DE102016002567A1 - Drive device, in particular for an electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Erfindungsgemäß wird eine Antriebsvorrichtung vorgeschlagen, insbesondere für ein Elektrofahrzeug, mit zumindest einem Elektromotor (10a–c), mit zumindest einem Elektromotor (10a–c), mit zumindest einem Achsantrieb (11a–c) und mit einem zwischen dem Elektromotor (10a–c) und dem Achsantrieb (11a–c) angeordneten, zumindest konstruktiv zur Schaltung von drei Vorwärtsgetriebegängen (V1a–c, V2a–c, V3a–c) vorgesehenen Mehrstufengetriebe (12a–c), das genau drei wirkungsmäßig miteinander verbundene Planetenradstufen (P1a–c, P2a–c, P3a–c) mit Sonnenrädern (P11a–c, P21a–c, P31a–c), Hohlrädern (P13a–c, P23a–c, P33a–c) und Planetenradträgern (P12a–c, P22a–c, P32a–c), drei Schalteinheiten (S1a–c, S2a–c, S3a–c) mit jeweils zwei drehfest miteinander verbindbaren Kopplungselementen (S11a–c, S12a–c, S21a–c, S22a–c, S31a–c, S32a–c), ein Getriebeeingangselement (13a–c) zur drehfesten Anbindung des Elektromotors (10a–c) und ein Getriebeausgangselement (14a–c) zur drehfesten Anbindung des Achsantriebs (11a–c) aufweist, wobei das Getriebeeingangselement (13a–c) permanent drehfest mit dem Sonnenrad (P21a–c) der zweiten Planetenradstufe (P2a–c) verbunden ist, das Getriebeausgangselement (14a–c) permanent drehfest zumindest mit dem Planetenradträger (P32a–c) der dritten Planetenradstufe (P3a–c) verbunden ist und die dritte Schalteinheit (S3a–c) dazu vorgesehen ist, die dritte Planetenradstufe (P3a–c) zu verblocken.According to the invention, a drive device is proposed, in particular for an electric vehicle, with at least one electric motor (10a-c), with at least one electric motor (10a-c), with at least one final drive (11a-c) and with one between the electric motor (10a-c ) and the final drive (11a-c), at least structurally designed for the switching of three forward gears (V1a-c, V2a-c, V3a-c) provided multi-stage transmission (12a-c), the exactly three operatively interconnected Planetenradstufen (P1a-c , P2a-c, P3a-c) with sun gears (P11a-c, P21a-c, P31a-c), ring gears (P13a-c, P23a-c, P33a-c) and planet carrier (P12a-c, P22a-c, P32a-c), three switching units (S1a-c, S2a-c, S3a-c) each having two rotatably connectable coupling elements (S11a-c, S12a-c, S21a-c, S22a-c, S31a-c, S32a c), a transmission input element (13a-c) for the rotationally fixed connection of the electric motor (10a-c) and a gear iebausausselement (14a-c) for the rotationally fixed connection of the final drive (11a-c), wherein the transmission input member (13a-c) permanently non-rotatably connected to the sun gear (P21a-c) of the second planetary gear (P2a-c), the transmission output member ( 14a-c) permanently non-rotatably connected at least to the planet carrier (P32a-c) of the third planetary gear (P3a-c) and the third switching unit (S3a-c) is provided to lock the third planetary gear (P3a-c).
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug oder ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer rein elektrisch angetriebenen Antriebsachse.The invention relates to a drive device for a motor vehicle, in particular an electric vehicle or a motor vehicle with at least one purely electrically driven drive axle.
Aus der
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine weiterentwickelte Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug bereitzustellen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The invention is in particular the object of providing a further developed drive device for an electric vehicle. It is achieved according to the invention by the features of claim 1. Further embodiments emerge from the subclaims.
Erfindungsgemäß wird eine Antriebsvorrichtung vorgeschlagen, insbesondere für ein Elektrofahrzeug, mit zumindest einem Elektromotor, mit zumindest einem Achsantrieb und mit einem zwischen dem Elektromotor und dem Achsantrieb angeordneten, zumindest konstruktiv zur Schaltung von drei Vorwärtsgetriebegängen vorgesehenen Mehrstufengetriebe, das genau drei wirkungsmäßig miteinander verbundene Planetenradstufen mit Sonnenrädern, Hohlrädern und Planetenradträgern, drei Schalteinheiten mit jeweils zwei drehfest miteinander verbindbaren Kopplungselementen, ein Getriebeeingangselement zur drehfesten Anbindung des Elektromotors und ein Getriebeausgangselement zur drehfesten Anbindung des Achsantriebs aufweist, wobei das Getriebeeingangselement permanent drehfest mit dem Sonnenrad der zweiten Planetenradstufe verbunden ist, das Getriebeausgangselement permanent drehfest zumindest mit dem Planetenradträger der dritten Planetenradstufe verbunden ist und die dritte Schalteinheit dazu vorgesehen ist, die dritte Planetenradstufe zu verblocken.According to the invention, a drive device is proposed, in particular for an electric vehicle, with at least one electric motor, with at least one final drive and with a arranged between the electric motor and the final drive, at least structurally intended for the switching of three forward gears multi-speed transmission, exactly three operatively interconnected Planetenradstufen with sun gears , Ring gears and planet carrier, three switching units each having two rotatably interconnectable coupling elements, a transmission input element for non-rotatable connection of the electric motor and a transmission output member for rotationally fixed connection of the final drive, wherein the transmission input element permanently rotatably connected to the sun gear of the second planetary gear, the transmission output element permanently rotatably at least connected to the planet carrier of the third planetary gear and the third switching unit to vorg it is to lock the third planetary gear.
