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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Ein Fahrzeug mit Elektroantrieb kann ein automatisiertes zwei- oder mehrgängiges Getriebe mit zwei Elektromaschinen aufweisen. Im Stand der Technik werden solche zwei- oder mehrgängigen Getriebe meist durch elektrisch oder hydraulisch betätigte kraftschlüssige Lamellenkupplungen oder formschlüssige , Klauenkupplungen geschaltet. Bei solchen Formschlussschaltungen sind zusätzliche Synchronisierungen mittels zusätzlicher Bauteile und/oder Synchronisierungen durch entsprechende Ansteuerung der Elektromaschinen erforderlich. Kraftschlüssige nasse Lamellenkupplungen weisen zudem starke Schleppverluste durch das Öl zwischen den Lamellen auf. Beispielhaft ist aus der
DE 10 2014 109 776 A1 ein ZweigangGetriebe mit einer Elektromaschine bekannt, die eine Freilaufkupplung und eine kraftschlüssige Lamellenkupplung ohne Drehrichtungsänderung der Elektromaschine aufweist. Aus der
DE 10 2014 116 412 A1 ist ein Drei-Gang-Getriebe mit einer Elektromaschine bekannt, die insgesamt zwei Freilaufkupplungen sowie eine kraftschlüssige Lamellenkupplung ohne Drehrichtungsänderung der Elektromaschine aufweist.
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Die obigen zwei- oder mehrgängigen Getriebe weisen jeweils einen komplexen Schaltmechanismus auf. Zudem sind die Schaltmechanismen bauteilaufwendig unter anderem mit aktiv schaltbaren, kraftschlüssigen Kupplungen (das heißt hydraulisch oder elektromechanisch aktuierte Lamellenkupplungen) realisiert. Solche Lamellenkupplungen erzeugen außerdem zusätzliche nachteilige Schleppverluste.
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Aus der
DE 10 2013 005 721 A1 ist eine gattungsgemäße Antriebsvorrichtung bekannt, die ein Zwei-Gang-Getriebe, zwei Elektromaschinen und ein Achsdifferenzial aufweist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug bereitzustellen, dessen automatisiertes Zwei-Gang-Getriebe im Vergleich zum obigen Stand der Technik bauteilreduziert aufgebaut ist sowie ohne aktiv geschaltete kraftschlüssige Kupplungen (das heißt Lamellenkupplungen) realisierbar ist.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Die Erfindung geht von einer Antriebsvorrichtung aus, die eine erste und eine zweite Elektromaschine aufweist, die über ein Achsdifferenzial auf Fahrzeugräder einer Fahrzeugachse abtreiben. Bei einem eingelegten ersten Vorwärtsgang ist die erste Elektromaschine über einen ersten Antriebs-Lastpfad mit dem Achsdifferenzial in Antriebsverbindung. In dem ersten Antriebs-Lastpfad ist eine erste Freilaufkupplung geschaltet, deren drehmomentenübertragende Sperrfunktion selbsttätig aktiviert ist, sofern die erste Elektromaschine in einer ersten Antriebsdrehrichtung betrieben ist. Demgegenüber ist die übertragungsfreie Freilauffunktion der ersten Freilaufkupplung selbsttätig aktiviert, sofern die erste Elektromaschine in einer gegensinnigen Gegenrichtung betrieben ist. Bei einem eingelegten zweiten Vorwärtsgang ist dagegen nicht die erste Elektromaschine, sondern die zweite Elektromaschine über einen zweiten Antriebs-Lastpfad mit dem Achsdifferenzial in Antriebsverbindung. Im zweiten Antriebs-Lastpfad ist eine zweite Freilaufkupplung geschaltet. Deren Sperrfunktion ist aktiviert, sofern die zweite Elektromaschine in einer zweiten Antriebsdrehrichtung betrieben ist. Deren Freilauffunktion ist umgekehrt dann selbsttätig aktiviert, wenn die zweite Elektromaschine in einer gegensinnigen Gegenrichtung betrieben ist.
