DE102019204682A1 - Drive axle of an electric vehicle - Google Patents

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Stefan Renner
Kai Bornträger
Johannes Kaltenbach
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsachse eines Elektrofahrzeuges, umfassend eine erste und eine zweite elektrische Maschine (EM1, EM2) mit Antriebswellen (1a,1b), ein erstes und ein zweites Antriebsrad (R1, R2), ein erstes und ein zweites Schaltgetriebe (G1, G2), wobei die erste elektrische Maschine (EM1) über das erste Schaltgetriebe (G1) das erste Antriebsrad (R1) und die zweite elektrische Maschine (EM2) über das zweite Schaltgetriebe (G2) das zweite Antriebsrad (R2) antreiben. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Schalten der Gänge der Schaltgetriebe (G1, G2).Es wird vorgeschlagen, dass die Schaltgetriebe jeweils als Zwei-Gang-Getriebe (G1, G2) mit gleichen Übersetzungen (i, i) ausgebildet sind und jeweils einen ersten und einen zweiten schaltbaren Planetensatz (PS1, PS2) umfassen. Ferner wird vorgeschlagen, dass im ersten Gang (i) im ersten Planetensatz (PS1) der Antrieb über die Hohlradwelle (HR1) und der Abtrieb über die Stegwelle (ST1) erfolgen, während die Sonnenwelle (SO1) festgehalten wird, und im zweiten Planetensatz (PS2) der Antrieb über die Sonnenwelle (SO2) und der Abtrieb über die Stegwelle (ST2) erfolgen, während die Hohlradwelle (HR2) festgehalten wird.The invention relates to a drive axle of an electric vehicle, comprising a first and a second electric machine (EM1, EM2) with drive shafts (1a, 1b), a first and a second drive wheel (R1, R2), a first and a second gearbox (G1, G2), the first electric machine (EM1) driving the first drive wheel (R1) via the first gearbox (G1) and the second electric machine (EM2) driving the second drive gear (R2) via the second gearbox (G2). The invention also relates to a method for shifting the gears of the gearboxes (G1, G2). It is proposed that the gearboxes are each designed as a two-speed gearbox (G1, G2) with the same gear ratios (i, i) and each have one first and a second switchable planetary set (PS1, PS2). It is also proposed that in first gear (i) in the first planetary set (PS1) the drive is via the ring gear shaft (HR1) and the output via the spider shaft (ST1) while the sun shaft (SO1) is held, and in the second planetary set ( PS2) the drive takes place via the sun shaft (SO2) and the output via the spider shaft (ST2), while the ring gear shaft (HR2) is held.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsachse eines elektrisch antreibbaren Fahrzeuges mit zwei elektrischen Maschinen und nachgeschalteten Schaltgetrieben nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zum Schalten der Gänge in den Schaltgetrieben nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 29.The invention relates to a drive axle of an electrically drivable vehicle with two electrical machines and downstream gearboxes according to the preamble of the patent claim 1 and a method for shifting the gears in the manual transmissions according to the preamble of claim 29.

Durch die DE 10 2009 002 437 A1 wurde ein rein elektrisch angetriebenes Fahrzeug in mehreren Varianten bekannt, wobei eine Variante gemäß 2 eine rein elektrisch antreibbare Hinterachse mit Einzelradantrieben, d. h. einem so genannten radindividuellen Antrieb aufweist. Jedem Antriebsrad ist eine elektrische Maschine mit nachgeschaltetem Schaltgetriebe zugeordnet, wobei beide Einzelradantriebe voneinander getrennt sind. Die Schaltgetriebe sind als Zwei-Gang-Getriebe ausgebildet und werden mittels einer Klauenschaltung geschaltet, d. h. während des Schaltvorganges tritt eine Zugkraftunterbrechung auf. Wird beispielsweise nur das Getriebe auf der rechten Seite, welches das rechte Rad antreibt, geschaltet, so tritt infolge der Zugkraftunterbrechung am rechten Rad ein Giermoment um die Hochachse des Fahrzeuges auf, welches das Fahrzeug nach rechts zu lenken versucht. Um ein solches Giermoment zu vermeiden, werden die Schaltungen daher gleichzeitig auf beiden Seiten durchgeführt. Andererseits kann ein Giermoment, z. B. bei Kurvenfahrten erwünscht sein, um die Agilität des Fahrzeuges zu verbessern. In einem solchen Falle kann das Giermoment gezielt durch eine unterschiedliche Drehmomentverteilung am rechten und linken Antriebsrad erzeugt werden (so genanntes torque-vectoring).Through the DE 10 2009 002 437 A1 a purely electrically powered vehicle was known in several variants, one variant according to 2 a purely electrically drivable rear axle with individual wheel drives, ie a so-called individual wheel drive. Each drive wheel is assigned an electrical machine with a downstream gearbox, the two individual wheel drives being separate from one another. The gearboxes are designed as two-speed gearboxes and are shifted by means of a dog clutch, ie an interruption in tractive power occurs during the shifting process. If, for example, only the transmission on the right-hand side, which drives the right wheel, is shifted, a yaw moment occurs around the vertical axis of the vehicle as a result of the interruption of tractive power on the right wheel, which the vehicle tries to steer to the right. In order to avoid such a yaw moment, the shifts are therefore carried out simultaneously on both sides. On the other hand, a yaw moment, e.g. B. be desirable when cornering to improve the agility of the vehicle. In such a case, the yaw moment can be generated specifically by a different torque distribution on the right and left drive wheel (so-called torque vectoring).

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einem elektrisch antreibbaren Fahrzeug der eingangs genannten Art die Antriebskomponenten, d. h. die elektrischen Maschinen und das Getriebe Raum und Gewicht sparend im Bereich der Antriebsachse anzuordnen.One object of the invention is to provide the drive components in an electrically drivable vehicle of the type mentioned above, i.e. H. to arrange the electrical machines and the gearbox in the area of the drive axle to save space and weight.

Die Erfindung umfasst die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und 29. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The invention comprises the features of the independent patent claims 1 and 29. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung sind bei einer Antriebsachse die beiden Schaltgetriebe, d. h. das Schaltgetriebe auf der rechten Seite und das Schaltgetriebe auf der linken Seite jeweils als Zwei-Gang-Getriebe ausgebildet, mit denen jeweils zwei Gänge, d. h. zwei unterschiedliche Übersetzungen schaltbar sind. Die Übersetzungen dienen der Reduktion der Drehzahl der elektrischen Maschine auf die Drehzahl des Antriebsrades. Damit werden ein größeres Drehmoment am Antriebsrad und ein größerer Geschwindigkeitsbereich für das Fahrzeug erreicht. Beide Schaltgetriebe sind gleich, d. h. sie weisen jeweils dieselben Übersetzungen auf und sind symmetrisch zu einer Mittel- oder Symmetrieebene angeordnet. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich daher vorwiegend nur auf eine Seite, da die andere Seite gleich bzw. spiegelbildlich ausgebildet ist. Der radindividuelle Antrieb ermöglicht die Funktion des torque vectoring.According to a first aspect of the invention, the two gearboxes, d. H. the gearbox on the right-hand side and the gearbox on the left-hand side are each designed as a two-speed gearbox, each with two gears, d. H. two different ratios can be switched. The translations serve to reduce the speed of the electrical machine to the speed of the drive wheel. This results in a greater torque at the drive wheel and a greater speed range for the vehicle. Both gearboxes are the same, i.e. H. they each have the same gear ratios and are arranged symmetrically to a center or plane of symmetry. The following description therefore mainly relates to only one side, since the other side is designed to be identical or mirror-inverted. The individual wheel drive enables the function of torque vectoring.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das erste und das zweite Schaltgetriebe jeweils einen ersten und einen zweiten schaltbaren Planetensatz, wobei beide Planetensätze miteinander gekoppelt sind, d. h. erster und zweiter Planetensatz bilden ein Koppelgetriebe, mit dem zwei Gänge respektive Übersetzungen schaltbar sind.According to a preferred embodiment, the first and the second gearbox each comprise a first and a second shiftable planetary gear set, both planetary gear sets being coupled to one another, d. H. first and second planetary gear set form a coupling gear with which two gears or translations can be switched.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist jeder Planetensatz als Umlaufgetriebe mit drei Wellen ausgebildet, nämlich einer Stegwelle, einer Hohlradwelle und einer Sonnenwelle. Alternativ werden auch die Begriffe Steg oder Planetenträger, Hohlrad oder Sonnenrad verwendet, welche kinematisch betrachtet jeweils dieselbe Funktion aufweisen.According to a further preferred embodiment, each planetary set is designed as a planetary gear with three shafts, namely a spider shaft, a ring gear shaft and a sun shaft. Alternatively, the terms web or planet carrier, ring gear or sun gear are also used, which, from a kinematical point of view, each have the same function.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Stegwelle des ersten Planetensatzes mit der Sonnenwelle des zweiten Planetensatzes gekoppelt. Stegwelle und Sonnenwelle bilden eine gemeinsame Welle, die Koppelwelle, durch welche beide Planetensätze kinematisch miteinander zu einem Koppelgetriebe verbunden werden.According to a further preferred embodiment, the spider shaft of the first planetary set is coupled to the sun shaft of the second planetary set. Spider shaft and sun shaft form a common shaft, the coupling shaft, through which both planetary sets are kinematically connected to one another to form a coupling gear.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Hohlradwellen der ersten Planetensätze jeweils von einer elektrischen Maschine angetrieben, d. h. die Hohlradwellen sind jeweils fest mit den Antriebswellen der elektrischen Maschinen, im folgenden auch kurz E-Maschinen genannt, verbunden.According to a further preferred embodiment, the ring gear shafts of the first planetary sets are each driven by an electrical machine, d. H. the ring gear shafts are each firmly connected to the drive shafts of the electrical machines, hereinafter also referred to as electrical machines for short.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der erste Gang mit einer ersten Übersetzung ins Langsame dadurch geschaltet, dass die Hohlradwelle des ersten Planetensatzes mit der Antriebswelle der ersten E-Maschine gekoppelt wird. Da die Sonnenwelle des ersten Planetensatzes festgehalten ist, erfolgt der Abtrieb vom ersten Planetensatz auf den zweiten Planetensatz über die Stegwelle auf die Sonnenwelle des zweiten Planetensatzes, dessen Stegwelle die Abtriebswelle bildet.According to a further preferred embodiment, the first gear is shifted to slow speed with a first gear ratio in that the ring gear shaft of the first planetary set is coupled to the drive shaft of the first electric machine. Since the sun shaft of the first planetary gear set is fixed, the output from the first planetary gear set to the second planetary set takes place via the spider shaft to the sun shaft of the second planetary set, whose spider shaft forms the output shaft.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der zweite Gang mit einer zweiten Übersetzung ins Langsame dadurch geschaltet, dass die Antriebswelle der elektrischen Maschine mit der Stegwelle des ersten Planetensatzes und gleichzeitig mit der Sonnenwelle des zweiten Planetensatzes gekoppelt wird.According to a further preferred embodiment, the second gear is shifted to slow speed with a second gear ratio in that the drive shaft of the electrical machine is coupled to the spider shaft of the first planetary set and at the same time to the sun shaft of the second planetary set.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Hohlradwelle des ersten Planetensatzes fest mit der Antriebswelle, d. h. mit dem Rotor der ersten elektrischen Maschine verbunden.According to a further preferred embodiment, the ring gear shaft of the first planetary set is fixed to the drive shaft, d. H. connected to the rotor of the first electrical machine.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der erste Gang durch Koppelung der Sonnenwelle des ersten Planetensatzes mit dem Gehäuse, d. h. Festhalten der Sonnenwelle geschaltet. Der Abtrieb vom ersten auf den zweiten Planetensatz erfolgt über die Stegwelle auf die Sonnenwelle. Beim Einlegen des zweiten Ganges werden die Hohlradwelle und die Sonnenwelle des ersten Planetensatzes miteinander gekoppelt, d. h. verblockt, so dass der erste Planetensatz im Block umläuft, was weniger Verluste verursacht.According to a further preferred embodiment, the first gear is achieved by coupling the sun shaft of the first planetary gear set with the housing, d. H. Holding the sun shaft switched. The output from the first to the second planetary gear set takes place via the spider shaft on the sun shaft. When engaging the second gear, the ring gear shaft and the sun shaft of the first planetary gear set are coupled to one another, d. H. blocked, so that the first planetary set rotates in the block, which causes fewer losses.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der zweite Gang auch durch Koppelung der Stegwelle mit der Sonnenwelle des ersten Planetensatzes geschaltet werden, so dass der erste Planetensatz im Block umläuft. Vorteilhaft beim Blockumlauf ist, dass weniger Verluste auftretenAccording to a further preferred embodiment, the second gear can also be shifted by coupling the spider shaft to the sun shaft of the first planetary gear set, so that the first planetary gear set rotates as a block. The advantage of block circulation is that fewer losses occur