Durch eine solche Ausgestaltung kann eine kompakte Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug bereitgestellt werden, die eine vorteilhafte Anbindung des Elektromotors an den Achsantrieb ermöglicht. Durch das Mehrstufengetriebe können unterschiedliche Vorwärtsgetriebegänge bereitgestellt werden, durch die ein von dem Elektromotor abgegebenes Antriebsmoment vorteilhaft umgesetzt werden kann. Auf eine Schaltbarkeit von Rückwärtsgetriebegängen kann verzichtet werden, indem der Elektromotor für eine Drehrichtungsumkehr vorgesehen ist. Bauteilbelastungen können in dem vorgeschlagenen Mehrstufengetriebe durch dessen Grundstruktur zumindest teilweise gesenkt werden, wodurch insbesondere ein Leichtbau vereinfacht werden kann. Durch die unterschiedlich übersetzten Vorwärtsgetriebegänge kann der Elektromotor auch bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten mit einem hohen Wirkungsgrad betrieben werden. Bei niedrigen Geschwindigkeiten kann ein Drehmoment des Elektromotors vorteilhaft umgesetzt werden. Übersetzungsverhältnisse der Vorwärtsgetriebegänge und/oder des Achsantriebs können zumindest teilweise an eine Ausgestaltung des Elektrofahrzeugs angepasst werden. Es kann eine flexible Antriebsvorrichtung bereitgestellt werden.By such a configuration, a compact drive device for an electric vehicle can be provided, which allows an advantageous connection of the electric motor to the final drive. Through the multi-speed transmission, different forward gears can be provided, by which a given by the electric motor drive torque can be implemented advantageously. A switchability of reverse gears can be dispensed with by the electric motor is provided for a reversal of direction. Component loads can be at least partially reduced in the proposed multi-speed transmission by the basic structure, which in particular a lightweight construction can be simplified. Due to the differently translated forward gears, the electric motor can be operated with high efficiency even at high vehicle speeds. At low speeds, a torque of the electric motor can be implemented advantageously. Transmission ratios of the forward gears and / or the final drive can be at least partially adapted to a configuration of the electric vehicle. There may be provided a flexible drive device.
Unter einer „Antriebsvorrichtung mit zumindest einem Elektromotor, mit zumindest einem Achsantrieb und einem zwischen dem Elektromotor und dem Achsantrieb angeordneten Mehrstufengetriebe” soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Antriebsvorrichtung verstanden werden, die lediglich Elektromotoren zur Erzeugung eines Antriebsmoments aufweist. Insbesondere soll darunter eine von einer Brennkraftmaschine unabhängige Antriebsvorrichtung verstanden werden. Unter einem „Mehrstufengetriebe” soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein zwischen dem Elektromotor und dem Achsantrieb angeordnetes Getriebe zur Schaltung der unterschiedlich übersetzten Vorwärtsgetriebegänge verstanden werden. Unter einer „Planetenradstufe” soll weiter insbesondere eine Zahnradstufe verstanden werden, die durch einen Zahneingriff zwischen einem Sonnenrad und einem von einem Planetenradträger geführten Planetenrad und/oder einen Zahneingriff zwischen einem von einem Planetenradträger geführten Planetenrad und einem Hohlrad definiert ist. Grundsätzlich können die Planetenradstufen zumindest teilweise einstückig ausgeführt werden. Insbesondere ist es denkbar, dass zwei der Planetenradstufen ein gemeinsames Hohlrad und getrennte Sonnenräder oder ein gemeinsames Sonnenrad und getrennte Hohlräder aufweisen. Unter einem „Achsantrieb” soll insbesondere eine Wirkverbindung zwischen dem Getriebeausgangselement des Mehrstufengetriebes und zumindest einem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs verstanden werden. Der Achsantrieb kann für eine permanente drehfeste Verbindung zwischen dem Getriebeausgangselement und dem Antriebsrad vorgesehen sein. Alternativ kann der Achsantrieb auch ein Differentialgetriebe aufweisen, das dazu vorgesehen ist, zwei Antriebsräder parallel an das Getriebeausgangselement anzubinden.A "drive device with at least one electric motor, with at least one final drive and a multi-step transmission arranged between the electric motor and the final drive" is to be understood in this context in particular as a drive device which has only electric motors for generating a drive torque. In particular, it should be understood to mean a drive device independent of an internal combustion engine. In this context, a "multistage transmission" is to be understood as meaning, in particular, a transmission arranged between the electric motor and the final drive for shifting the differently translated forward gears. A "planetary gear stage" is to be understood in particular a gear stage, which is defined by a tooth engagement between a sun gear and a guided by a planet carrier planetary gear and / or meshing between a guided by a planet carrier planetary gear and a ring gear. In principle, the planetary gear stages can be made at least partially in one piece. In particular, it is conceivable that two of the planetary gear have a common ring gear and separate sun gears or a common sun gear and separate ring gears. An "axle drive" is to be understood in particular an operative connection between the transmission output element of the multi-speed transmission and at least one drive wheel of the motor vehicle. The final drive can be provided for a permanent rotationally fixed connection between the transmission output element and the drive wheel. Alternatively, the final drive can also have a differential gear which is provided to connect two drive wheels in parallel to the transmission output element.
