DE102015217521A1 - Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Elektro- oder Hybrid-Fahrzeug - Google Patents

Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Elektro- oder Hybrid-Fahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem von einer elektrischen Maschine (12) antreibbaren und einer Achse (24) des Kraftfahrzeugs zugeordneten Differentialgetriebe (22), über welches Bodenkontaktelemente (26) der Achse (24) von der elektrischen Maschine (12) antreibbar sind, mit einem Planetengetriebe (38), über welches das Differentialgetriebe (22) von der elektrischen Maschine (12) antreibbar ist, wobei das Planetengetriebe (38) wenigstens drei um eine Drehachse drehbare Getriebeelemente (40, 42, 44), von welchen eines als Planetenträger (42) ausgebildet ist, und wenigstens ein von den Getriebeelementen (40, 42, 44) unterschiedliches Planetenrad (46) aufweist, welches an dem einen Getriebeelement (42) drehbar gelagert ist und mit den anderen Getriebeelementen (40, 44) über jeweilige Verzahnungen in Eingriff steht, wobei ein erstes der Getriebeelemente (40, 42, 44) von der elektrischen Maschine (12) antreibbar und ein über das erste Getriebeelement (40) von der elektrischen Maschine (12) antreibbares zweites der Getriebeelemente (40, 42, 44) mit dem Differentialgetriebe (22) gekoppelt ist, und mit einer Schalteinrichtung (52), welche zwischen einer ersten Schaltstellung (S1), in welcher das dritte Getriebeelement (44) gegen eine Drehung um die Drehachse mittels der Schalteinrichtung (52) gesichert ist, und wenigstens einer zweiten Schaltstellung (S2) schaltbar ist, in welcher das dritte Getriebeelement (44) mittels der Schalteinrichtung (52) mit dem ersten Getriebeelement (40) drehfest verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Elektro- oder Hybrid-Fahrzeug.
  • Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind Kraftfahrzeuge bekannt, welche als Elektro- oder Hybrid-Fahrzeuge ausgebildet sind. Ein solches Kraftfahrzeug umfasst wenigstens eine elektrische Maschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Mit anderen Worten ist die elektrische Maschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs ausgebildet, sodass die elektrische Maschine auch als Traktionsmaschine bezeichnet wird.
  • Um das Kraftfahrzeug anzutreiben, wird die elektrische Maschine mit elektrischem Strom versorgt. Hierzu weist das Kraftfahrzeug wenigstens einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere in Form einer Batterie, auf, wobei in dem elektrischen Energiespeicher elektrischer Strom beziehungsweise elektrische Energie gespeichert werden kann. Dabei kann die elektrische Maschine mit dem in dem elektrischen Energiespeicher gespeicherten, elektrischen Strom versorgt werden, um dadurch das Kraftfahrzeug elektrisch, insbesondere rein elektrisch, anzutreiben. Unter dem rein elektrischen Antreiben ist eine rein elektrische Fahrt des Kraftfahrzeugs zu verstehen, bei welcher das Kraftfahrzeug ausschließlich mit Hilfe elektrischer Energie und nicht etwa auch mit Hilfe eines Verbrennungsmotors angetrieben wird.
  • Üblicherweise umfasst das Kraftfahrzeug ferner ein Getriebe, welches von der elektrischen Maschine antreibbar ist, sodass das Kraftfahrzeug insgesamt über das Getriebe von der elektrischen Maschine angetrieben werden kann. Dabei weist das Kraftfahrzeug Bodenkontaktelemente insbesondere in Form von Rädern auf, wobei das Kraftfahrzeug bei einer Fahrt über die Bodenkontaktelemente auf einer Fahrbahn abrollt. Zum Antreiben des Kraftfahrzeugs insgesamt werden die Räder über das Getriebe von der elektrischen Maschine angetrieben.
  • Ein solches Kraftfahrzeug, welches eine elektrische Maschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und eine Batterie zum Versorgen der elektrischen Maschine mit elektrischem Strom umfasst, wird auch als batterieelektrisches Fahrzeug (BEV) bezeichnet. Bei batterieelektrischen Fahrzeugen werden üblicherweise die Leistungsfähigkeit und somit die Größe, das heißt die äußeren Abmessungen, der elektrischen Maschine sowie die Übersetzung des Getriebes maßgeblich durch Anforderungen an eine Anfahrbeschleunigung bestimmt, mit welcher das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine über das Getriebe beschleunigt werden kann, insbesondere im Rahmen eines Anfahrvorgangs des Kraftfahrzeugs. Üblicherweise leiden die mögliche Endgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs sowie das Beschleunigungsvermögen bei hohen Geschwindigkeiten in der Regel durch die Beschränkung auf ein eingängiges Getriebe, worunter ein Getriebe mit genau einem Gang zu verstehen ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antriebseinrichtung zu schaffen, mittels welcher sowohl eine besonders hohe Anfahrbeschleunigung als auch eine hohe Endgeschwindigkeit auf bauraum- und kostengünstige Weise realisiert werden können.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Elektro- oder Hybrid-Fahrzeug, umfasst ein von einer elektrischen Maschine antreibbares und einer Achse des Kraftfahrzeugs zugeordnetes Differentialgetriebe, über welches Bodenkontaktelemente der Achse von der elektrischen Maschine antreibbar sind. Bei den Bodenkontaktelementen handelt es sich vorzugsweise um Räder, über welche das beispielsweise als Kraftwagen ausgebildete Kraftfahrzeug bei einer Fahrt auf einer Fahrbahn abrollt. Über die Räder ist das Kraftfahrzeug von der elektrischen Maschine antreibbar.
  • Das Differentialgetriebe wird auch als Differential oder Ausgleichsgetriebe bezeichnet und lässt bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs unterschiedliche Drehzahlen der Räder zu, sodass beispielsweise das kurvenäußere Rad schneller als das kurveninnere Rad drehen kann.
  • Die Antriebseinrichtung umfasst ferner ein Planetengetriebe, welches vorzugsweise als einfaches Planetengetriebe ausgebildet ist. Das Planetengetriebe weist drei um eine Drehachse drehbare Getriebeelemente auf, von welchen eines als Planetenträger des Planetengetriebes ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass eines der Getriebeelemente als ein Planetenträger des Planetengetriebes ausgebildet ist. Das Planetengetriebe umfasst ferner wenigstens ein von den Getriebeelementen unterschiedliches Planetenrad, welches an dem einen Getriebeelement, das heißt an dem Planetenträger, drehbar gelagert ist und mit den anderen Getriebeelementen über jeweilige Verzahnungen in Eingriff steht.