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der erste und der zweite Gang durch Schaltelemente schaltbar, welche jeweils als Doppelschaltelemente ausgebildet und durch Aktuatoren betätigbar sind. Letztere sind vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene, insbesondere der Mittelebene zwischen den beiden E-Maschinen angeordnet, wodurch sich Bauraum in Richtung der Rotationsachse einsparen lässt.According to a further preferred embodiment, the first and the second gear can be shifted by shifting elements which are each designed as double shifting elements and can be actuated by actuators. The latter are preferably arranged in a common plane, in particular the center plane between the two electric machines, which saves installation space in the direction of the axis of rotation.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die zweiten Planetensätze, in Richtung der Rotationsachse gesehen, innen, d. h. im unmittelbaren Bereich der Mittelebene angeordnet, während die ersten Planetensätze sowie die Schaltelemente außen, d. h. auf der den Antriebsrädern zugewandten Seite angeordnet sind. Vorteilhaft hierbei ist, dass beide E-Maschinen relativ dicht nebeneinander angeordnet werden können. Darüber hinaus ergibt sich eine gemeinsame Gehäuseabstützung der beiden Hohlradwellen der beiden innen liegenden zweiten Planetensätze.According to a further preferred embodiment, the second planetary sets, viewed in the direction of the axis of rotation, are inside, d. H. arranged in the immediate area of the central plane, while the first planetary sets and the switching elements outside, d. H. are arranged on the side facing the drive wheels. The advantage here is that both electric machines can be arranged relatively close to one another. In addition, there is a common housing support of the two ring gear shafts of the two inner second planetary sets.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Stegwelle des zweiten Planetensatzes mit der Hohlradwelle des ersten Planetensatzes gekoppelt. Damit wird eine weitere Variante eines Koppelgetriebes geschaffen, bei welchem die Stegwelle und die Sonnenwelle die Koppelwelle zwischen den beiden Planetensätzen bilden.According to a further preferred embodiment, the spider shaft of the second planetary set is coupled to the ring gear shaft of the first planetary set. This creates a further variant of a coupling gear in which the spider shaft and the sun shaft form the coupling shaft between the two planetary gear sets.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist bei dem vorgenannten Koppelgetriebe die Sonnenwelle des zweiten Planetensatzes fest mit der Antriebswelle der ersten E-Maschine verbunden, während die Hohlradwelle des zweiten Planetensatzes festgehalten ist. Damit ist die Reihenfolge des ersten und des zweiten Planetenradsatzes im Kraftfluss vertauscht.According to a further preferred embodiment, in the aforementioned coupling gear, the sun shaft of the second planetary set is firmly connected to the drive shaft of the first electric machine, while the ring gear shaft of the second planetary set is held in place. The sequence of the first and second planetary gear sets in the power flow is thus reversed.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird beim ersten Gang die Sonnenwelle des ersten Planetensatzes festgehalten, während Stegwelle und Hohlradwelle drehen und das Übersetzungsverhältnis bestimmen.According to a further preferred embodiment, the sun shaft of the first planetary gear set is held in place in the first gear, while the spider shaft and ring gear shaft rotate and determine the transmission ratio.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der zweite Gang durch Koppelung der Sonnenwelle mit der Stegwelle des ersten Planetensatzes geschaltet, d. h., es findet ein Blockumlauf des ersten Planetensatzes statt.According to a further preferred embodiment, the second gear is shifted by coupling the sun shaft to the spider shaft of the first planetary gear set, d. that is, the first planetary gear set rotates as a block.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Sonnenwelle des zweiten Planetensatzes als Hohlwelle ausgebildet, und die Stegwelle des zweiten Planetensatzes wird durch die als Hohlwelle ausgebildete Sonnenwelle hindurchgeführt. Vorteilhaft hierbei ist, dass die beiden E-Maschinen relativ dicht nebeneinander angeordnet sind und durch eine gemeinsame Kühlanlage gekühlt werden können. Die beiden Hohlradwellen des ersten Planetensatzes können gemeinsam und mittig am Gehäuse abgestützt werden.According to a further preferred embodiment, the sun shaft of the second planetary gear set is designed as a hollow shaft, and the spider shaft of the second planetary gear set is passed through the sun shaft designed as a hollow shaft. The advantage here is that the two electric machines are arranged relatively close to one another and can be cooled by a common cooling system. The two ring gear shafts of the first planetary set can be supported together and centrally on the housing.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Stegwelle des zweiten Planetensatzes und die Hohlradwelle des ersten Planetensatzes miteinander verbunden und bilden eine Koppelwelle, die zwischen den beiden Planetensätzen angeordnet ist. Damit muss die Sonnenwelle des zweiten Planetensatzes nicht als Hohlwelle ausgebildet, sondern kann mit einem kleineren Durchmesser dimensioniert werden.According to a further preferred embodiment, the spider shaft of the second planetary set and the ring gear shaft of the first planetary set are connected to one another and form a coupling shaft which is arranged between the two planetary sets. This means that the sun shaft of the second planetary gear set does not have to be designed as a hollow shaft, but can be dimensioned with a smaller diameter.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der erste Gang durch Koppelung der Stegwelle des zweiten Planetensatzes mit der Hohlradwelle des ersten Planetensatzes geschaltet. Diese Variante betrifft eine geänderte Koppelung durch die Schaltelemente bei gleichen Gangübersetzungen.According to a further preferred embodiment, the first gear is shifted by coupling the spider shaft of the second planetary gear set with the ring gear shaft of the first planetary set. This variant concerns a modified coupling through the shifting elements with the same gear ratios.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der zweite Gang durch Koppelung der Stegwelle des zweiten Planetensatzes mit der Stegwelle des ersten Planetensatzes geschaltet, wodurch der erste Planetensatz im Kraftfluss umgangen wird, da die Planetenräder und das Hohlrad leer mitgeschleppt werden. Im ersten Planetensatz tritt damit im zweiten Gang keine statische Verzahnungsbelastung auf.According to a further preferred embodiment, the second gear is switched by coupling the spider shaft of the second planetary gear set with the spider shaft of the first planetary gear set, whereby the first planetary gear set is bypassed in the power flow, since the planetary gears and the ring gear are dragged along empty. In the first planetary gear set, there is no static load on the teeth in second gear.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist im Bereich des ersten und des zweiten Antriebsrades jeweils eine konstante Übersetzungsstufe angeordnet, welche jeweils dem Schaltgetriebe auf der rechten bzw. der linken Seite nachgeschaltet ist und eine weitere Übersetzung in Langsame bewirkt. Somit multiplizieren sich jeweils die Übersetzungen des ersten oder des zweiten Ganges des Schaltgetriebes mit der Übersetzung der konstanten Übersetzungsstufe.According to a further preferred embodiment, a constant transmission step is arranged in the area of the first and the second drive wheel, each of which corresponds to the gearbox is connected downstream on the right or left side and causes a further translation into slow speed. In this way, the ratios of the first or second gear of the manual transmission are multiplied by the ratio of the constant ratio.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die konstante Übersetzungsstufe als dritter Planetensatz ausgebildet, welcher eine antreibende Sonnwelle, eine abtreibende Stegwelle und eine festgehaltene Hohlradwelle aufweist, wobei die antreibende Sonnenwelle mit der abtreibenden Stegwelle des zweiten Planetensatzes und die abtreibende Stegwelle des dritten Planetensatzes mit dem Antriebsrad verbunden ist. Aufgrund der koaxialen Bauweise des dritten Planetensatzes lässt sich dieser bevorzugt in das Antriebsrad, insbesondre in dessen Radnabe integrieren.According to a further preferred embodiment, the constant transmission stage is designed as a third planetary gear set, which has a driving sun shaft, a driven spider shaft and a fixed ring gear shaft, the driving sun shaft being connected to the driven spider shaft of the second planetary set and the driven spider shaft of the third planetary set to the drive wheel is. Due to the coaxial design of the third planetary gear set, it can preferably be integrated into the drive wheel, in particular into its wheel hub.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Übersetzungsstufe als Standgetriebe ausgebildet, wobei dessen Antriebs- und dessen Abtriebswelle einen Achsversatz aufweisen. Durch den Achsversatz ist die Rotationsachse der E-Maschinen gegenüber den Radachsen nach oben versetzt, es ergibt sich somit eine größere Bodenfreiheit für das Elektrofahrzeug. Diese Ausführung der Antriebsachse wird auch als Portalachse bezeichnet.According to a further preferred embodiment, the transmission stage is designed as a stationary transmission, its drive and output shafts having an offset. Due to the offset, the axis of rotation of the electric machines is offset upwards compared to the wheel axles, resulting in greater ground clearance for the electric vehicle. This version of the drive axis is also referred to as a portal axis.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Standgetriebe einen Steg mit Planetenrädern, ein Sonnenrad sowie ein Hohlrad auf, wobei der Steg festgehalten ist und der Abtrieb des Standgetriebes über das Hohlrad auf das Antriebsrad erfolgt. Infolge der Planetenräder, von denen mindestens zwei auf dem Umfang angeordnet sind, ergibt sich eine Leistungsteilung von der Antriebs- zur Abtriebsseite.According to a further preferred embodiment, the stationary gear has a web with planetary gears, a sun gear and a ring gear, the web being fixed and the output of the stationary gear takes place via the ring gear on the drive wheel. As a result of the planetary gears, of which at least two are arranged on the circumference, there is a power split from the drive to the driven side.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Standgetriebe als Stirnradgetriebe mit einem Antriebszahnrad, zwei Zwischenrädern sowie einem Abtriebszahnrad ausgebildet, wobei die Zwischenräder sowohl mit dem Antriebszahnrad als auch mit dem Abtriebszahnrad in Zahneingriff stehen. Die Achsen der Zwischenräder sind beiderseits der Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten des Antriebszahnrades und des Abtriebszahnrades angeordnet, so dass der Leistungsfluss vom Antrieb zum Abtrieb durch die Zwischenräder geteilt wird.According to a further preferred embodiment, the stationary gear is designed as a spur gear with a drive gear, two intermediate gears and an output gear, the intermediate gears being in meshing engagement with both the drive gear and the output gear. The axes of the intermediate gears are arranged on both sides of the connecting line between the centers of the drive gear and the output gear, so that the power flow from the drive to the output is divided by the intermediate gears.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist bei einem Verfahren zum Schalten der Gänge in einem der Schaltgetriebe vorgesehen, dass bei eingelegtem ersten Gang der Antrieb im ersten Planetensatz über die Hohlradwelle und der Abtrieb über die Stegwelle erfolgen, während die Sonnenwelle festgehalten wird. Im zweiten Planetensatz erfolgen der Antrieb über die Sonnenwelle und der Abtrieb über die Stegwelle, während die Hohlradwelle festgehalten wird. Diese Merkmalskombination liegt allen Varianten der zuvor beschriebenen Koppelgetriebe zugrunde.According to a further aspect of the invention, a method for shifting the gears in one of the manual transmissions provides that when the first gear is engaged, the drive in the first planetary gear set takes place via the ring gear shaft and the output takes place via the spider shaft while the sun shaft is held. In the second planetary gear set, the drive takes place via the sun shaft and the output takes place via the spider shaft, while the ring gear shaft is held. This combination of features is based on all variants of the coupling gear described above.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgen bei eingelegtem zweiten Gang der Antrieb im zweiten Planetensatz über die Sonnenwelle und der Abtrieb über die Stegwelle, während die Hohlradwelle festgehalten wird. Auch diese Merkmalskombination gilt für alle Varianten der Koppelgetriebe.According to a further preferred embodiment, when the second gear is engaged, the drive in the second planetary set takes place via the sun shaft and the output takes place via the spider shaft, while the ring gear shaft is held. This combination of features also applies to all variants of the coupling gear.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgen sowohl bei eingelegtem ersten als auch bei eingelegtem zweiten Gang des Schaltgetriebes im dritten Planetensatz der Antrieb über die Sonnenwelle und der Abtrieb über die Stegwelle, während die Hohlradwelle festgehalten wird. Der dritte Planetensatz ist eine aus Ausführungsform der konstanten Übersetzungsstufe und daher nicht schaltbar. Das Übersetzungsverhältnis ins Langsame ergibt sich somit aus der Drehzahl der antreibenden Sonnenwelle und der Drehzahl der abtreibenden Stegwelle.According to a further preferred embodiment, both when first and second gear of the gearbox is engaged in the third planetary gear set, the drive is via the sun shaft and the output via the spider shaft, while the ring gear shaft is held. The third planetary gear set is an embodiment of the constant gear ratio and therefore cannot be shifted. The gear ratio to slow speed is thus derived from the speed of the driving sun shaft and the speed of the driven spider shaft.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen

  • 1 eine Antriebsachse eines Elektrofahrzeuges mit einem radindividuellen Antrieb und symmetrischem Getriebeaufbau als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung (Darstellung teilweise),
  • 2 die Antriebsachse gemäß 1 in vollständiger Darstellung,
  • 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Antriebsachse (Darstellung teilweise),
  • 4 die Antriebsachse gemäß 3 in vollständiger Darstellung,
  • 5 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Antriebsachse (Darstellung teilweise),
  • 6 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Antriebsachse (Darstellung teilweise),
  • 7 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Antriebsachse (Darstellung teilweise),
  • 8 ein sechstes Ausführungsbeispiel einer Antriebsachse (Darstellung teilweise),
  • 9 ein siebtes Ausführungsbeispiel einer Antriebsachse als Portalachse und
  • 10 ein achtes Ausführungsbeispiel einer Antriebsachse als Portalachse.
Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail below, it being possible for further features and / or advantages to emerge from the description and / or the drawing. Show it
  • 1 a drive axle of an electric vehicle with a wheel-specific drive and symmetrical gear structure as a first embodiment of the invention (partial representation),
  • 2 the drive axle according to 1 in full representation,
  • 3 a second embodiment of a drive axle (partial representation),
  • 4th the drive axle according to 3 in full representation,
  • 5 a third embodiment of a drive axle (partial representation),
  • 6th a fourth embodiment of a drive axle (partial representation),
  • 7th a fifth embodiment of a drive axle (partial representation),
  • 8th a sixth embodiment of a drive axle (partial representation),
  • 9 a seventh embodiment of a drive axle as a portal axle and
  • 10 an eighth embodiment of a drive axle as a portal axle.

1 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Antriebsachse 1 (erste Antriebsachse) eines elektrisch antreibbaren Fahrzeuges, im Folgenden auch kurz Elektrofahrzeug genannt, mit zwei Antriebsrädern R1, R2, welche von einer ersten elektrischen Maschine EM1, im Folgenden auch kurz E-Maschine EM1 genannt, und einer zweiten elektrischen Maschine EM2, im Folgenden auch kurz E-Maschine EM2 genannt, angetrieben werden. Die Antriebsräder R1, R2 und die E-Maschinen EM1, EM2 sind koaxial zu einer Rotationsachse a, identisch mit der Radachse a, angeordnet - die Zeichnung zeigt nur die Hälfte oberhalb der Rotationsachse a, die untere (nicht dargestellte) Hälfte ist spiegelbildlich zur oberen ausgebildet. Ein erster Leistungsfluss zwischen der ersten E-Maschine EM1 und dem ersten Antriebsrad R1, im folgenden auch kurz Rad R1 genannt, erstreckt sich von einer Antriebswelle 1a, welche mit einem ersten Rotor RO1 der ersten E-Maschine EM1 verbunden ist, bis zu einer ersten Abtriebswelle 2a, welche mit dem ersten Rad R1 verbunden ist. Unabhängig vom ersten Leistungsfluss erstreckt sich ein zweiter Leistungsfluss von einer zweiten Antriebswelle 1b eines zweiten Rotors RO2 der zweiten E-Maschine EM2 bis zur zweiten Abtriebswelle 2b, welche mit dem zweiten Rad R2 verbunden ist. Zwischen der Antriebswelle 1a und der Abtriebswelle 2b sind ein erstes Schaltgetriebe G1, umfassend einen ersten schaltbaren Planetensatz PS1 und einen zweiten schaltbaren Planetensatz PS2, sowie eine konstante Übersetzungsstufe PS3, welche als dritter Planetensatz PS3 ausgebildet ist, angeordnet. Gleiches gilt analog für die in der Zeichnung rechte Seite, die symmetrisch zu einer Mittel- und Symmetrieebene M ausgebildet ist. Für die drei Planetensätze der rechten Seite werden dieselben Bezeichnungen PS1, PS2, PS3 verwendet. Die Planetensätze PS1, PS2, PS3 der rechten Seite sind spiegelbildlich zu den Planetensätzen PS1, PS2, PS3 der linken Seite ausgebildet, d. h. sie weisen dieselben Übersetzungen und kinematisch denselben Aufbau auf. Es handelt sich somit um einen radindividuellen Antrieb 1 shows as a first embodiment of the invention a drive axle 1 (first drive axle) of an electrically drivable vehicle, hereinafter also referred to as an electric vehicle for short, with two drive wheels R1 , R2 , which from a first electrical machine EM1 , hereinafter also referred to as E-machine for short EM1 called, and a second electrical machine EM2 , hereinafter also referred to as E-machine for short EM2 called, are driven. The drive wheels R1 , R2 and the electric machines EM1 , EM2 are coaxial with an axis of rotation a , identical to the wheel axle a , arranged - the drawing shows only half above the axis of rotation a , the lower half (not shown) is a mirror image of the upper half. A first power flow between the first electric machine EM1 and the first drive wheel R1 , hereinafter also referred to as wheel R1 called, extends from a drive shaft 1a , which with a first rotor RO1 the first electric machine EM1 is connected up to a first output shaft 2a which one with the first wheel R1 connected is. Independent of the first power flow, a second power flow extends from a second drive shaft 1b a second rotor RO2 the second electric machine EM2 to the second output shaft 2 B which with the second wheel R2 connected is. Between the drive shaft 1a and the output shaft 2 B are a first manual transmission G1 , comprising a first switchable planetary gear set PS1 and a second switchable planetary gear set PS2 , as well as a constant gear ratio PS3 , which as the third planetary set PS3 is formed, arranged. The same applies analogously to the right-hand side in the drawing, which is symmetrical to a center and plane of symmetry M. is trained. The same names are used for the three planetary sets on the right PS1 , PS2 , PS3 used. The planetary sets PS1 , PS2 , PS3 the right side are a mirror image of the planetary gear sets PS1 , PS2 , PS3 the left side, ie they have the same translations and kinematically the same structure. It is therefore a wheel-specific drive

Der erste Planetensatz PS1 und der zweite Planetensatz PS2 sind jeweils als Umlaufgetriebe mit drei Wellen ausgebildet, nämlich Stegwellen ST1, ST2, Sonnenwellen SO1, SO2 sowie Hohlradwellen HR1, HR2. Der erste Planetensatz PS1 ist über seine Stegwelle ST1 mit der Sonnenwelle SO2 des zweiten Planetensatzes PS2 gekoppelt, somit bilden beide Planetensätze PS1, PS2 ein Koppelgetriebe. Die Sonnenwelle SO1 des ersten Planetensatzes PS1 ist mit der Hohlradwelle HR2 des zweiten Planetensatzes PS2 verbunden - beide sind gehäusefest.The first planetary set PS1 and the second planetary set PS2 are each designed as a planetary gear with three shafts, namely spider shafts ST1 , ST2 , Sun waves SO1 , SO2 as well as ring gear shafts HR1 , HR2 . The first planetary set PS1 is about its web wave ST1 with the sun wave SO2 of the second planetary gear set PS2 coupled, so form both planetary sets PS1 , PS2 a linkage. The sun wave SO1 of the first planetary gear set PS1 is with the ring gear shaft HR2 of the second planetary gear set PS2 connected - both are fixed to the housing.

Das Koppelgetriebe oder erste Schaltgetriebe G1 weist eine Schalteinrichtung SE1 mit zwei Schaltpositionen A, B auf, welche zwei verschiedenen Koppelungsoptionen entsprechen. In analoger Weise ist für das zweite Schaltgetriebe G2 auf der rechten Seite eine zweite Schalteinrichtung SE2 mit zwei spiegelbildlich angeordneten Schaltpositionen D, C vorgesehen. Beide Schalteinrichtungen SE1, SE2 sind als unsynchronisierte Klauenschaltelemente ausgebildet.The coupling gear or first manual gearbox G1 has a switching device SE1 with two switch positions A. , B. which correspond to two different coupling options. The same applies to the second gearbox G2 on the right side a second switching device SE2 with two mirror-inverted switching positions D. , C. intended. Both switching devices SE1 , SE2 are designed as unsynchronized claw switching elements.

Die folgende Beschreibung bezieht sich nur auf die linke Seite, d. h. auf den Leistungsfluss von der ersten E-Maschine EM1 bis zum Rad R1. Die Beschreibung gilt analog für die rechte Seite, d. h. für den Leistungsfluss von der zweiten E-Maschine EM2 bis zum zweiten Antriebsrad R2.The following description only refers to the left side, ie to the power flow from the first electric machine EM1 to the wheel R1 . The description applies analogously to the right-hand side, ie for the power flow from the second electric machine EM2 to the second drive wheel R2 .