Die Planetenradstufen sind im Folgenden mit „erste Planetenradstufe”, „zweite Planetenradstufe” und „dritte Planetenradstufe” bezeichnet. Die Bezeichnungen „erste”, „zweite” und „dritte” Planetenradstufe sind insbesondere zur Festlegung einer axialen Anordnung vorgesehen, wobei eine axiale Reihenfolge der Planetenradstufen von der Nummerierung abweichen kann. Grundsätzlich ist eine geänderte Anordnung der Planetenradstufen und/oder eine gestapelte Anordnung, bei der die Planetenradstufen zumindest teilweise radial ineinander geschachtelt sind, denkbar. Insbesondere durch eine räumliche Umordnung der Schalteinheiten, durch eine geänderte Anordnung von Getriebeelementen und/oder durch Vertauschung der Sonnenräder, Planetenräder und/oder Hohlräder sind verschiedene kinematisch äquivalente Getriebestrukturen realisierbar. Unter „kinematisch äquivalenten Getriebestrukturen” sollen dabei Getriebestrukturen verstanden werden, welche eine gleiche Anzahl von Schalteinheiten sowie identische Schaltschemata zur Schaltung der Vorwärtsgetriebegänge und der Rückwärtsgetriebegänge aufweisen.The planetary gear stages are hereinafter referred to as "first planetary gear stage", "second planetary gear stage" and "third planetary gear stage". The terms "first", "second" and "third" Planetenradstufe are particularly intended to define an axial arrangement, wherein an axial order of the planetary gear stages may differ from the numbering. In principle, a modified arrangement of the planetary gear stages and / or a stacked arrangement in which the planetary gear stages are at least partially nested radially in one another is conceivable. In particular by a spatial rearrangement of the switching units, by a modified arrangement of transmission elements and / or by interchanging the sun gears, planet gears and / or ring gears are different kinematically equivalent transmission structures feasible. By "kinematically equivalent transmission structures" gear structures are to be understood, which have an equal number of switching units and identical circuit diagrams for switching the forward gears and the reverse gears.
Unter einer „Schalteinheit” soll weiter insbesondere eine Einheit mit genau zwei relativ zueinander drehbaren Kopplungselementen, die zur drehfesten Verbindung miteinander vorgesehen sind, verstanden werden. Eine Schalteinheit kann wahlweise als Kupplung oder Bremse ausgebildet werden. Unter einer Schalteinheit, die als „Kupplung” ausgebildet ist, soll insbesondere eine Schalteinheit verstanden werden, die in einem Leistungsfluss zwischen zwei der Planetenradstufen angeordnet ist und die dazu vorgesehen ist, ihre zwei drehbar angeordneten Kopplungselemente, die in einem geöffneten Zustand unabhängig voneinander verdrehbar sind, in einem geschlossenen Zustand drehfest miteinander zu verbinden. Unter einer Schalteinheit, die als „Bremse” ausgebildet ist, soll insbesondere eine Schalteinheit verstanden werden, die wirkungsmäßig zwischen einer der Planetenradstufen und einem Getriebegehäuse angeordnet ist und die dazu vorgesehen ist, ihr drehbares Kopplungselement, das in einem geöffneten Zustand unabhängig von dem Getriebegehäuse verdrehbar ist, in einem geschlossenen Zustand mit ihrem drehfest mit dem Getriebegehäuse verbundenen Kopplungselement drehfest zu verbinden. Unter „drehfest verbunden” soll insbesondere eine Verbindung verstanden werden, bei der ein Leistungsfluss über eine vollständige Umdrehung gemittelt mit einem unveränderten Drehmoment, einer unveränderten Drehrichtung und/oder einer unveränderten Drehzahl übertragen wird.In particular, a "switching unit" is to be understood as meaning a unit having exactly two coupling elements that are rotatable relative to one another and that are provided for the rotationally fixed connection with one another. A switching unit can optionally be designed as a clutch or brake. Under a switching unit, which is designed as a "clutch" is to be understood in particular a switching unit which is arranged in a power flow between two of the planetary gear and which is provided, its two rotatably arranged coupling elements which are independently rotatable in an open state to connect in a closed state rotatably with each other. Under a switching unit, which is designed as a "brake" is to be understood in particular a switching unit, which is operatively disposed between one of the planetary gear and a gear housing and which is intended to rotatable coupling element, which in an open state independently of the gear housing rotatable is to connect in a closed state with its rotatably connected to the transmission housing coupling member rotatably. By "non-rotatably connected" is meant in particular a connection in which a power flow over a complete revolution averaged with an unchanged torque, an unchanged direction of rotation and / or an unchanged speed is transmitted.