  • Dabei ist ein erstes der Getriebeelemente von der elektrischen Maschine antreibbar. Ferner ist ein über das erste Getriebeelement von der elektrischen Maschine antreibbares zweites der Getriebeelemente mit dem Differentialgetriebe gekoppelt, sodass das Differentialgetriebe über das zweite Getriebeelement und das erste Getriebeelement von der elektrischen Maschine antreibbar ist. Insgesamt ist das Kraftfahrzeug somit über das Differentialgetriebe, das zweite Getriebeelement und das erste Getriebeelement von der elektrischen Maschine antreibbar.
  • Darüber hinaus umfasst die Antriebseinrichtung eine Schalteinrichtung, welche zwischen wenigstens zwei Schaltstellungen schaltbar beziehungsweise verstellbar ist. In einer ersten der Schaltstellungen der Schalteinrichtung ist das dritte Getriebeelement gegen eine Drehung um die Drehachse mittels der Schalteinrichtung gesichert. Beispielsweise weist die Antriebseinrichtung, insbesondere das Planetengetriebe, ein Gehäuse auf, wobei die Getriebeelemente um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar sind. In der ersten Schaltstellung der Schalteinrichtung ist das dritte Getriebeelement mittels der Schalteinrichtung an dem Gehäuse festgelegt, sodass sich das dritte Getriebeelement nicht um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehen kann.
  • In einer zweiten der Schaltstellungen der Schalteinrichtung ist das dritte Getriebeelement mittels der Schalteinrichtung mit dem ersten Getriebeelement drehfest verbunden, sodass – wenn das erste Getriebeelement von der elektrischen Maschine angetrieben wird – das erste Getriebeelement und das dritte Getriebeelement zusammen als Block umlaufen und sich dabei um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehen.
  • Das zweite Getriebeelement ist somit ein Abtrieb des Planetengetriebes, wobei das erste Getriebeelement ein Antrieb des Planetengetriebes ist. Das Planetengetriebe wird über den Antrieb von der elektrischen Maschine angetrieben und stellt über den Abtrieb Drehmomente bereit, welche auf das Differentialgetriebe übertragen werden, sodass das Differentialgetriebe über den Abtrieb und somit mittels der über den Abtrieb bereitgestellten Drehmomente angetrieben werden kann.
  • Dadurch, dass die Schalteinrichtung vorgesehen und zwischen den Schaltstellungen schaltbar ist, ist das Planetengetriebe schaltbar, sodass sich mittels der Antriebseinrichtung sowohl eine besonders hohe Anfahrbeschleunigung sowie eine besonders hohe Endgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs realisieren lassen. Unter der Anfahrbeschleunigung ist eine mittels der Antriebseinrichtung bewirkbare Beschleunigung zu verstehen, mit welcher das Kraftfahrzeug aus dem Stand im Rahmen eines Anfahrvorgangs beschleunigt werden kann. Die Endgeschwindigkeit ist die maximal realisierbare Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs. Die hohe Anfahrbeschleunigung und die hohe Endgeschwindigkeit können mittels der Antriebseinrichtung auf besonders bauraum- und kostengünstige Weise realisiert werden, da aufgrund dessen, dass das Planetengetriebe schaltbar ist, sodass beispielsweise wenigstens zwei unterschiedliche Übersetzungen einstellbar sind, die äußeren Abmessungen der Antriebseinrichtung und insbesondere der elektrischen Maschine besonders gering gehalten werden können.
  • Darüber hinaus können die Teileanzahl und somit das Gewicht, der Bauraumbedarf und die Kosten der Antriebseinrichtung gering gehalten werden, da lediglich die Schalteinrichtung vorgesehen und erforderlich ist, um das Planetengetriebe zu schalten und somit eine besonders hohe Anfahrbeschleunigung und eine besonders hohe Endgeschwindigkeit zu realisieren.
  • Vorzugsweise umfasst die Antriebseinrichtung auch die elektrische Maschine, welche als Traktionsmaschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Die elektrische Maschine ist beispielsweise in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betreibbar, sodass das Kraftfahrzeug über das Planetengetriebe und das Differentialgetriebe von der elektrischen Maschine in dem Motorbetrieb angetrieben werden kann. Ferner ist es denkbar, dass die elektrische Maschine in einem Generatorbetrieb und somit als Generator betreibbar ist. In diesem Generatorbetrieb wird die elektrische Maschine beispielsweise über das Differentialgetriebe und das Planetengetriebe von dem sich bewegenden Kraftfahrzeug und somit mittels kinetischer Energie des Kraftfahrzeugs angetrieben, wobei mittels der elektrischen Maschine in dem Generatorbetrieb zumindest ein Teil der kinetischen Energie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt wird. Hierdurch wird das Kraftfahrzeug beispielsweise verlangsamt beziehungsweise abgebremst. Die elektrische Maschine stellt beispielsweise die elektrische Energie bereit, sodass wenigstens ein elektrischer Verbraucher mit der elektrischen Energie versorgt werden kann. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, die elektrische Energie in einer elektrischen Speichereinrichtung, insbesondere in einer Batterie, zu speichern. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Antriebseinrichtung wenigstens eine solche elektrische Speichereinrichtung umfasst.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Getriebeelement als Hohlrad, das zweite Getriebeelement als der Planetenträger und das dritte Getriebeelement als Sonnenrad des Planetengetriebes ausgebildet. Somit stellt der Planetenträger den Abtrieb des Planetengetriebes dar, wobei das Hohlrad den Antrieb des Planetengetriebes darstellt. Das Sonnenrad kann mittels der Schalteinrichtung bedarfsgerecht an dem Gehäuse festgelegt beziehungsweise gegen eine Drehung um die Drehachse gesichert oder aber drehfest mit dem Hohlrad verbunden werden, sodass sowohl eine besonders hohe Anfahrbeschleunigung als auch eine besonders hohe Endgeschwindigkeit auf kosten- und bauraumgünstige Weise realisierbar sind.
  • Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass ein Aktor vorgesehen ist, mittels welchem wenigstens ein Schaltelement der Schalteinrichtung zwischen den Schaltstellungen bewegbar ist. In der ersten Schaltstellung ist das dritte Getriebeelement mittels des Schaltelements gegen eine Drehung um die Drehachse gesichert, wobei das dritte Getriebeelement in der zweiten Schaltstellung drehfest mit dem ersten Getriebeelement verbunden ist. Mittels des Aktors können automatische beziehungsweise automatisierte oder teilautomatische beziehungsweise teilautomatisierte Schaltungen der Schalteinrichtung, insbesondere des Schaltelements, realisiert werden, sodass beispielsweise ein besonders vorteilhafter Übergang von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung und umgekehrt realisiert werden kann. Insbesondere ist es möglich, nach dem Anfahrvorgang das Schaltelement mittels des Aktors aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung beziehungsweise umgekehrt zu bewegen, um dadurch einen besonders vorteilhaften Betrieb der Antriebseinrichtung und somit des Kraftfahrzeugs insgesamt zu realisieren.