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Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 wird bei einer solchen Getriebestruktur der Antriebsvorrichtung eine Boostfunktion wie folgt realisiert, bei der im ersten Vorwärtsgang oder im zweiten Vorwärtsgang jeweils die beiden Elektromaschinen in Antriebsverbindung mit dem Achsdifferenzial sind. Die Boostfunktion ist wie folgt realisiert: Demzufolge ist zwischen der ersten Elektromaschinewelle und der zweiten Elektromaschinenwelle eine dritte Freilaufkupplung positioniert, die die beiden Elektromaschinen miteinander koppeln kann. Bei eingelegtem erstem Vorwärtsgang kann somit eine Boost-Drehmomentübertragung von der zweiten Elektromaschine über die dritte Freilaufkupplung auf die erste Elektromaschine durchgeführt werden. Umgekehrt kann bei eingelegtem zweitem Vorwärtsgang mittels der dritten Freilaufkupplung eine Boost-Drehmomentübertragung von der ersten Elektromaschinenwelle auf die zweite Elektromaschinenwelle erfolgen. Dabei haben jeweils beide Elektromaschinen gleichnamige Antriebsdrehrichtungen.
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Die Erfindung ist insbesondere auf rein elektrische Fahrzeugantriebe mit mehrgängigen, automatisierte/automatische Getriebe anwendbar. Die Erfindung ermöglicht allgemein eine Vereinfachung des Schaltmechanismus in einem mehrgängigen Getriebe, eine Nutzung der Möglichkeiten einer E-Maschine (rechts-/links-drehender Antrieb), eine Teilereduzierung im Getriebe sowie den Entfall einer aktiv geschalteten kraftschlüssigen Kupplung (hydraulisch oder elektromechanisch aktuierte Lamellenkupplung). Ferner ergibt sich eine Effizienzoptimierung durch Reduzierung von Schleppverlusten (zum Beispiel durch Lamellenkupplungen).
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Als Antrieb dienen zwei beliebige Elektromaschinen, die rechts- wie auch linksdrehend genutzt werden. Die Drehzahl der Elektromaschinen (zum Beispiel 14.500min-1) wir durch die entsprechenden Zahnradgetriebeübersetzungen auf die erforderliche Raddrehzahl, und somit Geschwindigkeit des Fahrzeugs, übersetzt. Das Getriebe kann bevorzugt als ein Stirnradgetriebe ausgeführt sein, welches eine achsparallele oder konzentrische Bauweise ermöglicht. Es werden jeweils zwei Lastpfade genutzt, die jeweils mit einem Freilauf ausgeführt sind. Dabei sind die beiden Freiläufe zueinander verkehrt eingebaut. Beispielhaft wird bei der linksdrehenden ersten Elektromaschine Last über den ersten Freilauf (erster Lastpfad) übertragen; bei der rechtsdrehenden ersten Elektromaschine wird Last über einen dritten Freilauf auf den zweiter Lastpfad zum Boosten (d.h. Unterstützung der zweiten Elektromaschine) übertragen. Analog funktioniert die zweite Elektromaschine, jedoch mit jeweils umgekehrter Drehrichtung.
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Durch die Freiläufe kann kein Schubmoment übertragen werden, welches für eine Rekuperationsfunktion der jeweiligen Elektromaschine genutzt wird. Um dennoch eine solche Rekuperationsfunktion zu realisieren, ist kann im Getriebe ein Klauenmechanismus angeordnet sein, der jeweils den einen oder anderen Freilauf überbrücken bzw. sperren kann und somit auch ein negatives Lastmoment vom Rad an die Elektromaschine leiten kann. Dieser Klauenmechanismus muss nicht an die vorhandenen Drehzahlen der unterschiedlich drehenden Lastpfade synchronisiert werden, da die Freiläufe die Drehzahlgleichheit der notwendigen zu sperrenden Getriebeteile bereits hergestellt haben. Die Synchronisierung der Schiebemuffe an die Wellendrehzahlen erfolgt lastlos. Die Aktuierung kann mechanisch, hydraulisch, elektrisch oder magnetisch erfolgen.
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Die Drehzahländerung der Elektromaschine im Schaltungsfall von zum Beispiel -7500min-1 (1. Gang) auf +4000min-1. (2. Gang) erfolgt zeitlich mindestens im Rahmen einer heute üblichen momentengeregelten Schaltung einer Lamellenkupplung. Die gezielte Drehzahlsteuerung der Übernahmedrehzahlen der entsprechenden Gänge zum ruckfreien komfortablen Schalten ist mit einer heute üblichen Elektromaschinen-Steuerung gut möglich. Die präzise Steuerung der Elektromaschine auf eine bestimmte Drehzahl zum nahezu ruckfreien Greifen der Freiläufe bestimmt den Komfort der Schaltung. Für den Abtrieb zu den Rädern wird bei einem zweispurigen Fahrzeug ein übliches Kugel- oder Parallelachsen-Differential benutzt.
