DE102015101042A1

DE102015101042A1 - Elektrisch antreibbare Achse für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015101042A1
Application number: DE102015101042.9A
Authority: DE
Inventors: Gary Avery
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2015-01-26
Filing date: 2015-01-26
Publication date: 2016-07-28
Anticipated expiration: 2035-01-27
Also published as: DE102015101042B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrisch antreibbare Achse (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei mittels der Achse (1) zwei Gangstufen realisierbar sind, und die Achse (1) eine einzige Elektromaschinen (2), mindestens ein Planetengetriebe (11, 12; 30; 39), ein Differentialgetriebe (27), zwei Abtriebswellen (28, 29) zum Antreiben von der Achse (1) zugeordneten Laufrädern des Kraftfahrzeuges sowie Mittel (22, 24; 23, 25; 26) zum Schalten der Gangstufen aufweist. Bei einer solchen elektrisch antreibbaren Achse ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Achse (1) mindestens eine Stirnradstufe (3, 4) aufweist, wobei die Achse (1) zumindest derart schaltbar ist, dass die kleinere Übersetzung der ersten Gangstufe mittels der mindestens einen Stirnradstufe (3, 4) und des mindestens einen Planetengetriebes (11, 12; 30; 39) erfolgt und die größere Übersetzung in der zweiten Gangstufe nur mittels der mindestens einem Stirnradstufe (3, 4) erfolgt. Bei einer solchen elektrisch antreibbaren Achse benötigt der Getriebebereich nur einen geringen Bauraum und es ist in diesem Bereich nur eine geringe Verlustleistung, insbesondere in der zweiten Gangstufe zu verzeichnen.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrisch antreibbare Achse für ein Kraftfahrzeug, wobei mittels der Achse zwei Gangstufen realisierbar sind, und die Achse eine einzige Elektromaschine, mindestens ein Planetengetriebe, ein Differenzialgetriebe, zwei Abtriebswellen zum Antreiben von der Achse zugeordneten Laufrädern des Kraftfahrzeuges sowie Mittel zum Schalten der Gangstufen aufweist.
Eine derartig ausgebildete elektrisch antreibbare Achse für ein Kraftfahrzeug ist aus der WO 2012/013379 A1 bekannt. Hierbei ist eine Wirkverbindung zwischen der als Elektromotor ausgebildeten Elektromaschine zum Differenzialgetriebe über das Planetengetriebe herstellbar. Hierbei ist ein Sonnenrad des Planetengetriebes konzentrisch zur Abtriebsachse des Elektromotors angeordnet. Zwischen der Abtriebsachse des Elektromotors und dem Planetengetriebe ist wenigstens ein Ravigneaux-Getriebe angeordnet, wobei durch dieses die Wirkverbindung zwischen dem Elektromotor und dem Planetengetriebe herstellbar ist. Der Getriebebereich neben der elektrisch antreibbaren Achse ist kompakt ausgebildet. Aufgrund der Getriebekonstellation können die Relativdrehzahlen der einzelnen Elemente möglichst gering gehalten werden. Im Detail erfolgt die Übersetzungbildung in einer ersten Stufe vor einer nachgeschalteten zweiten, konstanten Stufe. Die erste Gangstufe wird über einen gehäusefesten Freilauf und eine Kupplung betätigt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine elektrisch antreibbare Achse der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass deren Getriebebereich nur einen geringen Bauraum benötigt und bei diesem nur eine geringe Verlustleistung, insbesondere in dessen zweiter Gangstufe zu verzeichnen ist.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine elektrisch antreibbare Achse, die gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist.
Die erfindungsgemäße Achse weist, mindestens eine Stirnradstufe auf, wobei die Achse zumindest derart schaltbar ist, dass die kleinere Übersetzung in der ersten Gangstufe mittels der mindestens einen Stirnradstufe und des mindestens einen Planetengetriebes erfolgt, und die größere Übersetzung in der zweiten Gangstufe nur mittels der mindestens einen Stirnradstufe erfolgt.