  • Um die Kosten, das Gewicht und den Bauraumbedarf der Antriebseinrichtung besonders gering zu halten, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Aktor als elektromechanischer Aktor oder hydraulischer Aktor, insbesondere elektrohydraulischer Aktor, oder als elektromagnetischer Aktor ausgebildet ist. Ferner können dadurch besonders kurze Schaltzeiten der Schalteinrichtung, insbesondere des Schaltelements, realisiert werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine Parksperre mit wenigstens einem Parksperrenelement vorgesehen, welches zwischen einer Sperrstellung zum Verhindern eines Wegrollens des Kraftfahrzeugs und wenigstens einer Freigabestellung bewegbar ist. Die Antriebseinrichtung umfasst dabei beispielsweise wenigstens eine Abtriebswelle, über welche das Kraftfahrzeug von der elektrischen Maschine antreibbar ist. Bei dieser Abtriebswelle handelt es sich beispielsweise um eines der Getriebeelemente oder aber um eine von den Getriebeelementen unterschiedliche Welle der Antriebseinrichtung. Die Abtriebswelle ist um eine zweite Drehachse insbesondere relativ zu dem genannten Gehäuse drehbar, wobei die zweite Drehachse von der zuvor genannten, ersten Drehachse der Getriebeelemente beabstandet sein oder mit der ersten Drehachse zusammenfallen kann. In der Sperrstellung wirkt beispielsweise das Parksperrenelement, insbesondere formschlüssig, mit der Abtriebswelle derart zusammen, dass die Abtriebswelle mittels des sich in der Sperrstellung befindenden Parksperrenelements gegen eine Drehung um die zweite Drehachse gesichert ist. Dadurch kann das Kraftfahrzeug, wenn es beispielsweise an einer Steigung abgestellt ist, nicht schwerkraftbedingt wegrollen, da sich die Abtriebswelle und somit die Bodenkontaktelemente, welche über die Abtriebswelle antreibbar sind, nicht drehen können.
  • In der Freigabestellung jedoch gibt das Parksperrenelement die Abtriebswelle und somit die Bodenkontaktelemente (Räder) des Kraftfahrzeugs frei, sodass sich die Abtriebswelle und die Bodenkontaktelemente drehen können und das Kraftfahrzeug in der Folge von der elektrischen Maschine angetrieben werden kann.
  • Um den Bauraumbedarf der Antriebseinrichtung besonders gering zu halten, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Parksperrenelement mittels des Aktors bewegbar ist. Dies bedeutet, dass der Aktor dazu ausgebildet ist, das Parksperrenelement aus der Sperrstellung in die Freigabestellung und/oder aus der Freigabestellung in die Sperrstellung zu bewegen. Dadurch kann ein zusätzlich zu dem Aktor vorgesehener, separater Aktor zum Betätigen beziehungsweise Bewegen des Parksperrenelements vermieden werden, sodass die Teileanzahl, das Gewicht, die Kosten und der Bauraumbedarf der Antriebseinrichtung besonders gering gehalten werden können. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass das Parksperrenelement und das Schaltelement mittels desselben Aktors verstellbar beziehungsweise bewegbar sind.
  • Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Planetengetriebe eine Standübersetzung aufweist, deren Betrag in einem Bereich von circa 1,5 bis circa 4 liegt. Mit anderen Worten liegt der mathematische Betrag der Standübersetzung des Planetengetriebes in einem Bereich von 1,5 bis 4, wobei die Standübersetzung üblicherweise mit i0 bezeichnet wird. Beispielsweise liegt die Standübersetzung beziehungsweise ihr Wert in einem Bereich von –4 bis –1,5.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Planetengetriebe in der zweiten Schaltstellung eine geringere Übersetzung als in der ersten Schaltstellung auf. Eine Drehzahl, mit welcher sich das erste Getriebeelement um die Drehachse dreht, wenn das erste Getriebeelement von der elektrischen Maschine angetrieben wird, wird auch als Antriebsdrehzahl bezeichnet, da das erste Getriebeelement den Antrieb des Planetengetriebes bildet. Da das zweite Getriebeelement den Abtrieb des Planetengetriebes bildet, wird eine Drehzahl, mit welcher sich das zweite Getriebeelement um die Drehachse dreht, wenn das zweite Getriebeelement über das erste Getriebeelement von der elektrischen Maschine angetrieben wird, als Abtriebsdrehzahl bezeichnet.
  • Da nun vorzugsweise das Planetengetriebe in der zweiten Schaltstellung eine geringere Übersetzung als in der ersten Schaltstellung aufweist, ist die Abtriebsdrehzahl bei gleichbleibender Antriebsdrehzahl in der ersten Schaltstellung geringer als in der zweiten Schaltstellung, sodass die erste Schaltstellung beispielsweise als Langsamfahrstufe und die zweite Schaltstellung als Schnellfahrstufe ausgebildet ist. Mittels der ersten Schaltstellung kann somit eine besonders hohe Anfahrbeschleunigung realisiert werden, wobei mittels der zweiten Schaltstellung eine besonders hohe Endgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs realisiert werden kann.
  • Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Planetengetriebe beim Schalten der Schalteinrichtung aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung einen Stufensprung von mindestens 1,3 aufweist. Unter dem Stufensprung ist insbesondere der Quotient aus der Übersetzung des Planetengetriebes in der ersten Schaltstellung und der Übersetzung des Planetengetriebes in der zweiten Schaltstellung zu verstehen. In der ersten Schaltstellung kann das Kraftfahrzeug somit in einem sogenannten niedrigen Geschwindigkeitsbereich bewegt beziehungsweise gefahren werden, wobei das Kraftfahrzeug in der zweiten Schaltstellung in einem sogenannten hohen Geschwindigkeitsbereich gefahren beziehungsweise bewegt werden kann, wobei der hohe Geschwindigkeitsbereich größer als der niedrige Geschwindigkeitsbereich ist. Somit ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Stufensprung bei einer Schaltung vom niedrigen zum hohen Geschwindigkeitsbereich mindestens 1,3 beträgt.