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In einer technischen Umsetzung ist es bevorzugt, wenn die erste Antriebsdrehrichtung der ersten Elektromaschine und die zweite Antriebsdrehrichtung der zweiten Elektromaschine zueinander gegensinnig sind. In der dritten Freilaufkupplung kann deren Freilauffunktion aktiviert sein, sofern beide Elektromaschinen jeweils in der ersten und zweiten Antriebsdrehrichtung betrieben sind. Alternativ kann in der dritten Freilaufkupplung die Freilauffunktion aktiviert sein, sofern eine der beiden Elektromaschinen in der Antriebsrichtung betrieben ist und die andere Elektromaschine stillsteht, bzw. sofern bei gleichsinniger Drehrichtung die Drehzahl des eigentlich anzutreibenden Elektromaschinenwelle größer ist als die Drehzahl der treibenden Elektromaschinenwelle.
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Demgegenüber kann in der dritten Freilaufkupplung die Sperrfunktion aktiviert sein, sofern bei eingelegtem erstem Vorwärtsgang die zweite Elektromaschine mit einer zur zweiten Antriebsdrehrichtung gegensinnigen zweiten Boostdrehrichtung betrieben ist. Die Sperrfunktion der dritten Freilaufkupplung kann alternativ auch dann aktiviert sein, sofern bei eingelegtem zweitem Vorwärtsgang die erste Elektromaschine mit einer zur ersten Antriebsdrehrichtung gegensinnigen ersten Boostdrehrichtung betrieben ist.
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Der ersten Freilaufkupplung und/oder der zweiten Freilaufkupplung kann zumindest ein Schaltelement zugeordnet sein, das in einer Rekuperations-Schaltstellung die erste und/oder zweite Freilaufkupplung blockiert, um eine Drehmomentübertragung vom Achsdifferenzial zur ersten und/oder zweiten Elektromaschine zu ermöglichen.
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Nachfolgend wird eine bevorzugte Getriebestruktur der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung beschrieben: So kann im ersten Antriebs-Lastpfad die erste Elektromaschinenwelle über eine erste Vorgelegestufe mit dem Achsdifferenzial verbindbar sein. Im zweiten Antriebs-Lastpfad kann die zweite Elektromaschine über eine zweite Vorgelegestufe mit dem Achsdifferenzial verbindbar sein. Die beiden Vorgelegestufen können bevorzugt als Stirnradstufen ausgebildet sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann die zweite Vorgelegestufe ein drehfest auf der zweiten Elektromaschinenwelle angeordnetes antriebsseitiges Zahnrad aufweisen, das mit einem drehfest auf einer Zwischenwelle angeordneten abtriebsseitigen Zahnrad kämmt. Das abtriebsseitige Zahnrad der zweiten Vorgelegestufe kann über einen zweiten Stirnradsatz mit dem Achsdifferenzial trieblich verbunden sein. In gleicher Weise kann auch die erste Vorgelegestufe ein drehfest auf der ersten Elektromaschinenwelle angeordnetes antriebsseitiges Zahnrad aufweisen, das mit einem abtriebsseitigen Zahnrad kämmt. Das abtriebsseitige Zahnrad der ersten Vorgelegestufe kann drehfest auf einer, auf der Zwischenwelle drehgelagerten Hohlwelle angeordnet sein und über einen ersten Stirnradsatz mit dem Achsdifferenzial verbindbar sein.
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Der oben erwähnte erste Stirnradsatz kann ein erstes Zwischenzahnrad aufweisen, das über die erste Freilaufkupplung mit der Hohlwelle koppelbar ist und unmittelbar mit einem Achsdifferenzial-Zahnrad kämmt. Demgegenüber kann der zweite Stirnradsatz ein zweites Zwischenzahnrad aufweisen, das über die zweite Freilaufkupplung mit der Zwischenwelle koppelbar ist und mit einem Umkehr-Zahnrad kämmt, das wiederum in Zahneingriff mit dem Achsdifferenzial ist. Durch Zwischenschaltung des Umkehr-Zahnrads wird eine Drehrichtungsänderung im-zweiten Antriebs-Lastpfad bewerkstelligt.