Wesentlich ist bei der elektrisch angetriebenen Achse somit, dass diese sowohl mindestens eine Stirnradstufe als auch mindestens ein Planetengetriebe aufweist. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass die mindestens eine Stirnradstufe für die Übersetzung der zweiten Gangstufe ausgelegt ist. Es können die Zahnräder der mindestens einen Stirnradstufe kleiner ausgelegt werden, als wenn sie für die Übersetzung der ersten Gangstufe ausgelegt wären.
In der zweiten Gangstufe läuft das mindestens eine Planetengetriebe im 1:1 Betrieb, also verlustlos.
Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Achse zwei Stirnradstufen aufweist. Unabhängig davon, in welcher Gangstufe gefahren wird, sind somit die beiden Stirnradstufen beteiligt. In der zweiten Gangstufe tragen vorzugsweise nur die beiden Stirnradstufen zur Übersetzung bei, während in der ersten Gangstufe sowohl die beiden Stirnradstufen als auch das mindestens ein Planetengetriebe zur Übersetzung beitragen.
Die beiden Stirnradstufen können in unterschiedlichen Bereichen der elektrisch antreibbaren Achse angeordnet sein. So sieht eine vorteilhafte Gestaltung vor, dass beide Stirnradstufen unmittelbar im Momentenfluss hinter der Elektromaschine angeordnet sind. Eine alternative, gleichfalls vorteilhafte Gestaltung sieht vor, dass die eine Stirnradstufe unmittelbar im Momentenfluss hinter der Elektromaschine angeordnet ist und die andere Stirnradstufe im Momentenfluss unmittelbar vor dem Differenzialgetriebe angeordnet ist. Die Anordnung der jeweiligen Stirnradstufe ist insbesondere unter dem Aspekt des Bauraumes und der Einbausituation der Stirnradstufen bzw. der Getriebe in der Achse zu beurteilen.
Bezüglich des mindestens einen Planetengetriebes wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn dieses im Momentenfluss hinter der einen Stirnradstufe oder hinter beiden Stirnradstufen angeordnet ist. Trägt das mindestens eine Planetengetriebe zur Übersetzung bei, kann es auf diese Art und Weise besonders vorteilhaft an eine Stirnradstufe oder beide Stirnradstufen angebunden werden. Im letzt genannten Fall sind vorzugsweise die beiden Stirnradstufen unmittelbar im Momentenfluss hinter der Elektromaschine angeordnet.
Bei der elektrisch antreibbaren Achse kann durchaus mehr als ein Planetengriebe Verwendung finden. Insbesondere ist ein Planetengetriebe oder es sind zwei Planetengetriebe vorgesehen. So wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Planetengetriebe als Simpson-Planetengetriebe oder Ravigneaux-Getriebe ausgebildet sind. Der Vorteil des Ravigneaux-Getriebes gegenüber dem Simpson-Planetengetriebe ist darin zu sehen, dass erstgenanntes schmaler baut und einfacher gestaltet ist. Ein gestuftes Planetengetriebe weist dieselben Vorteile auf, allerdings sind bei diesem die gestuften Planeten relativ teuer.
Bei der elektrisch antreibbaren Achse wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Mittel zum Schalten mindestens eine Kupplung und/oder mindestens eine Klaue und/oder mindestens einen Freilauf aufweisen. Insbesondere werden die beiden Gangstufen unter Verwendung des Freilauf mittels der Klaue und der Kupplung umgeschaltet. Zusätzlich kann durch definiertes Aktivieren der Mittel zum Schalten ein Segeln (antriebsloses Rollen) und eine Parksperre bei der elektrisch antreibbaren Achse realisierbar sein.
Insbesondere ist vorgesehen, dass mittels der Kupplung Stirnradstufen und Planetengetriebe Momenten übertragend verbindbar sind. Hierbei ist insbesondere vorgehen, dass die Kupplung normalerweise geschlossen ist und zum Schalten der Achse von der zweiten Gangstufe in die erste Gangstufe in deren geöffnete Stellung betätigt wird. In der zweiten Gangstufe benötigt die „normally-closed“ Kupplung keine Betätigungskraft.
Die Klaue ist insbesondere vorgesehen, um ein dieser zugeordnetes planetengetriebeseitiges Sonnenrad zu sperren.
