DE102018129928A1

DE102018129928A1 - Electromechanical drive arrangement for a motor vehicle

Info

Publication number: DE102018129928A1
Application number: DE102018129928.1A
Authority: DE
Inventors: Christian Hartmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2020-05-28

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromechanische Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor, einem Reduktionsgetriebe, das als Stirnradgetriebe ausgeführt ist und eine Eingangswelle sowie eine Ausgangswelle aufweist, wobei das Reduktionsgetriebe eine erste Stirnradstufe mit einem ersten Übersetzungsverhältnis und eine zweite Stirnradstufe mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis aufweist, die erste Stirnradstufe ein erstes Antriebsstirnrad und ein Abtriebsstirnrad aufweist, das erste Antriebsstirnrad auf der Eingangswelle sitzt und in das erste Abtriebsstirnrad eingreift, das auf der Ausgangswelle sitzt, die zweite Stirnradstufe ein zweites Antriebsstirnrad, ein Zwischenrad und ein zweites Abtriebsstirnrad aufweist, das zweite Antriebsstirnrad auf der Eingangswelle sitzt und dabei in das Zwischenrad eingreift, das Zwischenrad in das zweite Abtriebsstirnrad eingreift, das auf der Ausgangswelle sitzt, zwischen der Ausgangswelle und dem ersten Abtriebsstirnrad ein erster Freilauf vorgesehen ist, zwischen der Ausgangswelle und dem zweiten Abtriebsstirnrad ein zweiter Freilauf vorgesehen ist, der erste Freilauf bei Drehung der Eingangswelle in einer ersten Drehrichtung in einen Koppelungszustand gelangt und dabei die Ausgangswelle treibt, und der zweite Freilauf bei Drehung der Eingangswelle in einer der ersten Drehrichtung entgegengesetzten, zweiten Drehrichtung in einen Koppelungszustand gelangt und dabei die Ausgangswelle treibt.The invention relates to an electromechanical drive arrangement for a motor vehicle with an electric motor with a stator and a rotor, a reduction gear, which is designed as a spur gear and has an input shaft and an output shaft, the reduction gear having a first spur gear stage with a first transmission ratio and a second Spur gear stage with a second transmission ratio, the first spur gear stage has a first drive spur gear and an output spur gear, the first drive spur gear sits on the input shaft and engages in the first output spur gear that sits on the output shaft, the second spur gear stage has a second drive spur gear, an idler gear and a second Has driven spur gear, the second drive spur gear sits on the input shaft and thereby engages in the idler gear, the idler gear engages in the second output spur gear, which sits on the output shaft, between the output shaft u nd a first freewheel is provided for the first driven spur gear, a second freewheel is provided between the output shaft and the second driven spur gear, the first freewheel comes into a coupling state when the input shaft rotates in a first direction of rotation and thereby drives the output shaft, and the second freewheel when rotated the input shaft in a direction opposite to the first direction of rotation, comes into a coupling state and drives the output shaft.

Description

Gebiet der ErfindungField of the Invention

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromechanische Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor, einem Reduktionsgetriebe, das als Stirnradgetriebe ausgeführt ist, und einem Achsdifferentialgetriebe, zur Verzweigung der über das Reduktionsgetriebe geführten Antriebsleistung auf eine erste und eine zweite Radantriebswelle.The invention relates to an electromechanical drive arrangement for a motor vehicle with an electric motor, a reduction gear, which is designed as a spur gear, and an axle differential gear, for branching the drive power via the reduction gear to a first and a second wheel drive shaft.

Aus DE 10 2015 110 839 A1 ist eine derartige Antriebsanordnung bekannt. Das Stirnradgetriebe ist dort als zweistufig schaltbares Getriebe ausgeführt. Das Stirnradgetriebe weist eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle auf. Auf der Eingangswelle sitzen zwei Antriebsstirnräder, auf der Ausgangswelle sitzen zwei getriebene Stirnräder sowie ein zur Weiterführung der Leistung vorgesehenes Abtriebszahnrad. Das auf der Eingangswelle sitzende erste Antriebsstirnrad und das mit diesem in Eingriff stehende getriebene erste Stirnrad der Ausgangswelle realisieren ein erstes Übersetzungsverhältnis. Das auf der Eingangswelle sitzende zweite Antriebsstirnrad und das mit diesem in Eingriff stehende zweite Stirnrad der Ausgangswelle realisieren ein zweites Übersetzungsverhältnis. Das zweite Antriebsstirnrad ist mit der Eingangswelle über eine Kupplungseinrichtung schaltbar koppelbar. Die beiden auf der Ausgangswelle sitzenden und dabei getriebenen Räder sind über Freiläufe mit der Ausgangswelle gekoppelt, sodass die Ausgangswelle das jeweilige nicht lastführende, jedoch in gleicher Richtung mitlaufende getriebene Rad überholen kann. Einer der Freiläufe ist dabei schaltbar überbrückbar.Out DE 10 2015 110 839 A1 such a drive arrangement is known. The spur gear is designed as a two-stage switchable gear. The spur gear has an input shaft and an output shaft. Two drive spur gears sit on the input shaft, two driven spur gears sit on the output shaft and an output gear provided to continue the power. The first drive spur gear seated on the input shaft and the driven first spur gear of the output shaft meshing with it implement a first transmission ratio. The second drive spur gear seated on the input shaft and the second spur gear of the output shaft meshing with it implement a second transmission ratio. The second drive spur gear can be coupled to the input shaft via a coupling device. The two wheels, which are driven and driven on the output shaft, are coupled to the output shaft via freewheels, so that the output shaft can overtake the driven wheel that is not carrying the load but is traveling in the same direction. One of the freewheels is switchable and can be bridged.

Bei verbreiteten Getriebekonzepten mit Stirnradstufen werden die zu schaltenden Gänge, wie oben schon beschrieben, mit Hilfe von Kupplungen und Synchronisationen geschaltet. Um einen Gang während der Fahrt einlegen zu können, wird zunächst durch das Treten der Kupplung der Motor von der Eingangswelle des Getriebes kinematisch getrennt. Anschließend wird die Drehzahl der Eingangswelle unter Berücksichtigung des Zielübersetzungsverhältnisses auf die Drehzahl des gewählten Gangrades synchronisiert. Erst dann wird eine formschlüssige Verbindung der Eingangswelle mit dem Rad des gewünschten Ganges herbeigeführt. Dieser Vorgang ist in automatisierten Getriebekonzepten insofern kritisch, als bei den Schaltvorgängen der Verbrennungsmotor vom Getriebe getrennt wird. Dementsprechend fließt temporär keine Leistung über das Getriebe. Es entsteht eine sogenannte Zugkraftunterbrechung, welche vom Fahrer als komfortbeeinflussende Längsdynamikschwingung wahrnehmbar ist. In manuell geschalteten Getrieben ist dieser Vorgang weniger kritisch, da der Fahrer selbst den Schaltvorgang veranlasst und der Zugkrafteinbruch damit kausal einhergeht. In automatisierten Getriebekonzepten wird der Fahrer mehr oder weniger durch die schaltungsbedingten Längsdynamikschwingungen überrascht. Bei einem Doppelkupplungsgetriebe kann dieses Problem durch eine Überblendung des Schließens und Öffnens der Kupplungen vermieden werden. Diese Überblendung kann auch unter Last erfolgen, so dass es zu keiner Zugkraftunterbrechung kommt.In the case of widespread gear concepts with spur gear stages, the gears to be shifted, as already described above, are shifted with the aid of clutches and synchronizations. In order to be able to engage a gear while driving, the motor is first kinematically separated from the input shaft of the transmission by stepping on the clutch. The speed of the input shaft is then synchronized with the speed of the selected gear, taking into account the target gear ratio. Only then is there a positive connection of the input shaft to the wheel of the desired gear. This process is critical in automated transmission concepts insofar as the internal combustion engine is separated from the transmission during the switching processes. Accordingly, temporarily no power flows through the transmission. A so-called traction force interruption occurs, which the driver can perceive as a longitudinal dynamic vibration that affects comfort. This process is less critical in manually shifted transmissions, since the driver himself initiates the shifting process and the drop in tractive force is causally related. In automated transmission concepts, the driver is more or less surprised by the shift-related longitudinal dynamic vibrations. In the case of a double clutch transmission, this problem can be avoided by cross-fading the opening and closing of the clutches. This cross-fading can also take place under load, so that there is no interruption in tractive power.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromechanische Antriebseinrichtung zu schaffen, die sich durch einen robusten und kostengünstig realisierbaren Aufbau sowie ein vorteilhaftes mechanisches Betriebsverhalten auszeichnet.The invention has for its object to provide an electromechanical drive device which is characterized by a robust and inexpensive to implement construction and an advantageous mechanical operating behavior.