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In der oben angedeuteten Getriebestruktur können die beiden Elektromaschinenwellen bevorzugt zueinander koaxial sowie nebeneinander angeordnet sein und über die axial zwischengeordnete dritte Freilaufkupplung kuppelbar sein.
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Zudem ist es bevorzugt, wenn die erste und zweite Freilaufkupplung in Axialrichtung unmittelbar nebeneinander angeordnet sind. In diesem Fall kann den beiden Freilaufkupplungen ein gemeinsames Schaltelement zugeordnet sein, das axial zwischen den beiden Freilaufkupplungen angeordnet ist und alternierend entweder die erste Freilaufkupplung oder die zweite Freilaufkupplung blockiert.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 eine Antriebsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 2a und 2b jeweils Prinzipskizzen, die die Funktionsweise einer Freilaufkupplung veranschaulichen;
- 3 bis 6 jeweils unterschiedliche Lastfälle der in der 1 gezeigten Antriebsvorrichtung;
- 7 sowie 8 jeweils weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung; sowie
- 9 und 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Getriebestruktur, in der in einfacher Weise ein Rückwärtsgang realisierbar ist.
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In der 1 ist ein automatisiertes Zwei-Gang-Getriebe mit zwei Elektromaschinen EM1, EM2 für den Elektroantrieb eines Kraftfahrzeuges gezeigt, bei dem eine später beschriebene Drehrichtungsänderung der Elektromaschinen EM1, EM2 zur Darstellung einer Boostfunktion genutzt werden kann. Die beiden Elektromaschinen EM1 und EM2 sind über ein Stirnradgetriebe 1 mit einem Eingangselement 3, das heißt einem Zahnrad, eines Achsdifferenzials 5 in Antriebsverbindung bringbar. Das Achsdifferenzial 5 weist an seiner Ausgangsseite jeweils beidseitig zwei Flanschwellen 7 auf, über die ein Antriebsmoment auf Fahrzeugräder einer Fahrzeugachse des Kraftfahrzeugs übertragbar ist.
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Nachfolgend ist die in den Figuren gezeigte Getriebestruktur des Stirnradgetriebes 1 beschrieben: So ist die erste Elektromaschine EM1 über einen ersten Antriebs-Lastpfad L1 (3) mit dem Achsdifferenzial 5 trieblich verbunden. Die zweite Elektromaschine EM2 ist über einen zweiten Antriebs-Lastpfad L2 (4) mit dem Achsdifferenzial 5 trieblich verbunden. Im ersten Antriebs-Lastpfad L1 ist die erste Elektromaschinenwelle 9 über eine erste Vorgelegestufe St1 mit dem Achsdifferenzial 5 verbunden, während im zweiten Antriebs-Lastpfad L2 die zweite Elektromaschinenwelle 111 über eine zweite Vorgelegestufe St2 mit dem Achsdifferenzial 5 verbunden ist. Die beiden Vorgelegestufen St1 und St2 sind als Stirnradstufen realisiert.
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In der 1 weist die zweite Vorgelegestufe St2 ein drehfest auf der zweiten Elektromaschinenwelle 11 angeordnetes antriebsseitiges Zahnrad 13 auf, das mit einem drehfest auf einer Zwischenwelle 15 angeordneten abtriebsseitigen Zahnrad 17 kämmt. Das abtriebsseitige Zahnrad 17 der zweiten Vorgelegestufe St2 ist über einen zweiten Stirnradsatz RS2 mit dem Achsdifferenzial 5 verbunden.
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In gleicher Weise weist die erste Vorgelegestufe St1 ein drehfest auf der ersten Elektromaschinenwelle 11 angeordnetes antriebsseitiges Zahnrad 19 auf, das mit einem abtriebsseitigen Zahnrad 21 kämmt. Das abtriebsseitige Zahnrad 21 ist drehfest auf einer, auf der Zwischenwelle 15 drehgelagerten Hohlwelle 23 angeordnet und über einen ersten Stirnradsatz RS1 mit dem Achsdifferenzial 5 verbunden. Der erste Stirnradsatz RS1 weist in der 1 lediglich ein erstes Zwischenzahnrad 25 auf, das über eine erste Freilaufkupplung F1 mit der Hohlwelle 23 koppelbar ist und unmittelbar mit dem Zahnrad 3 des Achsdifferenzials 5 kämmt. Demgegenüber weist der zweite Stirnradsatz RS2 in der 1 ein zweites Zwischenzahnrad 27, das über eine zweite Freilaufkupplung F2 mit der Zwischenwelle 15 koppelbar ist, und ein damit kämmendes Umkehr-Zahnrad 29 auf, das wiederum in Zahneingriff mit dem eingangsseitigen Zahnrad 3 des Achsdifferenzials 5 ist.