Insbesondere ist vorgesehen, dass in der ersten Gangstufe die Kupplung geöffnet ist und sich die Klaue in deren Sperrstellung befindet, sowie in der zweiten Gangstufe die Kupplung geschlossen ist und sich die Klaue in deren nicht sperrenden Stellung befindet. Der Freilauf ist vorzugsweise derart gestaltet, dass er in der zweiten Gangstufe offen ist. Der Freilauf erleichtert die Schaltungen und ermöglicht eine Schaltung von der ersten Gangstufe in die zweite Gangstufe ohne Zugkraftunterbrechung.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Mittel zum Schalten mittels eines einzigen Aktuators, insbesondere einer Schaltwalze schaltbar sind.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung diverser Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung sowie der Zeichnung selbst dargestellt, ohne hierauf beschränkt zu sein.
Es zeigt jeweils in schematischer Darstellung:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel der elektrisch antreibbaren Achse für ein Kraftfahrzeug,
2 betreffend dieses Ausführungsbeispiel ein Drehzahldiagramm für die erste Gangstufe und die zweite Gangstufe,
3 für dieses Ausführungsbeispiel ein Drehzahldiagramm gemäß 2, allerdings für den Zustand des Segelns,
4 ein zweites Ausführungsbeispiel der elektrisch antreibbaren Achse,
5 ein drittes Ausführungsbeispiel der elektrisch antreibbaren Achse,
6 ein Drehzahldiagramm des Ausführungsbeispiels gemäß 5, veranschaulicht für die erste und zweite Gangstufe,
7 ein viertes Ausführungsbeispiel der elektrisch antreibbaren Achse,
8 ein fünftes Ausführungsbeispiel der elektrisch antreibbaren Achse,
9 ein Drehzahldiagramm des Ausführungsbeispiels gemäß 8, veranschaulicht für die erste und zweite Gangstufe,
10 ein sechstes Ausführungsbeispiel der elektrisch antreibbaren Achse.
Figurenbeschreibung
1 zeigt für das erste Ausführungsbeispiel eine elektrisch antreibbare Achse 1 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen. Mit dieser Achse 1 sind zwei Gangstufen realisierbar. Die Achse 1 weist eine einzige Elektromaschine 2 auf, die nicht nur als Motor, sondern auch als Generator betrieben werden kann. Dabei weist die Achse 1 zwei Stirnradstufen 3, 4 auf, die unmittelbar im Momentenfluss hinter der Elektromaschine 2 angeordnet sind. Die beiden Stirnradstufen 3, 4 besitzen eine gemeinsame Zwischenwelle 5. Ein kleines Zahnrad 6, das drehfest mit einer Abtriebswelle 7 der Elektromaschine 2 verbunden ist, kämmt mit einem großen Zahnrad 8 und bildet damit die Stirnradstufe 3. Dieses große Zahnrad 8 und ein bezüglich dieses Zahnrades kleineres Zahnrad 9 sind drehfest mit der Zwischenwelle 5 verbunden. Mit dem Zahnrad 9 kämmt ein großes Zahnrad 10. Die Zahnräder 9 und 10 bilden die zweite Stirnradstufe 4.
Zwei Planetengetriebe 11 und 12 sind im Momentenfluss hinter den beiden Stirnradstufen 3 und 4 angeordnet. Ein Hohlrad 13 des Planetengetriebes 11 bildet eine Baueinheit mit dem Zahnrad 10, sodass, bei Antrieb des Zahnrades 10, dieses und das Hohlrad 13 mit derselben Drehzahl rotieren. Planetenräder des Planetengetriebes 11 sind mit der Bezugsziffer 14 bezeichnet. Ein Planetenträger 15 für die Planetenräder 14 bildet eine Baueinheit mit einem Hohlrad 16 des anderen Planetengetriebes 12. Mit diesem Hohlrad 16 kämmen Planetenräder 17 des Planetengetriebes 12, die in einem Planetenträger 18 gelagert sind. Ein Sonnenrad 19 des Planetengetriebes 11 kämmt mit dem Planetenrädern 14 und ein Sonnenrad 20 des Planetengetriebes 12 mit den Planetenrädern 17. Beide Sonnenräder 19, 20 bilden eine Baueinheit mit einer radial inneren Lagerhülse 21, die drehfest mit einem Kupplungsansatz 22 und einem Klauenansatz 23 verbunden ist. In Wirkstellung mit dem Kupplungsansatz 22 ist ein Kupplungsansatz 24 bringbar, der drehfest mit dem Zahnrad 10 verbunden ist. In Wirkverbindung mit dem Klauenansatz 23 ist ein gehäusefester Klauenansatz 25 bringbar. In Wirkstellung zwischen dem Gehäuse und dem Kupplungsansatz 23 ist ein Freilauf 26 bringbar.
