DE102021200354B4

DE102021200354B4 - Getriebe und Antriebsvorrichtung für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug

Info

Publication number: DE102021200354B4
Application number: DE102021200354.0A
Authority: DE
Inventors: Peter Ziemer; Andreas Beisswenger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-01-15
Filing date: 2021-01-15
Publication date: 2022-11-10
Anticipated expiration: 2041-01-16
Also published as: DE102021200354A1; WO2022152446A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe (2) für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug (1), umfassend eine erste Antriebswelle (5a) sowie mindestens eine zweite Antriebswelle (5a), wobei die erste Antriebswelle (5a) dazu eingerichtet ist, mit einer ersten elektrischen Maschine (3a) wirkverbunden zu sein, und die zweite Antriebswelle (5b) dazu eingerichtet ist, mit einer zweiten elektrischen Maschine (3b) wirkverbunden zu sein, wobei die erste Antriebswelle (5a) über eine zwischen einer ersten Gangstufe und mindestens einer zweiten Gangstufe wahlweise schaltbare erste Übersetzungsstufe (7a) zumindest mittelbar mit mindestens einer Abtriebswelle (4) antriebswirksam verbindbar ist, wobei im Leistungsfluss zwischen der ersten Übersetzungsstufe (7a) und der jeweiligen Abtriebswelle (4) mindestens ein erstes Planetengetriebe (10) mit mindestens einem ersten Planetenradsatz (24a) angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Antriebsvorrichtung (18) für ein solches Fahrzeug (1) sowie ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug (1) jeweils mit einem solchen Getriebe (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung eine Antriebsvorrichtung für ein solches Fahrzeug sowie ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit einer solchen Antriebsvorrichtung oder einem solchen Getriebe.
Aus der EP 2 821 671 A1 geht ein Radnabenantrieb mit zwei koaxial zur Radnabe angeordneten elektrischen Maschinen hervor, wobei die beiden elektrischen Maschinen über zwei gekoppelte Planetenradsätze, die zwei Betriebszustände ermöglichen, direkt oder über einen Reduzierplanetenradsatz mit einem Rad wirksam verbunden sind. Die beiden gekoppelten Planetenradsätze bestehen aus einem Einzelplanetenradsatz und einen Doppelplanetenradsatz, wobei deren Sonnenräder gekoppelt und mit der ersten elektrischen Maschine verbunden sind. Ein Planetenträger des Einzelplanetenradsatzes ist über eine Bremse oder einen Bremsenfreilauf zumindest in eine Richtung festsetzbar, wobei ein Hohlrad des Einzelplanetenradsatzes mit einem Planetenträger des Doppelplanetenträger gekoppelt und mit der zweiten elektrischen Maschine verbunden ist. Ein Hohlrad des Doppelplanetenradsatzes ist mit dem Abtrieb verbunden.
Ferner sind derartige Getriebe aus der CN 1 09 572 415 A sowie aus der EP 2 450 597 A1 bekannt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein einfaches und effizientes Getriebe sowie eine bauraumökonomische Antriebsvorrichtung für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Fahrzeug bereitzustellen. Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche, der folgenden Beschreibung sowie der Figuren.
Ein erfindungsgemäßes Getriebe für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug umfasst eine erste Antriebswelle sowie mindestens eine zweite Antriebswelle, wobei die erste Antriebswelle dazu eingerichtet ist, mit einer ersten elektrischen Maschine wirkverbunden zu sein, und die zweite Antriebswelle dazu eingerichtet ist, mit einer zweiten elektrischen Maschine wirkverbunden zu sein, wobei die erste Antriebswelle über eine zwischen einer ersten Gangstufe und mindestens einer zweiten Gangstufe wahlweise schaltbare erste Übersetzungsstufe zumindest mittelbar mit mindestens einer Abtriebswelle antriebswirksam verbindbar ist, wobei im Leistungsfluss zwischen der ersten Übersetzungsstufe und der jeweiligen Abtriebswelle mindestens ein erstes Planetengetriebe mit mindestens einem ersten Planetenradsatz angeordnet ist. Mit anderen Worten ist das Getriebe Teil einer Multimotortopologie, bei der jede Antriebswelle mit einer dazugehörigen elektrischen Maschine antriebswirksam verbunden ist, wobei die elektrischen Maschinen je nach Betriebssituation und/oder Betriebsstrategie des Fahrzeugs einzeln oder in Kombination eine Antriebsleistung mit einer bestimmten Übersetzung auf die jeweilige Abtriebswelle übertragen können. Durch Aufteilung auf mehrere elektrische Maschinen erhöht sich je nach Betriebspunkt des Fahrzeugs der Teillastfaktor an der jeweiligen antreibenden elektrischen Maschine, wodurch der Gesamtwirkungsgrad des Getriebes als Gesamtsystem optimiert wird.
Die jeweilige elektrische Maschine besteht zumindest aus einem drehfesten Stator und einem drehbar gelagerten Rotor, der in einem motorischen Betrieb dazu eingerichtet ist, elektrische Energie in mechanische Energie in Form von Drehzahl und Drehmoment zu wandeln, sowie in einem generatorischen Betrieb mechanische Energie in elektrische Energie in Form von Strom und Spannung zu wandeln.