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Wie aus der 1 weiter hervorgeht, sind die beiden Elektromaschinenwellen 9, 11 zueinander koaxial ausgerichtet sowie axial in Reihe positioniert und über eine dritte Freilaufkupplung F3 miteinander kuppelbar. Die erste Vorgelegestufe St1, die zweite Vorgelegestufe St2 sowie die beiden Stirnradstufen RS1 und RS2 bilden jeweils Radebenen, die in Axialrichtung nebeneinander positioniert sind. Dabei sind die ersten und zweiten Freilaufkupplungen F1, F2 in der Axialrichtung unmittelbar nebeneinander angeordnet. Den beiden Freilaufkupplungen F1, F2 ist ein gemeinsames axial verstellbares Schaltelement 31 zugeordnet, das zwischen einer Neutralstellung N und einer ersten sowie zweiten Rekuperations-Schaltstellung verstellbar ist. In der ersten/zweiten Rekuperations-Schaltstellung kann die erste/zweite Freilaufkupplung F1, F2 blockiert werden, um eine Drehmomentübertragung vom Achsdifferenzial 5 zur ersten/zweiten Elektromaschine EM1, EM2 ermöglichen.
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In der 2a und 2b ist in schematischer Teilansicht der Aufbau sowie die Funktionsweise der in dem Zwei-Gang-Getriebe verbauten Freilaufkupplungen F1, F2, F3 erläutert. Demzufolge weist die Freilaufkupplung eine Freilaufkupplung-Außenseite 37 und eine Freilaufkupplung-Innenseite 35 auf, die jeweils einem treibenden Teil und einem anzutreibenden Teil im jeweiligen Lastpfad zugeordnet sind. Zwischen der Innenseite 35 und der Außenseite 37 sind verstellbare Klemmkörper 39 positioniert. Je nach Drehrichtung und/oder Drehzahl der Innenseite 35 und der Außenseite 37 können die Klemmkörper 39 selbsttätig in eine Klemmposition (2b) oder in eine Freigabeposition (2a) verstellt werden. In der 2a wird mit den, mit Pfeil angedeuteten Drehrichtungen der Innen- und Außenseiten 35, 37 selbsttätig eine Freilauffunktion aktiviert. In diesem Fall sind die Klemmkörper 39 außer Klemmeingriff mit der Innenseite 35 und der Außenseite 37. Die Innenseite 35 kann daher frei nach links drehen, während die Außenseite 37 frei nach rechts drehen kann, ohne dass es zu einer Drehmomentübertragung kommt. Demgegenüber wird mit den in der 2b mit Pfeil angedeuteten Drehrichtungen der Innen- und Außenseiten 35, 37 eine Sperrfunktion aktiviert, bei der die Klemmkörper 39 in Klemmeingriff mit der Außen- und Innenseite 35, 37 sind, so dass eine Drehmomentübertragung vom treibenden Teil zum anzutreibenden Teil erfolgt.
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In der 3 ist die Antriebsvorrichtung im Fahrbetrieb gezeigt, und zwar bei einem eingelegten ersten Vorwärtsgang. In diesem Fall wird die erste Elektromaschine EM1 in einer ersten Antriebsdrehrichtung A1 (linksdrehend) betrieben. Daher ist die drehmomentenübertragende Sperrfunktion der ersten Freilaufkupplung F1 selbsttätig aktiviert, so dass ein Drehmoment von der ersten Elektromaschine EM1 über die erste Elektromaschinenwelle 9, die erste Vorgelegestufe St1 sowie dem ersten Zwischenzahnrad 25 auf das Zahnrad 3 des Achsdifferenzials 5 erfolgt. Im eingelegten ersten Vorwärtsgang kann die zweite Elektromaschine EM2 stillgelegt sein, wobei sich die dritte Freilaufkupplung F3 in ihrer übertragungsfreien Freilauffunktion befindet.