Der erste Planetensatz PS1 ist über die Antriebswelle 1a des ersten Rotors RO1 antreibbar. Zum Einlegen des ersten Ganges, welcher der Schaltposition A der Schalteinrichtung SE1 entspricht, wird die Antriebswelle 1a der ersten E-Maschine EM1 mit der Hohlradwelle HR1 des ersten Planetensatzes PS1 gekoppelt. Da die Sonnenwelle SO1 des ersten Planetensatzes PS1 festgehalten ist, erfolgt der Abtrieb vom ersten zum zweiten Planetensatz über die Stegwelle ST1 und die Sonnenwelle SO2. Der Abtrieb vom zweiten Planetensatz PS2 erfolgt über dessen Stegwelle ST2 auf den dritten Planetensatz PS3. Mit dem ersten Gang wird eine erste Übersetzung i1 ins Langsame erreicht.The first planetary set PS1 is about the drive shaft 1a of the first rotor RO1 drivable. For engaging the first gear, which is the shift position A. the switching device SE1 corresponds to the drive shaft 1a the first electric machine EM1 with the ring gear shaft HR1 of the first planetary gear set PS1 coupled. As the sun wave SO1 of the first planetary gear set PS1 is held, the output from the first to the second planetary set takes place via the spider shaft ST1 and the sun wave SO2 . The output from the second planetary set PS2 takes place via its web shaft ST2 on the third planetary set PS3 . With the first gear, a first gear ratio i 1 to slow speed is achieved.

Zum Einlegen des zweiten Ganges, welcher der Schaltposition B entspricht, wird die Antriebswelle 1a der ersten E-Maschine EM1 mit der Stegwelle ST1 des ersten Planetensatzes PS1 und gleichzeitig mit der Sonnenwelle SO2 des zweiten Planetensatzes PS2 verbunden, wodurch eine zweite Übersetzung i2 ins Langsame erreicht wird. Im zweiten Gang wird der erste Planetensatz PS1 umgangen.For engaging the second gear, which is the shift position B. corresponds to the drive shaft 1a the first electric machine EM1 with the web wave ST1 of the first planetary gear set PS1 and simultaneously with the sun wave SO2 of the second planetary gear set PS2 connected, whereby a second translation i 2 is achieved in the slow. The first planetary gear set is in second gear PS1 bypassed.

Der Abtrieb des zweiten Planetensatzes PS2, d. h. die Stegwelle ST2 ist mit dem Eingang des dritten Planetensatzes PS3, d. h. dessen Sonnenwelle SO3 verbunden. Die Hohlradwelle HR3 des dritten Planetensatzes PS3 ist festgehalten, und der Abtrieb erfolgt von der Stegwelle ST3 über die Abtriebswelle 2a auf das Antriebsrad R1. Der dritte Planetensatz PS3 stellt eine konstante Übersetzungsstufe dar, womit eine weitere Übersetzung ins Langsame erreicht wird.The output of the second planetary gear set PS2 , ie the web wave ST2 is with the input of the third planetary gear set PS3 , ie its sun wave SO3 connected. The ring gear shaft HR3 of the third planetary set PS3 is held in place and the output comes from the spider shaft ST3 via the output shaft 2a on the drive wheel R1 . The third planetary set PS3 represents a constant gear ratio, with which a further gear ratio is achieved.

2 zeigt die Antriebsachse 1 gemäß 1 in vollständiger Darstellung, d. h. beide elektrischen Maschinen EM1, EM2, beide Schaltgetriebe G1, G2 und beide dritten Planetensätze PS3 sind mit ihren oberhalb und unterhalb der Rotations- und Radachse a angeordneten Hälften dargestellt. In Bezug auf die Mittel- und Symmetrieebene M erkennt man die Symmetrie der rechten und der linken Seite. Zusätzlich zu der Darstellung von 1 sind hier zwei Aktuatoren, ein erster Aktuator AK1 zur Betätigung des ersten Schaltelements SE1 für die linke Seite, und ein zweiter Aktuator AK2 für die Betätigung der Schalteinrichtung SE2 für die rechte Seite. Beide Aktuatoren AK1, AK2 sind in einer gemeinsamen Ebene, hier der Mittelebene M angeordnet. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass Bauraum in Richtung der Rotationsachse a eingespart wird und dass beide E-Maschinen EM1, EM2 relativ dicht nebeneinander angeordnet werden können. 2 shows the drive axis 1 according to 1 in complete representation, ie both electrical machines EM1 , EM2 , both manual transmissions G1 , G2 and both third planetary sets PS3 are with their above and below the rotation and wheel axis a arranged halves shown. In terms of the median and plane of symmetry M. you can see the symmetry of the right and left side. In addition to displaying 1 here are two actuators, a first actuator AK1 for actuating the first switching element SE1 for the left side, and a second actuator AK2 for operating the Switching device SE2 for the right side. Both actuators AK1 , AK2 are in a common plane, here the middle plane M. arranged. This has the advantage that installation space is in the direction of the axis of rotation a is saved and that both electric machines EM1 , EM2 can be arranged relatively close to one another.

Die Schalteinrichtungen, auch Schaltelemente SE1, SE2 genannt, sind - wie erwähnt - vorzugsweise als formschlüssige Schaltelemente, insbesondere als unsynchronisierte Klauenschaltung ausgebildet. Beim Schalten, d. h. bei einem Gangwechsel tritt dabei eine Zugkraftunterbrechung auf. Wird beispielsweise auf der linken Seite eine Schaltung von der Schaltposition A (erster Gang) in die Schaltposition B (zweiter Gang) mittels des ersten Schaltelements SE1 durchgeführt, so kann eine Synchronisation durch die elektrische Maschine EM1 durchgeführt werden, insofern wird der Nachteil der unsynchronisierten Klauen durch das Eingreifen der elektrischen Maschine EM1 kompensiert. Da der Antriebsstrang auf der linken Seite vollständig getrennt von dem Antriebsstrang auf der rechten Seite ist, empfiehlt es sich, insbesondere bei Geradeausfahrt des Elektrofahrzeuges auf beiden Seiten, d. h. im Schaltgetriebe G1 und im Schaltgetriebe G2 gleichzeitig zu schalten, damit beide Antriebsräder immer mit dem gleichen Drehmoment angetrieben werden, also z. B. die Schaltkombinationen A und C oder B und D. Würde man nicht gleichzeitig, sondern zeitlich verzögert schalten, so ergäbe sich ein Giermoment auf das Elektrofahrzeug, was ein Gegenlenken erforderlich machen würde. Dies ist bei Geradeausfahrt nicht erwünscht, kann allerdings bei Kurvenfahrten vorteilhaft sein, um das Elektrofahrzeug agiler zu machen. Bei einer Beschleunigung in einer Linkskurve beispielsweise könnt entweder auf der rechten Seite ein stärkeres Drehmoment auf das Antriebsrad gegeben oder eine Schaltung nur auf der linken Seite durchgeführt werden. Dies würde eine Kurvenfahrt nach links unterstützen, d. h. das Elektrofahrzeug würde zum Übersteuern neigen.The switching devices, including switching elements SE1 , SE2 mentioned, are - as mentioned - preferably designed as form-fitting shift elements, in particular as unsynchronized claw shifts. When shifting, ie when changing gears, an interruption in tractive force occurs. For example, on the left a shift from the shift position A. (first gear) into the shift position B. (second gear) by means of the first shift element SE1 carried out, a synchronization by the electrical machine EM1 be carried out, the disadvantage of the unsynchronized claws by the intervention of the electrical machine EM1 compensated. Since the drive train on the left side is completely separate from the drive train on the right side, it is advisable, especially when the electric vehicle is traveling straight ahead, on both sides, ie in the gearbox G1 and in the manual transmission G2 to switch simultaneously so that both drive wheels are always driven with the same torque, so z. B. the switching combinations A. and C. or B. and D. . If you were not to switch at the same time, but with a time delay, there would be a yaw moment on the electric vehicle, which would make counter-steering necessary. This is not desirable when driving straight ahead, but can be advantageous when cornering in order to make the electric vehicle more agile. When accelerating in a left-hand bend, for example, a stronger torque can be applied to the drive wheel on the right-hand side or a shift can only be carried out on the left-hand side. This would support cornering to the left, ie the electric vehicle would tend to oversteer.

In den Neutralpositionen, beispielsweise zwischen den beiden Schaltpositionen A und B, wie in 2 dargestellt, ist die erste elektrische Maschine EM1 abgekoppelt; dies gilt analog für die zweite elektrische Maschine EM2 bei einer Neutralstellung zwischen den Schaltpositionen D und C. Bei abgekoppelten elektrischen Maschinen EM1, EM2 könnte das Fahrzeug in einem so genannten Segelbetrieb frei rollen, d. h. es würden keine Verluste durch das Mitdrehen der E-Maschinen auftreten.In the neutral positions, for example between the two shift positions A. and B. , as in 2 shown is the first electric machine EM1 disconnected; this applies analogously to the second electrical machine EM2 with a neutral position between the shift positions D. and C. . With disconnected electrical machines EM1 , EM2 the vehicle could roll freely in a so-called sailing mode, ie there would be no losses due to the rotation of the electric motors.

3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine Antriebsachse 2 (zweite Antriebsachse), wobei für gleiche oder analoge Teile gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Der Unterschied gegenüber der Antriebsachse 1 besteht einerseits darin, dass bei der Antriebsachse 2 die Antriebswelle 1a des ersten Rotors RO1 direkt und fest mit der Hohlradwelle HR1 des ersten Planetensatzes PS1 verbunden ist. Ein weiterer Unterschied gegenüber der Antriebsachse 1 besteht darin, dass die Sonnenwelle SO1 des ersten Planetensatzes mit dem Gehäuse GH koppelbar ist, was durch Verschiebung des ersten Schaltelements SE1 in die Schaltposition A erfolgt. Damit ist der erste Gang geschaltet. Die Stegwelle ST1 des ersten Planetensatzes ist mit der Sonnenwelle SO2 des zweiten Planetensatzes PS2 gekoppelt, und die Hohlradwelle HR2 des zweiten Planetensatzes PS2 ist festgehalten. Beim zweiten Gang, welcher der Schaltposition B entspricht, wird die angetriebene Hohlradwelle HR1 mit der Sonnenwelle SO1 des ersten Planetensatzes PS1 gekoppelt, d. h. verblockt, d. h, der erste Planetensatz PS1 dreht im zweiten Gang im Blockumlauf und verursacht daher wenig Verluste. Bei dieser Variante sind die Übersetzungen in beiden Gängen die gleichen wie in der Variante gemäß 2. Die Antriebsachse 2 ist ebenfalls spiegelbildlich in Bezug auf die Mittel- und Symmetrieebene M aufgebaut. 3 shows a second embodiment of the invention for a drive axle 2 (second drive axle), the same reference numerals being used for identical or analogous parts. The difference compared to the drive axle 1 is on the one hand that at the drive axle 2 the drive shaft 1a of the first rotor RO1 directly and firmly with the ring gear shaft HR1 of the first planetary gear set PS1 connected is. Another difference compared to the drive axle 1 is that the sun wave SO1 of the first planetary gear set with the housing GH can be coupled, which is achieved by shifting the first switching element SE1 in the switching position A. he follows. The first gear is now engaged. The web wave ST1 of the first planetary set is with the sun wave SO2 of the second planetary gear set PS2 coupled, and the ring gear shaft HR2 of the second planetary gear set PS2 is recorded. In the second gear, whichever is the shift position B. corresponds, the driven ring gear shaft HR1 with the sun wave SO1 of the first planetary gear set PS1 coupled, ie interlocked, d. h, the first planetary set PS1 rotates in second gear in the block circulation and therefore causes few losses. In this variant, the ratios in both gears are the same as in the variant according to 2 . The drive axle 2 is also a mirror image of the median and plane of symmetry M. built up.

