DE102010031744B4

DE102010031744B4 - Antriebseinheit

Info

Publication number: DE102010031744B4
Application number: DE201010031744
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: 2010-07-21
Filing date: 2010-07-21
Publication date: 2014-07-31
Anticipated expiration: 2030-07-22
Also published as: DE102010031744A1

Abstract

Antriebseinheit (1, 30) mit wenigstens einem Elektromotor (2), mit einem Differenzial (3) für zwei Abtriebswellen, mit einem im Leistungsfluss zwischen dem Elektromotor (2) und dem Differenzial (3) angeordneten ersten Planetentrieb (6) und mit wenigstens einem mit dem ersten Planetentrieb (6) und mindestens einem Elektromotor (2) wirkverbindbaren zweiten Planetentrieb (20), wobei das Differenzial (3) über den ersten Planetentrieb (6) von einer Antriebswelle des Elektromotors (2) um eine Antriebsrotationsachse der Antriebswelle drehbar antreibbar ist und wobei in dem ersten Planetentrieb (6) ein konzentrisch zur Antriebsrotationsachse angeordnetes erstes Sonnenrad (9), mit Abstand zur Antriebsrotationsachse (8) angeordnete erste Planetenräder (10) und ein konzentrisch zur Antriebsrotationsachse (8) angeordnetes erstes Hohlrad (11) miteinander im Zahneingriff stehen und dabei die ersten Planetenräder (10) um die eigene Rotationsachse (12) drehbar an einem um die Antriebsrotationsachse (8) relativ zur Antriebswelle (7) drehbaren ersten Planetenträger (13) gelagert sind, wobei das erste Sonnenrad (9) mit der Antriebswelle (7) des Elektromotors (2) drehfest und der erste Planetenträger (13) um die Antriebsrotationsachse (8) drehfest mit einem relativ zur Antriebswelle (7) um die koaxial zur Antriebsrotationsachse (8) drehbaren Differentialkorb (15) des Differenzials (3) gekoppelt ist, und wobei in dem zweiten Planetentrieb (20) ein konzentrisch zur Antriebsrotationsachse (8) angeordnetes zweites Sonnenrad (21) und mit Abstand zur Antriebsrotationsachse (8) angeordnete zweite Planetenräder miteinander im Zahneingriff stehen, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Planetentrieb mit dem Elektromotor (2) wirkverbindbar ist und wahlweise in den Leistungsfluss zwischen der Antriebswelle (7) und dem ersten Planetentrieb (6) zuschaltbar ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit mit wenigstens einem Elektromotor, mit einem Differenzial für zwei Abtriebswellen und mit einem im Leistungsfluss zwischen dem Elektromotor und dem Differenzial angeordneten ersten Planetentrieb, wobei das Differenzial über den Planetentrieb von einer Antriebswelle des Elektromotors um eine Antriebsrotationsachse der Antriebswelle drehbar antreibbar ist und wobei in dem ersten Planetentrieb ein konzentrisch zur Antriebsrotationsachse angeordnetes erstes Sonnenrad, mit Abstand zur Antriebsrotationsachse angeordnete erste Planetenräder und ein konzentrisch zur Antriebsrotationsachse angeordnetes erstes Hohlrad miteinander im Zahneingriff stehen und dabei die ersten Planetenräder um die eigene Rotationsachse drehbar an einem um die Antriebsrotationsachse relativ zur Antriebswelle drehbaren ersten Planetenträger gelagert sind, wobei das erste Sonnenrad mit der Antriebswelle des Elektromotors drehfest und der erste Planetenträger um die Antriebsrotationsachse drehfest mit einem relativ zur Antriebswelle um die koaxial zur Antriebsrotationsachse drehbaren Differentialkorb des Differenzials gekoppelt ist.
Hintergrund der Erfindung
DE 198 41 159 A1 zeigt eine Antriebseinheit mit einem Elektromotor und mit einem Differenzial. Mit dem Differenzial sind Drehmomente und Drehzahlen auf zwei durch den Elektromotor angetriebene Abtriebswellen verteilbar. Ein Planetentrieb ist zwischen die als Rotorwelle bezeichnete Antriebswelle und das Differenzial geschaltet, so dass die Leistung vom Elektromotor zum Differenzial über den Planetentrieb fließt. Dazu ist die Antriebswelle endseitig mit einer Verzahnung versehen. Die Verzahnung ist an einem Sonnenrad des Planetentriebs ausgebildet. Das Sonnenrad steht im Eingriff mit Planetenrädern des Planetentriebs. Die Planetenräder stützen sich gegen eine Verzahnung eines Hohlrads ab. Die Verzahnung des Hohlrads ist ortsfest und nicht um die Antriebsrotationsachse der Sonne bzw. der Rotorwelle des Elektromotors drehbar am Gehäuse der Antriebseinheit abgestützt. Die Planetenräder sind auf Planetenbolzen gelagert. Die Planetenbolzen sitzen in einem Planetenträger, der gleichzeitig Differenzialkorb eines koaxial zu dem Antriebsmotor angeordneten Differenzials ist. Die Planetenräder laufen auf einer Kreisbahn mit radialem Abstand zur Antriebsrotationsachse um die Antriebsrotationsachse um.