  • Zur Realisierung einer besonders hohen Anfahrbeschleunigung und einer besonders hohen Endgeschwindigkeit ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Stufensprung in einem Bereich von circa 1,3 bis circa 1,6 liegt. Dies ist besonders vorteilhaft für ein Elektrofahrzeug, welches rein elektrisch, das heißt nicht verbrennungsmotorisch, angetrieben werden kann. Bei einem Hybrid-Fahrzeug kann der Stufensprung größer als 1,6 sein, wobei sich ein Hybrid-Fahrzeug von einem Elektrofahrzeug dadurch unterscheidet, dass das Hybrid-Fahrzeug im Gegensatz zum Elektrofahrzeug eine Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des Hybrid-Fahrzeugs aufweist.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein Drehzahlsensor vorgesehen, mittels welchem eine Drehzahl wenigstens eines der Getriebeelemente, insbesondere des zweiten Getriebeelements, erfassbar ist. Durch die Erfassung der Drehzahl ist es beispielsweise möglich, das Schaltelement über den Aktor in Abhängigkeit von der mittels des Drehzahlsensors erfassten Drehzahl zu bewegen beziehungsweise zu schalten, sodass besonders vorteilhafte Schaltvorgänge der Antriebseinrichtung realisierbar sind.
  • Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das dritte Getriebeelement mittels der Schalteinrichtung in der ersten Schaltstellung formschlüssig gegen eine Drehung um die Drehachse gesichert und in der zweiten Schaltstellung formschlüssig mit dem ersten Getriebeelement drehfest verbunden ist. Dadurch kann ein besonders hoher Wirkungsgrad der Antriebseinrichtung realisiert werden. Alternativ ist es denkbar, dass das dritte Getriebeelement mittels der Schalteinrichtung in der ersten Schaltstellung reibschlüssig gegen eine Drehung um die Drehachse gesichert und in der zweiten Schaltstellung reibschlüssig mit dem ersten Getriebeelement drehfest verbunden ist. Dadurch können besonders komfortable Schaltvorgänge realisiert werden.
  • Zur Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug, insbesondere eine Elektro- oder Hybrid-Fahrzeug, mit wenigstens einer als Traktionsmaschine ausgebildeten elektrischen Maschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs, und mit einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung. Vorteile und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung sind als Vorteile und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs anzusehen und umgekehrt.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Dabei zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
  • 2 ausschnittsweise eine schematische Darstellung der Antriebseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
  • 3 ausschnittsweise eine schematische Darstellung der Antriebseinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform;
  • 4 ausschnittsweise eine schematische Darstellung der Antriebseinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform;
  • 5 ausschnittsweise eine schematische Darstellung der Antriebseinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform; und
  • 6 ausschnittsweise eine schematische Darstellung der Antriebseinrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform.
  • In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Antriebseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug. Die Antriebseinrichtung 10 umfasst eine in 1 besonders schematisch dargestellte elektrische Maschine 12, wobei insbesondere die Anordnung der elektrischen Maschine 12 in 1 beispielhaft ist. Die elektrische Maschine 12 umfasst ein Gehäuse 14, in welchem ein Stator 16 und ein Rotor 18 der elektrischen Maschine 12 zumindest teilweise aufgenommen sind. Der Stator 16 ist an dem Gehäuse 14 festgelegt, wobei der Rotor 18 um eine erste Drehachse relativ zu dem Gehäuse 14 und relativ zu dem Stator 16 drehbar ist. Beispielsweise ist der Rotor 18 von dem Stator 16 antreibbar, wobei der Rotor 18 mit einer Welle 20 drehfest verbunden ist. Somit ist die Welle 20 um die genannte erste Drehachse relativ zu dem Gehäuse 14 drehbar, wobei die elektrische Maschine 12 über den Rotor 18 und die Welle 20 Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen kann.
  • Die elektrische Maschine 12 ist als Traktionsmaschine ausgebildet, mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Hierzu ist die elektrische Maschine 12 in einem Motorbetrieb und somit als Motor beziehungsweise Elektromotor betreibbar. In dem Motorbetrieb wird die elektrische Maschine 12 mit elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom versorgt, wodurch die elektrische Maschine 12 über die Welle 20 Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellt.
  • Um die elektrische Maschine 12 mit elektrischem Strom zu versorgen, umfasst die Antriebseinrichtung 10 beispielsweise wenigstens einen in 1 nicht gezeigten, elektrischen Energiespeicher, welcher beispielsweise als Batterie ausgebildet ist. Die elektrische Maschine 12 ist beispielsweise über eine Leistungselektronik mit der Batterie verbunden, sodass die elektrische Maschine 12 über die Leistungselektronik mit elektrischem Strom aus der Batterie versorgt werden kann. Mittels der Batterie kann nämlich elektrische Energie beziehungsweise elektrischer Strom gespeichert werden, wobei der in der Batterie gespeicherte elektrische Strom über die Leistungselektronik der elektrischen Maschine 12 zugeführt werden kann.
  • Ferner ist es denkbar, dass die elektrische Maschine 12 in einem Generatorbetrieb betreibbar ist. In dem Generatorbetrieb fungiert die elektrische Maschine 12 als Generator und wird von dem sich bewegenden Kraftfahrzeug und somit mittels kinetischer Energie des Kraftfahrzeugs angetrieben. Mittels der elektrischen Maschine 12 wird zumindest ein Teil der kinetischen Energie des Kraftfahrzeugs in dem Generatorbetrieb in elektrische Energie beziehungsweise elektrischen Strom umgewandelt, wobei dieser elektrische Strom von der elektrischen Maschine 12 bereitgestellt wird. Der von der elektrischen Maschine 12 in dem Generatorbetrieb bereitgestellte elektrische Strom kann beispielsweise in die Batterie eingespeist und dort gespeichert und/oder wenigstens einem elektrischen Verbraucher zugeführt werden, welcher mittels der elektrischen Energie betrieben werden kann.
  • Die Antriebseinrichtung 10 umfasst ferner ein Differentialgetriebe 22, welches einer im Ganzen mit 24 bezeichneten Achse des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist. Die Achse 24 ist beispielsweise eine Hinterachse oder eine Vorderachse und weist Bodenkontaktelemente in Form von Rädern 26 auf. Bei einer Fahrt entlang einer Fahrbahn rollt das Kraftfahrzeug über die sich um eine Drehachse drehenden Räder 26 auf der Fahrbahn ab. Die Räder 26 sind – wie im Folgenden noch genauer erläutert wird – über das Differentialgetriebe 22 von der elektrischen Maschine 12 in deren Motorbetrieb antreibbar.
  • Das Differentialgetriebe 22 wird auch als Ausgleichsgetriebe oder Differential bezeichnet und lässt beispielsweise bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs unterschiedliche Drehzahlen zwischen den Rädern 26 zu, sodass sich beispielsweise das kurvenäußere Rad schneller als das kurveninnere Rad drehen kann. Dadurch können übermäßige Verspannungen in der Antriebseinrichtung 10 beziehungsweise in einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs vermieden werden.