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Mit der in den Figuren gezeigten Getriebestruktur ist ein zugkraftunterbrechungsfreies Schalten vom ersten in den zweiten Vorwärtsgang ermöglicht: So wird hierzu die zweite Elektromaschine EM2 hochgefahren, und zwar in einer zweiten Antriebsdrehrichtung A2 (rechtsdrehend, 4). Diese ist gegensinnig zur ersten Antriebsdrehrichtung A1 (linksdrehend, 3) der ersten Elektromaschine EM1. In diesem Fall baut sich ein Lastpfad L2 ( 4) auf, bei dem ein Drehmoment über die zweite Elektromaschinenwelle 11 und die zweite Vorgelegestufe St2 auf den zweiten Stirnradsatz RS2 übertragen wird.
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Für den Schaltvorgang (d.h. für einen zugkraftunterbrechungsfreien Lastwechsel vom ersten Lastpfad L1 auf den zweiten Lastpfad L2) wird die Antriebsdrehzahl der zweiten Elektromaschine EM2 soweit erhöht, bis aufgrund der Übersetzungsverhältnisse die Drehzahl des Umkehr-Zahnrads 29 (im zweiten Lastpfad L2) größer ist als die Drehzahl des ersten Zwischen-Zahnrads 25 (im ersten Lastpfad L1). In diesem Fall hebt die Außenseite 37 der ersten Freilaufkupplung F1 von deren Innenseite 35 ab. Gleichzeitig kommt die Innenseite 35 der zweiten Freilaufkupplung F2 in Antriebsverbindung mit der Außenseite 37 der zweiten Freilaufkupplung F2. Dadurch ist der zweite Vorwärtsgang eingelegt. Eine Rückschaltung vom eingelegten zweiten Vorwärtsgang in den ersten Vorwärtsgang erfolgt analog mittels einer entsprechenden Reduzierung der Antriebsdrehzahl der zweiten Elektromaschine EM2 sowie einem entsprechenden Hochfahren der ersten Elektromaschine EM1.
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In der 5 ist ein Fahrbetrieb dargestellt, bei dem die Antriebsvorrichtung mit eingelegtem erstem Vorwärtsgang betrieben wird, und zwar mit zusätzlicher Boostfunktion. Zur Bereitstellung dieser Boostfunktion wird die zweite Elektromaschine EM2 nicht mehr in ihrer Antriebsdrehrichtung A2 (d.h. rechtsdrehend, 4) betrieben, sondern vielmehr in einer dazu gegensinnigen zweiten Boost-Drehrichtung B2 (d.h. linksdrehend, 5) sowie mit darauf abgestimmter Boost-Drehzahl. Auf diese Weise wird die Sperrfunktion der dritten Freilaufkupplung F3 selbsttätig aktiviert, wodurch eine Drehmomentübertragung von der zweiten Elektromaschine EM2 auf das antriebsseitige Zahnrad 19 der ersten Vorgelegestufe St1 erfolgt.
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Umgekehrt dazu ist in der 6 ein Fahrbetrieb mit eingelegtem zweitem Vorwärtsgang gezeigt, bei dem ebenfalls eine Boostfunktion realisiert ist. Hierzu wird die erste Elektromaschine EM1 nicht mehr in ihrer ersten Antriebsdrehrichtung A1 (linksdrehend, 3) betrieben, sondern vielmehr in der gegensinnigen Boost-Drehrichtung B1 (rechtsdrehend, 6). Bei entsprechend großer Boost-Drehzahl wird ebenfalls wieder die Sperrfunktion in der dritten Freilaufkupplung F3 selbsttätig aktiviert, wodurch sich am antriebsseitigen Zahnrad 13 der zweiten Vorgelegestufe St2 eine Leistungsaddition einstellt, bei der sowohl die Leistung der ersten Elektromaschine EM1 als auch die Leistung der zweiten Elektromaschine EM2 aufaddiert und über den zweiten Antriebs-Lastpfad L2 zum Achsdifferenzial 5 geleitet werden.