Das Differenzial ist ein klassisches Kegelraddifferenzial, Der Differenzialkorb ist die Summenwelle des Differenzials, an der die höchsten Drehmomente anliegen, die im Differenzial auf zwei als Abtriebswellen bezeichnete Differenzwellen verteilt werden. Alternativ werden über die Abtriebswellen ins Differenzial eingebrachte Drehmomente an der Summenwelle wieder zusammengeführt. Der Differenzialkorb ist relativ zu der Rotorwelle um die Antriebsrotationsachse und konzentrisch zu den Rotationsachsen der Abtriebswellen drehbar und dazu relativ zu dem Gehäuse ortsfest in dem Gehäuse gelagert. In dem Differenzialkorb sind Ausgleichskegelräder drehbar gelagert und stehen mit Achswellenrädern im Eingriff. Die Achswellenräder sind drehmomentfest mit den Abtriebswellen verbunden.
Zum Antrieb der Abtriebswellen wird das Sonnenrad mittels der Antriebswelle in Drehung um die Antriebsrotationsachse versetzt. Damit werden die mit dem Sonnenrad im Eingriff stehenden Planetenräder angetrieben. Die Planetenräder wälzen und stützen sich im Zahneingriff mit der Verzahnung des Hohlrades an dem Hohlrad ab, so dass der Planetenträger, also der Korb des Differenzials, in Bewegung versetzt wird, wobei durch das Differenzial in bekannter Weise Drehmomente bzw. Drehzahlen auf die Abtriebswellen aufgeteilt werden.
Durch die Auslegung des Planetengetriebes, also Festlegung von Anzahl der Zähne der Elemente Sonne, Planeten und Hohlrad des Planetentriebs, kann in der beschriebenen Antriebseinheit nur eine Über- bzw. Untersetzung geschaffen werden.
DE 10 2004 026 039 A1 zeigt eine Antriebsachse einer Arbeitsmaschine, welche eine aus einem Elektromotor, einem Planetentrieb, einem Differenzial und einer Kupplung gebildete Antriebseinheit ist. Der Elektromotor treibt unter Zwischenschaltung des Planetentriebs das Differenzial an. Das Hohlrad des Planetentriebs ist außen mit einer Verzahnung versehen, die mit einem Antriebsrad einer Hydraulikpumpe im Zahneingriff steht. Über die Kupplung ist das Hohlrad wahlweise gegenüber einem Achsgehäuse festlegbar. Durch den Planetentrieb und die schaltbare Kupplung können Betriebszustände, z. B. eines Gabelstaplers, wie reiner Fahrbetrieb durch Antrieb des Differenzials, Heben durch Antrieb der Hydaulikpumpe und Mischformen der Antriebe, verwirklicht werden.
GB 23 482 53 A zeigt eine Antriebseinheit mit zwei Elektromotoren, einem Differenzial und einem ersten Planetentrieb sowie mit einem zweiten Planetentrieb. Einer der Elektromotoren ist ein Hauptantrieb. In dem Differenzial werden im Fahrbetrieb von dem Hauptantrieb erzeugte Drehmomente auf zwei Abtriebswellen verteilt. Der erste Planetentrieb weist ein konzentrisch zur Antriebsrotationsachse angeordnetes erstes Sonnenrad, mit Abstand zur Antriebsrotationsachse angeordnete erste Planetenräder und ein konzentrisch zur Antriebsrotationsachse angeordnetes erstes Hohlrad auf. Die ersten Planetenräder sind um die eigene Rotationsachse drehbar an einem um die Antriebsrotationsachse relativ zur Antriebswelle drehbaren ersten Planetenträger des ersten Planetentriebs gelagert und stehen mit dem ersten Sonnenrad und dem ersten Hohlrad im Zahneingriff.
Der erste Planetentrieb ist im Leistungsfluss zwischen dem Hauptantrieb und dem Differenzial angeordnet und ist an einer Seite an das Differenzial angeschlossen, so dass das Differenzial über den ersten Planetentrieb von einer Antriebswelle des Elektromotors um eine Antriebsrotationsachse der Antriebswelle drehbar antreibbar ist. Dazu ist das erste Sonnenrad mit der Antriebswelle des Elektromotors drehfest verbunden und ist der erste Planetenträger um die Antriebsrotationsachse drehfest mit einem Differentialkorb des Differenzials gekoppelt.