Erfindungsgemäße LösungSolution according to the invention

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine elektromechanische Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit:

- einem Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor,
- einem Reduktionsgetriebe, das als Stirnradgetriebe ausgeführt ist und eine Eingangswelle sowie eine Ausgangswelle aufweist, wobei
- das Reduktionsgetriebe eine erste Stirnradstufe mit einem ersten Übersetzungsverhältnis und eine zweite Stirnradstufe mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis aufweist,
- die erste Stirnradstufe ein erstes Antriebsstirnrad und ein Abtriebsstirnrad aufweist,
- das erste Antriebsstirnrad auf der Eingangswelle sitzt und in das erste Abtriebsstirnrad eingreift, das auf der Ausgangswelle sitzt,
- die zweite Stirnradstufe ein zweites Antriebsstirnrad, ein Zwischenrad und ein zweites Abtriebsstirnrad aufweist,
- das zweite Antriebsstirnrad auf der Eingangswelle sitzt und dabei in das Zwischenrad eingreift,
- das Zwischenrad in das zweite Abtriebsstirnrad eingreift, das auf der Ausgangswelle sitzt,
- zwischen der Ausgangswelle und dem ersten Abtriebsstirnrad ein erster Freilauf vorgesehen ist,
- zwischen der Ausgangswelle und dem zweiten Abtriebsstirnrad ein zweiter Freilauf vorgesehen ist,
- der erste Freilauf bei Drehung des Rotors in einer ersten Drehrichtung in einen Koppelungszustand gelangt und das erste Abtriebsstirnrad dabei die Ausgangswelle treibt, und
- der zweite Freilauf bei Drehung des Rotors in einer der ersten Drehrichtung entgegengesetzten, zweiten Drehrichtung in einen Koppelungszustand gelangt und dabei das zweite Abtriebsstirnrad über den zweiten Freilauf die Ausgangswelle treibt.

This object is achieved according to the invention by an electromechanical drive arrangement for a motor vehicle with:

an electric motor with a stator and a rotor,
- A reduction gear, which is designed as a spur gear and has an input shaft and an output shaft, wherein
the reduction gear has a first spur gear stage with a first transmission ratio and a second spur gear stage with a second transmission ratio,
the first spur gear stage has a first drive spur gear and an output spur gear,
the first drive spur gear is seated on the input shaft and engages in the first output spur gear which is seated on the output shaft,
the second spur gear stage has a second drive spur gear, an idler gear and a second driven spur gear,
the second drive spur gear is seated on the input shaft and thereby engages in the idler gear,
- The intermediate gear engages in the second driven spur gear, which sits on the output shaft,
a first freewheel is provided between the output shaft and the first driven spur gear,
a second freewheel is provided between the output shaft and the second driven spur gear,
the first freewheel comes into a coupling state when the rotor rotates in a first direction of rotation and the first driven spur gear drives the output shaft, and
- the second freewheel comes into a coupling state when the rotor rotates in a second rotational direction opposite the first rotational direction and the second driven spur gear drives the output shaft via the second freewheel.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine Antriebsanordnung zu schaffen, bei welcher mit hoher Dynamik und ohne signifikante Zugkraftunterbrechung durch Drehrichtungswechsel des Elektromotors das Übersetzungsverhältnis an die Fahrzeuggeschwindigkeit und den aktuellen Antriebsdrehmomentenbedarf angepasst werden kann. Die Antriebsanordnung kann so ausgelegt sein, dass diese eine der Übersetzungsstufen als Übersetzungsstufe für den primär genutzten Standardbetrieb vorsieht. Die durch Drehrichtungsumkehr des Elektromotors aktivierbare andere Übersetzungsstufe kann dann entweder die Stufe für sehr hohe Fahrzeugendgeschwindigkeiten oder für sehr hohe Radantriebsdrehmomente sein.This advantageously makes it possible to create a drive arrangement in which the transmission ratio can be adapted to the vehicle speed and the current drive torque requirement with high dynamics and without significant interruption of the tractive force by changing the direction of rotation of the electric motor. The drive arrangement can be designed in such a way that it provides one of the translation stages as a translation stage for the primary standard operation. The other transmission stage that can be activated by reversing the direction of rotation of the electric motor can then either be the stage for very high final vehicle speeds or for very high wheel drive torques.