Die Antriebswellen sind als Rotorwellen zu verstehen, die bevorzugt einteilig mit einem relativ zu einem gehäusefesten Stator der jeweiligen elektrischen Maschine rotierbaren Rotor verbunden sind. Auch eine mehrteilige Verbindung zum Beispiel über einen Reduzierplanetenradsatz ist denkbar. Die Antriebswellen sind vorzugsweise parallel zueinander sowie parallel zu einer Radnabenachse angeordnet. Die jeweilige Antriebswelle dient in einem Rotorbetrieb als Ausgangswelle der jeweiligen elektrischen Maschine. Die jeweilige Antriebswelle ist im Rotorbetrieb der elektrischen Maschine Eingangswelle der ersten Übersetzungsstufe. Im Rotorbetrieb der jeweiligen elektrischen Maschine wird beispielsweise von einem Energiespeicher, insbesondere einer Batterie, elektrische Energie in die jeweilige elektrische Maschine gespeist, die resultierend eine Rotation des Rotors bzw. der Rotorwelle zur Erzeugung einer Antriebsleistung bewirkt, wobei die Antriebsleistung mittelbar zum Drehantrieb der jeweiligen Abtriebswelle vorgesehen ist. Die jeweilige Abtriebswelle der Antriebsvorrichtung fungiert somit als Ausgangswelle des Getriebes und überträgt die Antriebsleistung auf ein zumindest mittelbar mit der jeweiligen Abtriebswelle antriebstechnisch verbundenes Rad des Fahrzeugs. Die jeweilige Abtriebswelle ist bevorzugt koaxial zur Radnabenachse angeordnet. Über die jeweilige Abtriebswelle wird somit wenigstens ein Rad des Fahrzeugs durch die mit den antriebstechnisch damit verbundenen oder verbindbaren elektrischen Maschinen erzeugte sowie durch die zumindest mit dem ersten Planetengetriebe gewandelte Antriebsleistung zumindest mittelbar drehangetrieben. Die Antriebsleistung der ersten elektrischen Maschine wird zudem durch die erste Übersetzungsstufe gewandelt.
In einem Generatorbetrieb der jeweiligen elektrischen Maschine fungiert die jeweilige antriebstechnisch damit verbundene Abtriebswelle als Eingangswelle des Getriebes, wohingegen die Antriebswelle bzw. Rotorwelle der jeweiligen elektrischen Maschine dementsprechend als Ausgangswelle des Getriebes ausgebildet ist. Eine Antriebsleistung des Fahrzeugs wird über das erste Planetengetriebe sowie die erste Übersetzungsstufe in die dazugehörige elektrische Maschine geleitet, sodass mit der jeweiligen elektrischen Maschine elektrische Energie erzeugt wird, die in eine Batterie zur Speicherung eingespeist werden kann. Im Generatorbetrieb wird die Leistung beispielsweise aus einem oder mehreren sich drehenden Rädern des Fahrzeugs über die erste Übersetzungsstufe auf die Antriebswellen aufgeteilt und in die elektrischen Maschinen eingeleitet. Es kann eine Batterie vorgesehen sein, die im Rotorbetrieb die elektrischen Maschinen mit elektrischer Energie speist bzw. im Generatorbetrieb elektrische Energie speichert. Ferner kann für jede elektrische Maschine eine separate Batterie vorgesehen sein, die im Rotorbetrieb die jeweilige elektrische Maschine mit elektrischer Energie speist bzw. im Generatorbetrieb elektrische Energie speichert.
Die elektrischen Maschinen sind vorzugsweise hochdrehend ausgeführt und von einer Leistungselektronik steuer- bzw. regelbar. Die elektrischen Maschinen können grundsätzlich mit einer beliebigen Dauerleistung und/oder einem beliebigen Maximaldrehmoment ausgebildet sein. Dabei ist denkbar, dass die jeweilige elektrische Maschine in nur eine Drehrichtung antreibbar ist, wobei auch eine sowohl in eine erste Drehrichtung als auch in eine zweite Drehrichtung drehantreibbare elektrische Maschine möglich ist, um beispielsweise eine Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs zu realisieren. Die elektrischen Maschinen können somit sowohl identisch als auch unterschiedlich ausgebildet sein, wobei je mehr elektrische Maschinen vorgesehen sind, desto kleiner können sie jeweils ausgebildet sein, um auf die erforderliche Gesamtleistung der Antriebsvorrichtung zu gelangen. Zudem wird ein Wirkungsgrad jeder elektrischen Maschine erhöht.
Vorzugsweise sind die elektrischen Maschinen zusammen mit dem Getriebe in einem gemeinsamen Getriebegehäuse angeordnet. Durch die Anordnung mehrerer elektrischer Maschinen in einem gemeinsamen Hauptgehäuse können die elektrischen Maschinen vergleichsweise klein, das heißt mit kleinem Durchmesser ausgebildet sein, sodass in der Folge eine höhere Maschinendrehzahl bzw. eine Rotorumfangsgeschwindigkeit der jeweiligen elektrischen Maschine realisierbar ist. Je größer die Anzahl der elektrischen Maschinen in der Getriebeanordnung, desto besser kann zudem ein Drehmomentverlust aufgrund des vergleichsweise geringeren Maschinendurchmessers kompensiert werden. Die elektrischen Maschinen können dabei identisch, das heißt in gleicher Größe, Leistung, Bauart und/oder mit gleichem Verlustkennfeld ausgebildet sein. Alternativ ist denkbar, dass die elektrischen Maschinen je nach Anforderung an die Getriebeanordnung unterschiedliche Leistungen, erforderliche Bauraumvolumen, Bauarten und/oder Verlustkennfelder aufweisen. Die elektrischen Maschinen können insbesondere eine Leistung zwischen 1 Kilowatt (kW) und 36 kW aufweisen. Auch eine höhere Leistung ist je nach Anwendungsfall, Anforderung und/oder Größe des Fahrzeugs möglich. Durch eine geeignete Kombination von elektrischen Maschinen mit unterschiedlichen Leistungen kann ein breites Spektrum von Betriebszuständen abgedeckt werden, bei denen die jeweilige elektrische Maschine oder, wenn mehrere elektrische Maschinen miteinander kombiniert werden, die elektrischen Maschinen jeweils mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad betrieben werden.