  • Das Differentialgetriebe 22 umfasst einen Käfig 28, an welchem ein Bolzenelement 30 gehalten ist. An dem Bolzenelement 30 sind Ausgleichsräder 32 des Differentialgetriebes 22 drehbar gelagert, wobei die Ausgleichsräder 32 als Zahnräder und vorliegend als Kegelräder ausgebildet sind. Ferner umfasst das Differentialgetriebe 22 Zahnräder in Form von Abtriebsrädern 34, welche vorliegend als Kegelräder ausgebildet sind. Die Abtriebsräder 34 stehen mit den Ausgleichsrädern 32 in Eingriff und sind mit Wellen 36 drehfest verbunden. Die Wellen 36 sind beispielsweise als Gelenkwellen ausgebildet und mit den Rädern 26 gekoppelt, sodass die Räder 26 über die Wellen 36 von der elektrischen Maschine 12 antreibbar sind.
  • Wird der Käfig 28 mittels der elektrischen Maschine 12 angetrieben und dabei um eine zweite Drehachse gedreht, so werden die Ausgleichsräder 32 über das Bolzenelement 30 angetrieben und dabei um die zweite Drehachse gedreht, sodass wiederum die Abtriebsräder 34 und über diese die Wellen 36 und somit die Räder 26 um die zweite Drehachse angetrieben werden. Aus 1 ist dabei erkennbar, dass die erste Drehachse, um welche der Rotor 18 und die Welle 20 drehbar sind, von der zweiten Drehachse beabstandet ist und parallel zur zweiten Drehachse verläuft.
  • Die Antriebseinrichtung 10 umfasst darüber hinaus ein im Ganzen mit 38 bezeichnetes Planetengetriebe, welches als einfaches Planetengetriebe ausgebildet ist und ein erstes Getriebeelement in Form eines Hohlrads 40, ein zweites Getriebeelement in Form eines Planetenträgers 42 und ein drittes Getriebeelement in Form eines Sonnenrads 44 umfasst. Ferner umfasst das Planetengetriebe 38 von den Getriebeelementen (Hohlrad 40, Planetenträger 42 und Sonnenrad 44) unterschiedliche Planetenräder 46, welche jeweils drehbar an dem Planetenträger 42 gelagert sind. Der Planetenträger 42 wird auch als Steg bezeichnet und ist vorliegend mit dem Differentialgetriebe 22 gekoppelt, sodass das Differentialgetriebe 22 über das Planetengetriebe 38, insbesondere den Planetenträger 42, von der elektrischen Maschine 12 in deren Motorbetrieb antreibbar ist. Hierzu ist der Planetenträger 42 beispielsweise drehfest mit dem Käfig 28 verbunden. Insbesondere kann der Planetenträger 42 einstückig mit dem Käfig 28 ausgebildet sein.
  • Das Hohlrad 40 weist eine erste Verzahnung in Form einer Innenverzahnung auf, wobei das Sonnenrad 44 eine zweite Verzahnung in Form einer Außenverzahnung aufweist. Ferner weist das jeweilige Planetenrad 46 eine dritte Verzahnung in Form einer Außenverzahnung auf, sodass die Getriebeelemente als Zahnräder ausgebildet sind. Das Planetengetriebe 38 ist somit als Zahnradgetriebe ausgebildet, wobei die Planetenräder 46 über die jeweiligen Verzahnungen mit dem Sonnenrad 44 und dem Hohlrad 40 in Eingriff stehen. Mit anderen Worten kämmen die Planetenräder 46 sowohl mit dem Hohlrad 40 als auch mit dem Sonnenrad 44.
  • Aus 1 ist dabei erkennbar, dass das Hohlrad 40 (erstes Getriebeelement) von der elektrischen Maschine 12 antreibbar ist, sodass der Planetenträger 42 von dem Hohlrad 40 und über dieses von der elektrischen Maschine 12 antreibbar ist. Dies bedeutet, dass das Differentialgetriebe 22, insbesondere der Käfig 28, über den Planetenträger 42 und das Hohlrad 40 von der elektrischen Maschine 12 antreibbar ist. Hierzu ist das Hohlrad 40 drehfest mit einem Zahnrad 48 verbunden, wobei das Zahnrad 48 beispielsweise als Stirnrad oder Tellerrad ausgebildet ist. Beispielsweise ist das Hohlrad 40 einstückig mit dem Zahnrad 48 ausgebildet. Darüber hinaus ist mit der Welle 20 ein Zahnrad 50 drehfest verbunden, wobei das Zahnrad 50 beispielsweise als Stirnrad ausgebildet ist. Das Zahnrad 50 wird auch als Ritzel oder Antriebsritzel bezeichnet und ist über die Welle 20 von dem Rotor 18 beziehungsweise der elektrischen Maschine 12 antreibbar.
  • Das Zahnrad 50 steht mit dem Zahnrad 48 über die jeweilige Verzahnung in Eingriff, sodass das Zahnrad 48 und über dieses das Hohlrad 40 über das Zahnrad 50 und die Welle 20 von der elektrischen Maschine 12 antreibbar sind. Somit stellt das Hohlrad 40 einen Antrieb oder ein Antriebselement des Planetengetriebes 38 dar, da die von der elektrischen Maschine 12 in deren Motorbetrieb bereitgestellten Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs über die Zahnräder 48 und 50 und somit über das Hohlrad 40 in das Planetengetriebe 38 eingeleitet werden. Der Steg (Planetenträger 42) stellt einen Abtrieb oder ein Abtriebselement des Planetengetriebes 38 dar, da das Planetengetriebe 38 die Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs über den Steg bereitstellt und in das Differentialgetriebe 22 einleitet. Mit anderen Worten werden die Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs über den Steg aus dem Planetengetriebe 38 abgeführt und auf das Differentialgetriebe 22, insbesondere den Käfig 28, übertragen.
  • Die Antriebseinrichtung 10 umfasst ferner eine Schalteinrichtung 52 mit einem ersten Schaltelement 54 und einem zweiten Schaltelement 56. Das zweite Schaltelement 56 ist drehfest mit dem Sonnenrad 44 verbunden. Hierzu ist eine Welle 58 vorgesehen, mit welcher sowohl das zweite Schaltelement 56 als auch das Sonnenrad 44 drehfest verbunden sind. Beispielsweise ist das Sonnenrad 44 einstückig mit der Welle 58 ausgebildet. Somit ist das zweite Schaltelement 56 über die Welle 58 drehfest mit dem Sonnenrad 44 verbunden.