Die Auswahl der jeweiligen Übersetzungsstufe kann von Zusatzinformationen abhängig getroffen werden, so dass z.B. beim Anfahren aus dem Stand bei ansteigender Fahrbahn zunächst die Stufe mit der höheren Übersetzung durch eine elektronische Steuereinrichtung ausgewählt wird, wogegen in einer Phase mit weitgehend lastfreiem Segelbetrieb dann für den weiteren Antrieb die Motordrehrichtung gewählt wird, bei welcher die Übersetzungsstufe für hohe Fahrzeuggeschwindigkeiten den Leistungstransfer übernimmt. Die Wechsel der Übersetzungsstufe können im Rahmen einer weitgehend lastfreien Fahrzeugbetriebsphase erfolgen und müssen nicht auf eine bestimmte Motordrehzahl oder Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt sein. So kann z.B. ein Kriterium für das Schalten zwischen den Übersetzungsverhältnissen für einen relativ breiten Geschwindigkeitsbereich vorgesehen sein und das Schalten erfolgt, wenn in diesem Bereich temporär eine lediglich geringe Lastanforderung besteht, wobei diese bei einem Hybridfahrzeug auch durch entsprechende Ansteuerung des Primärantriebs aktiv herbeigeführt werden kann. Durch das erfindungsgemäße Konzept wird es möglich, dass das Fahrzeug ohne Mitnahme des Rotors des Elektromotors einen Rollzustand einnimmt, wobei dann in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit bei Vorliegen einer Lastanforderung durch die Steuereinrichtung entschieden wird, mit welchem Übersetzungsverhältnis der Lastanforderung entsprochen werden soll und das gewünschte Übersetzungsverhältnis durch Einstellung der dieses Übersetzungsverhältnis generierenden Motordrehrichtung gewählt wird. Der Rotor und selbst die Ausgangswelle wird bei der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung nicht zwangsweise mitgeschleppt und bei Antrieb des Fahrzeuges durch einen Primärantrieb können dann beide Abtriebszahnräder die Ausgangswelle überholen. Es ist weiterhin möglich, die Wahl des Übersetzungsverhältnisses von fahrerseitig vorgenommenen Einstellungen abhängig zu machen. So ist es möglich, dem Fahrer im Bereich des Bedienumfeldes Eingabeeinrichtungen bereitzustellen, durch welche dieser z.B. einen bestimmten „Gang“ und damit eine bestimmte Drehrichtung des Motors wählen kann. Weiterhin kann er auch einen bestimmten Betriebsmodus, z.B. einen Sportbetriebsmodus wählen, bei welchem sich eine für das Beschleunigen optimierte Schaltcharakteristik ergibt, oder einen Energiesparmodus, in welchem der Elektromotor in einem hinsichtlich des Wirkungsgrades vorteilhaften Drehzahlbereich aktiv ist.The selection of the respective translation level can be made depending on additional information, so that e.g. when starting from a standing start with an increasing lane, the level with the higher gear ratio is selected by an electronic control device, whereas in a phase with largely no-load sailing operation, the engine direction of rotation is selected for the further drive, at which the gear ratio level for high vehicle speeds takes over the power transfer . The change in gear ratio can take place in the context of a largely load-free vehicle operating phase and do not have to be fixed to a specific engine speed or vehicle speed. For example, a criterion for switching between the gear ratios can be provided for a relatively wide speed range and the switching takes place if there is temporarily only a low load requirement in this area, which can also be actively brought about in a hybrid vehicle by appropriate activation of the primary drive. The concept according to the invention makes it possible for the vehicle to assume a rolling state without entrainment of the rotor of the electric motor, it then being decided depending on the vehicle speed in the presence of a load request by the control device, with which gear ratio the load request should be met and the desired gear ratio is selected by setting the motor direction of rotation generating this transmission ratio. The rotor and even the output shaft are not necessarily entrained in the drive arrangement according to the invention, and when the vehicle is driven by a primary drive, both output gears can overtake the output shaft. It is also possible to make the choice of the transmission ratio dependent on the settings made by the driver. It is thus possible to provide the driver with input devices in the area of the operating environment, by means of which he can e.g. can choose a certain "gear" and thus a certain direction of rotation of the motor. Furthermore, it can also have a specific operating mode, e.g. select a sports operating mode, in which there is a switching characteristic optimized for acceleration, or an energy-saving mode, in which the electric motor is active in a speed range that is advantageous in terms of efficiency.

Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung kann in vorteilhafter Weise einen Sekundärantrieb für ein Kraftfahrzeug bilden, während an der anderen Achse des Kraftfahrzeuges der Primärantrieb beispielsweise in Form eines Verbrennungsmotors oder einer weiteren elektrischen Maschine sitzt. Durch den Primärantrieb werden beispielsweise auch Funktionen, wie das Fahren im Rückwärtsgang und die Rekuperation übernommen. Außerdem kann in weiterhin vorteilhafter Weise der Primärantrieb etwaige Schaltpausen (beim Umpolen der E-Maschine) und die Zugkraftunterbrechungen bei Schaltvorgängen des Sekundärantriebs „überblenden“. Der Sekundärantrieb, oder wahlweise auch die gesamte Achse mit dem Sekundärantrieb, ist vorzugsweise optional abschaltbar (AWD-Disconnection, Hang-On-Kupplung). Alternativ, oder auch parallel dazu, sind in der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung vorzugsweise an geeigneten Stellen form- oder reibschlüssig koppelnde (z.B. Klauen-) Kupplungen vorgesehen, um die Freiläufe im Bedarfsfall für Rückwärtsfahrt und Rekuperation zu überbrücken.The drive device according to the invention can advantageously form a secondary drive for a motor vehicle, while the primary drive is located on the other axis of the motor vehicle, for example in the form of an internal combustion engine or another electrical machine. The primary drive also takes over functions such as driving in reverse and recuperation. In addition, the primary drive can advantageously “crossfade” any switching breaks (when reversing the polarity of the electric machine) and the interruption in tractive power during switching operations of the secondary drive. The secondary drive, or optionally the entire axis with the secondary drive, can preferably be optionally switched off (AWD disconnection, hang-on coupling). Alternatively, or in parallel to this, the drive device according to the invention preferably provides positive or frictional (e.g. claw) couplings at suitable points in order to bridge the freewheels for reverse travel and recuperation if necessary.

Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass der erste Freilauf im ersten Abtriebszahnrad angeordnet ist. Der zweite Freilauf ist dann vorzugsweise im zweiten Abtriebszahnrad angeordnet. Die Freiläufe können als form- und/oder reibschlüssig koppelnde Freiläufe oder Überholkupplungen ausgebildet sein. Sie können so ausgebildet sein, dass die Herbeiführung eines Koppelungszustands auch unter Wirkung von Zahnreaktionskräften und z.B. einer damit einhergehenden, zumindest geringen axiale Verlagerung eines schräg verzahnten Abtriebsstirnrades unterstützt wird.The drive arrangement according to the invention is preferably designed in such a way that the first freewheel is arranged in the first driven gear. The second freewheel is then preferably arranged in the second driven gear. The freewheels can be designed as positive and / or frictionally coupling freewheels or overrunning clutches. They can be designed such that the establishment of a coupling state also under the action of tooth reaction forces and e.g. an associated, at least slight axial displacement of a helically toothed output spur gear is supported.

Die Antriebsanordnung ist weiterhin vorzugsweise derart ausgebildet, dass über die erste Stirnradstufe ein erstes Übersetzungsverhältnis realisiert wird, dessen Betrag größer ist als der Betrag eines zweiten Übersetzungsverhältnisses, das über die zweite Stirnradstufe realisiert wird. In diesem Fall hat dann das erste Antriebszahnrad einen kleineren Kopfkreisdurchmesser als das zweite Antriebszahnrad. Es ist jedoch auch möglich, die beiden Übersetzungsverhältnisse so abzustimmen, dass das erste Übersetzungsverhältnis betragsmäßig kleiner ist als das zweite. In diesem Falle hat dann das zweite Antriebszahnrad den kleineren Kopfkreisdurchmesser und die Überbrückung der Abstände der Antriebswelle und der Ausgangswelle erfolgt durch jenen Zahnradzug, der durch das Zwischenrad und das zweite Abtriebszahnrad gebildet wird.The drive arrangement is also preferably designed such that a first transmission ratio is realized via the first spur gear stage, the amount of which is greater than the amount of a second gear ratio that is implemented via the second spur gear stage. In this case, the first drive gear has a smaller tip diameter than the second Drive gear. However, it is also possible to coordinate the two gear ratios so that the amount of the first gear ratio is smaller than the second. In this case, the second drive gear has the smaller tip circle diameter and the distances between the drive shaft and the output shaft are bridged by the gear train that is formed by the intermediate gear and the second output gear.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Eingangswelle zur Rotorachse gleichachsig ausgerichtet oder wird direkt durch die Rotorwelle getrieben oder durch die Rotorwelle gebildet.According to a further preferred embodiment of the invention, the input shaft is aligned coaxially with the rotor axis or is driven directly by the rotor shaft or formed by the rotor shaft.

Alternativ zu der oben genannten Variante ist es auch möglich, die Antriebsanordnung so zu gestalten, dass auf der Eingangswelle ein Vorstufenrad sitzt, wobei dieses Vorstufenrad dann durch ein Antriebsritzel angetrieben wird, das auf der Rotorwelle des Elektromotors sitzt.As an alternative to the variant mentioned above, it is also possible to design the drive arrangement in such a way that a preamplifier wheel is seated on the input shaft, this preamplifier wheel then being driven by a drive pinion which is seated on the rotor shaft of the electric motor.