Im Momentenfluss hinter dem Planetenträger 18 befindet sich ein Differenzialgetriebe 27 das mit Achswellen 28, 29 zum Antreiben des rechten bzw. linken Laufrades des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
Die Funktionsweise dieser elektrisch antreibbaren Achse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel stellt sich wie folgt dar, wobei ergänzend auf die Drehzahldarstellung gemäß 2 verwiesen wird:
In der ersten Gangstufe ist die Klaue geschlossen, womit die beiden Klauenansätze 23 und 25 ineinander greifen und damit die Sonnenräder 19 und 20 festgelegt sind bzw. nicht rotieren. Die Kupplung ist offen, womit die Kupplungsansätze 22 und 24 nicht zusammenwirken. Die Kupplung ist etwa für die Hälfte des Abtriebsmoments ausgelegt und vorzugsweise als normally-closed Kupplung ausgeführt. Beim Übergang von der ersten Gangstufe in die zweite Gangstufe wird die Klaue geöffnet, womit die Klauenansätze 23 und 25 außer Eingriff miteinander gelangen. Die Kupplung wird geschlossen und wenn diese durch Zusammenwirken der beiden Kupplungsansätze 22, 24 ausreichend Moment übernimmt, wird der Freilauf 26 überholt. In der zweiten Gangstufe sind somit der Freilauf und die Klaue offen und die Kupplung zu. Beim Schalten von der zweiten Gangstufe in die erste Gangstufe wird die Kupplung geöffnet, womit die beiden Kupplungsansätze 22, 24 wieder außer Eingriff gelangen und es verlangsamen sich die Sonnenräder 19, 20 und es werden diese bei Drehzahl 0 von dem Freilauf 26 gefangen. Unmittelbar danach geht die Klaue zu, womit die beiden Klauenansätze 23, 25 zusammen wirken.
Die Stirnradstufen 3, 4 sind für die Übersetzung der zweiten Gangstufe ausgelegt. Daher sind die Zahnräder kleiner, als wenn sie für die Übersetzung der ersten Gangstufe ausgelegt wären. In der zweiten Gangstufe laufen die Planetengetriebe 11, 12 im 1:1-Betrieb, also verlustlos. In der zweiten Gangstufe benötigt die normally-closed Kupplung keine Betätigungskraft. Der Freilauf 26 erleichtert die Schaltung und ermöglicht eine Schaltung von der ersten Schaltstufe in die zweite Schaltstufe ohne Zugkraftunterbrechung. Die Schaltung ist grundsätzlich mit nur einem Aktuator, beispielsweise einer Schaltwalze möglich.
Die Klaue ist nur für die Rekuperation bzw. die Rückwärtsfahrt in der ersten Gangstufe notwendig. Sie kann deshalb klein dimensioniert sein.
3 veranschaulicht den Zustand des Segelns/Abkoppelns der Elektromaschine 2. Wenn die Elektromaschine 2 zwecks Energiesparens ruhen soll, dann rotieren die Sonnenräder 19, 20 ohne Kraftschluss schneller als die Abtriebswelle der Planetengetriebe, somit der Planetenträger 18 des Planetengetriebes 12. Wenn die Elektromaschine 2 wieder beschleunigt wird, kann entweder die zweite Gangstufe eingelegt werden, indem die Kupplung geschlossen wird, oder die erste Gangstufe, indem die Elektromaschine 2 schneller dreht, bis die Sonnenräder 19, 20 stehen und der Freilauf 26 greift.