4 zeigt die Antriebsachse 2 gemäß 3 in vollständiger Darstellung der beiden elektrischen Maschinen EM1, EM2 sowie der beiden Schaltgetriebe G1, G2, welche radial innerhalb der beiden Rotoren RO1, RO2 angeordnet sind und damit den durch die Rotoren RO1, RO2 zur Verfügung gestellten Hohlraum weitestgehend ausfüllen. Das erste Schaltelement SE1 mit den Schaltpositionen A, B wird durch einen ersten Aktuator AK1 angesteuert und betätigt; das zweite Schaltelement SE2 mit den Schaltpositionen C, D wird durch einen zweiten Aktuator AK2 angesteuert und betätigt. Die beiden Aktuatoren AK1, AK2 sind in einer gemeinsamen Ebene M angeordnet, wodurch Bauraum in Richtung der Rotationsachse a eingespart wird. Die Aktuatoren AK1, AK2 sind Stellmotoren, welche einen Gangwechsel, beispielweise mittels einer Schaltgabel bewirken. 4th shows the drive axis 2 according to 3 in full representation of the two electrical machines EM1 , EM2 as well as the two manual transmissions G1 , G2 which are radially inside the two rotors RO1 , RO2 are arranged and thus by the rotors RO1 , RO2 Fill in the cavity provided as far as possible. The first switching element SE1 with the switch positions A. , B. is by a first actuator AK1 activated and actuated; the second switching element SE2 with the switch positions C. , D. is by a second actuator AK2 controlled and operated. The two actuators AK1 , AK2 are in a common plane M. arranged, creating space in the direction of the axis of rotation a is saved. The actuators AK1 , AK2 are servomotors that change gear, for example by means of a shift fork.

In den Neutralstellungen, d. h. zwischen den Schaltpositionen A und B respektive C und D - wie auch in 4 dargestellt - sind die beiden elektrischen Maschinen EM1, EM2 abgekoppelt.In the neutral positions, ie between the shift positions A. and B. respectively C. and D. - as well as in 4th shown - are the two electrical machines EM1 , EM2 disconnected.

Im Übrigen ist in 4 eine Variante gegenüber der Ausführung gemäß 3 dargestellt, nämlich eine Verblockung des ersten Planetensatzes PS1 in der Schaltposition B, wobei die Sonnenwelle SO1 mit der Stegwelle ST1 gekoppelt ist.Incidentally, in 4th a variant compared to the execution according to 3 shown, namely a blocking of the first planetary gear set PS1 in the switching position B. , being the sun wave SO1 with the web wave ST1 is coupled.

5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine Antriebsachse 3 (dritte Antriebsachse), welche sich von der Antriebsachse 2 gemäß 3 und 4 durch eine Vertauschung des ersten und des zweiten Planetensatzes PS1, PS2 in Richtung der Rotationsachse a unterscheidet. Bei der Antriebsachse 3 sind die beiden zweiten Planetensätze PS2 spiegelbildlich zur Mittelebene M innen angeordnet, während die beiden ersten Planetensätze PS1, in axialer Richtung gesehen außen, d. h. auf der den Antriebsrädern R1, R2 zugewandten Seite angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, dass die beiden elektrischen Maschinen EM1, EM2, wiederum spiegelbildlich zu der Mittelebene M, relativ dicht nebeneinander angeordnet werden können. Der Kraftfluss bei der Antriebsachse 3 ist der gleiche wie bei der Antriebsachse 2, d. h. von der durch den Rotor RO1 angetriebenen Hohlradwelle HR1 des ersten Planetensatzes PS1 über dessen Stegwelle ST1 in den zweiten Planetensatz PS2, über dessen Stegwelle ST2 der Abtrieb und gleichzeitig der Antrieb des dritten Planetensatzes PS3 erfolgt. Die abtreibende Stegwelle ST2 ist koaxial innerhalb der Sonnenwelle SO1 und der Sonnenwelle SO2 angeordnet, welche als Hohlwellen ausgebildet sind. Die Schaltelemente SE1 und SE2 sind - ebenfalls im Unterschied zu der Antriebsachse 2 - auf der äußeren, d. h. der den Antriebsrädern R1, R2 zugewandten Seite angeordnet. Die beiden spiegelbildlich angeordneten Hohlradwellen HR2 der zweiten Planetensätze PS2 sind durch eine gemeinsame mittige Abstützung am Gehäuse GH fest gehalten. 5 shows another embodiment of the invention for a drive axle 3 (third drive axle), which differs from the drive axle 2 according to 3 and 4th by interchanging the first and the second planetary gear set PS1 , PS2 in the direction of the axis of rotation a differs. At the drive axle 3 are the two second planetary sets PS2 mirror image of the central plane M. arranged inside, while the first two planetary gear sets PS1 , seen in the axial direction outside, ie on the drive wheels R1 , R2 facing side are arranged. This makes it possible for the two electrical machines EM1 , EM2 , again a mirror image of the central plane M. , can be arranged relatively close to one another. The power flow on the drive axle 3 is the same as for the drive axle 2 , ie from the one by the rotor RO1 driven ring gear shaft HR1 of the first planetary gear set PS1 over its web shaft ST1 in the second planetary set PS2 , over its web shaft ST2 the output and at the same time the drive of the third planetary set PS3 he follows. The driving shaft ST2 is coaxial within the sun's shaft SO1 and the sun wave SO2 arranged, which are designed as hollow shafts. The switching elements SE1 and SE2 are - also in contrast to the drive axle 2 - on the outer one, ie the one of the drive wheels R1 , R2 facing side arranged. The two mirror-inverted ring gear shafts HR2 of the second planetary gear sets PS2 are through a common central support on the housing GH held tight.

6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine Antriebsachse 4 (vierte Antriebsachse), welche sich gegenüber der Antriebsachse 3 gemäß 5 dadurch unterscheidet, dass die Reihenfolge im Kraftfluss des ersten Planetensatzes PS1 und des zweiten Planetensatzes PS2 vertauscht wurde, d. h. der zweite Planetensatz PS2 wird direkt von der ersten elektrischen Maschine EM1 angetrieben, indem die Sonnenwelle SO2 des zweiten Planetensatzes PS2 fest mit der Antriebswelle 1a des Rotors RO1 verbunden ist. Die Stegwelle ST2 des zweiten Planetensatzes PS2 ist mit der Hohlradwelle HR1 des ersten Planetensatzes PS1 verbunden. Die Hohlradwelle HR2 des zweiten Planetensatzes PS2 ist fest gehalten, d. h. mittig am Gehäuse GH abgestützt. Der Abtrieb zum dritten Planetensatz PS3 erfolgt über die Stegwelle ST1 des ersten Planetensatzes PS1. Das erste Schaltelement SE1 mit den Schaltpositionen A, B und das zweite Schaltelement SE2 mit den Schaltpositionen D, C sind außen, d. h. auf der den Antriebsrädern R1, R2 zugewandten Seite angeordnet. 6th shows another embodiment of the invention for a drive axle 4th (fourth drive axle), which is opposite the drive axle 3 according to 5 differs in that the sequence in the power flow of the first planetary gear set PS1 and the second planetary gear set PS2 was swapped, ie the second planetary set PS2 gets directly from the first electric machine EM1 driven by the sun shaft SO2 of the second planetary gear set PS2 firmly to the drive shaft 1a of the rotor RO1 connected is. The web wave ST2 of the second planetary gear set PS2 is with the ring gear shaft HR1 of the first planetary gear set PS1 connected. The ring gear shaft HR2 of the second planetary gear set PS2 is held firmly, ie in the middle of the housing GH supported. The output to the third planetary set PS3 takes place via the web shaft ST1 of the first planetary gear set PS1 . The first switching element SE1 with the switch positions A. , B. and the second switching element SE2 with the switch positions D. , C. are outside, ie on the drive wheels R1 , R2 facing side arranged.

In einer ersten Schaltposition A für den ersten Gang, wird die Sonnenwelle SO1 des ersten Planetensatzes PS1 mit dem Gehäuse GH gekoppelt, d.h. fest gehalten. In der Schaltposition B für den zweiten Gang wird die Sonnenwelle SO1 mit der Stegwelle ST1 des ersten Planetensatzes PS1 gekoppelt, d. h. der erste Planetensatz PS1 wird verblockt. Die beiden elektrischen Maschine EM1, EM2 sind spiegelbildlich zur Symmetrieebene M und relativ dicht nebeneinander angeordnet - daraus ergibt sich die Möglichkeit einer gemeinsamen Kühlung der beiden Statoren STA1, STA2. Die Abstützung der beiden Hohlradwellen HR2 der beiden spiegelbildlich angeordneten zweiten Planetensätze PS2 erfolgt gemeinsam und mittig am Gehäuse GH.In a first switching position A. for first gear, will be the sun wave SO1 of the first planetary gear set PS1 with the case GH coupled, ie held firmly. In the switching position B. for the second gear is the sun wave SO1 with the web wave ST1 of the first planetary gear set PS1 coupled, ie the first planetary gear set PS1 is blocked. The two electric machine EM1 , EM2 are mirror images of the plane of symmetry M. and arranged relatively close to one another - this results in the possibility of joint cooling of the two stators STA1 , STA2 . The support of the two ring gear shafts HR2 of the two mirror-inverted second planetary gear sets PS2 takes place together and in the middle of the housing GH .

7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel die Erfindung für eine Antriebsachse 5 (fünfte Antriebsachse), welche sich gegenüber der Antriebsachse 4 gemäß 6 dadurch unterscheidet, dass der zweite Planetensatz PS2 um eine radial verlaufende fiktive Achse in der Zeichenebene gedreht wurde mit der Folge, dass der Antrieb des Sonnenwelle SO2 durch die Antriebswelle 1a des Rotors RO1 auf der anderen Seite des zweiten Planetensatzes PS2, nämlich der der Mittelebene M zugewandten Seite, angeordnet ist. Die Abstützung der Hohlradwelle HR2 des zweiten Planetensatzes PS2 erfolgt auf der äußeren, d. h. dem Antriebsrad R1 zugewandten Seite am Gehäuse GH. Die Stegwelle ST2 des zweiten Planetensatzes PS2 ist wiederum mit der Hohlradwelle HR1 des ersten Planetensatzes PS1 verbunden, allerdings nicht mehr - wie in 6 - durch die als Hohlwelle ausgebildet Sonnenwelle SO2, sondern direkt. Dadurch kann die Sonnenwelle SO2 mit einem kleineren Durchmesser ausgeführt werden. 7th shows another embodiment of the invention for a drive axle 5 (fifth drive axle), which is opposite the drive axle 4th according to 6th differs in that the second planetary gear set PS2 was rotated around a radial fictitious axis in the plane of the drawing with the result that the drive of the sun shaft SO2 through the drive shaft 1a of the rotor RO1 on the other side of the second planetary gear set PS2 , namely that of the middle plane M. facing side, is arranged. The support of the ring gear shaft HR2 of the second planetary gear set PS2 takes place on the outer, ie the drive wheel R1 facing side on the housing GH . The web wave ST2 of the second planetary gear set PS2 is in turn with the ring gear shaft HR1 of the first planetary gear set PS1 connected, but no longer - as in 6th - by the sun shaft designed as a hollow shaft SO2 , but directly. This allows the sun wave SO2 be made with a smaller diameter.