In Rahmen dieser Erfindung ist unter dem Begriff „zumindest mittelbar“ zu verstehen, dass zwei Bauteile über mindestens ein weiteres Bauteil, das zwischen den beiden Bauteilen angeordnet ist, miteinander (wirk-)verbunden sind oder direkt und somit unmittelbar miteinander verbunden sind. Mithin können zwischen der ersten Übersetzungsstufe und dem ersten Planetengetriebe und/oder zwischen dem ersten Planetengetriebe und der jeweiligen Abtriebswelle weitere Getriebeteile, insbesondere Wellen oder Übersetzungsstufen, angeordnet sein, die die von der jeweiligen elektrischen Maschine erzeugte und in das Getriebe eingeleitete Antriebsleistung wandeln und auf die jeweilige damit wirkverbundene Abtriebswelle übertragen können. Somit ist unter einer Wirkverbindung bzw. einer antriebswirksamen Verbindung zu verstehen, dass zwei Elemente oder Bauteile unmittelbar, also direkt miteinander verbunden sind, oder zumindest mittelbar über mindestens ein weiteres dazwischen angeordnetes Element oder Bauteile miteinander verbunden sind.
Unter einer Welle, sei es eine Antriebswelle, eine Zwischenwelle, eine Abtriebswelle oder dergleichen, ist im Sinne der Erfindung ein rotierbares Bauteil des Getriebes oder der Antriebsvorrichtung zum Übertragen von Drehmomenten zu verstehen, über welches je zugehörige Komponenten drehfest miteinander verbunden sind.
Unter dem Begriff „wahlweise schaltbar“ ist zu verstehen, dass beispielsweise die erste Übersetzungsstufe zwischen mindestens zwei Schaltzuständen bzw. Gangstufen schaltbar ist. Im ersten Schaltzustand bzw. in der ersten Gangstufe der ersten Übersetzungsstufe wird eine erste Übersetzung realisiert, mit der die Antriebsleistung zumindest mittelbar in das erste Planetengetriebe geleitet wird. Im zweiten Schaltzustand bzw. in der zweiten Gangstufe der ersten Übersetzungsstufe wird eine zweite Übersetzung realisiert, mit der die Antriebsleistung zumindest mittelbar in das erste Planetengetriebe geleitet wird. Vorzugsweise ist die erste Übersetzungsstufe zwischen drei Schaltzuständen, das heißt drei Gangstufen der ersten Übersetzungsstufe, schaltbar, wobei der dritte Schaltzustand bzw. die dritte Gangstufe eine Neutralstellung ist, bei der keine Antriebsleistung über die erste Übersetzungsstufe in das erste Planetengetriebe geleitet wird. Das wahlweise Schalten zwischen den Gangstufen bzw. Schaltzuständen erfolgt dabei mittels wenigstens eines Schaltelements, das zwischen mindestens zwei, vorzugsweise drei Schaltstellungen schaltbar ist, um die jeweilige Gangstufe auszuwählen. In der ersten Schaltstellung des Schaltelements wird der erste Schaltzustand, in der zweiten Schaltstellung des Schaltelements wird der zweite Schaltzustand und in der dritten Schaltstellung wird der dritte Schaltzustand der ersten Übersetzungsstufe realisiert. Das Schaltelement stellt in der ersten und zweiten Schaltstellung je eine formschlüssige und/oder reibschlüssige Verbindung zwischen den beiden miteinander zu koppelnden Bauteilen sicher.
Das erste Planetengetriebe umfasst mindestens einen, vorzugsweise mindestens zwei Planetenradsätze. Der jeweilige Planetenradsatz umfasst ein gehäusefestes Hohlrad, ein Sonnenrad, über welches bevorzugt die Antriebsleistung in den jeweiligen Planetenradsatz eingeleitet wird, sowie mehrere dazwischen angeordnete und an einem Planetenträger drehbar gelagerte Planetenräder, wobei über den Planetenträger vorzugsweise die Antriebsleistung aus dem jeweiligen Planetenradsatz herausgeleitet wird. Je mehr Planetenradsätze hintereinander in Reihe geschaltet sind, desto höhere Gesamtübersetzungen sind mit dem Getriebe erreichbar. Ferner bevorzugt ist das erste Planetengetriebe ein Reduzierplanetengetriebe. Damit ist der jeweilige Planetenradsatz des ersten Planetengetriebes ein Reduzierplanetenradsatz. Mittels des Reduzierplanetengetriebes bzw. des jeweiligen Reduzierplanetenradsatzes wird eine eingangsseitige Drehzahl auf eine relativ dazu geringere Drehzahl am Ausgang des ersten Planetengetriebes reduziert und anschließend zumindest mittelbar auf die jeweilige Abtriebswelle übertragen. Die jeweilige Abtriebswelle ist folglich zumindest mittelbar mit dem Getriebeausgang des ersten Planetengetriebes antriebswirksam verbunden.