Unter einer Schalteinheit soll in diesem Zusammenhang insbesondere keine Kupplung verstanden werden, die einem durch die Planetenradstufen ausgebildeten Zahnradsatz vorgeschaltet oder nachgeschaltet ist. Unter einer „dem Zahnradsatz vorgeschalteten Kupplung” soll insbesondere eine Kupplung verstanden werden, die in zumindest einem Getriebegang in einem Leistungsfluss zwischen dem Elektromotor und dem Getriebeeingangselement angeordnet ist, wie beispielsweise eine Trennkupplung oder eine Anfahrkupplung. Unter einer „dem Zahnradsatz nachgeschalteten Kupplung” soll insbesondere eine Kupplung verstanden werden, die in zumindest einem Getriebegang in einem Leistungsfluss zwischen dem Getriebeausgangselement und einem Achsantrieb angeordnet ist, wie beispielsweise eine Allradkupplung. Grundsätzlich kann eine Schaltbarkeit des Mehrstufengetriebes durch eine dem Zahnradsatz vorgeschaltete oder nachgeschaltete Kupplungseinheit erhöht werden. Unter einem „Getriebeeingangselement” soll dabei insbesondere ein Getriebeelement, das zumindest konstruktiv zur drehfesten Anbindung eines Rotors des Elektromotors vorgesehen ist, verstanden werden. Unter einem „Getriebeausgangselement” soll insbesondere ein Getriebeelement, das zumindest konstruktiv zur drehfesten Anbindung eines Achsantriebs vorgesehen ist, verstanden werden. Unter einem „Getriebeelement” soll insbesondere eine Ausgestaltung verstanden werden, die zur permanenten drehfesten Verbindung zwischen den Sonnenrädern, Planetenradträgern, Hohlrädern und/oder Kopplungselementen vorgesehen ist.In this context, a switching unit should in particular not be understood as meaning a coupling which is connected upstream or downstream from a gear set formed by the planetary gear stages. A "gearset preceding the clutch" is to be understood in particular a clutch which is arranged in at least one gear in a power flow between the electric motor and the transmission input member, such as a clutch or a starting clutch. A "clutch following the gear set" is to be understood in particular a clutch which is arranged in at least one gear in a power flow between the transmission output element and a final drive, such as an all-wheel drive. In principle, a switchability of the multistage transmission can be increased by a clutch unit upstream or downstream of the gear unit. In this context, a "transmission input element" is to be understood as meaning, in particular, a transmission element which is provided, at least structurally, for the rotationally fixed connection of a rotor of the electric motor. A "transmission output element" is to be understood, in particular, as a transmission element which is provided, at least structurally, for the non-rotatable connection of a final drive. A "transmission element" is to be understood in particular an embodiment which is provided for permanent non-rotatable connection between the sun gears, planetary carriers, ring gears and / or coupling elements.
Unter „zumindest konstruktiv” soll insbesondere verstanden werden, dass konstruktiv eine entsprechende Ausgestaltung vorgesehen ist, in einem eventuellen Ausführungsbeispiel aber von einer funktionellen Nutzung der konstruktiven Ausgestaltung abgesehen werden kann. Unter „konstruktiv zur Schaltung eines Getriebegangs vorgesehen” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass mittels der Schalteinheiten und Planetenradstufen mechanisch ein entsprechender Getriebegang grundsätzlich bildbar ist, unabhängig davon, ob im Rahmen einer Schaltstrategie auf die Schaltung des Getriebegangs verzichtet wird oder nicht. Beispielsweise können in einer Ausgestaltung die Schalteinheiten konstruktiv zur Schaltung von mehr Vorwärtsgetriebegängen vorgesehen sein, als es sinnvoll sein kann, sie im Rahmen einer Betriebsstrategie für das Mehrstufengetriebe zu schalten.By "at least constructive" is to be understood in particular that a corresponding design is provided structurally, but in a possible embodiment of a functional use of the structural design can be dispensed with. In this context, "constructively provided for shifting a transmission gear" is to be understood in particular as meaning that by means of the shifting units and planetary gear stages a corresponding gear train can be formed in principle, irrespective of whether the transmission gear shift is dispensed with or not in the context of a shifting strategy. For example, in one embodiment, the switching units may be structurally provided for switching more forward gears, as it may be useful to switch them as part of an operating strategy for the multi-speed transmission.
Unter dem „Verblocken einer Planetenradstufe” soll insbesondere verstanden werden, dass das Sonnenrad, der Planetenradträger und das Hohlrad einer einzelnen Planetenradstufe drehfest miteinander verbunden sind, wodurch sie in einem solchen Betriebszustand stets eine gleiche Drehzahl und eine gleiche Drehrichtung aufweisen.By "blocking a planetary gear" is to be understood in particular that the sun gear, the planet carrier and the ring gear of a single planetary gear rotatably connected to each other, whereby they always have the same speed and a same direction of rotation in such an operating condition.