Bei einer Integration eines Achsdifferentialgetriebes direkt in die Antriebsanordnung können das erste und das zweite Abtriebsstirnrad oder zumindest eines dieser Zahnräder direkt über den entsprechenden Freilauf auf ein Umlaufgehäuse, d.h. den Korb des Achsdifferentialgetriebes, aufgesetzt oder seitlich an diesen angesetzt sein. Insbesondere bei einer Anordnung der beiden Abtriebsstirnräder seitlich des Umlaufgehäuses können die Abtriebszahnräder auf Zapfenabschnitten des Umlaufgehäuses sitzen und die Freiläufe können durch Strukturen der Abtriebsstirnräder und des Umlaufgehäuses, sowie axial dazwischen liegende Koppelglieder oder Reibbelagsstrukturen realisiert sein. Die Eingangswelle und die Ausgangswelle sind vorzugsweise zueinander parallel ausgerichtet und das Achsdifferentialgetriebe kann direkt in dem Getriebegehäuse der Antriebsanordnung aufgenommen sein.When an axle differential gear is integrated directly into the drive arrangement, the first and the second driven spur gear or at least one of these gearwheels can be directly connected to a rotating housing, i.e. via the corresponding freewheel. the basket of the axle differential gear, put on or attached to it laterally. In particular with an arrangement of the two driven spur gears to the side of the circulating housing, the driven gears can sit on pin sections of the circulating housing and the freewheels can be realized by structures of the driven spur gears and the circulating housing, as well as coupling members or friction lining structures lying axially therebetween. The input shaft and the output shaft are preferably aligned parallel to one another and the axle differential gear can be accommodated directly in the gear housing of the drive arrangement.

Die Antriebsanordnung ist vorzugsweise dazu ausgelegt, in verbautem Zustand in einem Kraftfahrzeug so angeordnet zu sein, dass die Eingangswelle horizontal und quer zur Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet ist. Die Antriebsanordnung bildet dabei vorzugsweise ein Achsantriebsmodul, das in einem Zwischenbereich zwischen einem linken und einem rechten Fahrzeugrad angeordnet ist. Soweit die Antriebsanordnung als Sekundärantrieb fungiert, sitzt sie dabei vorzugsweise im Bereich der Hinterachse. Es ist möglich, Gehäuseabschnitte der Antriebsanordnung als Anbindungsstellen für Radaufhängungsorgane zu nutzen. Das Gehäuse der Antriebsanordnung kann dabei als Hinterachsträger fungieren und z.B. Lagerstellen für Dreiecks- oder Querlenker sowie auch für Federungsorgane, insbesondere Federbeine oder Torsionsfedern, bereitstellen.The drive arrangement is preferably designed to be arranged in the installed state in a motor vehicle in such a way that the input shaft is aligned horizontally and transversely to the longitudinal direction of the vehicle. The drive arrangement preferably forms an axle drive module which is arranged in an intermediate region between a left and a right vehicle wheel. Insofar as the drive arrangement functions as a secondary drive, it is preferably seated in the area of the rear axle. It is possible to use housing sections of the drive arrangement as connection points for wheel suspension members. The housing of the drive arrangement can act as a rear axle carrier and e.g. Provide bearing points for wishbones or wishbones as well as for suspension elements, especially struts or torsion springs.

Bei der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung sind beide Getriebestufen an der Ausgangswelle mit gleich orientierten Freiläufen ausgestattet, die kinematisch zwischen der Ausgangswelle und den diese treibenden Abtriebsstirnrädern wirksam sind. Je nach Drehrichtung der E-Maschine erfolgt der Kraftfluss entweder über den ersten Gang oder über den zweiten Gang und dabei über eine Zwischenwelle zur Ausgangswelle. Durch die Drehrichtungsumkehr der E-Maschine kann damit zwischen zwei Übersetzungen geschaltet werden.In the drive arrangement according to the invention, both gear stages on the output shaft are equipped with identically oriented freewheels which are kinematically effective between the output shaft and the driven spur gears driving it. Depending on the direction of rotation of the electric motor, the power flow takes place either via the first gear or the second gear and thereby via an intermediate shaft to the output shaft. By reversing the direction of rotation of the electric machine, you can switch between two gear ratios.

Das Getriebe der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung umfasst eine Antriebswelle, eine Zwischenwelle, eine Ausgangswelle und zwei gleich orientierte Freiläufe oder Überholkupplungen als vorzugsweise passive Schaltelemente.The transmission of the drive arrangement according to the invention comprises a drive shaft, an intermediate shaft, an output shaft and two identically oriented freewheels or overrunning clutches as preferably passive switching elements.

Bei einer der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung sitzen auf der Antriebswelle zwei Zahnräder, welche jeweils fest mit der Antriebswelle verbunden sind. Die Zahnräder auf der Ausgangswelle sind jeweils über einen Freilauf mit der Ausgangswelle verbunden. Die Freiläufe der Gangpaare sind dabei gleichläufig ausgeführt. Aufgrund der Drehrichtungsumkehr in der zweiten Stufe rotieren die Abtriebsräder gegenläufig und so wird jeweils nur einer der Freiläufe drehmomentenführend.In one of the drive arrangements according to the invention, two gearwheels sit on the drive shaft, which are each firmly connected to the drive shaft. The gears on the output shaft are each connected to the output shaft via a freewheel. The freewheels of the gear pairs are carried out in the same direction. Due to the reversal of the direction of rotation in the second stage, the driven wheels rotate in opposite directions and so only one of the freewheels is torque-carrying.

Beim ersten Gang erfolgt der Kraftfluss direkt vom ersten Antriebsrad zum ersten Abtriebsstirnrad und dann über den ersten Freilauf auf die Ausgangswelle. Beim zweiten Gang erfolgt der Kraftfluss vom Antriebsrad über das Zwischenrad zum zweiten Abtriebsstirnrad und von dort über den zweiten Freilauf auf die Ausgangswelle. Das Zwischenrad kompensiert die Drehrichtungsumkehr der E-Maschine und das zweite Abtriebsstirnrad wird damit wieder mit der richtigen Drehrichtung angetrieben, allerdings rotiert dann das erste Abtriebsstirnrad in Gegenrichtung und der erste Freilauf wird passiv. Somit ist ein Gangwechsel im Wege einer Drehrichtungsumkehr der E-Maschine möglich. Es wird hierzu in einer einfachsten Ausführungsform keine weitere Schalteinrichtung benötigt, was die Kosten, den benötigten Bauraum und das Gewicht des Getriebes verringert. Es wird auch kein zusätzlicher Schaltaktuator benötigt.In first gear, the power flow takes place directly from the first drive gear to the first driven spur gear and then via the first freewheel onto the output shaft. In second gear, the power flow from the drive gear via the idler gear to the second driven spur gear and from there via the second freewheel to the output shaft. The idler gear compensates for the reversal of the direction of rotation of the electric motor and the second driven spur gear is driven with the correct direction of rotation again, however, the first driven spur gear then rotates in the opposite direction and the first freewheel becomes passive. A gear change is thus possible by reversing the direction of rotation of the electric machine. In a simplest embodiment, no further switching device is required for this, which reduces the costs, the installation space required and the weight of the transmission. No additional switching actuator is required either.