Der andere Elektromotor ist ein Stellmotor fürs Torque Vectoring, der über den zweiten Planetentrieb mit einer Abtriebswelle und über das Differenzial mit der anderen Abtriebswelle gekoppelt sowie über ein Gehäuse mit dem ersten Planetentrieb wirkverbunden ist. Dazu steht ein Satz Planetenräder des zweiten Planetentriebs im Zahneingriff mit einem zweiten Sonnenrad, welches fest mit einer Abtriebswelle verbunden ist. Ein weiterer Satz Planetenräder steht mit einem weiteren Sonnenrad in Zahneingriff und in Wirkverbindung mit dem Differenzialkorb. Der zweite Planetentrieb ist an der von dem ersten Planetentrieb abgewandten Seite an das Differenzial angeschlossen. Die in dem Differenzial aus dem Hauptantrieb an den Abtriebswellen resultierenden Drehmomente können an einer der Abtriebswellen wechselseitig in eine Drehrichtung und an der anderen Abtriebswelle in entgegengesetzte Drehrichtung überlagert werden.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine kompakte und kostengünstig herzustellende Antriebseinheit mit variablen Unter- bzw. Übersetzungen zu schaffen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Patentanspruch 1. Weiterbildungen der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung sieht vor, dass die Antriebseinheit wenigstens einen mit dem ersten Planetentrieb und wenigstens einem Elektromotor wirkverbindbaren zweiten Planetentrieb aufweist. Der Elektromotor ist beispielsweise der Elektromotor der Antriebseinheit oder ein zu dem Elektromotor der Antriebseinheit separater Stellmotor fürs Torque Vectoring. Letzterer kann beispielsweise mit dem als Planetentrieb ausgelegten Differenzial gekoppelt sein, wobei das Planetendifferenzial zwei Planetensätze aufweist, die miteinander im Zahneingriff stehen und von denen einer im Zahneingriff mit der einen Sonne und der andere mit der anderen Sonne im Zahneingriff steht.
Es ist auch die Anwendung von einem Elektromotor als Hauptmotor und einem Elektromotor als Stellmotor in der Antriebseinheit vorgesehen. Der Stellmotor treibt über den zweiten Planetentrieb einen der Planetensätze des Differenzials an, so dass aufgrund unterschiedlicher Übersetzungen die Drehmomente im Differenzial zu unterschiedlichen Anteilen auf die Sonnen (Abtriebswellen) verteilt werden können.
Die Erfindung sieht vor, dass die Antriebseinheit wenigstens einen mit dem ersten Planetentrieb und dem Elektromotor wirkverbindbaren zweiten Planetentrieb aufweist, welcher wahlweise in den Leistungsfluss zwischen der Antriebswelle und dem ersten Planetentrieb zuschaltbar ist. Demnach ist eine Antriebseinheit vorgesehen, die zwischen dem Elektromotor und dem Differenzial ein mindestens zweistufiges Getriebe aufweist, welches aus zumindest zwei Planetentrieben gebildet ist, wobei in dem zweiten Planetentrieb ein konzentrisch zur Antriebsrotationsachse angeordnetes zweites Sonnenrad, mit Abstand zur Antriebsrotationsachse angeordnete zweite Planetenräder und ein konzentrisch zur Antriebsrotationsachse angeordnetes zweites Hohlrad miteinander im Zahneingriff stehen. Durch wahlweises Koppeln der Planetensätze können mindestens zwei Unter- oder Übersetzungen von Drehzahlen und Momenten zwischen der Antriebswelle und dem Differenzial, kann also ein mindestens zweigängige Getriebe, geschaffen werden. Die Planetensätze beanspruchen relativ wenig Bauraum und können beispielsweise in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht werden.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die zweiten Planetenräder um die eigene Rotationsachse drehbar an einem um die Antriebsrotationsachse relativ zur Antriebswelle drehbaren zweiten Planetenträger gelagert sind. Das zweite Sonnenrad ist dabei durch die Antriebswelle des Elektromotors antreibbar und der zweite Planetenträger ist um die Antriebsrotationsachse drehfest mit dem ersten Sonnenrad koppelbar.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zwischen dem Planetenträger und der ersten Sonne ein konzentrisch zur Antriebsrotationsachse angeordneter in wenigstens eine Richtung freilaufender Freilauf angeordnet ist. Mit dem Freilauf kann der zweite Planetentrieb vom ersten Planetentrieb entkoppelt werden, so dass der erste Planetentrieb in einer zweiten Betriebsart, beispielsweise in einem zweiten Gang, direkt von der Antriebswelle des Elektromotors angetrieben werden kann.