Unter einer „Schalteinheit zum Verblocken einer Planetenradstufe” soll eine einzelne Schalteinheit mit zwei Kopplungselementen verstanden werden, die jeweils mit dem Sonnenrad, dem Planetenradträger oder dem Hohlrad der entsprechenden Planetenradstufe permanent drehfest verbunden sind, wodurch mittels Schließen dieser einen Schalteinheit die entsprechende Planetenradstufe verblockt werden kann. Grundsätzlich kann die einzelne Kupplungseinheit zum Verblocken der Planetenradstufe auch durch zwei hintereinander geschaltete Kupplungseinheiten ersetzt werden.A "switching unit for blocking a planetary gear" is to be understood a single switching unit with two coupling elements, which are permanently connected to the sun gear, the planet or the ring gear of the corresponding planetary gear permanently rotatably, whereby the corresponding planetary gear can be blocked by closing this one switching unit , In principle, the individual coupling unit for blocking the planetary gear can also be replaced by two coupling units connected in series.
Vorzugsweise ist ein Teil der Schalteinheiten formschlüssig ausgebildet. Dadurch kann ein Schleppverlust gering gehalten werden, wodurch ein Leistungsverlust innerhalb des Mehrstufengetriebes vorteilhaft verringert werden kann. Insbesondere ist es möglich, zwei der drei Schalteinheiten formschlüssig auszubilden. Unter einer „formschlüssig ausgebildeten Schalteinheit” soll dabei insbesondere eine Schalteinheit verstanden werden, die zur Verbindung ihrer Kopplungselemente bzw. zur Anbindung ihres Kopplungselements eine Verzahnung und/oder Klauen aufweist, die zur Herstellung einer drehfesten Verbindung formschlüssig ineinandergreifen, wobei eine Übertragung eines Leistungsflusses in einem vollständig geschlossenen Zustand zumindest hauptsächlich durch einen Formschluss erfolgt. Die Schalteinheiten können grundsätzlich reibschlüssig oder formschlüssig ausgebildet sein. Unter einer „reibschlüssig ausgebildeten Schalteinheit” soll dabei insbesondere eine Schalteinheit verstanden werden, die zur Verbindung ihrer Kopplungselemente bzw. zur Anbindung ihres Kopplungselements zumindest zwei Reibpartner aufweist, die zur Herstellung einer drehfesten Verbindung reibschlüssig aneinander anliegen, wobei eine Übertragung eines Leistungsflusses in einem vollständig geschlossenen Zustand zumindest hauptsächlich durch Reibung erfolgt. Eine reibschlüssig ausgebildete Kupplungseinheit ist vorzugsweise als eine Lamellenkupplungseinheit und eine reibschlüssig ausgebildete Bremseinheit ist vorzugsweise als eine Lamellenbremseinheit ausgebildet. Eine formschlüssig ausgebildete Kupplungseinheit ist vorzugsweise als eine Klauenkupplungseinheit und eine formschlüssig ausgebildete Bremseinheit ist vorzugsweise als eine Klauenbremseinheit ausgebildet. Eine formschlüssig ausgebildete Schalteinheit ist vorteilhaft über eine Schiebemuffe schaltbar. Dabei sind die formschlüssig ausgebildeten Schalteinheiten vorzugsweise ohne eine reibschlüssige Synchronisierung ausgeführt, können grundsätzlich aber auch eine reibschlüssige Synchronisierung aufweisen.Preferably, a part of the switching units is formed positively. As a result, a drag loss can be kept low, creating a Power loss within the multi-speed transmission can be advantageously reduced. In particular, it is possible to form two of the three switching units in a form-fitting manner. A "form-fitting switching unit" is to be understood in particular a switching unit, which has a toothing and / or claws for connecting their coupling elements or for connecting their coupling element, which intermesh positively to produce a rotationally fixed connection, wherein a transmission of a power flow in a completely closed state, at least mainly by a positive connection. The switching units can in principle be formed frictionally or positively. A "frictionally engaged switching unit" should be understood to mean, in particular, a switching unit which has at least two friction partners for connecting its coupling elements or for connecting its coupling element, which frictionally engage one another to produce a rotationally fixed connection, wherein a transmission of a power flow in a completely closed one Condition is at least mainly due to friction. A frictionally engaged coupling unit is preferably designed as a multi-disc clutch unit and a frictionally engaged brake unit is preferably designed as a multi-disc brake unit. A positively formed coupling unit is preferably as a dog clutch unit and a form-locking brake unit is preferably formed as a dog brake unit. A form-fitting trained switching unit is advantageously switchable via a sliding sleeve. The form-fitting trained switching units are preferably carried out without a frictional synchronization, but in principle may also have a frictional synchronization.