Das erste Stirnradpaar ist durch ein auf der Antriebswelle oder Zwischenwelle sitzendes erstes Zahnradmodul im Zahneingriff mit einem ersten Abtriebsstirnrad auf der Ausgangswelle gebildet. Das zweite Stirnradpaar ist durch ein zweites Zahnradmodul auf der Antriebswelle/Zwischenwelle im Zahneingriff mit einem Umkehrrad gebildet. Das dritte Stirnradpaar ist durch den Zahneingriff des Umkehrrades mit einem zweiten Abtriebsritzel auf der Ausgangswelle gebildet. Das jeweilige die Ausgangswelle treibende Zahnradmodul besteht aus Zahnrad und Freilauf. Die beiden Freiläufe sperren in gleiche Drehrichtungen, jedoch rotieren die Abtriebsräder gegenläufig. Die Wälzlager befinden sich vorzugsweise neben den Freiläufen. Die Ausgangswelle ist vorzugsweise zugleich der Korb, der Steg oder das Umlaufgehäuse eines zur Leistungsverzweigung vorgesehenen Differentialgetriebes. Dieses Differentialgetriebe kann in besonders vorteilhafter Weise als Stirn- oder Kegelraddifferential ausgebildet sein.The first pair of spur gears is formed by a first gear module seated on the drive shaft or intermediate shaft in meshing engagement with a first driven spur gear on the output shaft. The second spur gear pair is formed by a second gear module on the drive shaft / intermediate shaft in meshing engagement with a reversing gear. The third pair of spur gears is formed by the meshing of the reversing gear with a second output pinion on the output shaft. The respective gear module driving the output shaft consists of gear and freewheel. The two freewheels lock in the same Direction of rotation, however, the driven wheels rotate in opposite directions. The roller bearings are preferably located next to the freewheels. The output shaft is preferably at the same time the basket, the web or the revolving housing of a differential gear provided for the power split. This differential gear can be designed in a particularly advantageous manner as a spur or bevel gear differential.

Die Übersetzungsverhältnisse der beiden Stufen können so abgestimmt sein, dass durch diese auch bestimmten Einsatzszenarien besonders vorteilhaft entsprochen werden kann. So kann die hochübersetzende Stufe auf eine Wirkungsgradoptimierung im innerstädtischen Betrieb, z.B. im Betrieb bei Fahrzeuggeschwindigkeiten bis 60 km/h ausgelegt sein und die geringer übersetzende Stufe für den Betrieb außerhalb geschlossener Ortschaften. Vorzugsweise wird jene Stufe welche das Zwischenrad umfasst, für den statistisch selteneren Anwendungsfall herangezogen, so dass die Leistungsführung über den zusätzlichen Zahneingriff des Zwischenrades in das Abtriebszahnrad seltener erfolgt als über die Stufe mit einem direkten Eingriff des Antriebszahnrades in das Abtriebszahnrad der Ausgangswelle.The gear ratios of the two stages can be coordinated in such a way that they can also be used to suit certain application scenarios in a particularly advantageous manner. The high-translation stage can thus optimize efficiency in inner-city operation, e.g. designed for operation at vehicle speeds of up to 60 km / h and the lower gear ratio for operation outside of built-up areas. Preferably, the stage which comprises the idler gear is used for the statistically rarer application, so that the power is more rarely performed via the additional meshing of the idler gear in the driven gear than via the stage with a direct engagement of the drive gear in the driven gear of the output shaft.

FigurenlisteFigure list

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:

1 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen elektromechanischen Antriebsanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen elektromechanischen Antriebsanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit einem in die Ausgangswelle integrierten Achsdifferentialgetriebe;
3 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen elektromechanischen Antriebsanordnung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, ebenfalls mit einem in die Ausgangswelle integrierten Achsdifferentialgetriebe und zudem einem zwischen dem Elektromotor und der Eingangswelle vorgesehenen Vorstufengetriebe.

Further details and features of the invention will become apparent from the following description in conjunction with the drawing. It shows:

1 a schematic representation to illustrate the structure of an electromechanical drive arrangement according to the invention according to a first embodiment of the invention;
2nd a schematic representation to illustrate the structure of an electromechanical drive arrangement according to the invention according to a second embodiment of the invention with an axle differential integrated in the output shaft;
3rd a schematic representation to illustrate the structure of an electromechanical drive arrangement according to the invention according to a third embodiment of the invention, also with an axle differential gear integrated in the output shaft and also a pre-gear provided between the electric motor and the input shaft.

Ausführliche Beschreibung der FigurenDetailed description of the figures

Die Darstellung nach 1 zeigt eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektromechanischen Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug. Die Antriebsanordnung umfasst einen Elektromotor E mit einem Stator S und einem Rotor R sowie ein Reduktionsgetriebe G das als Stirnradgetriebe ausgeführt ist und eine Eingangswelle EW sowie eine Ausgangswelle AW aufweist.The representation after 1 shows a first preferred embodiment of an electromechanical drive arrangement according to the invention for a motor vehicle. The drive arrangement comprises an electric motor E with a stator S and a rotor R as well as a reduction gear G which is designed as a spur gear and an input shaft EW as well as an output shaft AW having.

Das Reduktionsgetriebe G umfasst eine erste Stirnradstufe GS1 mit einem ersten Übersetzungsverhältnis i1 und eine zweite Stirnradstufe GS2 mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis i2. Die erste Stirnradstufe GS1 weist ein erstes Antriebsstirnrad S1A und ein erstes Abtriebsstirnrad S1B auf. Das erste Antriebsstirnrad S1A sitzt auf der Eingangswelle EW und greift in das erste Abtriebsstirnrad S1B ein, das auf der Ausgangswelle AW sitzt.The reduction gear G comprises a first spur gear stage GS1 with a first gear ratio i1 and a second spur gear GS2 with a second gear ratio i2. The first spur gear stage GS1 has a first drive spur gear S1A and a first driven spur gear S1B on. The first drive spur gear S1A sits on the input shaft EW and engages in the first driven spur gear S1B one that's on the output shaft AW sits.

Die zweite Stirnradstufe GS2 weist ein zweites Antriebsstirnrad S2A, ein Zwischenrad S2Z und ein zweites Abtriebsstirnrad S2B auf. Das zweite Antriebsstirnrad S2A sitzt auf der Eingangswelle EW und greift dabei in das Zwischenrad S2Z ein. Das Zwischenrad S2Z greift radial von außen her in das zweite Abtriebsstirnrad S2B ein, das auf der Ausgangswelle AW sitzt.The second spur gear stage GS2 has a second drive spur gear S2A , an intermediate wheel S2Z and a second driven spur gear S2B on. The second drive spur gear S2A sits on the input shaft EW and reaches into the idler gear S2Z a. The intermediate wheel S2Z engages radially from the outside in the second output spur gear S2B one that's on the output shaft AW sits.

Bei der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung ist zwischen der Ausgangswelle AW und dem ersten Abtriebsstirnrad S1B ein erster Freilauf FR1 vorgesehen. Zudem ist zwischen der Ausgangswelle AW und dem zweiten Abtriebsstirnrad S2B ein zweiter Freilauf FR2 vorgesehen. Der erste Freilauf FR1 gelangt in einer ersten Drehrichtung des Rotors R in einen Koppelungszustand und der zweite Freilauf FR2 gelangt bei Drehung des Rotors R in eine der ersten Drehrichtung entgegen gesetzten Drehrichtung in einen Koppelungs- oder Drehmomenten-Transferzustand.In the drive arrangement according to the invention is between the output shaft AW and the first driven spur gear S1B a first freewheel FR1 intended. It is also between the output shaft AW and the second driven spur gear S2B a second freewheel FR2 intended. The first freewheel FR1 arrives in a first direction of rotation of the rotor R in a coupling state and the second freewheel FR2 arrives when the rotor rotates R in a direction of rotation opposite to the first direction of rotation in a coupling or torque transfer state.