Eine Parksperrenfunktion kann dadurch erreicht werden, dass die Klaue und die Kupplung geschlossen sind.
Bauteile bzw. Funktionselemente die in den nachfolgenden Figuren mit denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels hinsichtlich Funktion und/oder Aufbau übereinstimmen sind der Einfachheit halber mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.
Im Übrigen wird in der nachfolgenden Beschreibung der weiteren Ausführungsbeispiele nur auf deren grundsätzlichen Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel eingegangen.
Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß der Darstellung in 4 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der Darstellung in 1 dadurch, dass die Mittel zum Schalten der Gangstufen, somit die Kupplung, die Klaue und der Freilauf mit den Funktionselementen gemäß der Bezugszeichen 22–26 zwischen dem Differenzialgetriebe 37 und den beiden Stirnradstufen 3, 4 angeordnet sind und in Folge dessen die beiden Planetengetriebe 11, 12 auf der dem Differenzialgetriebe 27 abgewandten Seite der Stirnradstufen 3, 4 angeordnet sind. In Folge dessen ist die Stirnradstufe 3 näher zur Elektromaschine 2 angeordnet als die Stirnradstufe 4. Für dieses Ausführungsbeispiel gemäß der 4 gilt entsprechend die Drehzahldarstellung gemäß 2.
Das dritte Ausführungsbeispiel gemäß der 5 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 grundsätzlich dadurch, dass statt der beiden Planetengetriebe 11, 12 ein durch zwei Planetengetriebe gebildetes Ravigneaux-Getriebe 30 vorgesehen ist. Dabei ist das Zahnrad 8 der Stirnradstufe 3 drehfest mit einer Zwischenwelle 31 verbunden, mit der ein Planetenträger 32 des Ravigneaux-Getriebes 30 drehfest verbunden ist. Dieser Planetenträger 32 nimmt die unterschiedlichen Planetenräder 33, 34 des Ravigneaux-Getriebes 30 auf. Die Planetenräder 33 kämmen mit einem Sonnenrad 35 und die Planetenräder 34 mit einem Hohlrad 36 des Ravigneaux-Getriebes 30. Ferner kämmt das jeweilige Planetenrad 33 mit dem zugeordneten Planetenrad 34. Das Sonnenrad 35 ist mit einem Glockenelement 37 drehfest verbunden, das den Kupplungsansatz 22 und den Klauenansatz 23 aufweist. Mit dem Klauenansatz 23 ist der gehäusefeste Klauenansatz 25 in Wirkverbindung bringbar. Ferner ist der Freilauf 26 in Wirkverbindung mit dem Glockenelement 37 bringbar. Mit dem Kupplungsansatz 22 ist der Kupplungsansatz 24 in Wirkverbindung bringbar, wobei der Kupplungsansatz 24 drehfest mit der Zwischenwelle 31 verbunden ist.
Das Hohlrad 36 des Ravigneaux-Getriebes 30 ist mit einer zwischen diesem und der Stirnradstufe 3 angeordneten Hohlwelle 38 drehfest verbunden, mit der das Zahnrad 9 der Stirnradstufe 4 verbunden ist. Diese Hohlwelle 38 wird von der Zwischenwelle 31 durchsetzt. Das Zahnrad 9 kämmt mit dem Zahnrad 10 der Stirnradstufe 4, wobei dieses Zahnrad 10 unmittelbar dem Differenzialgetriebe 27 zugeordnet ist, von dem die Achswellen 28 und 29 abgehen.
6 veranschaulicht das Drehzahldiagramm für das Ausführungsbeispiel gemäß der 5. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden der Freilauf, die Klaue und die Kupplung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel angesteuert. Somit läuft in der zweiten Gangstufe das Ravigneaux-Getriebe 30 im 1:1-Betrieb, also verlustlos. In der zweiten Gangstufe braucht die „normally-closed“-Kupplung keine Betätigungskraft.
Das vierte Ausführungsbeispiel gemäß der Darstellung in 7 unterscheidet sich von dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß der Darstellung der 5 dadurch, dass die Stirnradstufe 3 zwischen dem Ravigneaux-Getriebe 30 und dem Glockenelement 37 angeordnet ist. Für dieses Ausführungsbeispiel gilt die Drehzahldarstellung gemäß der 6 entsprechend.