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In der 7 ist ein zweites Ausführungsbeispiel gezeigt, dessen Wirkungsweise identisch mit dem in den vorangegangenen Figuren dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist. Gemäß der 7 sind die abtriebsseitigen Zahnräder 21, 17 der beiden Vorgelegestufen St1, St2 als Festzahnräder auf der Zwischenwelle 15 angeordnet. Die Zwischenwelle 15 weist ein zentral auf der Zwischenwelle 15 positioniertes Festzahnrad 33 auf, das mit dem eingangsseitigen Zahnrad 3 des Achsdifferenzials 5 kämmt. Das antriebsseitige Zahnrad 19 der ersten Vorgelegestufe St1 ist über die erste Freilaufkupplung F1 mit der ersten Elektromaschinenwelle 9 drehfest koppelbar, während das antriebsseitige Zahnrad 13 der zweiten Vorgelegestufte St2 über die zweite Freilaufkupplung F2 mit der zweiten Elektromaschinenwelle 11 drehfest koppelbar ist. In der 7 sind somit - im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel - sämtliche Freilaufkupplungen F1 bis F3 sowie auch das Schaltelement 31 koaxial auf den beiden Elektromaschinenwellen 9, 11 angeordnet, während die Zwischenwelle 15 frei von Freilaufkupplungen oder sonstigen Schaltelementen ist. Zudem ist in der 7 das Umkehr-Zahnrad 29 Bestandteil der zweiten Vorgelegestufe St2 und in Zahneingriff zwischen dem antriebsseitigen Zahnrad 13 und dem abtriebsseitigen Zahnrad 15 geschaltet.
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Der in der 8 gezeigte Getriebeaufbau entspricht im Wesentlichen dem Getriebeaufbau der 7. Im Unterschied zur 7 ist in der 8 das zentrale Festzahnrad 33 der Zwischenwelle 15 weggelassen. Anstelle dessen kämmt das Zahnrad 3 des Achsdifferenzials 5 unmittelbar mit dem abtriebsseitigen Zahnrad 27 der Vorgelegestufe St2.
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In den Figuren ist bei eingelegtem zweiten Vorwärtsgang der zweite Lastpfad L2 momentenübertragend. Der zweite Lastpfad L2 weist im Vergleich zum ersten Lastpfad L1 ein zusätzliches Zahnrad, nämlich das Umkehr-Zahnrad 29, auf. Von daher sind bei eingelegtem zweitem Vorwärtsgang die Leistungsverluste größer als bei eingelegtem ersten Vorwärtsgang. Es ist jedoch hervorzuheben, dass die in Figuren erfolgte Zuordnung des ersten Vorwärtsganges zum ersten Lastpfad L1 und die Zuordnung des zweiten Vorwärtsganges zum zweiten Lastpfad L2 nur beispielhaft sind. Bei entsprechender Auslegung der Übersetzungsverhältnisse kann dagegen auch im ersten Vorwärtsgang der zweite Lastpfad L2 momentenführend sein, während im zweiten Vorwärtsgang der erste Lastpfad L1 momentenführend ist.
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In der 9 und 10 ist die Getriebestruktur eines weiteren Ausführungsbeispiels gezeigt, dessen Aufbau sowie Funktionsweise identisch mit dem in der 7 gezeigten Ausführungsbeispiel sind. Von daher wird auf die Beschreibung der 7 verwiesen. Die Unterschiede zur 7 sind im Folgenden dargelegt: So sind in der 9 die abtriebsseitigen Zahnräder 21, 17 der beiden Vorgelegestufen St1, St2 nicht als Festzahnräder, sondern als Loszahnräder auf der Zwischenwelle 15 angeordnet und über die Freilaufkupplungen F1, F2 in den jeweiligen Lastpfad L1, L2 schaltbar. Es ist hervorzuheben, dass in der 9 die Freilaufkupplung-Innenseite 35 der zweiten Freilaufkupplung F2 nicht drehfest auf der Zwischenwelle 15 sitzt, sondern vielmehr drehfest auf einer Hohlwelle 23 sitzt, die auf der koaxialen Zwischenwelle 15 drehgelagert ist, wodurch ein später beschriebener zusätzlicher Rückwärtsgang R realisiert wird. Zudem sind in der 9 die antriebsseitigen Zahnräder 13, 19 der Vorgelegestufen St1, St2 als Festzahnräder auf den Elektromaschinenwellen 9, 11 angeordnet.