  • Das erste Schaltelement 54 und somit die Schalteinrichtung 52 insgesamt sind zwischen einer ersten Schaltstellung S1 und einer zweiten Schaltstellung S2 schaltbar. Hierzu ist das erste Schaltelement 54 relativ zum zweiten Schaltelement 56 zwischen den Schaltstellungen S1 und S2 bewegbar, wobei das erste Schaltelement 54 in axialer Richtung des Sonnenrads 44 zwischen den Schaltstellungen S1 und S2 und somit translatorisch bewegbar ist.
  • Die Antriebseinrichtung 10 umfasst beispielsweise ein in 1 besonders schematisch dargestelltes Gehäuse 60, in dem die Schalteinrichtung 52 und/oder das Planetengetriebe 38 und/oder das Differentialgetriebe 22 jeweils zumindest teilweise aufgenommen sind. Dabei sind die Getriebeelemente (Hohlrad 40, Planetenträger 42 und Sonnenrad 44) relativ zu dem Gehäuse 60 um die genannte zweite Drehachse drehbar, um welche auch der Käfig 28 und die Wellen 36 drehbar sind.
  • In der ersten Schaltstellung S1 ist das Sonnenrad 44 mittels des ersten Schaltelements 54 an dem Gehäuse 60 festgelegt, sodass das Sonnenrad 44 mittels der Schalteinrichtung 52 gegen eine Drehung um die zweite Drehachse gesichert ist. In der ersten Schaltstellung S1 wird das Sonnenrad 44 über die Welle 58, das zweite Schaltelement 56 und das erste Schaltelement 54 am Gehäuse 60 abgestützt, sodass sich das Sonnenrad 44 nicht um die zweite Drehachse drehen kann. Hierzu ist beispielsweise ein an dem Gehäuse 60 festgelegtes Schaltelement 62 vorgesehen, mit welchem das erste Schaltelement 54 in der ersten Schaltstellung S1 zusammenwirkt. Infolge dieses Zusammenwirkens ist das Sonnenrad 44 am Gehäuse 60 festgelegt und kann sich nicht um die zweite Drehachse relativ zum Gehäuse 60 drehen.
  • In der zweiten Schaltstellung ist das Sonnenrad 44 über die Welle 58, das zweite Schaltelement 56 und das erste Schaltelement 54 drehfest mit dem Hohlrad 40 verbunden, sodass das Hohlrad 40 und das Sonnenrad 44 – wenn das Hohlrad 40 über die Zahnräder 48 und 50 von der elektrischen Maschine 12 angetrieben wird – als Block umlaufen und sich somit gemeinsam um die zweite Drehachse relativ zu dem Gehäuse 60 drehen.
  • Beispielsweise ist mit dem Hohlrad 40 ein viertes Schaltelement 63 drehfest verbunden, wobei das erste Schaltelement 54 in der zweiten Schaltstellung S2 mit dem vierten Schaltelement 63 zusammenwirkt, sodass dadurch das Sonnenrad 44 über die Welle 58, das zweite Schaltelement 56, das erste Schaltelement 54 und das vierte Schaltelement 63 drehfest mit dem Hohlrad 40 verbunden ist.
  • Insgesamt ist erkennbar, dass das Sonnenrad 44 in der ersten Schaltstellung S1 mit dem Gehäuse 60 und in der zweiten Schaltstellung S2 mit dem Hohlrad 40 drehfest gekoppelt ist. Ferner ist es denkbar, dass das erste Schaltelement 54 in eine Neutralstellung bewegbar ist, in welcher das Sonnenrad 44 sowohl von dem Gehäuse 60 als auch von dem Hohlrad 40 entkoppelt ist.
  • In der ersten Schaltstellung S1 weist das Planetengetriebe 38 beispielsweise eine erste Übersetzung i1 auf, welche zumindest im Wesentlichen 1,5 beträgt. In der zweiten Schaltstellung S2 weist das Planetengetriebe 38 vorzugsweise eine zweite Übersetzung i2 auf, welche zumindest im Wesentlichen 1 beträgt. Somit ist die erste Schaltstellung S1 eine Langsamfahrstufe beziehungsweise ein Anfahrgang, in welchem eine besonders hohe Anfahrbeschleunigung realisiert werden kann. Dadurch kann das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine 12 besonders stark beschleunigt werden. Die zweite Schaltstellung S2 ist eine Schnellfahrstufe, mittels welcher eine besonders hohe Endgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs mittels der elektrischen Maschine 12 realisiert werden kann.
  • Die Antriebseinrichtung 10 umfasst vorzugsweise einen in 1 besonders schematisch dargestellten und mit der Schalteinrichtung 52, insbesondere mit dem ersten Schaltelement 54, auf nicht näher gezeigte Weise gekoppelten Aktor 64, mittels welchem das Schaltelement 54 schaltbar beziehungsweise bewegbar ist. Der Aktor 64 ist beispielsweise als elektromechanischer Aktor oder hydraulischer Aktor, insbesondere elektrohydraulischer Aktor, oder elektromagnetischer Aktor ausgebildet, sodass das erste Schaltelement 54 mittels des Aktors 64 automatisch beziehungsweise automatisiert oder teilautomatisch beziehungsweise teilautomatisiert geschaltet werden kann.
  • Als besonders einfache Lösung arbeitet die Schalteinrichtung 52 rein formschlüssig bei Unterbrechung des Leistungsflusses während des Wechsels der Schaltstufen S1 und S2, wobei dieser Wechsel auch als Gangwechsel bezeichnet wird. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das erste Schaltelement 54 in der ersten Schaltstellung S1 formschlüssig mit dem dritten Schaltelement 62 und in der zweiten Schaltstellung S2 formschlüssig mit dem vierten Schaltelement 63 zusammenwirkt, sodass eine formschlüssige Kopplung des Sonnenrads 44 mit dem Gehäuse 60 beziehungsweise dem Hohlrad 40 vorgesehen ist. Hierzu ist die Schalteinrichtung 52 beispielsweise als Klauenschaltung ausgebildet, sodass das erste Schaltelement 54 als Schaltklaue ausgebildet ist. Die Schaltklaue weist beispielsweise jeweilige Verzahnungen auf, wobei die Schaltelemente 62 und 63 als jeweilige Verzahnungen ausgebildet sind. Dadurch wirken die Verzahnungen in den jeweiligen Schaltstellungen S1 und S2 formschlüssig zusammen.
  • In einer demgegenüber aufwendigeren Ausführung kann der Wechsel der auch als Fahrstufen bezeichneten Schaltstellungen S1 und S2 reibschlüssig ohne Zugkraftunterbrechung erfolgen. Dies bedeutet beispielsweise, dass das erste Schaltelement 54 in der ersten Schaltstellung S1 reibschlüssig mit dem dritten Schaltelement 62 und in der zweiten Schaltstellung S2 reibschlüssig mit dem vierten Schaltelement 63 zusammenwirkt, sodass dann das Sonnenrad 44 jeweils reibschlüssig mit dem Gehäuse 60 beziehungsweise dem Hohlrad 40 gekoppelt ist.