Vorzugsweise umfasst das Mehrstufengetriebe Aktuatoren zur automatisierten Schaltung der Schalteinheiten. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, zumindest einen Teil der Schalteinheiten zumindest teilweise selbstständig schaltend auszuführen. Eine selbstständig schaltende Kupplungseinheit bzw. Bremseinheit ist vorzugsweise als ein Freilauf ausgebildet. Zudem kann auch eine Ausgestaltung der Planetenradstufen mit Einfachplanetenradsätzen oder Doppelplanetenradsätzen von den dargestellten Ausführungsbeispielen abweichen. In kinematisch äquivalenter Weise ist es beispielsweise möglich, einen Einfachplanetenradsatz durch einen Doppelplanetenradsatz zu ersetzen, wobei für eine kinematisch gleiche Wirkweise zusätzlich insbesondere eine Standübersetzung der Planetenradstufe angepasst werden muss. Insbesondere bei einer Ausbildung mittels eines Doppelplanetenradsatzes kann grundsätzlich auch eine Anbindung von einem Sonnenrad und einem Planetenradträger, einem Hohlrad und einem Planetenradträger oder einem Sonnenrad und einem Hohlrad getauscht werden, wobei für eine kinematisch gleiche Wirkweise zusätzlich insbesondere eine Standübersetzung der Planetenradstufe angepasst werden muss.The multistage transmission preferably comprises actuators for the automated switching of the switching units. In principle, it is also possible to perform at least a part of the switching units at least partially independently switching. An independently switching coupling unit or braking unit is preferably designed as a freewheel. In addition, an embodiment of the planetary gear stages with simple planetary gearsets or double planetary gear sets can deviate from the illustrated embodiments. In kinematically equivalent manner, it is for example possible to replace a Einfachplanetenradsatz by a Doppelplanetenradsatz, in addition to a kinematically same mode of action in particular a stationary translation of the planetary gear must be adjusted. In particular, in a training by means of a Doppelplanetenradsatzes basically a connection of a sun gear and a planet, a ring gear and a planet carrier or a sun gear and a ring gear are exchanged, for a kinematically same mode of action additionally in particular a level translation of the planetary must be adjusted.
Die Begriffe „axial” und „radial” sind im Folgenden insbesondere auf die Hauptrotationsachse des Mehrstufengetriebes bezogen, so dass der Ausdruck „axial” insbesondere eine Richtung bezeichnet, die parallel oder koaxial zu der Hauptrotationsachse verläuft. Ferner bezeichnet der Ausdruck „radial” insbesondere eine Richtung, die senkrecht zu der Hauptrotationsachse verläuft. Unter einer „getriebeeingangsseitigen Anordnung” soll insbesondere verstanden werden, dass das genannte Bauteil auf einer Seite des weiteren Bauteils angeordnet ist, welche dem Getriebeeingangselement und/oder dem Elektromotor zugewandt ist. Unter einer „getriebeausgangsseitigen Anordnung” soll insbesondere verstanden werden, dass das genannte Bauteil auf einer Seite des weiteren Bauteils angeordnet ist, welche dem Getriebeeingangselement und/oder dem Elektromotor abgewandt ist, auch wenn das weitere Bauteil in axialer Richtung nach dem Getriebeausgangselement angeordnet ist, beispielsweise weil das Getriebeausgangselement zwischen zwei Planetenradstufen angeordnet ist.The terms "axial" and "radial" are hereinafter referred in particular to the main axis of rotation of the multi-speed transmission, so that the term "axially" in particular denotes a direction which is parallel or coaxial with the main axis of rotation. Further, the term "radial" refers particularly to a direction which is perpendicular to the main axis of rotation. A "transmission input-side arrangement" is to be understood in particular as meaning that the named component is arranged on one side of the further component, which faces the transmission input element and / or the electric motor. A "gear output-side arrangement" is to be understood in particular that the said component is arranged on one side of the further component, which faces away from the transmission input element and / or the electric motor, even if the further component is arranged in the axial direction after the transmission output element, for example because the transmission output member is disposed between two planetary gear stages.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele sind die Bezugszeichen der folgenden Figurenbeschreibung durch die Buchstaben a bis c ergänzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, soll grundsätzlich auf die Beschreibung und/oder die Zeichnungen des ersten Ausführungsbeispiels mit dem Buchstaben a verwiesen werden. Die Beschreibungen der weiteren Ausführungsbeispiele beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages will become apparent from the following description of the figures. In the figures, several embodiments of the invention are shown. To distinguish the embodiments, the reference numerals of the following description of the figures are supplemented by the letters a to c. With respect to like-named components, in particular with regard to components having the same reference numerals, reference should be made in principle to the description and / or the drawings of the first embodiment with the letter a. The descriptions of the further embodiments are essentially limited to the differences between the embodiments. The figures, the description of the figures and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.
Dabei zeigen:Showing:
Die Antriebsvorrichtung umfasst einen Elektromotor
Grundsätzlich ist auch eine Antriebsvorrichtung denkbar, bei der das Mehrstufengetriebe
Das Mehrstufengetriebe
Das in
Das Mehrstufengetriebe
Weiter weist das Mehrstufengetriebe
Das Getriebeeingangselement
Die erste Planetenradstufe P1a ist entlang der Hauptrotationsachse in der ersten Ebene angeordnet. Die erste Planetenradstufe P1a weist einen Einfachplanetenradsatz auf und umfasst ein Sonnenrad P11a, ein Hohlrad P13a und einen Planetenradträger P12a. Der Planetenradträger P12a führt Planetenräder P14a auf einer Kreisbahn. Die Planetenräder P14a kämmen mit dem Sonnenrad P11a und mit dem Hohlrad P13a. Die Planetenräder P14a sind drehbar auf dem Planetenradträger P12a gelagert.The first planetary gear P1a is arranged along the main rotation axis in the first plane. The first planetary gear P1a has a simple planetary gearset and includes a sun gear P11a, a ring gear P13a and a planet carrier P12a. The planet carrier P12a leads planetary gears P14a on a circular path. The planet gears P14a mesh with the sun gear P11a and with the ring gear P13a. The planetary gears P14a are rotatably supported on the planet carrier P12a.