Der erste Freilauf FR1 ist im ersten Abtriebszahnrad S1B angeordnet. Der zweite Freilauf FR2 ist im zweiten Abtriebszahnrad S2B angeordnet. Über die erste Stirnradstufe GS1 wird ein erstes Übersetzungsverhältnis i1 realisiert, dessen Betrag bei diesem Ausführungsbeispiel größer ist als der Betrag des zweiten Übersetzungsverhältnisses i2, das über die zweite Stirnradstufe GS2 realisiert wird.The first freewheel FR1 is in the first output gear S1B arranged. The second freewheel FR2 is in the second output gear S2B arranged. Via the first spur gear stage GS1 a first gear ratio i1 is realized, the amount of which in this exemplary embodiment is greater than the amount of the second gear ratio i2, which is via the second spur gear stage GS2 is realized.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Eingangswelle EW zur Rotorachse X des Elektromotors E gleichachsig ausgerichtet und die Eingangswelle EW wird hierbei direkt durch die Rotorwelle RW getrieben oder auch direkt durch die Rotorwelle RW gebildet.In this embodiment, the input shaft EW to the rotor axis X of the electric motor E aligned and the input shaft EW is directly through the rotor shaft RW driven or directly through the rotor shaft RW educated.

Die Darstellung nach 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektromechanischen Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug die insbesondere und vorzugsweise als Hinterachs-Antriebseinheit in ein Kraftfahrzeug eingebunden werden kann.The representation after 2nd shows a second embodiment of an electromechanical drive arrangement according to the invention for a motor vehicle which can be integrated particularly and preferably as a rear axle drive unit in a motor vehicle.

Diese Antriebsanordnung umfasst wiederum einen Elektromotor E mit einem Stator S und einem Rotor R sowie ein Reduktionsgetriebe G das als Stirnradgetriebe ausgeführt ist und eine Eingangswelle EW sowie eine Ausgangswelle AW aufweist. Das Reduktionsgetriebe G umfasst auch hier eine erste Stirnradstufe GS1 mit einem ersten Übersetzungsverhältnis und eine zweite Stirnradstufe GS2 mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis. Die erste Stirnradstufe GS1 weist ein erstes Antriebsstirnrad und ein erstes Abtriebsstirnrad S1B auf. Das erste Antriebsstirnrad S1A sitzt auf der Eingangswelle EW und greift in das erste Abtriebsstirnrad S1B ein, das auf der Ausgangswelle AW sitzt.This drive arrangement in turn comprises an electric motor E with a stator S and a rotor R as well as a reduction gear G which is designed as a spur gear and an input shaft EW as well as an output shaft AW having. The reduction gear G also includes a first spur gear stage GS1 with a first gear ratio and a second spur gear GS2 with a second gear ratio. The first spur gear stage GS1 has a first drive spur gear and a first output spur gear S1B on. The first drive spur gear S1A sits on the input shaft EW and engages in the first driven spur gear S1B one that's on the output shaft AW sits.

Bei der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung ist zwischen der Ausgangswelle AW und dem ersten Abtriebsstirnrad S1B ein erster Freilauf FR1 vorgesehen. Zudem ist zwischen der Ausgangswelle AW und dem zweiten Abtriebsstirnrad S2B ein zweiter Freilauf FR2 vorgesehen. Der erste Freilauf FR1 gelangt in einer ersten Drehrichtung der Rotorwelle in einen Koppelungszustand, und der zweite Freilauf FR2 gelangt in einer der ersten Drehrichtung der Rotorwelle RW entgegengesetzten Drehrichtung in einen Koppelungszustand.In the drive arrangement according to the invention is between the output shaft AW and the first driven spur gear S1B a first freewheel FR1 intended. It is also between the output shaft AW and the second driven spur gear S2B a second freewheel FR2 intended. The first freewheel FR1 comes into a coupling state in a first direction of rotation of the rotor shaft, and the second freewheel FR2 arrives in one of the first directions of rotation of the rotor shaft RW opposite direction of rotation in a coupling state.

Der erste Freilauf FR1 ist im ersten Abtriebszahnrad S1B angeordnet. Der zweite Freilauf FR2 ist im zweiten Abtriebszahnrad S2B angeordnet. Über die erste Stirnradstufe GS1 wird ein erstes Übersetzungsverhältnis realisiert, dessen Betrag größer ist als der Betrag eines zweiten Übersetzungsverhältnisses, das über die zweite Stirnradstufe GS2 realisiert wird.The first freewheel FR1 is in the first output gear S1B arranged. The second freewheel FR2 is in the second output gear S2B arranged. Via the first spur gear stage GS1 a first transmission ratio is realized, the amount of which is greater than the amount of a second transmission ratio, which is via the second spur gear stage GS2 is realized.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Eingangswelle EW zur Rotorachse X des Elektromotors E gleichachsig ausgerichtet und die Eingangswelle EW wird hierbei direkt durch die Rotorwelle RW getrieben oder auch direkt durch die Rotorwelle RW gebildet.In this embodiment, too, is the input shaft EW to the rotor axis X of the electric motor E aligned and the input shaft EW is directly through the rotor shaft RW driven or directly through the rotor shaft RW educated.

Abweichend von der Variante nach 1 ist nunmehr ein Achsdifferentialgetriebe AD das der Verzweigung der Antriebsleistung auf eine linke und eine rechte Radantriebswelle WSL, WSR dient derart in die Antriebsanordnung eingebunden, dass dessen Umlaufgehäuse ADH als Ausgangswelle AW und Träger der beiden Abtriebszahnräder S1B, S2B sowie der Freiläufe FR1, FR2 fungiert. Das Achsdifferentialgetriebe AD ist vorzugsweise als Stirn- oder Kegelraddifferentialgetriebe ausgebildet.Deviating from the variant after 1 is now an axle differential AD that of branching the drive power to a left and a right wheel drive shaft WSL , WSR serves so integrated in the drive assembly that its circulation housing ADH as an output shaft AW and carrier of the two driven gears S1B , S2B as well as the freewheels FR1 , FR2 acts. The axle differential AD is preferably designed as a spur or bevel gear differential gear.

Die Eingangswelle EW und die Ausgangswelle AW sind zueinander parallel ausgerichtet. Die Antriebsanordnung ist dazu ausgelegt, in verbautem Zustand in einem Kraftfahrzeug so angeordnet zu sein, dass die Eingangswelle EW quer zur Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet ist. Dabei kann die Antriebsanordnung ein Achsantriebsmodul bilden, das in einem Zwischenbereich zwischen einem linken und einem rechten Fahrzeugrad LW, RW angeordnet ist.The input shaft EW and the output shaft AW are aligned parallel to each other. The drive arrangement is designed to be arranged in the installed state in a motor vehicle such that the input shaft EW is oriented transversely to the vehicle longitudinal direction. The drive arrangement can form an axle drive module which is located in an intermediate area between a left and a right vehicle wheel LW , RW is arranged.

Die Darstellung nach 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektromechanischen Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, die wiederum vorzugsweise als Vorder- oder Hinterachs-Antriebseinheit in ein Kraftfahrzeug eingebunden werden kann das ggf. über einen Primärantrieb verfügt und bei welchem die erfindungsgemäße Antriebsanordnung als Sekundärantrieb fungiert.The representation after 3rd shows a third embodiment of an electromechanical drive arrangement according to the invention for a motor vehicle, which in turn can preferably be integrated as a front or rear axle drive unit in a motor vehicle which may have a primary drive and in which the drive arrangement according to the invention functions as a secondary drive.