  • Die Ausführung des Aktors 64 orientiert sich beispielsweise an der jeweiligen Ausführung anderer, in der Antriebseinrichtung 10 zum Einsatz kommender Aktoren, sodass diese Aktoren das gleiche Wirkprinzip verwenden. Das Schaltelement 54 ist ein Trennelement, welches zum Koppeln und Entkoppeln beziehungsweise Trennen des Sonnenrads 44 genutzt wird. Für dieses Trennelement ist beispielsweise ein axialer Formschluss insbesondere in Form einer Klauenkupplung ähnlich einer Synchroneinheit, oder ein Reibschluss, insbesondere mit ebenen oder kegelförmigen Reibflächen, denkbar.
  • Durch die erste Schaltstellung S1 ist ein niedriger Geschwindigkeitsbereich realisierbar, in welchem das Kraftfahrzeug bewegt beziehungsweise gefahren, das heißt von der elektrischen Maschine 12 angetrieben werden kann. Durch die zweite Schaltstufe S2 ist beispielsweise ein sogenannter hoher Geschwindigkeitsbereich realisierbar, in welchem das Kraftfahrzeug gefahren werden kann, wobei der hohe Geschwindigkeitsbereich höher als der niedrige Geschwindigkeitsbereich ist. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Planetengetriebe 38 eine Standübersetzung i0 aufweist, welche beispielsweise in einem Bereich von einschließlich –4 bis einschließlich –1,5 liegt. Durch die Integration des Planetengetriebes 38 wird für den niedrigen Geschwindigkeitsbereich eine zusätzliche Übersetzung, beispielsweise eine wirksame Übersetzung von i1 = 1 – i0 –1, mit Drehrichtungserhaltung realisiert. Vorzugsweise ist ein Stufensprung bei einer Schaltung vom niedrigen zum hohen Geschwindigkeitsbereich vorgesehen, wobei dieser Stufensprung in einem Bereich von einschließlich 1,3 bis einschließlich 1,6 liegt, was sich als vorteilhaft für ein Elektrofahrzeug, insbesondere ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV) gezeigt hat. Für ein Hybrid-Fahrzeug (HEV) kann ein größerer Stufensprung vorteilhaft sein, wobei die Grenzen des Konzepts durch Verwendung eines kinematisch äquivalenten Planetensatzes erweiterbar sind. Dies bedeutet, dass 1 eine erste Ausführungsform der Antriebseinrichtung 10 zeigt, wobei 2 bis 7 weitere, mögliche Ausführungsformen der Antriebseinrichtung 10 veranschaulichen.
  • Im niedrigen Geschwindigkeitsbereich, das heißt in der ersten Schaltstellung S1, wird das Sonnenrad 44 über die Schalteinrichtung 52, insbesondere formschlüssig, festgehalten, wobei der Antrieb über das Hohlrad 40 mit drehsinnerhaltender Übersetzung ins Langsame erfolgt. Im hohen Geschwindigkeitsbereich, das heißt in der zweiten Schaltstellung S2, wird das Sonnenrad 44 mit Hilfe der Schalteinrichtung 52, insbesondere formschlüssig, mit dem Hohlrad 40 verbunden, sodass das Planetengetriebe 38 beziehungsweise der Planetensatz dann als Block umläuft.
  • Insgesamt ist somit eine Zweigangstufe realisiert. Für eine besonders einfache Realisierbarkeit der Zweigangstufe ist ferner die Integration eines Drehzahlsensors, insbesondere am Gehäuse 60, vorteilhaft, um beispielsweise entweder für die einfache Variante mit Zugkraftunterbrechung schnell elektrisch regelnd zu synchronisieren oder um bei der aufwendigeren lastschaltfähigen Variante das Schlupfverhalten der reibschlüssig leistungsführenden Komponenten besser regeln zu können.
  • Vorteilhaft ist ferner, dass sich sowohl die Variante mit als auch die Variante ohne Zugkraftunterbrechung mit nur einem Aktivelement als Aktor 64 ausführen lässt. Ferner ist es denkbar, das Differentialgetriebe 22 und die Schalteinrichtung 52 entlang der Achse 24 im Kraftfahrzeug anders anzuordnen, was insbesondere die axiale Lage des Differential-Ringrads, das heißt des Zahnrads 48, angeht.
  • Eventuell kann es zudem möglich sein, eine Parksperre mit wenigstens einem Parksperrenelement in die Antriebseinrichtung 10 zu integrieren und das Parksperrenelement mittels desselben Aktors 64 wie das erste Schaltelement 54 zu betätigen, das heißt zu bewegen. Dann kann ein Primäraktor der Parksperre entfallen, wobei aus Gründen der funktionalen Sicherheit nur noch ein wesentlich einfacherer Sekundäraktor für das Parksperrenelement vorgesehen wird.
  • Denkbar sind ferner andere Anordnungen der Schalteinrichtung 52, insbesondere als koaxiales Konstruktionselement direkt an der elektrischen Maschine 12 oder als parallele Anordnung basierend auf Stirnrädern. Mittels der in 1 gezeigten Antriebseinrichtung 10 kann der Bauraumbedarf jedoch besonders gering gehalten werden. Vorteilhaft bei der Antriebseinrichtung 10 gemäß 1 ist, dass die Zweigangstufe als Baueinheit mit dem Differentialgetriebe 22 die Möglichkeit zur Funktionsverdichtung birgt, da das Differentialgetriebe 22 und die Schaltstufe beziehungsweise Schalteinrichtung 52 eine Einheit bilden können. Zudem ist auf besonders einfache Weise möglich, das Parksperrenelement mittels des Aktors 64 zu betätigen, mittels welchem auch das erste Schaltelement 54 betätigt wird. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Antriebseinrichtung 10, wobei sich die zweite Ausführungsform insbesondere hinsichtlich des Planetengetriebes 38 von der ersten Ausführungsform unterscheidet. In 2 ist die Standübersetzung des Planetengetriebes 38 mit i0 bezeichnet, wobei in 2 ein vorteilhafter Bereich der Standübersetzung angegeben ist. Ferner bezeichnet in 2 zA die Zähnezahl des Hohlrads 40, und zB die Zähnezahl des Hohlrads 40. Darüber hinaus ist bei der zweiten Ausführungsform das jeweilige Planetenrad 46 als Doppelplanetenrad ausgebildet, sodass das Planetenrad 46 zwei Planetenradelemente 66 und 68 umfasst, welche drehfest miteinander verbunden sind. Dabei bezeichnet zP1 die Zähnezahl des Planetenradelements 66 und zP2 die Zähnezahl des Planetenradelements 68, wobei das Planetenradelement 66 mit dem Hohlrad 40 und das Planetenradelement 68 mit dem Hohlrad 40 in Eingriff steht.