Die Hohlräder sind wahlweise um die Antriebsrotationsachse rotierbar und gegenüber dieser durch Bremsen festlegbar. Alternativ ist, wie eine Ausgestaltung der Erfindung vorsieht, wenigstens eines der Hohlräder oder sind beide Hohlräder relativ zur Antriebsrotationsachse drehfest angeordnet.
Mit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Hohlrad und das zweite Hohlrad die gleiche Anzahl an Zähnen aufweisen. So ist es möglich, beide Planetensätze platzsparend in einer gemeinsamen Trommel oder einem Gehäuse unterzubringen, welche innen nur eine Verzahnung für beide Hohlräder aufweist.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das erste Sonnenrad eine andere Anzahl an Zähnen aufweist als das zweite Sonnenrad. Wenn die Hohlräder beider Planetentriebe die gleiche Anzahl an Zähnen aufweisen, unterscheiden sich dadurch auch die Zähnezahlen der Planeten des einen Planetentriebs von denen der anderen. Innerhalb eines Planetentriebs sind somit gegenüber dem anderen Planetentrieb unterschiedliche Unter- bzw. Übersetzungen wählbar.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zwischen der Antriebswelle und dem ersten Sonnenrad eine trennbare Kupplung angeordnet ist. Diese Kupplung kann eine trockene oder nasse Kupplung sein. Sie kann innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses der Antriebseinheit oder des Elektromotors oder alternativ außerhalb angeordnet sein. In einer ersten Betriebsart (1. Gang) ist die direkte Verbindung zwischen der Antriebswelle und dem ersten Planetentrieb durch die Kupplung getrennt. Die Antriebswelle treibt den zweiten Planetentrieb an, der wiederum den ersten Planetentrieb antreibt. Der Freilauf ist dazu gesperrt. In einer zweiten Betriebsart (2. Gang) ist die Kupplung geschlossen. Die Antriebswelle ist direkt mit dem ersten Sonnenrad des ersten Planetensatzes gekoppelt. Die Wirkung des zweiten Planetentriebs ist aufgehoben, da der Freilauf wirkt.
Alternativ ist vorgesehen, dass zwischen der Antriebswelle und dem ersten Sonnenrad sowie zwischen der Antriebswelle und dem zweiten Sonnenrad jeweils eine trennbare Kupplung angeordnet ist, die wahlweise baulich voneinander getrennt oder gemeinsam an einer doppelt wirkenden Kupplung ausgebildet sind.
Mit einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit sind beispielsweise wahlweise Standübersetzungen von i = –1,5 (z. B. Anzahl der Zähne des Hohlrades z = 129 und die des Sonnenrades z = 87) des zweiten Planetentriebs und i = –4,5 (die Anzahl der Zähne des Hohlrads z = 129 und die des Sonnenrades z = 29) des ersten Planetentriebs realisierbar, wobei eine Standübersetzung das Verhältnis der Zähnezahlen des Hohlrades zu denen der Sonne bei stehendem Steg ist. Wenn diese Planetentriebe im ersten Gang miteinander gekoppelt sind, ergibt sich damit bei festen Hohlrädern eine Gesamtübersetzung von 14.
Im zweiten Gang wird der Steg des zweiten Planetentriebs durch einen Freilauf entkoppelt, wenn über eine Kupplung eine direkte Verbindung zwischen der Antriebswelle und dem ersten Planetensatz hergestellt wird. Eine alternative Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der zweite Planetensatz im zweiten Gang durch eine Kupplung von der Antriebswelle getrennt wird und damit nicht mitgeschleppt werden kann. Energieverluste und hohe Drehzahlen der Planetenräder werden vermieden. Das Schalten der Gänge kann ohne Zugkraftunterbrechung vorgenommen werden, da der Freilauf als Überholkupplung ausgelegt ist.
Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist nachfolgend mit den 1 und 2 anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die 1a oder 2b zeigen die Betriebszustände der jeweiligen Antriebseinheit im ersten Gang. Die 1b und 2b die Betriebszustände der jeweiligen Antriebseinheit im zweiten Gang.
1 zeigt ein Schaltschema einer Antriebseinheit 1 mit wenigstens einem Elektromotor 2, mit einem Differenzial 3 für zwei Abtriebswellen 4 und 5 und mit einem im Leistungsfluss zwischen dem Elektromotor 2 und dem Differenzial 3 angeordneten ersten Planetentrieb 6. Das Differenzial 3 ist von einer Antriebswelle 7 (Rotorwelle) des Elektromotors 2 über den Planetentrieb 6 um eine Antriebsrotationsachse 8 der Antriebswelle 7 antreibbar.