Erfindungsgemäß weist die erste Übersetzungsstufe ein zweites Planetengetriebe mit mindestens einem ersten Planetenradsatz auf, wobei der erste Planetenradsatz des zweiten Planetengetriebes ein zumindest mittelbar mit der ersten Antriebswelle verbundenes oder verbindbares erstes Element, ein zumindest mittelbar gehäusefest verbundenes oder verbindbares zweites Element sowie ein zumindest mittelbar mit einem Antriebselement des ersten Planetengetriebes verbundenes oder verbindbares drittes Element umfasst. Das erste Element ist somit als Antriebselement der ersten Übersetzungsstufe zu verstehen, über welches eine Drehzahl sowie ein Drehmoment der ersten Antriebswelle in die erste Übersetzungsstufe bzw. in das zweite Planetengetriebe eingeleitet wird. Das zweite Element ist als Reaktionselement der ersten Übersetzungsstufe zu verstehen, über welches eine Abstützung des Drehmoments gegenüber einem Gehäuse und/oder einem Fahrwerk des Fahrzeugs realisierbar ist. Das dritte Element ist als Abtriebselement der ersten Übersetzungsstufe zu verstehen, über welches die gewandelte Antriebsleistung aus der ersten Übersetzungsstufe bzw. das zweite Planetengetriebe zumindest mittelbar in das erste Planetengetriebe geleitet wird. Der jeweilige Planetenradsatz des zweiten Planetengetriebes umfasst ein Hohlrad, ein Sonnenrad sowie mehrere dazwischen angeordnete und an einem Planetenträger drehbar gelagerte Planetenräder, wobei je nach Ausgestaltung des zweiten Planetengetriebes eine Zuteilung des Hohlrades, des Sonnenrades sowie des Planetenträgers je entweder als erstes Element bzw. Antriebselement, als zweites Element bzw. Reaktionselement oder als drittes Element bzw. Abtriebselement erfolgt.
Vorzugsweise umfasst die als zweites Planetengetriebe ausgebildete erste Übersetzungsstufe ein zweites Schaltelement, das dazu eingerichtet ist, in einer ersten Schaltstellung das zweite Element gehäusefest anzuordnen und in einer zweiten Schaltstellung das erste Element mit dem zweiten Element oder dem dritten Element drehfest zu verbinden. Das zweite Schaltelement ist bevorzugt zwischen mindestens zwei, insbesondere zwischen drei Schaltstellungen schaltbar, wobei in einer ersten Schaltstellung eine gehäusefeste Anbindung des zweiten Elements erfolgt und in einer zweiten Schaltstellung je nach Ausbildung des zweiten Planetengetriebes eine drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element oder zwischen dem ersten Element und dem dritten Element realisiert wird. Die dritte Schaltstellung ist als Neutralstellung vorgesehen, bei der ausgehend von der ersten Antriebswelle bzw. der ersten elektrischen Maschine keine Antriebsleistung über das zweite Planetengetriebe bzw. über die erste Übersetzungsstufe übertragen wird. Das zweite Planetengetriebe wird somit in der dritten Schaltstellung lastfrei geschaltet.
Insbesondere wird mit dem zweiten Planetengetriebe in einer ersten Schaltstellung eine Drehzahlreduzierung am Getriebeausgang erreicht. In einer zweiten Schaltstellung wird hingegen eine Verblockung der jeweils miteinander drehfest verbundenen Teile realisiert, wobei die Antriebsleistung über die erste Antriebswelle auf die drehfest damit sowie miteinander verblockten Elemente des zweiten Planetengetriebes übertragen wird, um einen Direktgang zu ermöglichen.
Um eine Leistungsübertragung von der als zweites Planetengetriebe ausgebildeten ersten Übersetzungsstufe auf das erste Planetengetriebe zu erreichen, ist im Leistungsfluss zwischen der ersten Übersetzungsstufe und dem ersten Planetengetriebe bevorzugt ein Stirnradtrieb angeordnet, wobei ein Zahnrad des Stirnradtriebs drehfest mit einem Abtriebselement der ersten Übersetzungsstufe ist und ein weiteres Zahnrad des Stirnradtriebs zumindest mittelbar drehfest mit der zweiten Antriebswelle verbunden ist. Die beiden Zahnräder stehen mit einem koaxial zu einer Radnabenachse angeordneten Summenstirnrad des Stirnradtriebs in Zahneingriff, wobei das Summenstirnrad eine Antriebsleistung zumindest mittelbar auf das erste Planetengetriebe überträgt. Mittels des Stirnradtriebs, umfassend wenigstens das Summenstirnrad sowie die damit in Zahneingriff stehenden beiden Zahnräder, wird die Antriebsleistung der jeweiligen elektrischen Maschine zumindest mittelbar auf die jeweilige Abtriebswelle übertragen. Durch den Stirnradtrieb ist eine parallele Anordnung der elektrischen Maschinen zur jeweiligen Abtriebswelle und somit eine bauraumsparende Ausbildung des Getriebes möglich. Die erste Übersetzungsstufe ist im Leistungsfluss folglich zwischen der ersten Antriebswelle bzw. der ersten elektrischen Maschine und dem einen Zahnrad angeordnet und überträgt eine bereits durch die erste Übersetzungsstufe gewandelte Antriebsleistung auf den Stirnradtrieb. Das weitere Zahnrad ist bevorzugt unmittelbar drehfest mit der zweiten Antriebswelle verbunden und überträgt eine aus der zweiten elektrischen Maschine eingeleitete Antriebsleistung unabhängig von der geschalteten Gangstufe direkt auf den Stirnradtrieb. Der Stirnradtrieb kann je nach Ausbildung der Zahnräder und des Summenstirnrades ein zusätzliches Übersetzungsverhältnis bereitstellen, das die Gesamtübersetzung des Getriebes erhöht.
Das parallel zu den Antriebswellen angeordnete Summenstirnrad des Stirnradtriebs kann je nach Ausgestaltung des Getriebes direkt oder zumindest mittelbar über eine Zwischenwelle drehfest mit der jeweiligen Abtriebswelle verbunden sein. Vorzugsweise ist die Zwischenwelle als Hohlwelle ausgebildet, wobei die jeweilige Abtriebswelle zumindest teilweise innerhalb der Zwischenwelle angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die Zwischenwelle relativ zur Abtriebswelle, oder umgekehrt, drehbar gelagert.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel ist auch die zweite Antriebswelle über eine zwischen mindestens einer ersten Gangstufe und einer zweiten Gangstufe wahlweise schaltbare zweite Übersetzungsstufe zumindest mittelbar mit mindestens einer Abtriebswelle antriebswirksam verbindbar ist, wobei das erste Planetengetriebe im Leistungsfluss zwischen der zweiten Übersetzungsstufe und der jeweiligen Abtriebswelle angeordnet ist. Die zweite Übersetzungsstufe kann ergänzend zu einer der vorher beschrieben Ausführungsbeispiele im Getriebe vorgesehen sein.