Die zweite Planetenradstufe P2a ist entlang der Hauptrotationsachse in der zweiten Ebene angeordnet. Die zweite Planetenradstufe P2a ist entlang der Hauptrotationsachse auf einer dem Getriebeeingangselement
Die dritte Planetenradstufe P3a ist entlang der Hauptrotationsachse in der dritten Ebene angeordnet. Die dritte Planetenradstufe P3a ist entlang der Hauptrotationsachse auf einer dem Getriebeeingangselement
Zwei der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a sind als Bremsen ausgebildet. Die als Bremsen ausgebildeten Schalteinheiten S1a, S2a weisen jeweils ein drehbar gelagertes Kopplungselement S11a, S21a und ein gehäusefest angeordnetes Kopplungselement S12a, S22a auf. Die Schalteinheiten S1a, S2a sind jeweils dazu vorgesehen, ihr drehbar gelagertes Kopplungselement S11a, S21a drehfest mit dem Getriebegehäuse
Die verbleibende Schalteinheit S3a ist als Kupplung ausgebildet. Die als Kupplung ausgebildete Schalteinheit S3a weist ein erstes drehbar gelagertes Kopplungselement S31a und ein zweites drehbar gelagertes Kopplungselement S32a auf. Die Schalteinheit S3a ist dazu vorgesehen, ihre beiden Kopplungselemente S31a, S32a drehfest miteinander zu verbinden. Jedes der Kopplungselemente S31a, S32a der Schalteinheit S3a ist mit zumindest einem der Sonnenräder P11a, P21a, P31a, einem der Planetenradträger P12a, P22a, P32a und/oder einem der Hohlräder P13a, P23a, P33a permanent drehfest verbunden.The remaining switching unit S3a is designed as a clutch. The switching unit S3a designed as a coupling has a first rotatably mounted coupling element S31a and a second rotatably mounted coupling element S32a. The switching unit S3a is provided to connect their two coupling elements S31a, S32a rotationally fixed to each other. Each of the coupling elements S31a, S32a of the switching unit S3a is permanently rotatably connected to at least one of the sun gears P11a, P21a, P31a, one of the planet P12a, P22a, P32a and / or one of the ring gears P13a, P23a, P33a.
Zur Verbindung der Planetenradstufen P1a, P2a, P3a untereinander und mit den Kopplungselementen S11a, S12a, S21a, S22a, S31a, S32a umfasst das Mehrstufengetriebe
Das Getriebeeingangselement
Das Getriebeausgangselement
Das Getriebeelement
Das Getriebeelement
Das Getriebeelement
Das Getriebeelement
Die erste Schalteinheit S1a ist in axialer Richtung getriebeeingangsseitig der ersten Planetenradstufe P1a angeordnet. Die zweite Schalteinheit S2a ist axial in Höhe der ersten Planetenradstufe P1a angeordnet. Die dritte Schalteinheit
Die erste Schalteinheit S1a ist dazu vorgesehen, den Planetenradträger P22a der zweiten Planetenradstufe P2a und das Hohlrad P33a der dritten Planetenradstufe P3a gehäusefest anzuordnen. Die zweite Schalteinheit S2a ist dazu vorgesehen, das Hohlrad P23a der zweiten Planetenradstufe P2a und das Sonnenrad P31a der dritten Planetenradstufe P3a gehäusefest anzuordnen. Die dritte Schalteinheit S3a ist dazu vorgesehen, das Sonnenrad P31a der dritten Planetenradstufe P3a und den Planetenradträger P32a der dritten Planetenradstufe P3a drehfest miteinander zu verbinden. Ist die dritte Schalteinheit S3a geschlossen, sind das Sonnenrad P31a und der Planetenradträger P32a der dritten Planetenradstufe P3a drehfest miteinander verbunden. Die dritte Planetenradstufe P3a ist dadurch verblockt. Alternativ kann die dritte Schalteinheit S3a auch dazu vorgesehen sein, das Sonnenrad P31a und das Hohlrad P33a der dritten Planetenradstufe P3a oder den Planetenradträger P32a und das Hohlrad P33a der dritten Planetenradstufe P3a permanent drehfest miteinander zu verbinden.The first switching unit S1a is provided to arrange the planet carrier P22a of the second planetary gear P2a and the ring gear P33a of the third planetary gear P3a fixed to the housing. The second switching unit S2a is provided to arrange the ring gear P23a of the second planetary gear P2a and the sun gear P31a of the third planetary gear P3a fixed to the housing. The third switching unit S3a is provided to non-rotatably connect the sun gear P31a of the third planetary gear P3a and the planet carrier P32a of the third planetary gear P3a. If the third switching unit S3a is closed, the sun gear P31a and the planet carrier P32a of the third planetary gear P3a are connected to each other in a rotationally fixed manner. The third planetary gear P3a is thereby blocked. Alternatively, the third shift unit S3a may also be provided to the sun gear P31a and the ring gear P33a of the third planetary gear P3a or the planet P32a and the ring gear P33a of third planetary gear P3a permanently rotatably connected to each other.