In dem ersten Planetentrieb 6 stehen ein konzentrisch zur Antriebsrotationsachse 8 angeordnetes erstes Sonnenrad 9, mit Abstand zur Antriebsrotationsachse angeordnete erste Planetenräder 10 und ein konzentrisch zur Antriebsrotationsachse 8 angeordnetes erstes Hohlrad 11 miteinander im Zahneingriff. Die ersten Planetenräder 10 sind um die eigene Rotationsachse 12 drehbar an einem um die Antriebsrotationsachse 8 relativ zur Antriebswelle 7 drehbaren ersten Planetenträger 13 auf Planetenbolzen 14 gelagert. Das erste Sonnenrad ist mit der Antriebswelle 7 des Elektromotors 2 drehfest und der erste Planetenträger 13 ist um die Antriebsrotationsachse 8 drehfest mit einem relativ zur Antriebswelle 7 koaxialen und um Antriebsrotationsachse drehbaren Differentialkorb 15 des Differenzials 3 gekoppelt. Das Differenzial 3 ist ein klassisches Kegelraddifferenzial mit Ausgleichskegelrädern 16, die in dem Differenzialkorb drehbar gelagert sind, mit Achswellenkegelrädern 17, die mit den Ausgleichkegelrädern 16 kämmen und die mit den Abtriebswellen 4 bzw. 5 drehbar verbunden sind. Das Differenzial kann alternativ ein Planetentrieb mit Stirnrädern sein, bei dem die Summenwelle das Gehäuse/ein Planetenträger ist, an dem oder in dem die Planetenräder drehbar gelagert sind.
Die Antriebseinheit 1 weist einen mit dem ersten Planetentrieb 6 und dem Elektromotor 2 wirkverbundenen sowie zu dem ersten Planetentrieb 6 koaxialen zweiten Planetentrieb 20 auf, welcher in den Leistungsfluss zwischen der Antriebswelle 7 und dem ersten Planetentrieb 6 zuschaltbar ist. In dem zweiten Planetentrieb 20 stehen ein konzentrisch zur Antriebsrotationsachse 8 angeordnetes zweites Sonnenrad 21, mit Abstand zur Antriebsrotationsachse 8 angeordnete zweite Planetenräder 22 und ein konzentrisch zur Antriebsrotationsachse 8 angeordnetes zweites Hohlrad 23 miteinander im Zahneingriff. Die zweiten Planetenräder 22 sind um die eigene Rotationsachse 24 drehbar an einem um die Antriebsrotationsachse 8 relativ zur Antriebswelle 7 drehbaren zweiten Planetenträger 25 gelagert. Das das zweite Sonnenrad 21 ist über die Antriebswelle des Elektromotors 2 antreibbar. Der zweite Planetenträger 25 ist um die Antriebsrotationsachse 8 drehfest mit dem ersten Sonnenrad 9 über einen Freilauf 26 koppelbar.
Beide Hohlräder 11 und 23 sind relativ zur Antriebsrotationsachse drehfest angeordnet und weisen jeweils z. B. eine Zähnezahl von z = 129 auf. Das Sonnenrad 21 des zweiten Planetentriebs 20 ist größer als das Sonnenrad 9 des ersten Planetentriebs 9 und weist dementsprechend mit z = 87 gegenüber z = 29 des ersten Sonnenrads 9 eine größere Zähnezahl auf. Da beide Hohlräder 11, 23 den gleichen Durchmesser aufweisen, müssen sich dementsprechend die Zähnezahlen der der Planetenräder 10 und 22 voneinander unterscheiden. Die Anzahl der Zähne der ersten Planetenräder 10 ist jeweils in diesem Fall z = 50 und die der Planenräder 22 jeweils z = 21.
Die Rotorwelle 7 ist eine Hohlwelle, in der eine mit dem Sonnerad verbundene Welle 27 bzw. ein zylindrischer Schaft des Sonnenrades 9 steckt. Die Antriebswelle 7 und die Zentralwelle 27 sind mittels einer Kupplung 18 miteinander verbindbar oder voneinander trennbar. Die Kupplung 18 ist konzentrisch zur Antriebswelle 4 und koaxial zu den Planetentrieben 6 und 20 und zu dem Differenzial 3 angeordnet. Elektromotor 2, Kupplung 18 und Differenzial 3 sind koaxial zueinander angeordnet.
In 1a ist der Leistungsfluss vom Elektromotor 2 zum Differenzial 3 in einem ersten Gang mit Verlaufspfeilen symbolisiert. Die Rotorwelle 7 treibt das Sonnenrad 21 des zweiten Planetentriebs 20 an. Die Kupplung 18 ist offen. Das Sonnenrad 21 treibt die Planetenräder 22 an, die sich am Hohlrad 23 abstützen und somit den Planetenträger 25 in Bewegung setzen. Der Freilauf 26 ist gesperrt, so dass der Planetenträger 25 das Sonnenrad 9 des ersten Planetentriebs 6 antreibt. Das Sonnenrad 9 treibt die Planetenräder 10 an, die sich am Hohlrad 11 abstützen und somit den Planetenträger 13 in Bewegung setzen. Da der Planetenträger 13 drehfest mit dem Differenzialkorb 15 gekoppelt ist, treibt der Planetenträge 13 den als Summenwelle fungierenden Differenzialkorb 15 an. Im Differenzial 3 wird die Leistung auf die Abtriebswellen 4 und 5 verteilt, die beispielsweise die Antriebswellen für Fahrzeugräder sind.
In 1b ist der Leistungsfluss vom Elektromotor 2 zum Differenzial 3 in einem zweiten Gang mit Verlaufspfeilen symbolisiert. Die Kupplung 18 ist geschlossen. Die Antriebswelle 7 treibt die Welle 27 an. Die Sperrung des Freilaufs 26 ist aufgehoben. Mit der Welle 27 wird das Sonnenrad 9 angetrieben. Das Sonnenrad 9 treibt die Planetenräder 10 an. Die Planetenräder 10 stützen sich dabei am Hohlrad 11 ab und treiben so den Planetenträger 13 an. Da der Planetenträger 13 drehfest mit dem Differenzialkorb 15 gekoppelt ist, treibt der Planetenträge 13 den als Summenwelle fungierenden Differenzialkorb 15 an. Im Differenzial 3 wird die Leistung auf die Abtriebswellen 4 und 5 verteilt, die beispielsweise die Antriebswellen für Fahrzeugräder sind.
2 zeigt ein Schaltschema einer Antriebseinheit 30 mit wenigstens einem Elektromotor 2, mit einem Differenzial 3 für zwei Abtriebswellen 4 und 5 und mit einem im Leistungsfluss zwischen dem Elektromotor 2 und dem Differenzial 3 angeordneten ersten Planetentrieb 6. Das Differenzial 3 ist von einer Antriebswelle 7 (Rotorwelle) des Elektromotors 2 über den Planetentrieb 6 um eine Antriebsrotationsachse 8 der Antriebswelle 7 antreibbar.
In dem ersten Planetentrieb 6 steht ein konzentrisch zur Antriebsrotationsachse 8 angeordnetes erstes Sonnenrad 9, mit Abstand zur Antriebsrotationsachse 8 angeordnete erste Planetenräder 10 und ein konzentrisch zur Antriebsrotationsachse 8 angeordnetes erstes Hohlrad 11 miteinander im Zahneingriff. Die ersten Planetenräder 10 sind um die eigene Rotationsachse 12 drehbar an einem um die Antriebsrotationsachse 8 relativ zur Antriebswelle 7 drehbaren ersten Planetenträger 13 auf Planetenbolzen 14 gelagert. Das erste Sonnenrad 9 ist mit der Antriebswelle 7 des Elektromotors 2 drehfest und der erste Planetenträger 13 ist um die Antriebsrotationsachse 8 drehfest mit einem relativ zur Antriebswelle 7 koaxialen und um Antriebsrotationsachse 8 drehbaren Differentialkorb 15 des Differenzials 3 gekoppelt. Das Differenzial 3 ist ein klassisches Kegelraddifferenzial mit Ausgleichskegelrädern 16, die in dem Differenzialkorb 15 drehbar gelagert sind, mit Achswellenkegelrädern 17, die mit den Ausgleichkegelrädern 16 kämmen und die mit den Abtriebswellen 4 bzw. 5 drehbar verbunden sind. Das Differenzial kann alternativ ein Planetentrieb mit Stirnrädern sein, bei dem die Summenwelle das Gehäuse/ein Planetenträger ist, an dem oder in dem die Planetenräder drehbar gelagert sind.
Die Antriebseinheit 30 weist einen mit dem ersten Planetentrieb 6 und dem Elektromotor 2 wirkverbundenen zweiten Planetentrieb 20 auf, welcher in den Leistungsfluss zwischen der Antriebswelle 7 und dem ersten Planetentrieb 6 zuschaltbar ist. In dem zweiten Planetentrieb 20 stehen ein konzentrisch zur Antriebsrotationsachse 8 angeordnetes zweites Sonnenrad 21, mit Abstand zur Antriebsrotationsachse angeordnete zweite Planetenräder 22 und ein konzentrisch zur Antriebsrotationsachse 8 angeordnetes zweites Hohlrad 23 miteinander im Zahneingriff. Die zweiten Planetenräder 22 sind um die eigene Rotationsachse 24 drehbar an einem um die Antriebsrotationsachse 8 relativ zur Antriebswelle 7 drehbaren zweiten Planetenträger 25 gelagert. Das das zweite Sonnenrad 21 ist über die Antriebswelle des Elektromotors 2 antreibbar. Der zweite Planetenträger 25 ist um die Antriebsrotationsachse 8 drehfest mit dem ersten Sonnenrad 9 über einen Freilauf 26 koppelbar.