Insbesondere ist denkbar, dass die zweite Übersetzungsstufe Teil der als erster und zweiter Stirnradtrieb ausgebildeten ersten Übersetzungsstufe ist. In einem solchen Fall umfasst die zweite Übersetzungsstufe ein fünftes und sechstes Zahnrad, wobei die zweite Antriebswelle des Getriebes über ein jeweiliges Schaltelement analog zu den vorherigen Ausführungen wahlweise mit dem fünften oder sechsten Zahnrad drehfest verbindbar ist. Das fünfte Zahnrad steht mit dem zweiten Zahnrad des ersten Stirntriebs in Zahneingriff, wobei das sechste Zahnrad mit dem vierten Zahnrad des zweiten Stirntriebs in Zahneingriff steht.
Alternativ weist die zweite Übersetzungsstufe ein drittes Planetengetriebe mit mindestens einem ersten Planetenradsatz auf, umfassend ein zumindest mittelbar mit der zweiten Antriebswelle verbundenes oder verbindbares viertes Element, ein zumindest mittelbar gehäusefest verbundenes oder verbindbares fünftes Element sowie ein zumindest mittelbar mit einem Antriebselement des ersten Planetengetriebes verbundenes oder verbindbares sechstes Element. Das vierte Element ist als Antriebselement der zweiten Übersetzungsstufe zu verstehen, über welches eine Drehzahl sowie ein Drehmoment der zweiten Antriebswelle in die zweite Übersetzungsstufe bzw. in das dritte Planetengetriebe eingeleitet wird. Das fünfte Element ist als Reaktionselement der zweiten Übersetzungsstufe zu verstehen, über welches eine Abstützung des Drehmoments gegenüber einem Gehäuse und/oder einem Fahrwerk des Fahrzeugs erfolgen kann. Das sechste Element ist als Abtriebselement der zweiten Übersetzungsstufe zu verstehen, über welches die gewandelte Antriebsleistung aus der zweiten Übersetzungsstufe bzw. das dritte Planetengetriebe zumindest mittelbar in das erste Planetengetriebe geleitet wird.
Der jeweilige Planetenradsatz des dritten Planetengetriebes umfasst ein Hohlrad, ein Sonnenrad sowie mehrere dazwischen angeordnete und an einem Planetenträger drehbar gelagerte Planetenräder, wobei je nach Ausgestaltung des dritten Planetengetriebes eine Zuteilung des Hohlrades, des Sonnenrades sowie des Planetenträgers je entweder als viertes Element bzw. Antriebselement, als fünftes Element bzw. Reaktionselement oder als sechstes Element bzw. Abtriebselement erfolgt.
Vorzugsweise umfasst die als drittes Planetengetriebe ausgebildete zweite Übersetzungsstufe ein drittes Schaltelement, das dazu eingerichtet ist, in einer ersten Schaltstellung das fünfte Element gehäusefest anzuordnen und in einer zweiten Schaltstellung das vierte Element mit dem fünften Element oder dem sechsten Element drehfest zu verbinden. Das dritte Schaltelement ist bevorzugt zwischen mindestens zwei, vorzugsweise zwischen drei Schaltstellungen schaltbar, wobei in einer ersten Schaltstellung eine gehäusefeste Anbindung des fünften Elements erfolgt und in einer zweiten Schaltstellung je nach Ausbildung des dritten Planetengetriebes eine drehfeste Verbindung zwischen dem vierten Element und dem fünften Element oder zwischen dem vierten Element und dem sechsten Element realisiert wird. Die dritte Schaltstellung ist als Neutralstellung vorgesehen, bei der ausgehend von der zweiten Antriebswelle bzw. der zweiten elektrischen Maschine keine Antriebsleistung über das dritte Planetengetriebe übertragen wird. Das dritte Planetengetriebe wird somit in der dritten Schaltstellung lastfrei geschaltet.
Insbesondere wird mit dem dritten Planetengetriebe in der ersten Schaltstellung des dritten Schaltelements eine Drehzahlreduzierung am Getriebeausgang erreicht. In der zweiten Schaltstellung des dritten Schaltelements wird hingegen eine Verblockung der jeweils miteinander drehfest verbundenen Teile realisiert, wobei die Antriebsleistung über die zweite Antriebswelle auf die drehfest miteinander verblockten Elemente des dritten Planetengetriebes übertragen wird, um einen Direktgang zu ermöglichen.
Zur Leistungsübertragung von der als drittes Planetengetriebe ausgebildeten zweiten Übersetzungsstufe auf das erste Planetengetriebe ist im Leistungsfluss hinter dem dritten Planetengetriebe das weitere Zahnrad des Stirnradtriebs angeordnet, welches mit dem Summenstirnrad in Zahneingriff steht. Mithin ist der Stirnradtrieb im Leistungsfluss zwischen der zweiten Übersetzungsstufe und dem ersten Planetengetriebe angeordnet, wobei das weitere Zahnrad drehfest mit einem Abtriebselement der zweiten Übersetzungsstufe verbunden ist.