8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine Antriebsachse 6 (sechste Antriebsachse). Unterschiedlich bei der Antriebsachse 6 gegenüber der Antriebsachse 5 ist, dass die Schaltelemente und die mit ihnen verbundenen Koppelungen andere sind; die Übersetzungen der beiden Gänge sind bei der Antriebsachse 6 jedoch die gleichen wie bei der Antriebsachse 5 (7). Die Sonnenwelle SO1 des ersten Planetensatzes PS1 ist ebenso wie die Hohlradwelle HR2 des zweiten Planetensatzes PS2 am Gehäuse GH abgestützt. Die Stegwelle ST2 des zweiten Planetensatzes PS2 ist in einer ersten Schaltposition A mit der Hohlradwelle HR1 des ersten Planetensatzes PS1 koppelbar. In einer zweiten Schaltposition B ist die Stegwelle ST2 des zweiten Planetensatzes PS2 mit der Stegwelle ST1 des ersten Planetensatzes PS1 koppelbar. Von Vorteil ist bei der Schaltposition B, in welcher der zweite Gang geschaltet ist, dass im ersten Planetensatz PS1 keine statische Verzahnungsbelastung auftritt, da die Stegwelle ST1 die Hohlradwelle HR1 lediglich über die Planetenräder (keine Bezugszahl) mitschleppt. Der erste Planetensatz PS1 wird somit im zweiten Gang umgangen. 8th shows another embodiment of the invention for a drive axle 6th (sixth drive axle). Different for the drive axle 6th opposite the drive axle 5 is that the switching elements and the couplings connected to them are different; the gear ratios of the two gears are on the drive axle 6th but the same as for the drive axle 5 ( 7th ). The sun wave SO1 of the first planetary gear set PS1 is just like the ring gear shaft HR2 of the second planetary gear set PS2 on the housing GH supported. The web wave ST2 of the second planetary gear set PS2 is in a first switching position A. with the ring gear shaft HR1 of the first planetary gear set PS1 connectable. In a second switching position B. is the web wave ST2 of the second planetary gear set PS2 with the web wave ST1 of the first planetary gear set PS1 connectable. Is an advantage with the switching position B. in which the second gear is engaged that in the first planetary gear set PS1 there is no static load on the teeth because the spider shaft ST1 the ring gear shaft HR1 only dragged along via the planetary gears (no reference number). The first planetary set PS1 is thus bypassed in second gear.

9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine Antriebsachse 7 (siebte Antriebsachse), welche bezüglich der Anordnung der elektrischen Maschinen EM1, EM2 und der schaltbaren Planetensätze PS1, PS2 der Antriebsachse 2 gemäß 4 entspricht, wobei der erste Planetensatz PS1 und der zweite Planetensatz PS2 in axialer Richtung vertauscht sind. Unterschiedlich ist, dass der als Umlaufgetriebe ausgebildete, in 1 bis 8 dargestellte dritte Planetensatz PS3, welcher eine konstante Übersetzungsstufe bildet, in 9 durch ein Standgetriebe StG1 ersetzt ist, und zwar auf beiden Seiten im Bereich der Antriebsräder R1, R2. Das Standgetriebe StG1 ist als Planetensatz ausgebildet und weist einen Steg 71, Planetenräder 72, 73, welche gegenüber dem Steg 71 gelagert sind, ein Sonnenrad 74 sowie ein Hohlrad 75 auf. Der Steg 71 ist gehäusefest angeordnet, insofern läuft der Planetensatz mit einer Standübersetzung. Der Antrieb erfolgt von der Stegwelle ST2 des zweiten Planetensatzes PS2 über die Abtriebswelle 3a auf das Planetenrad 72. Der Abtrieb erfolgt über das Hohlrad 75 auf die Abtriebswelle 2a und damit auf das Antriebsrad R1. Das Standgetriebe StG1 weist zwischen seiner Antriebswelle ST2 und seiner Abtriebswelle 2a einen Achsversatz h1 auf. Diese Getriebeanordnung mit Achsversatz wird als so genannte Portalachse bezeichnet und hat gegenüber den zuvor beschriebenen Varianten den Vorteil einer größeren Bodenfreiheit für das Fahrzeug. Infolge des Antriebes über das Planetenrad 72 und aufgrund weiterer Planetenräder auf dem Umfang wird eine Teilung des Leistungsflusses vom Antrieb zum Abtrieb erreicht. Das Standgetriebe StG1 auf der rechten Seite, welches das rechte Antriebsrad R2 antreibt, ist spiegelbildlich zu dem Standgetriebe StG1 auf der linken Seite ausgebildet und weist die gleiche Übersetzung ins Langsame auf. 9 shows another embodiment of the invention for a drive axle 7th (seventh drive axis), which relates to the arrangement of the electrical machines EM1 , EM2 and the switchable planetary gear sets PS1 , PS2 the drive axle 2 according to 4th corresponds to, the first planetary gear set PS1 and the second planetary set PS2 are interchanged in the axial direction. What is different is that trained as a planetary gear, in 1 to 8th illustrated third planetary set PS3 , which forms a constant gear ratio, in 9 through a stationary gear StG1 is replaced, on both sides in the area of the drive wheels R1 , R2 . The stationary transmission StG1 is designed as a planetary gear set and has a web 71 , Planetary gears 72 , 73 which opposite the jetty 71 are stored, a sun gear 74 as well as a ring gear 75 on. The bridge 71 is fixed to the housing, so the planetary gear set runs with a stationary transmission. The drive comes from the spider shaft ST2 of the second planetary gear set PS2 via the output shaft 3a on the planet gear 72 . The output takes place via the ring gear 75 on the output shaft 2a and thus on the drive wheel R1 . The stationary transmission StG1 points between its drive shaft ST2 and its output shaft 2a an offset h1 on. This gear arrangement with an offset is referred to as a so-called portal axis and has the advantage of greater ground clearance for the vehicle compared to the variants described above. As a result of the drive via the planetary gear 72 and due to further planet gears on the circumference, a division of the power flow from the input to the output is achieved. The stationary transmission StG1 on the right, which is the right drive wheel R2 drives is a mirror image of the stationary gear StG1 formed on the left side and has the same translation into slow speed.

10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine Antriebsachse 8 (achte Antriebsachse), welche bezüglich des Aufbaus und der Anordnung der elektrischen Maschinen EM1, EM2 sowie der ersten und der zweiten Planetensätze PS1, PS2 der Antriebsachse 7 gemäß 9 entspricht. Unterschiedlich ist hier, dass anstelle des ersten Standgetriebes StG1 ein zweites Standgetriebe StG2 verwendet wird. 10 shows another embodiment of the invention for a drive axle 8th (eighth drive axis), which with regard to the structure and arrangement of the electrical machines EM1 , EM2 and the first and second planetary gear sets PS1 , PS2 the drive axle 7th according to 9 corresponds. The difference here is that instead of the first stationary gear StG1 a second stationary gear StG2 is used.

Das Standgetriebe StG2 ist als Stirnradgetriebe ausgebildet und weist ein von der Stegwelle ST2 des zweiten Planetensatzes PS2 angetriebenes Antriebszahnrad 81, zwei Zwischenräder 82, 83 sowie ein Abtriebszahnrad 84 auf, welches über die Abtriebswelle 2a das Rad R1 antreibt. Zwischen der Antriebswelle 3a des Standgetriebes StG2, d. h. der Stegwelle ST2 des zweiten Planetensatzes PS2 und der Abtriebswelle 2b besteht ein Achsversatz h2. Die beiden Zwischenräder 82, 83 sind aus Gründen der Darstellung in die Zeichenebene gedreht - sie stehen sowohl mit dem Antriebszahnrad 81 als auch mit dem Abtriebszahnrad 84 in Zahneingriff. Die Mittelpunkte der Zahnräder 81, 82, 83, 84 bilden die Spitzen einer gedachten Raute, was durch eine punktierte Linie z symbolisch dargestellt ist (die Mittelpunkte der Zahnräder und die daraus gebildete Raute liegen in einer Radialebene, die senkrecht zur Zeichenebene verläuft). Das zweite Standgetriebe StG2 auf der rechten Seite ist spiegelbildlich aufgebaut und weist die gleiche Übersetzung auf.The stationary transmission StG2 is designed as a spur gear and has one of the spider shaft ST2 of the second planetary gear set PS2 driven drive gear 81 , two intermediate gears 82 , 83 as well as an output gear 84 on, which is via the output shaft 2a the wheel R1 drives. Between the drive shaft 3a of the stationary gear StG2 , ie the web shaft ST2 of the second planetary gear set PS2 and the output shaft 2 B there is an offset h2 . The two intermediate gears 82 , 83 are rotated in the plane of the drawing for the sake of illustration - they stand with both the drive gear 81 as well as with the output gear 84 in meshing. The centers of the gears 81 , 82 , 83 , 84 form the tips of an imaginary diamond, indicated by a dotted line z is shown symbolically (the centers of the gears and the diamond formed from them lie in a radial plane that runs perpendicular to the plane of the drawing). The second stationary gear StG2 on the right side is a mirror image and has the same translation.

Das erste Standgetriebe StG1 und das zweite Standgetriebe StG2 können für jede der oben genannten erwähnten Ausführungsformen der Antriebsachsen 1 bis 6 anstelle des dritten Planetensatzes PS3 verwendet werden, d. h. diese Ausführungsformen können auch als Portalachsen ausgeführt werden.The first stationary transmission StG1 and the second stationary gear StG2 can be used for any of the above-mentioned embodiments of the drive axles 1 to 6th instead of the third planetary gear set PS3 can be used, ie these embodiments can also be designed as portal axes.

Im Hinblick auf die oben beschriebenen Antriebsachsen 1 bis 10 gemäß den 1 bis 10 ergeben sich erhebliche Potenziale zur Einsparung von Bauraum, und zwar insbesondere dadurch, dass die ersten und zweiten Planetensätze und möglicherweise auch die Schaltelemente innerhalb der Rotoren RO1, RO2 der elektrischen Maschinen EM1, EM2 zumindest teilweise angeordnet werden können. Die Rotoren RO1, RO2 sind hohlzylindrisch ausgebildet und weisen, ausgehend von der Rotationsachse a, einen zylindrischen Hohlraum auf, welcher für die Unterbringung der Planetensätze genutzt werden kann. Dadurch wird insbesondere Bauraum in axialer Richtung eingespart.With regard to the drive axles described above 1 to 10 according to the 1 to 10 there is considerable potential for saving installation space, in particular because the first and second planetary gear sets and possibly also the switching elements are within the rotors RO1 , RO2 of electrical machines EM1 , EM2 can be arranged at least partially. The rotors RO1 , RO2 are hollow-cylindrical and point, starting from the axis of rotation a , a cylindrical cavity, which can be used to accommodate the planetary gear sets. This saves installation space in particular in the axial direction.