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Zwischen den beiden, in der Axialrichtung auf der Zwischenwelle 15 unmittelbar nebeneinander angeordneten Freilaufkupplungen F1, F2 ist das gemeinsame axial beidseitig verstellbare Schaltelement 31 angeordnet. Deren Funktion wird nachfolgend anhand der 9 und 10 hervorgehoben: So ist das Schaltelement 31 zwischen einer Neutralstellung N, einer ersten und einer zweiten Rekuperations-Schaltstellung (mit „1“ und „2“ in den 9 und 10 angedeutet) verstellbar. Wie aus den 9 und 10 hervorgeht, ist das Schaltelement 31 in eine zusätzliche Rückwärtsgang-Schaltstellung R verstellbar (9 und 10a). In der Rückwärtsgang-Schaltstellung R verbindet das Schaltelement 31 einen Schaltkörper 41 der Freilaufkupplung-Außenseite 37 der ersten Freilaufkupplung F1 mit einem Schaltkörper 43 der Zwischenwelle 15. Daher ist die erste Freilaufkupplung F1 blockiert, so dass die Elektromaschine EM1 mit entsprechender Rückwärtsgang-Drehrichtung betreibbar ist, um den Rückwärtsgang zu realisieren. Gleichzeitig sind in der 10a der Schaltkörper 45 der Hohlwelle 23 sowie der Schaltkörper 47 der Freilaufkupplung-Außenseite 37 der zweiten Freilaufkupplung F2 außer Schalteingriff mit dem Schaltelement 31, so dass keine Drehmomentübertragung vom ersten Lastpfad L1 auf den zweiten Lastpfad L2 erfolgen kann.
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In der 10b ist das Schaltelement 31 in seiner ersten Rekuperations-Schaltstellung gezeigt, bei der das Schaltelement 31 den Schaltkörper 41 der Freilaufkupplung-Außenseite 37 der ersten Freilaufkupplung F1, den Schaltkörper 43 der Zwischenwelle 15 und den Schaltkörper 45 der Hohlwelle 23 miteinander verbindet. In diesem Schaltzustand ist die erste Freilaufkupplung F1 blockiert. Der Antrieb erfolgt über den ersten Lastpfad L1 in der Antriebsdrehrichtung A1 der ersten Elektromaschine EM1. Zudem ist (aufgrund der blockierten ersten Freilaufkupplung F1) eine Rekuperation ermöglicht. Die Funktionsweise der zweiten Freilaufkupplung F2 ist ebenfalls gewährleistet.
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In der 10c ist das Schaltelement 31 in seiner Neutralstellung N gezeigt, in der das Schaltelement 31 den Schaltkörper 43 der Zwischenwelle 15 und den Schaltkörper 45 der Hohlwelle 23 miteinander verbindet. In diesem Schaltzustand ist die erste Freilaufkupplung F1 frei funktionsfähig. Zudem erfolgt der Antrieb über den ersten Lastpfad L1 (für den ersten Vorwärtsgang) in normaler Antriebsdrehrichtung A1 der ersten Elektromaschine EM1. Alternativ kann der Antrieb über den zweiten Lastpfad L2 (zweiter Vorwärtsgang) in normaler Antriebsdrehrichtung A2 der zweiten Elektromaschine EM2 erfolgen. Zudem ist in der Neutralstellung N (10d) im ersten und zweiten Lastpfad L1 und L2 keine Rekuperation ermöglicht. Die Freilaufkupplung-Innenseite 35 der zweiten Freilaufkupplung F2 ist drehgekoppelt mit der Zwischenwelle 15, so dass die zweite Freilaufkupplung F2 ist normal funktionsfähig ist.
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In der 10d ist das Schaltelement 31 in seiner zweiten Rekuperations-Schaltstellung gezeigt, in der das Schaltelement 31 den Schaltkörper 43 der Zwischenwelle 15, den Schaltkörper 45 der Hohlwelle 23 und den Schaltkörper 47 der Freilaufkupplung-Außenseite 37 der zweiten Freilaufkupplung F2 miteinander verbindet. In diesem Schaltzustand ist die erste Freilaufkupplung F1 frei funktionsfähig, während die zweite Freilaufkupplung F2 blockiert ist. Der Antrieb über den zweiten Lastpfad L2 erfolgt in normaler Antriebsdrehrichtung A2 der zweiten Elektromaschine EM2. Zudem ist in der 10d aufgrund der blockierten zweiten Freilaufkupplung F2 eine Rekuperation ermöglicht.