Vorzugsweise umfasst das Getriebe eine Bremse, die dazu eingerichtet ist, die Abtriebswelle zumindest mittelbar festzusetzen. Unter einer Bremse ist insbesondere eine Betriebsbremse zu verstehen, die dazu vorgesehen ist, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu reduzieren. Das Festsetzen der Abtriebswelle kann ein Abbremsen umfassen, sofern die Abtriebswelle rotiert. Mittels der Bremse wird eine Rotationsbewegung wenigstens eines Bauteils des Getriebes, insbesondere der Abtriebswelle, reduziert bzw. abgebremst oder blockiert. Unter einem Abbremsen der Rotationsbewegung ist eine Reduzierung der Drehzahl des jeweiligen Bauteils zu verstehen. Die Bremse kann als Scheibenbremse ausgebildet sein, wobei ein Ring oder eine Scheibe zumindest mittelbar drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist, und wobei über vorzugsweise zwei gegeneinander axial verschiebbare Reibpartner, insbesondere Bremsklötze, bei Betätigung der Bremse ein Reibschluss zwischen einem gehäusefesten Bauteil und dem Summenstirnrad bzw. der Abtriebswelle erzeugbar ist. Als gehäusefestes Bauteil ist das Fahrwerk des Fahrzeugs zu verstehen, wobei zwischen dem Fahrwerk und dem Reibpartner auch noch weitere Bauteile angeordnet sein können. In diesem Sinn ist die Bremse zumindest mittelbar zwischen dem Fahrwerk und der Abtriebswelle wirksam angeordnet.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst das Getriebe ferner eine dritte Antriebswelle, die zumindest mittelbar mit der Abtriebswelle antriebswirksam verbunden oder verbindbar ist. Dabei ist vorgesehen, dass die dritte Antriebswelle über eine wahlweise zwischen einer ersten oder zweiten Gangstufe schaltbare dritte Übersetzungsstufe mit dem ersten Planetengetriebe wirkverbunden ist. Die dritte Übersetzungsstufe kann analog zu den vorherigen Ausführungen Teil des ersten bzw. zweiten Stirntriebs sein und entsprechende Zahnräder umfassen, die zum einen mit dem zweiten und vierten Zahnrad der ersten Übersetzungsstufe in Zahneingriff stehen und zum anderen über ein Schaltelement wechselweise mit der dritten Antriebswelle verbindbar sind. Ferner kann die dritte Übersetzungsstufe als Planetengetriebe ausgebildet sein, welches im Rotorbetrieb dem ersten Planetengetriebe im Leistungsfluss vorgeschaltet ist und gegebenenfalls über den Stirnradtrieb mit dem ersten Planetengetriebe antriebswirksam verbunden ist, wobei die Antriebsleistungen aller Übersetzungsstufen über das Summenstirnrad in das erste Planetengetriebe geleitet wird. Das Planetengetriebe der dritten Übersetzungsstufe kann folglich analog zum zweiten oder dritten Planetengetriebe ausgebildet sein. Es sei insofern auf die vorherigen Ausführungen sowie die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele verwiesen.
Eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug umfasst wenigstens zwei elektrische Maschinen, die über ein Getriebe gemäß der vorher beschriebenen Art eine jeweilige Antriebsleistung auf mindestens eine Abtriebswelle übertragen. Ein erfindungsgemäßes zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug umfasst wenigstens ein solches Getriebe gemäß der vorher beschriebenen Art. Bei dem Fahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Automobil (z.B. ein Personenkraftfahrwagen mit einem Gewicht von weniger als 3,5 t), Bus oder Lastkraftwagen (Bus und Lastkraftwagen z. B. mit einem Gewicht von über 3,5 t).
Vorzugsweise ist das jeweilige Getriebe in einer Radnabe eines Rades des Fahrzeugs integriert. In diesem Fall weist das jeweilige Getriebe lediglich eine Abtriebswelle auf, die zumindest mittelbar mit einer Felge oder einem Reifen des jeweiligen Rades drehfest verbunden und koaxial zur Radnabenachse angeordnet ist.
Durch Ausbildung von Radnabenmotoren bzw. -antrieben können getrennte Systeme für die linke und rechte Fahrzeugseite und/oder für die Vorder- und Hinterachse des Fahrzeugs, insbesondere für jedes Rad im Sinne eines Allradantriebes individuell bereitgestellt werden. Dadurch ist ein sogenanntes Torque Vectoring möglich, bei dem jedes Rad einzeln mit einem positiven oder negativen Drehmoment beaufschlagt werden kann, sodass die Fahrsicherheit des Fahrzeugs erhöht wird. Zudem können Teillastzustände weiter optimiert werden, beispielsweise indem die Räder nur einer Achse angetrieben werden, während die Räder der jeweils anderen Achse lastfrei mitgedreht werden.