Die oben beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Schaltgetriebe G1, G2, die jeweils einen ersten und einen zweiten Planetensatz PS1, PS2 umfassen, und der nach geschaltete dritte Planetensatz PS3 weisen folgende gemeinsamen Merkmale respektive Merkmalskombinationen auf:

  1. 1. Die Übersetzung des ersten Ganges von der ersten elektrischen Maschine bis zum ersten (linken) Antriebsrad R1 wird dadurch gebildet, dass die Übersetzungen des ersten, des zweiten und des dritten Planetensatzes PS1, PS2, PS3 hintereinander geschaltet werden, wobei
    1. a) im ersten Planetensatz PS1 der Antrieb über die Hohlradwelle HR1 und der Abtrieb über die Stegwelle ST1 bei festgehaltener Sonnenwelle SO1 erfolgen,
    2. b) im zweiten Planetensatz PS2 der Antrieb über die Sonnenwelle SO2 und der Abtrieb über die Stegwelle ST2 bei festgehaltener Hohlradwelle HR2 erfolgen,
    3. c) im dritten Planetensatz PS3 der Antrieb über die Sonnenwelle SO3 und der Abtrieb über die Stegwelle ST3 bei festgehaltener Hohlradwelle HR3 erfolgen.
  2. 2. Die Übersetzung des zweiten Ganges von der ersten elektrischen Maschine EM1 zum ersten (linken) Antriebsrad R1 wird dadurch gebildet, dass die Übersetzungen des zweiten und des dritten Planetensatzes PS2, PS3 hintereinander geschaltet werden, wobei
    1. a) im zweiten Planetensatz PS2 der Antrieb über die Sonnenwelle SO2 und der Abtrieb über die Stegwelle ST2 bei festgehaltener Hohlradwelle HR2 erfolgen,
    2. b) im dritten Planetensatz PS3 der Antrieb über die Sonnenwelle SO3 und der Abtrieb über die Stegwelle ST3 bei festgehaltener Hohlradwelle HR3 erfolgen.
The gearboxes described above and shown in the drawing G1 , G2 each having a first and a second planetary gear set PS1 , PS2 include, and the downstream third planetary gear set PS3 have the following common features or feature combinations:
  1. 1. The translation of the first gear from the first electric machine to the first (left) drive wheel R1 is formed by the fact that the translations of the first, the second and the third planetary gear set PS1 , PS2 , PS3 can be connected in series, where
    1. a) in the first planetary gear set PS1 the drive via the ring gear shaft HR1 and the output via the spider shaft ST1 with the sun wave held SO1 respectively,
    2. b) in the second planetary gear set PS2 the drive via the sun shaft SO2 and the output via the spider shaft ST2 with the ring gear shaft held HR2 respectively,
    3. c) in the third planetary gear set PS3 the drive via the sun shaft SO3 and the output via the spider shaft ST3 with the ring gear shaft held HR3 respectively.
  2. 2. The translation of the second gear from the first electric machine EM1 to the first (left) drive wheel R1 is formed by the fact that the translations of the second and third planetary gear set PS2 , PS3 can be connected in series, where
    1. a) in the second planetary gear set PS2 the drive via the sun shaft SO2 and the output via the spider shaft ST2 with the ring gear shaft held HR2 respectively,
    2. b) in the third planetary gear set PS3 the drive via the sun shaft SO3 and the output via the spider shaft ST3 with the ring gear shaft held HR3 respectively.

Die Übersetzung des dritten Planetensatzes PS3, der eine konstante Übersetzungsstufe bildet, ist optional, d. h. auf die konstante Übersetzungsstufe kann verzichtet werden, wenn die beiden Übersetzungen des ersten und des zweiten Ganges der Schaltgetriebe G1, G2 ausreichen.The translation of the third planetary gear set PS3 , which forms a constant gear stage, is optional, ie the constant gear stage can be dispensed with if the two gear ratios of the first and second gear of the manual transmission G1 , G2 sufficient.

Die beiden elektrischen Maschinen EM1, EM2 können jeweils aus mehreren Teilmaschinen zusammengesetzt werden, welche auch durch weitere Getriebeelemente mit der Antriebswelle 1a bzw. 1b verbunden sein können.The two electrical machines EM1 , EM2 can each be composed of several sub-machines, which can also be connected to the drive shaft by further gear elements 1a or. 1b can be connected.

Mit jeder der oben erwähnten Wellen kann eine Dauerbremse (z. B. eine Wirbelstrombremse oder ein hydraulischer Retarder) gekoppelt werden.With each of the shafts mentioned above, a retarder ( z . B. an eddy current brake or a hydraulic retarder) can be coupled.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
erste Antriebsachsefirst drive axle
1a1a
Antriebswelle (EM1)Drive shaft ( EM1 )
1b1b
Antriebswelle (EM2)Drive shaft ( EM2 )
22
zweite Antriebsachsesecond drive axle
2a2a
AbtriebswelleOutput shaft
2b2 B
AbtriebswelleOutput shaft
33
dritte Antriebsachsethird drive axle
3a3a
AchswelleAxle shaft
3b3b
AchswelleAxle shaft
44th
vierte Antriebsachsefourth drive axle
55
fünfte Antriebsachsefifth drive axle
66th
sechste Antriebsachesixth drive point
77th
siebte Antriebsachseseventh drive axle
88th
achte Antriebsachse eighth drive axle
7171
Steg (StG1)Bridge ( StG1 )
7272
PlanetenradPlanetary gear
7373
PlanetenradPlanetary gear
7474
SonnenradSun gear
7575
Hohlrad Ring gear
8181
Antriebszahnrad (StG2)Drive gear ( StG2 )
8282
erstes Zwischenradfirst idler
8383
zweites Zwischenradsecond intermediate gear
8484
Abtriebszahnrad Output gear
aa
Rad-/RotationsachseWheel / rotation axis
AK1AK1
erster Aktuatorfirst actuator
AK2AK2
zweiter Aktuatorsecond actuator
A, BA, B
Schaltpositionen von SE1 Switch positions from SE1
C, DC, D
Schaltpositionen von SE2 Switch positions from SE2
EM1EM1
erste elektrische Maschinefirst electric machine
EM2EM2
zweite elektrische Maschinesecond electric machine
G1G1
erstes Schaltgetriebefirst manual transmission
G2G2
zweites Schaltgetriebesecond manual transmission
GHGH
Gehäusecasing
h1h1
Achsversatz (StG1)Offset ( StG1 )
h2h2
Achsversatz (StG2)Offset ( StG2 )
HR1HR1
Hohlradwelle (PS1)Ring gear shaft ( PS1 )
HR2HR2
Hohlradwelle (PS2)Ring gear shaft ( PS2 )
HR3HR3
Hohlradwelle (PS3)Ring gear shaft ( PS3 )
MM.
MittelebeneMiddle plane
R1R1
erstes (linkes) Antriebsradfirst (left) drive wheel
R2R2
zweites (rechtes) Antriebsradsecond (right) drive wheel
RO1RO1
erster Rotor (EM1)first rotor ( EM1 )
RO2RO2
zweiter Rotor (EM2)second rotor ( EM2 )
SE1SE1
erstes Schaltelementfirst switching element
SE2SE2
zweites Schaltelementsecond switching element
SO1SO1
Sonnenwelle (PS1)Sun wave ( PS1 )
SO2SO2
Sonnenwelle (PS2)Sun wave ( PS2 )
SO3SO3
Sonnenwelle (PS3)Sun wave ( PS3 )
ST1ST1
Stegwelle (PS1)Web shaft ( PS1 )
ST2ST2
Stegwelle (PS2)Web shaft ( PS2 )
ST3ST3
Stegwelle (PS3)Web shaft ( PS3 )
STA1STA1
erster Stator (EM1)first stator ( EM1 )
STA2STA2
zweiter Stator (EM2)second stator ( EM2 )
StG1StG1
erstes Standgetriebe (erste Portalachse)first stationary gear (first portal axis)
StG2StG2
zweites Standgetriebe (zweite Portalachse)second stationary gear (second portal axis)
zz
Hilfslinie (StG2)Auxiliary line ( StG2 )

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102009002437 A1 [0002]DE 102009002437 A1 [0002]

Claims (31)