Bei dem fünften Ausführungsbeispiel gemäß der Darstellung in 8 ist statt des Ravigneaux-Getriebes 30 ein gestuftes Planetengetriebe 39 vorgesehen. Hierbei ist die Abtriebswelle 7 der Elektromaschine 2 unmittelbar drehfest mit einem Hohlrad 40 des Planetengetriebes 39 und dem Kupplungsansatz 24 verbunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel gemäß der 8 ist ein Glockenelement 37 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 5 vorgesehen, mit den dort beschriebenen Bestandteilen Kupplung, Freilauf, Klaue. Das Glockenelement 37 nimmt demnach drehfest ein Sonnenrad 41 des Planetengetriebes 39 auf. Die Abtriebswelle 7 der Elektromaschine 2 durchsetzt eine Hohlwelle 42, mit der drehfest ein Planetenträger 43 des Planetengetriebes 39 verbunden ist. Der Planetenträger 43 nimmt die gestuft ausgebildeten Planetenräder 44 des Planetengetriebes 39 auf. Das jeweilige Planetenrad 43 weist einen Radabschnitt 45 mit relativ kleinem Durchmesser und einen Radabschnitt 46 mit relativ großem Durchmesser auf. Die jeweiligen Radabschnitte 45 der Planetenräder 44 kämmen mit dem Sonnenrad 41 und die jeweiligen Radabschnitte 46 der Planetenräder 44 mit dem Hohlrad 40. Die Hohlwelle 42 ist drehfest mit dem Zahnrad 6 der Stirnradstufe 3 verbunden. Das Zahnrad 6 kämmt mit dem Zahnrad 8 der Stirnradstufe 3 und es wird über die Zwischenwelle 5 das Drehmoments in das Zahnrad 9 der Stirnradstufe 4 eingeleitet. Das Zahnrad 9 kämmt mit dem Zahnrad 10 dieser Stirnradstufe 4, das unmittelbar dem Differenzialgetriebe 27 zugeordnet ist. Dieses wirkt mit den Achswellen 28, 29 zusammen.
9 veranschaulicht das Drehzahldiagramm betreffend das fünfte Ausführungsbeispiel nach der 8. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel läuft in der zweiten Gangstufe das gestufte Planetengetriebe 39 im 1:1-Betrieb, also verlustlos. In der zweiten Gangstufe braucht die „normally-closed“-Kupplung keine Betätigungskraft.
Das sechste Ausführungsbeispiel gemäß der Darstellung in 10 unterscheidet sich von dem fünften Ausführungsbeispiel gemäß der Darstellung in 8 nur dadurch, dass das Glockenelement 37 mit Kupplung, Klauen und Freilauf zwischen dem gestuften Planetengetriebe 39 und der Elektromaschine 2 angeordnet ist und in Folge dessen die beiden Stirnradstufen 3, 4 auf der der Elektromaschine 2 abgewandten Seite des gestuften Planetengetriebes 39 angeordnet sind. Für dieses Ausführungsbeispiel gilt das Drehzahldiagramm gemäß der Darstellung in 9 entsprechend.