Je nach Ausgestaltung der Antriebsvorrichtung kann eine oder sind mehrere elektrische Maschinen in ihrer Antriebsleitung regelbar sein. Alternativ oder ergänzend kann eine oder können mehrere elektrische Maschinen wahlweise aktivierbar oder deaktivierbar ausgeführt sein. Die jeweilige wahlweise aktivierbare oder deaktivierbare elektrische Maschine erzeugt im abgeschalteten bzw. deaktivierten Zustand keine Antriebsleistung. Im angeschalteten, aktivierten Zustand überträgt die zweite elektrische Maschine ihre maximal mögliche Antriebsleistung. Mithin läuft sie im aktivierten Zustand unter Volllast bzw. im Volllastbetrieb. Die jeweilige regelbare elektrische Maschine ist ebenfalls wahlweise aktivierbar oder deaktivierbar, jedoch ist eine Antriebsleistung insbesondere der ersten elektrischen Maschine zwischen einer Nulllast und einer Volllast beliebig einstellbar oder von einem Steuerungssystem regelbar. Jede elektrische Maschine weist je nach Bauart vorzugsweise ein separates Wirkungsgradkennfeld auf, wobei für jeden Betriebspunkt der jeweiligen elektrischen Maschine ein jeweiliger Wirkungsgrad vorliegt. Wenn mehrere oder alle elektrische Maschinen gemeinsam zum Antrieb des Fahrzeugs beitragen bzw. ein Drehmoment an den Abtrieb übertragen, liegt ferner wenigstens ein weiteres Wirkungsgradkennfeld vor, das einen jeweiligen Wirkungsgrad der Getriebeanordnung zu jedem beliebigen Betriebspunkt des Fahrzeugs angibt. Bei unterschiedlich ausgebildeten elektrischen Maschinen kann dies, je nach Kombination der elektrischen Maschinen miteinander, jeweils zu unterschiedlichen Wirkungsgradkennfeldern und entsprechenden Wirkungsgraden für den jeweiligen Betriebspunkt führen. Durch geeignete Schaltung bzw. Deaktivierung oder Aktivierung lassen sich insbesondere die wahlweise aktivierbaren oder deaktivierbaren elektrischen Maschinen stets in einem wirkungsgradgünstigen Volllastbereich betreiben.
Beispielsweise in einem Kriechbetrieb kann es von Vorteil sein, wenn nur die erste elektrische Maschine betrieben wird bzw. eine Antriebsleistung erzeugt, wobei alle anderen elektrischen Maschinen, egal ob regelbar oder unregelbar, deaktiviert sind bzw. keine Antriebsleistung erzeugen. Dadurch kann das Fahrzeug nur über eine einzige elektrische Maschine in einem einzigem Rad angetrieben werden, weshalb weniger Energie verbraucht wird als beispielsweise bei einem Kriechbetrieb, bei dem in jedem Rad eine oder mehrere regelbare elektrischen Maschinen mit einer jeweils geringeren Einzelleistung, das heißt mit einem schlechteren Gesamtwirkungsgrad des Antriebs angetrieben wird bzw. werden.
Ferner kann von Vorteil sein, wenn die verschiedenen elektrischen Maschinen zu unterschiedlichen Zeitpunkten geschaltet werden. Dadurch kann ein Nicken des Fahrzeugs während des Schaltvorgangs aufgrund von temporären Leistungsunterbrechungen realisiert werden. Je mehr elektrische Maschinen für den Antrieb des Fahrzeugs genutzt werden, desto geringer fällt der Nickeffekt aus. Bei zwei elektrischen Maschinen verbleibt beispielweise 50% der Leistung, wenn einer der beiden elektrischen Maschinen von der ersten in die zweite Gangstufe geschaltet wird, oder umgekehrt, und die jeweils andere unter Volllast läuft. Bei drei elektrischen Maschinen verbleiben 2/3 der Leistung, wenn eine der drei elektrischen Maschinen von der ersten in die zweite Gangstufe geschaltet wird, oder umgekehrt, und die jeweils anderen unter Volllast laufen. Bei vier elektrischen Maschinen verbleiben 75% der Leistung, wenn eine der vier elektrischen Maschinen von der ersten in die zweite Gangstufe geschaltet wird, oder umgekehrt, und die jeweils anderen unter Volllast laufen.
Die jeweilige regelbare elektrische Maschine ist vorzugsweise als permanenterregter Elektromotor ausgebildet. Gegenüber Asynchronmotoren weisen permanenterregte Elektromotoren einen höheren Wirkungsgrad auf. Demgegenüber ist eine jeweilige unregelbare bzw. nicht regelbare bzw. wahlweise aktivierbare oder deaktivierbare elektrische Maschine bevorzugt als Asynchronmotor ausgebildet. Asynchronmotoren weisen gegenüber permanenterregten Elektromotoren niedrigere Schleppmomente auf, sodass Verlustleistungen minimiert werden.
Die obigen Definitionen sowie Ausführungen zu technischen Effekten, Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Getriebes gelten sinngemäß ebenfalls für die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung sowie für das erfindungsgemäße zumindest teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeug, und umgekehrt. Es versteht sich, dass Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen und/oder Figuren beschriebenen Lösungen ggf. auch kombiniert werden können, um die vorliegend erzielbaren Vorteile und Effekte kumuliert umsetzen zu können.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt

1 eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugs mit je einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung pro Hinterrad, jeweils umfassend ein erfindungsgemäßes Getriebe gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 eine schematische Querschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß 1,
3 eine schematische Längsschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einem ersten erläuternden Beispiel,
4 eine schematische Längsschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einem zweiten erläuternden Beispiel,
5 eine schematische Längsschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform nach 2,
6 eine schematische Längsschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform,
7 eine schematische Längsschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform,
8 eine schematische Längsschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform,
9 eine schematische Längsschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform, und
10 eine schematische Querschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform.

1 zeigt ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug 1 mit zwei Achsen 19a, 19b, wobei jede Achse 19a zwei Räder 17 aufweist, in dem jeweils eine Antriebsvorrichtung 18 mit einem Getriebe 2 integriert ist. Damit ist jedes Rad 17 als sogenannter Radnabenmotor oder Radnabenantrieb ausgebildet. Die Ausbildung der jeweiligen Antriebsvorrichtung 18 ist in 2 sowie 5 bis 10 anhand von sechs exemplarischen Ausführungsbeispielen beschrieben. In diesen Figuren ist jedoch jeweils nur ein Rad 17 exemplarisch dargestellt. Das andere Rad 17 der ersten Achse 19a ist identisch ausgebildet. Es ist auch denkbar, dass alle Räder 17 des Fahrzeugs 1 eine darin integrierte Antriebsvorrichtung 18 mit einem solchen Getriebe 2 aufweisen, sodass ein Allradantrieb realisierbar ist. Es ist ebenfalls denkbar, für jedes Rad 17 unterschiedlich ausgebildete Antriebsvorrichtungen 18 vorzusehen, die aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen wählbar sind. 3 und 4 zeigen jeweils ein Beispiel, das nicht zur Erfindung gehört.