  • 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Antriebseinrichtung 10, wobei ein Bereich für die Standübersetzung i0 angegeben ist.
  • 4 zeigt eine vierte Ausführungsform der Antriebseinrichtung 10. Bei der vierten Ausführungsform ist als das dritte Getriebeelement anstelle eines Sonnenrads ein zusätzlich zum Hohlrad 40 vorgesehenes, zweites Hohlrad 41 vorgesehen. In 5 bezeichnet zB die Zähnezahl des Hohlrads 40 und zA die Zähnezahl des Hohlrads 41.
  • 5 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Antriebseinrichtung 10. Bei der fünften Ausführungsform ist zusätzlich zum Planetenrad 46 ein weiteres Planetenrad 70 vorgesehen, wobei die Planetenräder 46 und 70 nicht drehfest miteinander verbunden, sondern über ihre jeweiligen Verzahnungen in Eingriff stehen, sodass die Planetenräder 46 und 70 miteinander kämmen und relativ zueinander drehbar sein können. Dabei steht das Planetenrad 46 in Eingriff mit dem Sonnenrad 44 sowie in Eingriff mit dem Planetenrad 70, welches in Eingriff mit dem Planetenrad 46 und in Eingriff mit dem Hohlrad 40 steht.
  • Schließlich zeigt 6 eine sechste Ausführungsform der Antriebseinrichtung 10. Bei der sechsten Ausführungsform sind sowohl das dritte Getriebeelement als auch das erste Getriebeelement als Sonnenräder 44 und 45 ausgebildet, wobei das Planetenrad 46 als Doppelplanetenrad ausgebildet ist. Dabei sind die Planetenradelemente 66 und 68 drehfest miteinander verbunden, wobei das Planetenradelement 66 in Eingriff mit dem Sonnenrad 44 und das Planetenradelement 68 in Eingriff mit dem Sonnenrad 45 steht. In 6 bezeichnet zB die Zähnezahl des Sonnenrads 45 und zA die Zähnezahl des Sonnenrads 44.

Claims (14)

  1. Antriebseinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem von einer elektrischen Maschine (12) antreibbaren und einer Achse (24) des Kraftfahrzeugs zugeordneten Differentialgetriebe (22), über welches Bodenkontaktelemente (26) der Achse (24) von der elektrischen Maschine (12) antreibbar sind, mit einem Planetengetriebe (38), über welches das Differentialgetriebe (22) von der elektrischen Maschine (12) antreibbar ist, wobei das Planetengetriebe (38) wenigstens drei um eine Drehachse drehbare Getriebeelemente (40, 42, 44), von welchen eines als Planetenträger (42) ausgebildet ist, und wenigstens ein von den Getriebeelementen (40, 42, 44) unterschiedliches Planetenrad (46) aufweist, welches an dem einen Getriebeelement (42) drehbar gelagert ist und mit den anderen Getriebeelementen (40, 44) über jeweilige Verzahnungen in Eingriff steht, wobei ein erstes der Getriebeelemente (40, 42, 44) von der elektrischen Maschine (12) antreibbar und ein über das erste Getriebeelement (40) von der elektrischen Maschine (12) antreibbares zweites der Getriebeelemente (40, 42, 44) mit dem Differentialgetriebe (22) gekoppelt ist, und mit einer Schalteinrichtung (52), welche zwischen einer ersten Schaltstellung (S1), in welcher das dritte Getriebeelement (44) gegen eine Drehung um die Drehachse mittels der Schalteinrichtung (52) gesichert ist, und wenigstens einer zweiten Schaltstellung (S2) schaltbar ist, in welcher das dritte Getriebeelement (44) mittels der Schalteinrichtung (52) mit dem ersten Getriebeelement (40) drehfest verbunden ist.
  2. Antriebseinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Getriebeelement (40) als Hohlrad (40), das zweite Getriebeelement (42) als der Planetenträger (42) und das dritte Getriebeelement (44) als Sonnenrad (44) des Planetengetriebes (38) ausgebildet ist.
  3. Antriebseinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktor (46) vorgesehen ist, mittels welchem wenigstens ein Schaltelement (54) der Schalteinrichtung (52) zwischen den Schaltstellungen (S1, S2) bewegbar ist.
  4. Antriebseinrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (46) als elektromechanischer Aktor oder hydraulischer Aktor, insbesondere elektrohydraulischer Aktor, oder als elektromagnetischer Aktor ausgebildet ist.
  5. Antriebseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Parksperre mit wenigstens einem Parksperrenelement vorgesehen ist, welches zwischen einer Sperrstellung zum Verhindern eines Wegrollens des Kraftfahrzeugs und wenigstens einer Freigabestellung bewegbar ist.
  6. Antriebseinrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Parksperrenelement mittels des Aktors (46) bewegbar ist.
  7. Antriebseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (38) eine Standübersetzung (i0) aufweist, deren Betrag in einem Bereich von 1,5 bis 4 liegt.
  8. Antriebseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (38) in der zweiten Schaltstellung (S2) eine geringere Übersetzung als in der ersten Schaltstellung (S1) aufweist.
  9. Antriebseinrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (38) beim Schalten der Schalteinrichtung (52) aus der ersten Schaltstellung (S1) in die zweite Schaltstellung (S2) einen Stufensprung von mindestens 1,3 aufweist.
  10. Antriebseinrichtung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stufensprung in einem Bereich von 1,3 bis 1,6 liegt.
  11. Antriebseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Drehzahlsensor vorgesehen ist, mittels welchem eine Drehzahl wenigstens eines der Getriebeelemente (40, 42, 44) erfassbar ist.
  12. Antriebseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Getriebeelement (44) mittels der Schalteinrichtung (52) in der ersten Schaltstellung (S1) formschlüssig gegen eine Drehung um die Drehachse gesichert und in der zweiten Schaltstellung (S2) formschlüssig mit dem ersten Getriebeelement (40) drehfest verbunden ist.
  13. Antriebseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Getriebeelement (44) mittels der Schalteinrichtung (52) in der ersten Schaltstellung (S1) reibschlüssig gegen eine Drehung um die Drehachse gesichert und in der zweiten Schaltstellung (S2) reibschlüssig mit dem ersten Getriebeelement (44) drehfest verbunden ist.
  14. Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer elektrischen Maschine (12) zum Antreiben des Kraftfahrzeugs, und mit einer Antriebseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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