Bezugszeichenliste

1: Achse
2: Elektromaschine
3: Stirnradstufe
4: Stirnradstufe
5: Zwischenwelle
6: Zahnrad
7: Abtriebswelle
8: Zahnrad
9: Zahnrad
10: Zahnrad
11: Planetengetriebe
12: Planetengetriebe
13: Hohlrad
14: Planetenrad
15: Planetenträger
16: Hohlrad
17: Planetenrad
18: Planetenträger
19: Sonnenrad
20: Sonnenrad
21: Lagerhülse
22: Kupplungsansatz
23: Klauenansatz
24: Kupplungsansatz
25: Klauenansatz
26: Freilauf
27: Differenzialgetriebe
28: Achswelle
29: Achswelle
30: Ravigneaux-Getriebe
31: Zwischenwelle
32: Planetenträger
33: Planetenrad
34: Planetenrad
35: Sonnenrad
36: Hohlrad
37: Glockenelement
38: Hohlwelle
39: gestuftes Planetengetriebe
40: Hohlrad
41: Sonnenrad
42: Hohlwelle
43: Planetenträger
44: Planetenträger
45: Radabschnitt
46: Radabschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2012/013379 A1 [0002]

Claims

Elektrisch antreibbare Achse (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei mittels der Achse (1) zwei Gangstufen realisierbar sind, und die Achse (1) eine einzige Elektromaschine (2), mindestens ein Planetengetriebe (11, 12; 30; 39), ein Differenzialgetriebe (27), zwei Abtriebswellen (28, 29) zum Antreiben von der Achse (1) zugeordneten Laufrädern des Kraftfahrzeuges sowie Mittel (22, 24; 23, 25; 26) zum Schalten der Gangstufen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (1) mindestens eine Stirnradstufe (3, 4) aufweist, wobei die Achse (1) zumindest derart schaltbar ist, dass die kleinere Übersetzung der ersten Gangstufe mittels der mindestens einen Stirnradstufe (3, 4) und des mindestens einen Planetengetriebes (11, 12; 30; 39) erfolgt und die größere Übersetzung in der zweiten Gangstufe nur mittels der mindestens einen Stirnradstufe (3, 4) erfolgt.
Elektrisch antreibbare Achse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (1) zwei Stirnradstufen (3, 4) aufweist.
Elektrisch antreibbare Achse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stirnradstufen (3, 4) für die Übersetzung der zweiten Gangstufe ausgelegt sind.
Elektrisch antreibbare Achse nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass beide Stirnradstufen (3, 4) unmittelbar im Momentenfluss hinter der Elektromaschine (2) angeordnet sind.
Elektrisch antreibbare Achse nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stirnradstufe (3) unmittelbar im Momentenfluss hinter der Elektromaschine (2) angeordnet ist und die andere Stirnradstufe (4) im Momentenfluss unmittelbar vor dem Differentialgetriebe (27) angeordnet ist.
Elektrisch antreibbare Achse nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Planetengetriebe (11, 12; 30, 39) im Momentenfluss hinter der einen Stirnradstufe (3) oder hinter beiden Stirnradstufen (3, 4) angeordnet ist.
Elektrisch antreibbare Achse nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Planetengetriebe (11, 12; 30; 39) als Simpson-Planetengetriebe (11, 12) oder Ravigneaux-Getriebe (30) oder ein gestuftes Planetengetriebe (39) ausgebildet ist.
Elektrisch antreibbare Achse nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Schalten (22, 24; 23, 25; 26) mindestens eine Kupplung (22, 24) und/oder mindestens eine Klaue (23, 25) und/oder mindestens einen Freilauf (26) aufweisen.
Elektrisch antreibbare Achse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Kupplung (22, 24) Stirnradstufe (3, 4) und Planetengetriebe (11, 12; 30; 39) Momenten übertragend verbindbar sind.
Elektrisch antreibbare Achse nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (22, 24) normalerweise geschlossen ist und beim Schalten der Achse (1) von der zweiten Gangstufe in die erste Gangstufe in deren geöffnete Stellung betätigt wird.
Elektrisch antreibbare Achse nach einem der Ansprüche 8–10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Klaue (23, 25) ein dieser zugeordnetes, planetengetriebeseitiges Sonnenrad (19, 20; 35; 41) sperrbar ist.
Elektrisch antreibbare Achse nach einem der Ansprüche 8–11, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Gangstufe die Kupplung (22, 24) geöffnet ist und sich die Klaue (23, 25) in deren Sperrstellung befindet, sowie in der zweiten Gangstufe die Kupplung (22, 24) geschlossen ist und sich die Klaue (23, 25) in deren nichtsperrenden Stellung befindet.
Elektrisch antreibbare Achse nach einem der Ansprüche 8–12, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (26) in der zweiten Gangstufe offen ist.
Elektrisch antreibbare Achse nach einem der Ansprüche 1–13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (22, 24; 23, 25; 26) zum Schalten der Gangstufen mittels eines einzigen Aktuators, insbesondere einer Schaltwalze, schaltbar sind.