Sämtliche Schalteinheiten S1a, S2a, S3a sind außenliegend ausgeführt, d. h. eine Betätigungsmittelversorgung der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a ist ohne Durchführung von Betriebsmittelleitungen durch ein drehbar gelagertes Bauteil realisierbar. Keine der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a ist innenliegend ausgeführt, d. h. erfordert eine Betriebsmitteldurchführung durch ein drehbar gelagertes Bauteil. Sämtliche Schalteinheiten S1a, S2a, S3a sind hydraulisch betätigt.All switching units S1a, S2a, S3a are outboard, d. H. An actuating means supply of the switching units S1a, S2a, S3a can be realized without carrying out operating medium lines by a rotatably mounted component. None of the switching units S1a, S2a, S3a is internal, d. H. requires a resource bushing through a rotatably mounted component. All switching units S1a, S2a, S3a are hydraulically actuated.
In der beschriebenen Ausgestaltung weist der Achsantrieb
Das Mehrstufengetriebe
Das Mehrstufengetriebe
Das Mehrstufengetriebe
Das Mehrstufengetriebe
Es hat sich gezeigt, dass jeweils die erste Schalteinheit S1a, S1b, S1c besonders vorteilhafter Weise als formschlüssige Schalteinheit ausgebildet ist. Durch die Ausbildung als der ersten Schalteinheit S1a, S1b, S1c als formschlüssige Schalteinheit zeigt sich, dass ein Wirkungsgrad der Antriebsvorrichtung erhöht werden kann, wobei insgesamt immer noch ein akzeptabler Schaltkomfort erreicht werden kann. Weiterhin kann der Wirkungsgrad der Antriebsvorrichtung dadurch weiter erhöht werden, dass jeweils die dritte Schalteinheit S3a, S3b, S3c als formschlüssige Schalteinheit ausgebildet ist. Auch hiermit kann noch ein akzeptabler Schaltkomfort erreicht werden. Nach eingehender Untersuchung aller Vor- und Nachteile erweist es sich als besonders vorteilhaft, jeweils sowohl die erste Schalteinheit S1a, S1b, S1c als auch die dritte Schalteinheit S3a, S3b, S3c als formschlüssige Schalteinheit auszubilden und jeweils die zweite Schalteinheit S2a, S2b, S2c als reibschlüssige Schalteinheit auszubilden.It has been found that in each case the first switching unit S1a, S1b, S1c is formed in a particularly advantageous manner as a form-locking switching unit. The design as the first switching unit S1a, S1b, S1c as a form-locking switching unit shows that an efficiency of the drive device can be increased, wherein overall an acceptable shifting comfort can still be achieved. Furthermore, the efficiency of the drive device can be further increased by the fact that in each case the third switching unit S3a, S3b, S3c is designed as a form-locking switching unit. Also hereby an acceptable shifting comfort can still be achieved. After thorough investigation of all advantages and disadvantages, it proves to be particularly advantageous to each form both the first switching unit S1a, S1b, S1c and the third switching unit S3a, S3b, S3c as a form-locking switching unit and in each case the second switching unit S2a, S2b, S2c as form frictional switching unit.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Elektromotorelectric motor
- 1111
- Achsantriebfinal drive
- 1212
- MehrstufengetriebeMulti-speed transmission
- 1313
- GetriebeeingangselementTransmission input member
- 1414
- GetriebeausgangselementTransmission output member
- 1515
- Getriebegehäusegearbox
- 1616
- Getriebeelementgear element
- 1717
- Getriebeelementgear element
- 1818
- Getriebeelementgear element
- 1919
- Getriebeelementgear element
- P1P1
- Planetenradstufeplanetary gear
- P11P11
- Sonnenradsun
- P12P12
- Planetenradträgerplanet
- P13P13
- Hohlradring gear
- P14P14
- Planetenräderplanetary gears
- P2P2
- Planetenradstufeplanetary gear
- P21P21
- Sonnenradsun
- P22P22
- PlanetenradtägerPlanetenradtäger
- P23P23
- Hohlradring gear
- P24P24
- Planetenräderplanetary gears
- P3P3
- PlanetenrastufePlanetenrastufe
- P31P31
- Sonnenradsun
- P32P32
- Planetenradträgerplanet
- P33P33
- Hohlradring gear
- P34P34
- Planetenräderplanetary gears
- S1S1
- Schalteinheitswitching unit
- S11S11
- Kopplungselementcoupling element
- S12S12
- Kopplungselementcoupling element
- S2S2
- Schalteinheitswitching unit
- S21S21
- Kopplungselementcoupling element
- S22S22
- Kopplungselementcoupling element
- S3S3
- Schalteinheitswitching unit
- S31S31
- Kopplungselementcoupling element
- S32S32
- Kopplungselementcoupling element
- V1V1
- VorwärtsgetriebegangForward gear
- V2V2
- VorwärtsgetriebegangForward gear
- V3V3
- VorwärtsgetriebegangForward gear
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R083 | Amendment of/additions to inventor(s) | ||
R163 | Identified publications notified | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: MERCEDES-BENZ GROUP AG, DE Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE Owner name: DAIMLER AG, DE Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: MERCEDES-BENZ GROUP AG, DE Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, STUTTGART, DE |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication |