersten Zahnkranzstufe (38, 38') und einer zweiten Zahnkranzstufe (39, 39') aufweist.
Antriebseinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der vierte Zahnkranz (22) rotationsfest mit der Summenwelle (23) gekoppelt ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb einer getrieblichen Verbindung der zweite Zahnkranz (19, 19') und der dritte Zahnkranz (21, 21') zueinander koaxial ausgerichtet und drehmomentfest verbunden sind.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsrotationsachse (17) des elektromotorischen Antriebs (2) und die Rotationsachse (12) der Summenwelle (23) koaxial zueinander ausgerichtet sind.