Beide Hohlräder 11 und 23 sind relativ zur Antriebsrotationsachse drehfest angeordnet und weisen jeweils z. B. eine Zähnezahl von z = 129 auf. Das Sonnenrad 21 des zweiten Planetentriebs 20 ist größer als das Sonnenrad 9 des ersten Planetentriebs 9 und weist dementsprechend mit z = 87 gegenüber z = 29 des ersten Sonnenrads 9 eine größere Zähnezahl auf. Da beide Hohlräder 11, 23 den gleichen Durchmesser aufweisen, müssen sich dementsprechend die Zähnezahlen der der Planetenräder 10 und 22 voneinander unterscheiden. Die Anzahl der Zähne des Planetenrades 10 ist in diesem Fall z = 50 und die der Planenräder 22 jeweils z = 21.
Die Rotorwelle 7 ist über eine Kupplung 19 mit dem zweiten Sonnenrad 21 des zweiten Planetentriebs 20 und über eine Kupplung 28 mit dem Sonnenrad 9 des ersten Planetentriebs 6 verbindbar und von diesen trennbar. Die Kupplungen 19 und 28 sind an einer doppelt wirkenden Kupplung 29 ausgebildet, die beim Trennen einer Verbindung mit einem der Sonnenräder 9 oder 21 das andere Sonnenrad 9 bzw. 21 mit dem Elektromotor 2 verbindet. Elektromotor 2, Kupplung 18 und Differenzial 3 sind koaxial zueinander angeordnet.
In 2a ist der Leistungsfluss vom Elektromotor 2 zum Differenzial 3 in einem ersten Gang mit Verlaufspfeilen symbolisiert. Die Rotorwelle 7 treibt das Sonnenrad 21 des zweiten Planetentriebs 20 an. Die Kupplung 19 zwischen dem der Rotorwelle 7 und dem Sonnenrad 21 ist geschlossen. Die Kupplung 28 ist offen. Das Sonnenrad 21 treibt die Planetenräder 22 an, die sich am Hohlrad 23 abstützen und somit den Planetenträger 25 in Bewegung setzen. Der Freilauf 26 ist gesperrt, so dass der Planetenträger 25 das Sonnenrad 9 des ersten Planetentriebs 6 antreibt. Das Sonnenrad 9 treibt die Planetenräder 10 an, die sich am Hohlrad 11 abstützen und somit den Planetenträger 13 in Bewegung setzen. Da der Planetenträger 13 drehfest mit dem Differenzialkorb 15 gekoppelt ist, treibt der Planetenträge 13 den als Summenwelle fungierenden Differenzialkorb 15 an. Im Differenzial 3 wird die Leistung auf die Abtriebswellen 4 und 5 verteilt, die beispielsweise die Antriebswellen für Fahrzeugräder sind.

2b beschreibt den Leistungsfluss vom Elektromotor 2 zum Differenzial 3 in einem zweiten Gang. Die Kupplung 28 ist geschlossen und damit die Kupplung 19 offen. Die Antriebswelle 7 treibt das Sonnenrad 9 an. Die Sperrung des Freilaufs 26 ist aufgehoben. Deshalb und da die Kupplung 19 offen ist, werden die Elemente des Planetentriebs 20 nicht mitgeschleppt. Leistungsverluste werden vermieden und die Lebensdauer erhöht. Mit der Welle 27 wird das Sonnenrad 9 angetrieben. Das Sonnenrad 9 treibt die Planetenräder 10 an. Die Planetenräder 10 stützen sich dabei am Hohlrad 11 ab und treiben so den Planetenträger 13 an. Da der Planetenträger 13 drehfest mit dem Differenzialkorb 15 gekoppelt ist, treibt der Planetenträge 13 den als Summenwelle fungierenden Differenzialkorb 15 an. Im Differenzial 3 wird die Leistung auf die Abtriebswellen 4 und 5 verteilt, die beispielsweise die Antriebswellen für Fahrzeugräder sind. Bezugszeichen

1	Antriebseinheit	21	Sonnenrad
2	Elektromotor	22	Planetenrad
3	Differenzial	23	Hohlrad
4	Abtriebswelle	24	Rotationsachse des Planetenrads
5	Abtriebswelle	25	Planetenträger
6	Planetentrieb	26	Freilauf
7	Antriebswelle/Rotorwelle	27	Welle
8	Antriebsrotationsachse	28	Kupplung
9	Sonnenrad	29	doppelt wirkende Kupplung
10	Planetenrad	30	Antriebseinheit
11	Hohlrad
12	Rotationsachse des Planetenrads
13	Planetenträger
14	Planetenbolzen
15	Differenzialkorb
16	Ausgleichskegelrad
17	Achswellenkegelrad
18	Kupplung
19	Kupplung
20	Planetentrieb

Claims