Diese Antriebsanordnung umfasst wiederum einen Elektromotor E mit einem Stator S und einem Rotor R sowie ein Reduktionsgetriebe G das als Stirnradgetriebe ausgeführt ist und eine Eingangswelle EW sowie eine Ausgangswelle AW aufweist. Das Reduktionsgetriebe G umfasst auch hier eine erste Stirnradstufe GS1 mit einem ersten Übersetzungsverhältnis und eine zweite Stirnradstufe GS2 mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis. Die erste Stirnradstufe GS1 weist ein erstes Antriebsstirnrad S1A und ein erstes Abtriebsstirnrad S1B auf. Das erste Antriebsstirnrad S1A sitzt auf der Eingangswelle EW und greift in das erste Abtriebsstirnrad S1B ein, das auf der Ausgangswelle AW sitzt.This drive arrangement in turn comprises an electric motor E with a stator S and a rotor R as well as a reduction gear G which is designed as a spur gear and an input shaft EW as well as an output shaft AW having. The reduction gear G also includes a first spur gear stage GS1 with a first gear ratio and a second spur gear GS2 with a second gear ratio. The first spur gear stage GS1 has a first drive spur gear S1A and a first driven spur gear S1B on. The first drive spur gear S1A sits on the input shaft EW and engages in the first driven spur gear S1B one that's on the output shaft AW sits.

Bei der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung ist zwischen der Ausgangswelle AW und dem ersten Abtriebsstirnrad S1B ein erster Freilauf FR1 vorgesehen. Zudem ist zwischen der Ausgangswelle AW und dem zweiten Abtriebsstirnrad S2B ein zweiter Freilauf FR2 vorgesehen. Der erste Freilauf FR1 wird bei einer Drehung der Eingangswelle in einer erste Drehrichtung lastführend, und der zweite Freilauf FR2 wird bei Drehung der Eingangswelle EW in eine der ersten Drehrichtung der Eingangswelle entgegengesetzte Drehrichtung lastführend.In the drive arrangement according to the invention is between the output shaft AW and the first driven spur gear S1B a first freewheel FR1 intended. It is also between the output shaft AW and the second driven spur gear S2B a second freewheel FR2 intended. The first freewheel FR1 becomes load-carrying when the input shaft rotates in a first direction of rotation, and the second freewheel FR2 becomes when the input shaft rotates EW load-carrying in a direction opposite to the first direction of rotation of the input shaft.

Der erste Freilauf FR1 ist im ersten Abtriebszahnrad S1B angeordnet. Der zweite Freilauf FR2 ist im zweiten Abtriebszahnrad S2B angeordnet. Über die erste Stirnradstufe GS1 wird ein erstes Übersetzungsverhältnis realisiert, dessen Betrag größer ist, als der Betrag eines zweiten Übersetzungsverhältnisses, das über die zweite Stirnradstufe GS2 realisiert wird.The first freewheel FR1 is in the first output gear S1B arranged. The second freewheel FR2 is in the second output gear S2B arranged. Via the first spur gear stage GS1 will be a first Gear ratio realized, the amount of which is greater than the amount of a second gear ratio, which is via the second spur gear stage GS2 is realized.

Abweichend von den Ausführungsbeispielen nach den 1 und 2 ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Eingangswelle EW zur Rotorachse X des Elektromotors E nicht gleichachsig ausgerichtet, sondern zu dieser parallel versetzt. Die Eingangswelle EW wird indirekt unter Einbindung eine Vorstufe GS3 getrieben. Die Vorstufe GS3 umfasst ein Stirnrad S3A das direkt durch die Rotorwelle RW getrieben wird, und weist zudem ein Stirnrad S3B auf, das auf der Eingangswelle EW sitzt und mit dem Stirnrad S3A in Eingriff steht.Deviating from the embodiments according to the 1 and 2nd is the input shaft in this embodiment EW to the rotor axis X of the electric motor E not aligned coaxially, but offset parallel to it. The input shaft EW indirectly becomes a preliminary stage with the involvement GS3 driven. The preliminary stage GS3 includes a spur gear S3A that directly through the rotor shaft RW is driven, and also has a spur gear S3B on that on the input shaft EW sits and with the spur gear S3A is engaged.

Abweichend von der Variante nach 1 und in gleicher Weise wie bei der Variante nach 2 ist nunmehr ein Achsdifferentialgetriebe AD das der Verzweigung der Antriebsleistung auf eine linke und eine rechte Radantriebswelle WSL, WSR dient derart in die Antriebsanordnung eingebunden, dass dessen Umlaufgehäuse ADH als Ausgangswelle AW und Träger der beiden Abtriebszahnräder S1B, S2B und deren Freiläufe FR1, FR2 fungiert. Das Achsdifferentialgetriebe AD ist wiederum vorzugsweise - obwohl abweichend als Kegelraddifferentialgetriebe dargestellt - als Stirnraddifferentialgetriebe ausgebildet.Deviating from the variant after 1 and in the same way as for the variant 2nd is now an axle differential AD that of branching the drive power to a left and a right wheel drive shaft WSL , WSR serves so integrated in the drive assembly that its circulation housing ADH as an output shaft AW and carrier of the two driven gears S1B , S2B and their freewheels FR1 , FR2 acts. The axle differential AD is again preferably - although shown differently as a bevel gear differential gear - as a spur gear differential gear.

Die gleichsinnig orientierten Freiläufe FR1, FR2 gelangen in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Rotors R des Elektromotors E in einen Koppelungs- oder in einen Freilaufzustand. Die Freiläufe FR1, FR2 können als reib- und/oder formschlüssig koppelnde Freiläufe ausgebildet sein. Es ist möglich, die Freiläufe FR1, FR2 auch im Zusammenspiel mit einer axialen Verlagerbarkeit der Stirnräder zu realisieren, so können z.B. die Freiläue so ausgebildet sein, dass diese zunächst als reibschlüssig koppelende Strukturen die ihnen zugeordneten Zahnräder mitnehmen wobei dann aufgrund von Zahnreaktionskräften, z.B. Axialkräften einer entsprechend ausgelegten Schrägverzahnung die Zahnräder axial verlagert werden und dann auch noch einen formschlüssigen Koppelungszustand mit ihrer Antriebswelle einnehmen. Hierdurch ergibt sich ein besonders hohes Drehmonentenübertragungsvermögen und eine Entlastung der Freiläufe. Die gleichsinnig sperrenden Freiläufe FR1, FR2 können auch im Seitenbereich der entsprechenden Stirnräder angeordnet sein und dabei eine Drehmomentenübertragung zwischen den Stirnrädern S1B, S2B und seitlich benachbarten Flanschabschnitten der Ausgangswelle AW oder des Umlaufgehäuses ADH des Achsdifferentiales AD bewirken.The freewheels oriented in the same direction FR1 , FR2 reach depending on the direction of rotation of the rotor R of the electric motor E in a coupling or in a freewheeling state. The freewheels FR1 , FR2 can be designed as friction and / or positive coupling freewheels. It is possible to use the freewheels FR1 , FR2 To be realized in conjunction with an axial displacement of the spur gears, for example, the free-wheel cages can be designed so that they initially take the gears assigned to them as frictionally coupling structures, the gears then being axially displaced due to tooth reaction forces, for example axial forces of a suitably designed helical toothing and then also take a positive coupling state with their drive shaft. This results in a particularly high torque transmission capacity and a relief of the freewheels. The freewheels locking in the same direction FR1 , FR2 can also be arranged in the side area of the corresponding spur gears and thereby a torque transmission between the spur gears S1B , S2B and laterally adjacent flange portions of the output shaft AW or the circulation housing ADH of the axle differential AD cause.