Antriebsachse eines Elektrofahrzeuges, umfassend - eine erste und eine zweite elektrische Maschine (EM1, EM2) mit Antriebswellen (1a, 1b), - ein erstes und ein zweites Antriebsrad (R1, R2), - ein erstes und ein zweites Schaltgetriebe (G1, G2), wobei die erste elektrische Maschine (EM1) über das erste Schaltgetriebe (G1) das erste Antriebsrad (R1) und die zweite elektrische Maschine (EM2) über das zweite Schaltgetriebe (G2) das zweite Antriebsrad (R2) antreiben, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltgetriebe jeweils als Zwei-Gang-Getriebe (G1, G2) mit gleichen Übersetzungen (i1, i2) ausgebildet sind.Drive axle of an electric vehicle, comprising - a first and a second electrical machine (EM1, EM2) with drive shafts (1a, 1b), - a first and a second drive wheel (R1, R2), - a first and a second gearbox (G1, G2 ), the first electric machine (EM1) driving the first drive wheel (R1) via the first gearbox (G1) and the second electric machine (EM2) driving the second drive gear (R2) via the second gearbox (G2), characterized in that the gearboxes are each designed as a two-speed gearbox (G1, G2) with the same gear ratios (i 1 , i 2 ). Antriebsachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Schaltgetriebe (G1, G2) jeweils einen ersten, schaltbaren Planetensatz (PS1) und einen zweiten schaltbaren Planetensatz (PS2) aufweisen, wobei jeweils der erste Planetensatz (PS1) und der zweite Planetensatz (PS2) miteinander gekoppelt sind.Drive axle after Claim 1 , characterized in that the first and the second gearbox (G1, G2) each have a first, switchable planetary set (PS1) and a second switchable planetary set (PS2), the first planetary set (PS1) and the second planetary set (PS2) are coupled to each other. Antriebsachse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Planetensätze (PS1) und die zweiten Planetensätze (PS2) jeweils dreigliedrig ausgebildet sind und jeweils eine Stegwelle (ST1, ST2), eine Hohlradwelle (HR1, HR2) und eine Sonnenwelle (SO1, SO2) aufweisen.Drive axle after Claim 2 , characterized in that the first planetary sets (PS1) and the second planetary sets (PS2) are each designed in three parts and each have a spider shaft (ST1, ST2), a ring gear shaft (HR1, HR2) and a sun shaft (SO1, SO2). Antriebsachse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegwelle (ST1) des ersten Planetensatzes (PS1) mit der Sonnenwelle (SO2) des zweiten Planetensatzes (PS2) gekoppelt ist.Drive axle after Claim 3 , characterized in that the spider shaft (ST1) of the first planetary set (PS1) is coupled to the sun shaft (SO2) of the second planetary set (PS2). Antriebsachse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlradwelle (HR1) des ersten Planetensatzes (PS1) von der ersten elektrischen Maschine (EM1) antreibbar ist.Drive axle after Claim 4 , characterized in that the ring gear shaft (HR1) of the first planetary set (PS1) can be driven by the first electrical machine (EM1). Antriebsachse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gang mit der Übersetzung (i1) durch Koppelung der Hohlradwelle (HR1) des ersten Planetensatzes (PS1) mit der Antriebswelle (1a) der ersten elektrischen Maschine (EM1) schaltbar ist.Drive axle after Claim 4 or 5 , characterized in that the first gear with the translation (i 1 ) can be switched by coupling the ring gear shaft (HR1) of the first planetary gear set (PS1) with the drive shaft (1a) of the first electrical machine (EM1). Antriebsachse nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gang mit der Übersetzung (i2) durch Koppelung der Antriebswelle (1a) der elektrischen Maschine (EM1) mit der Stegwelle (ST1) des ersten Planetensatzes (PS1) schaltbar ist.Drive axle after Claim 4 , 5 or 6th , characterized in that the second gear with the translation (i 2 ) can be shifted by coupling the drive shaft (1a) of the electrical machine (EM1) with the spider shaft (ST1) of the first planetary set (PS1). Antriebsachse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlradwelle (HR1) des ersten Planetensatzes (PS1) fest mit der Antriebswelle (1a) der ersten elektrischen Maschine (EM1) verbunden ist.Drive axle after Claim 4 , characterized in that the ring gear shaft (HR1) of the first planetary set (PS1) is firmly connected to the drive shaft (1a) of the first electrical machine (EM1). Antriebsachse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gang (i1) durch Festhalten der Sonnenwelle (SO1) des ersten Planetensatzes (PS1) und der zweite Gang (i2) durch Koppelung (Verblockung) der Hohlradwelle (HR1) des ersten Planetensatzes (PS1) mit der Sonnenwelle (SO1) des ersten Planetensatzes (PS1) schaltbar ist.Drive axle after Claim 8 , characterized in that the first gear (i 1 ) by holding the sun shaft (SO1) of the first planetary set (PS1) and the second gear (i 2 ) by coupling (locking) the ring gear shaft (HR1) of the first planetary set (PS1) the sun shaft (SO1) of the first planetary set (PS1) is switchable. Antriebsachse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gang durch Koppelung (Verblockung) der Stegwelle (ST1) des ersten Planetensatzes (PS1) mit der Sonnenwelle (SO1) des ersten Planetensatzes (PS1) schaltbar ist.Drive axle after Claim 8 , characterized in that the second gear can be shifted by coupling (locking) the spider shaft (ST1) of the first planetary set (PS1) with the sun shaft (SO1) of the first planetary set (PS1). Antriebsachse nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gänge durch Schaltelemente (A, B, C, D) schaltbar, dass die Schaltelemente (A, B, C, D) durch Aktuatoren (AK1, AK2) betätigbar und dass die Aktuatoren (AK1, AK2) in einer gemeinsamen Ebene (M) zwischen den beiden elektrischen Maschinen (EM1, EM2) angeordnet sind.Drive axis according to one of the Claims 6 to 10 , characterized in that the gears can be shifted by switching elements (A, B, C, D), that the switching elements (A, B, C, D) can be actuated by actuators (AK1, AK2) and that the actuators (AK1, AK2) in a common plane (M) between the two electrical machines (EM1, EM2) are arranged. Antriebsachse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Planetensätze (PS2), in axialer Richtung gesehen, innerhalb der ersten Planetensätze (PS1) angeordnet sind.Drive axle after Claim 8 , characterized in that the second planetary sets (PS2), viewed in the axial direction, are arranged within the first planetary sets (PS1). Antriebsachse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden elektrischen Maschinen (EM1, EM2), in axialer Richtung gesehen, nebeneinander und die Schaltelemente (A, B, C, D), in axialer Richtung gesehen, außerhalb der ersten Planetensätze (PS1) angeordnet sind.Drive axle after Claim 12 , characterized in that the two electrical machines (EM1, EM2), seen in the axial direction, side by side and the switching elements (A, B, C, D), seen in the axial direction, are arranged outside the first planetary gear sets (PS1). Antriebsachse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegwelle (ST2) des zweiten Planetensatzes (PS2) mit der Hohlradwelle (HR1) des ersten Planetensatzes (PS1) gekoppelt ist.Drive axle after Claim 3 , characterized in that the spider shaft (ST2) of the second planetary set (PS2) is coupled to the ring gear shaft (HR1) of the first planetary set (PS1). Antriebsachse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenwelle (SO2) des zweiten Planetensatzes (PS2) fest mit der Antriebswelle (1a) der ersten elektrischen Maschine (EM1) verbunden und die Hohlradwelle (HR2) des zweiten Planetensatzes (PS2) festgehalten ist.Drive axle after Claim 14 , characterized in that the sun shaft (SO2) of the second planetary set (PS2) is firmly connected to the drive shaft (1a) of the first electrical machine (EM1) and the ring gear shaft (HR2) of the second planetary set (PS2) is held. Antriebsachse nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gang (i1) durch Festhalten der Sonnenwelle (SO1) des ersten Planetensatzes (PS1) schaltbar ist.Drive axle after Claim 15 , characterized in that the first gear (i 1 ) can be shifted by holding the sun shaft (SO1) of the first planetary gear set (PS1). Antriebsachse nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gang (i2) durch Koppelung der Stegwelle (ST1) des ersten Planetensatzes (PS1) mit der Sonnenwelle (SO1) des ersten Planetensatzes (PS1) schaltbar ist.Drive axle after Claim 15 or 16 , characterized in that the second gear (i 2 ) can be shifted by coupling the spider shaft (ST1) of the first planetary set (PS1) with the sun shaft (SO1) of the first planetary set (PS1). Antriebsachse nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegwelle (ST2) des zweiten Planetensatzes (PS2) durch die Sonnenwelle (SO2) des zweiten Planetensatzes (PS2) hindurchgeführt ist.Drive axis according to one of the Claims 14 to 17th , characterized in that the spider shaft (ST2) of the second planetary set (PS2) is passed through the sun shaft (SO2) of the second planetary set (PS2). Antriebsachse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegwelle (ST2) des zweiten Planetensatzes (PS2) mit der Hohlradwelle (HR1) des ersten Planetensatzes (PS1) eine Koppelwelle (ST2/HR1) bilden, die zwischen dem ersten und dem zweiten Planetensatz (PS1, PS2) angeordnet ist.Drive axle after Claim 14 , characterized in that the spider shaft (ST2) of the second planetary set (PS2) with the ring gear shaft (HR1) of the first planetary set (PS1) form a coupling shaft (ST2 / HR1), which between the first and the second planetary set (PS1, PS2) is arranged. Antriebsachse nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gang (i1) durch Koppelung der Stegwelle (ST2) des zweiten Planetensatzes (PS2) mit der Hohlradwelle (HR1) des ersten Planetensatzes (PS1) schaltbar ist.Drive axle after Claim 14 or 15th , characterized in that the first gear (i 1 ) can be shifted by coupling the spider shaft (ST2) of the second planetary set (PS2) with the ring gear shaft (HR1) of the first planetary set (PS1). Antriebsachse nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gang (i2) durch Koppelung der Stegwelle (ST2) des zweiten Planetensatzes (PS2) mit der Stegwelle (ST1) des ersten Planetensatzes (PS1) schaltbar ist.Drive axle after Claim 20 , characterized in that the second gear (i 2 ) can be shifted by coupling the spider shaft (ST2) of the second planetary gear set (PS2) to the spider shaft (ST1) of the first planetary set (PS1). Antriebsachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des ersten und des zweiten Antriebsrades (R1, R2) jeweils eine konstante Übersetzungsstufe (PS3, StG1, StG2) angeordnet ist.Drive axle according to one of the preceding claims, characterized in that a constant transmission step (PS3, StG1, StG2) is arranged in the region of the first and second drive wheels (R1, R2). Antriebsachse nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die konstante Übersetzungsstufe als dritter Planetensatz (PS3) mit einer Sonnenwelle (SO3), einer Stegwelle (ST3) und einer festgehaltenen Hohlradwelle (HR3) ausgebildet ist, wobei die Stegwelle (ST2) des zweiten Planetensatzes (PS2) mit der Sonnenwelle (SO3) des dritten Planetensatzes (PS3) und die Stegwelle (ST3) des dritten Planetensatzes (PS3) mit dem Antriebsrad (R1, R2) verbunden sind.Drive axle after Claim 22 , characterized in that the constant transmission stage is designed as a third planetary gear set (PS3) with a sun shaft (SO3), a spider shaft (ST3) and a fixed ring gear shaft (HR3), the spider shaft (ST2) of the second planetary set (PS2) with the The sun shaft (SO3) of the third planetary set (PS3) and the spider shaft (ST3) of the third planetary set (PS3) are connected to the drive wheel (R1, R2). Antriebsachse nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die konstante Übersetzungsstufe als Standgetriebe (StG1, StG2) ausgebildet ist.Drive axle after Claim 22 , characterized in that the constant transmission stage is designed as a stationary transmission (StG1, StG2). Antriebsachse nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Standgetriebe (StG1) eine Antriebswelle (3a, 3b) und eine Abtriebswelle (2a, 2b) aufweist und dass die Antriebswelle (2a, 2b) und die Abtriebswelle (3a, 3b) mit einem Achsversatz (h1, h2) zueinander angeordnet sind.Drive axle after Claim 24 , characterized in that the stationary gear (StG1) has a drive shaft (3a, 3b) and an output shaft (2a, 2b) and that the drive shaft (2a, 2b) and the output shaft (3a, 3b) with an axial offset (h1, h2 ) are arranged to each other. Antriebsachse nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Standgetriebe (StG1) einen Steg (71) mit Planetenrädern (72, 73), ein Sonnenrad (74) und ein Hohlrad (75) aufweist, dass der Steg (71) festgehalten ist, der Antrieb über eines der Planetenräder (72, 73) und der Abtrieb über das Hohlrad (75) erfolgen.Drive axle after Claim 25 , characterized in that the stationary gear (StG1) has a web (71) with planetary gears (72, 73), a sun gear (74) and a ring gear (75) that the web (71) is held, the drive via one of the Planet gears (72, 73) and the output take place via the ring gear (75). Antriebsachse nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Standgetriebe (StG2) ein Antriebsrad (81), zwei Zwischenräder (82, 83) sowie ein Abtriebszahnrad (84) aufweist, wobei die Zwischenräder (82, 83) sowohl mit dem Antriebszahnrad (81) als auch mit dem Abtriebszahnrad (84) in Eingriff stehen.Drive axle after Claim 24 or 25th , characterized in that the stationary gear (StG2) has a drive gear (81), two intermediate gears (82, 83) and a driven gear (84), the intermediate gears (82, 83) both with the drive gear (81) and with the Output gear (84) are in engagement. Antriebsachse nach einem der Ansprüche 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Maschinen (EM1, EM2) Rotoren (RO1, RO2) aufweisen und dass innerhalb der Rotoren (RO1, RO2) die ersten Planetensätze (PS1) und/oder die zweiten Planetensätze (PS2) zumindest teilweise angeordnet sind.Drive axis according to one of the Claims 14 to 25th , characterized in that the electrical machines (EM1, EM2) have rotors (RO1, RO2) and that the first planetary sets (PS1) and / or the second planetary sets (PS2) are at least partially arranged within the rotors (RO1, RO2). Verfahren zum Schalten der Gänge respektive der Übersetzungen (i1, i2) der Schaltgetriebe (G1, G2) einer Antriebsachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Gang (i1) im ersten Planetensatz (PS1) der Antrieb über die Hohlradwelle (HR1) und der Abtrieb über die Stegwelle (ST1) erfolgen, während die Sonnenwelle (SO1) festgehalten wird, und im zweiten Planetensatz (PS2) der Antrieb über die Sonnenwelle (SO2) und der Abtrieb über die Stegwelle (ST2) erfolgen, während die Hohlradwelle (HR2) festgehalten wird.Method for shifting the gears or the gear ratios (i 1 , i 2 ) of the gearboxes (G1, G2) of a drive axle according to one of the preceding claims, characterized in that in the first gear (i 1 ) in the first planetary set (PS1) the drive is over the ring gear shaft (HR1) and the output take place via the spider shaft (ST1) while the sun shaft (SO1) is held, and in the second planetary set (PS2) the drive takes place via the sun shaft (SO2) and the output via the spider shaft (ST2) while holding the ring gear shaft (HR2). Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Gang (i2) im zweiten Planetensatz (PS2) der Antrieb über die Sonnenwelle (SO2) und der Abtrieb über die Stegwelle (ST2) erfolgen, während die Hohlradwelle (HR2) festgehalten wird.Procedure according to Claim 29 , characterized in that in second gear (i 2 ) in the second planetary gear set (PS2) the drive takes place via the sun shaft (SO2) and the output takes place via the spider shaft (ST2), while the ring gear shaft (HR2) is held. Verfahren nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl beim ersten Gang (i1) als auch beim zweiten Gang (i2) im dritten Planetensatz (PS3) der Antrieb über die Sonnenwelle (SO3) und der Abtrieb über die Stegwelle (ST3) erfolgen, während die Hohlradwelle (HR3) festgehalten wird.Procedure according to Claim 29 or 30th , characterized in that both in the first gear (i 1 ) and in the second gear (i 2 ) in the third planetary set (PS3) the drive takes place via the sun shaft (SO3) and the output via the spider shaft (ST3), while the ring gear shaft (HR3) is recorded.
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