Antriebseinheit (1, 30) mit wenigstens einem Elektromotor (2), mit einem Differenzial (3) für zwei Abtriebswellen, mit einem im Leistungsfluss zwischen dem Elektromotor (2) und dem Differenzial (3) angeordneten ersten Planetentrieb (6) und mit wenigstens einem mit dem ersten Planetentrieb (6) und mindestens einem Elektromotor (2) wirkverbindbaren zweiten Planetentrieb (20), wobei das Differenzial (3) über den ersten Planetentrieb (6) von einer Antriebswelle des Elektromotors (2) um eine Antriebsrotationsachse der Antriebswelle drehbar antreibbar ist und wobei in dem ersten Planetentrieb (6) ein konzentrisch zur Antriebsrotationsachse angeordnetes erstes Sonnenrad (9), mit Abstand zur Antriebsrotationsachse (8) angeordnete erste Planetenräder (10) und ein konzentrisch zur Antriebsrotationsachse (8) angeordnetes erstes Hohlrad (11) miteinander im Zahneingriff stehen und dabei die ersten Planetenräder (10) um die eigene Rotationsachse (12) drehbar an einem um die Antriebsrotationsachse (8) relativ zur Antriebswelle (7) drehbaren ersten Planetenträger (13) gelagert sind, wobei das erste Sonnenrad (9) mit der Antriebswelle (7) des Elektromotors (2) drehfest und der erste Planetenträger (13) um die Antriebsrotationsachse (8) drehfest mit einem relativ zur Antriebswelle (7) um die koaxial zur Antriebsrotationsachse (8) drehbaren Differentialkorb (15) des Differenzials (3) gekoppelt ist, und wobei in dem zweiten Planetentrieb (20) ein konzentrisch zur Antriebsrotationsachse (8) angeordnetes zweites Sonnenrad (21) und mit Abstand zur Antriebsrotationsachse (8) angeordnete zweite Planetenräder miteinander im Zahneingriff stehen, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Planetentrieb mit dem Elektromotor (2) wirkverbindbar ist und wahlweise in den Leistungsfluss zwischen der Antriebswelle (7) und dem ersten Planetentrieb (6) zuschaltbar ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Planetenräder (22) und ein konzentrisch zur Antriebsrotationsachse (8) angeordnetes zweites Hohlrad (23) miteinander im Zahneingriff stehen.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Planetenräder (22) und ein konzentrisch zur Antriebsrotationsachse (8) angeordnetes zweites Hohlrad (23) miteinander im Zahneingriff stehen, und dass die zweiten Planetenräder (22) um die eigene Rotationsachse (24) drehbar an einem um die Antriebsrotationsachse (8) relativ zur Antriebswelle (7) drehbaren zweiten Planetenträger (25) gelagert sind, wobei das zweite Sonnenrad (21) über die Antriebswelle (7) des Elektromotors (2) antreibbar und der zweite Planetenträger (25) um die Antriebsrotationsachse (8) drehfest mit dem ersten Sonnenrad (9) koppelbar ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten Planetenträger (25) und der ersten Sonne (9) ein konzentrisch zur Antriebsrotationsachse (8) angeordneter in wenigstens eine Richtung freilaufender Freilauf (26) angeordnet ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Hohlräder (11, 23) relativ zur Antriebsrotationsachse (8) drehfest angeordnet ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass beide der Hohlräder (11, 23) relativ zur Antriebsrotationsachse (8) drehfest angeordnet sind.
Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Hohlrad (11) und das zweite Hohlrad (23) die gleiche Anzahl an Zähnen aufweisen.
Antriebseinheit nach Anspruch 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sonnenrad (9) eine andere Anzahl an Zähnen aufweist als das zweite Sonnenrad (21).
Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Antriebswelle (7) und dem ersten Sonnenrad (9) eine trennbare Kupplung (18, 19) angeordnet ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Antriebswelle (7) und dem ersten Sonnenrad (9) sowie zwischen der Antriebswelle (7) und dem zweiten Sonnenrad (21) jeweils eine trennbare Kupplung (18, 19, 28) angeordnet ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Kupplungen (19, 28) gemeinsam an einer doppelt wirkenden Kupplung (29) ausgebildet sind.