Es ist weiterhin möglich, das erste und das zweite Abtriebszahnrad S1B, S2B und die darin vorgesehenen Freiläufe FR1, FR2 baugleich auszuführen und über das Zwischenrad S2Z dann den Zahnradzug zum zweiten Antriebszahnrad S2A zu schließen, das dann einen kleineren Kopfkreisdurchmesser aufweist als das erste Antriebszahnrad S1A. In diesem Falle wird dann das betragsmäßig größere Übersetzungsverhältnis über die zweite Stirnradstufe GS2 bewerkstelligt.It is also possible to use the first and the second driven gear S1B , S2B and the freewheels provided in it FR1 , FR2 identical in construction and via the idler gear S2Z then the gear train to the second drive gear S2A close, which then has a smaller tip diameter than the first drive gear S1A . In this case, the transmission ratio, which is greater in terms of amount, is then via the second spur gear stage GS2 accomplished.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es auch in vorteilhafter Weise möglich, die beiden Stirnradstufen GS1, GS2 so auszulegen, das auch die Achse X2 des Zwischenrades S2Z in der durch die Achsen XEW, XAW der Eingangswelle EW und der Ausgangswelle EW definierten Achsebene zu liegen kommt. Diese Maßnahme ist insbesondere für die Realisierung des hier nicht dargestellten Getriebegehäuses in Wannenbauweise von besonderem Vorteil. Soweit das Getriebegehäuse in Topfbauweise realisiert wird, kann die Achse X2 des Zwischenrades S2Z auch zur vorstehend gennannten Ebene parallel versetzt sein. Die Eingangswelle EW und die Ausgangswelle AW, insbesondere wenn diese das Achsdifferentialgetriebe AD trägt, werden dann vorzugsweise von einander entgegen gesetzten Seiten in das Getriebegehäuse eingesteckt. Der Abschluss des Getriebegehäuses auf der Seite des Elektromotors E kann durch einen Anschlussflansch des Elektromotors bewerkstelligt werden oder auch durch einen Gehäuseabschnitt der das Vorstufengetriebe GS3 in sich trägt. Jenes Vorstufengetriebe GS3 kann auch konstruktiv abweichend realisiert sein, insbesondere als Planetengetriebe oder auch als Getriebe, bei welchem das Ritzel S3A direkt in eines der Antriebsräder S1A, S2A der Eingangswelle EW eingreift.According to a further aspect of the invention, it is also advantageously possible for the two spur gear stages GS1 , GS2 to be interpreted as including the axis X2 of the idler gear S2Z in through the axes XEW , XAW the input shaft EW and the output shaft EW defined axis plane comes to rest. This measure is particularly advantageous for the implementation of the transmission housing, not shown here, in a tub construction. As far as the gear housing is realized in pot design, the axis can X2 of the idler gear S2Z also be offset parallel to the above-mentioned plane. The input shaft EW and the output shaft AW , especially if this is the axle differential AD is then preferably inserted into the gear housing from opposite sides. The conclusion of the gearbox on the side of the electric motor E can be accomplished by a connection flange of the electric motor or also by a housing section of the pre-stage transmission GS3 carries within itself. That pre-transmission GS3 can also be implemented in a different construction, in particular as a planetary gear or as a gear in which the pinion S3A directly into one of the drive wheels S1A , S2A the input shaft EW intervenes.

Im breiten Sinne besteht die Erfindung in einer elektromechanischen Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit zwei Stirnradstufen die parallele Leistungstransferwege mit abweichenden Übersetzungsverhältnissen bilden, wobei diese Stirnradstufen gegensinnige Übersetzungen liefern und unter Einbindung gleichsinnig orientierter und auf der Ausgangswelle sitzender Freiläufe mit der Ausgangswelle kinematisch gekoppelt sind und damit die unterschiedlichen Übersetzungen durch Wahl der Drehrichtung des Elektromotors für den Leistungstransfer zum Getriebeausgang, insbesondere einem integrierten Achsdifferentialgetriebe selektierbar sind.In a broad sense, the invention consists in an electromechanical drive arrangement for a motor vehicle with two spur gear stages which form parallel power transfer paths with different transmission ratios, these spur gear stages deliver opposing translations and are kinematically coupled to the output shaft with the inclusion of freewheels that are oriented in the same direction and are seated on the output shaft, and thus the Different gear ratios can be selected by choosing the direction of rotation of the electric motor for the power transfer to the transmission output, in particular an integrated axle differential gear.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102015110839 A1 [0002]

Claims

Electromechanical drive arrangement for a motor vehicle with: - an electric motor (E) with a stator (S) and a rotor (R), - A reduction gear (G), which is designed as a spur gear and has an input shaft (EW) and an output shaft (AW), wherein the reduction gear (G) has a first spur gear stage (GS1) with a first transmission ratio and a second spur gear stage (GS2) with a second transmission ratio, the first spur gear stage (GS1) has a first drive spur gear (S1A) and a first output spur gear (S1B), the first drive spur gear (S1A) sits on the input shaft (EW) and engages in the first driven spur gear (S1B), which sits on the output shaft (AW), the second spur gear stage (GS2) has a second drive spur gear (S2A), an idler gear (S2Z) and a second driven spur gear (S2B), - The second drive spur gear (S2A) sits on the input shaft (EW) and thereby engages in the idler gear (S2Z), - The intermediate gear (S2Z) engages in the second output spur gear (S2B), which sits on the output shaft (AW), a first freewheel (FR1) is provided between the output shaft (AW) and the first driven spur gear (S1B), a second freewheel (FR2) is provided between the output shaft (AW) and the second driven spur gear (S2B), - The first freewheel (FR1) causes a power transfer to the output shaft (AW) when the input shaft (EW) rotates in a first direction of rotation, and - The second freewheel (FR2) causes a power transfer to the output shaft (AW) when the input shaft (EW) rotates in a second direction of rotation opposite to the first direction of rotation.

Electromechanical drive arrangement after Claim 1 , characterized in that it comprises an axle differential gear (AD) for branching the drive power via the reduction gear (G) to a first and a second wheel drive shaft (WSL, WSR).

Electromechanical drive arrangement after Claim 2 , characterized in that the axle differential (AD) to the output shaft (AW) is arranged coaxially.

Electromechanical drive arrangement after Claim 3 , characterized in that the axle differential (AD) comprises a circulating housing (ADH) and that this circulating housing (ADH) forms part of the output shaft (AW) and in this case carries the first output gear (S1B) with the integration of the first freewheel (FR1).

Electromechanical drive arrangement according to at least one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the first freewheel (FR1) is arranged in the first driven gear (S1B).

Electromechanical drive arrangement according to at least one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the second freewheel (FR2) is arranged in the second driven gear (S2B).

Electromechanical drive arrangement according to at least one of the Claims 1 to 6 , characterized in that a first gear ratio is realized via the first spur gear stage (GS1), the amount of which is greater than the amount of a second gear ratio which is implemented via the second spur gear stage (GS2).

Electromechanical drive arrangement according to at least one of the Claims 1 to 7 , characterized in that the input shaft (EW) is aligned with the rotor axis (X).

Electromechanical drive arrangement according to at least one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the input shaft (EW) is driven directly by the rotor shaft (RW) or is formed by the rotor shaft (RW).

Electromechanical drive arrangement according to at least one of the Claims 1 to 9 , characterized in that a preamplifier wheel (S3B) is seated on the input shaft (EW) and that this preamplifier wheel (S3B) is driven by a drive pinion (S3A) which is seated on the rotor shaft (RW).