Nach dem ersten erläuternden Beispiel gemäß 3 umfasst die als Radnabenmotor ausgebildete Antriebsvorrichtung 18 ein Getriebe 2 sowie eine erste elektrische Maschine 3a und eine zweite elektrische Maschine 3b, die jeweils einen ortsfesten Stator 20 und einen drehbar dazu angeordneten Rotor 21 aufweisen. Der Rotor 21 der jeweiligen elektrischen Maschine 3a, 3b ist mit einer jeweiligen Antriebswelle 5a, 5b einteilig verbunden, die somit als Rotorwelle der jeweiligen elektrische Maschine 3a, 3b zu verstehen ist. Die Antriebswellen 5a, 5b sind parallel zu einer Radnabenachse 6 angeordnet, wobei die Abtriebswelle 4 koaxial zu einer Radnabenachse 6 angeordnet ist. Die elektrischen Maschinen 3a, 3b sind vorliegend als permanenterregter Elektromotor ausgebildet und insbesondere hinsichtlich ihrer Dauerleistung identisch dimensioniert, wobei die elektrischen Maschinen 3a, 3b jeweils in der erzeugbaren Antriebsleistung zwischen einer Minimalleistung, vorliegend einer Leistung von 0, sowie einer Maximalleistung regelbar sind. Alternativ können eine oder beide elektrische Maschinen 3a, 3b als Asynchronmotor ausgebildet und nicht regelbar ausgeführt sein. Das heißt, dass die jeweilige elektrische Maschine 3a, 3b lediglich wahlweise aktivierbar oder deaktivierbar ist und im aktivierten Zustand unter Volllast läuft. Die Steuerung und Regelung der jeweiligen elektrischen Maschine 3a, 3b erfolgt mittels einer - hier nicht gezeigten - Leistungselektronik, die auf Motorkenndaten bzw. Motorkennfelder und weitere Verlustdaten des Fahrzeugs zurückgreifen kann. Zudem sind die elektrischen Maschinen 3a, 3b mit einer - hier ebenfalls nicht dargestellten - Batterie elektrisch verbunden, welche die elektrischen Maschinen 3a, 3b mit elektrischer Energie versorgt und in einem Generatorbetrieb der elektrischen Maschinen 3a, 3b elektrische Energie speichern kann.
Gemäß 3 ist die erste Antriebswelle 5a über eine zwischen einer ersten Gangstufe und mindestens einer zweiten Gangstufe wahlweise schaltbare erste Übersetzungsstufe 7a sowie ein im Leistungsfluss nachgeschaltetes erstes Planetengetriebe 10, umfassend einen ersten Planetenradsatz 24a, mit einer Abtriebswelle 4 antriebswirksam verbunden. Die erste Übersetzungsstufe 7a umfasst einen ersten Stirnradtrieb 33a und einen zweiten Stirnradtrieb 33b, wobei der erste Stirnradtrieb 33a ein über ein erstes Schaltelement 34 mit der ersten Antriebswelle 5a antriebswirksam verbindbares erstes Zahnrad 8a sowie ein damit in Zahneingriff stehendes zweites Zahnrad 8b aufweist. Der zweite Stirnradtrieb 33b weist ein über das erste Schaltelement 34 mit der ersten Antriebswelle 5a antriebswirksam verbindbares drittes Zahnrad 8c, das axial benachbart und koaxial zum ersten Zahnrad 8a angeordnet ist, sowie ein damit in Zahneingriff stehendes viertes Zahnrad 8d auf. Das erste Schaltelement 34 verbindet in einer ersten Schaltstellung das erste Zahnrad 8a drehfest mit der ersten Antriebswelle 5a, sodass die Antriebsleistung der ersten elektrische Maschine 3a über den ersten Stirnradtrieb 33a mit einer ersten Übersetzung übertragen wird. Dabei liegt eine erste Gangstufe vor. In einer zweiten Schaltstellung wird das dritte Zahnrad 8c drehfest mit der ersten Antriebswelle 5a verbunden, sodass die Antriebsleistung der ersten elektrische Maschine 3a über den zweiten Stirnradtrieb 33b mit einer zweiten Übersetzung übertragen wird, wobei die erste und zweite Übersetzung ungleich sind. Bei Übertragung der Antriebsleistung über den zweiten Stirnradtrieb 33b liegt eine zweite Gangstufe vor. Zudem kann das erste Schaltelement 34 in deine dritte Schaltstellung geschaltet werden, in der weder das erste Zahnrad 8a noch das dritte Zahnrad 8c drehfest mit der ersten Antriebswelle 5a verbunden ist. Mithin ist die erste Übersetzungsstufe 7a lastfrei geschaltet und überträgt keine Antriebsleistung über das erste Planetengetriebe 10 auf die Abtriebswelle 4. Somit wird eine Antriebsleistung ausgehend von der ersten elektrischen Maschine 3a über die erste Antriebswelle 5a, wahlweise den ersten oder zweiten Stirnradtrieb 33a, 33b sowie das erste Planetengetriebe 10 auf die Abtriebswelle 4 übertragen.
Das zweite und vierte Zahnrad 8b, 8d sind koaxial und axial benachbart auf der Radnabenachse 6 angeordnet und über eine Zwischenwelle 15 drehfest miteinander verbunden, wobei die Zwischenwelle 15 eine Antriebsleistung zumindest mittelbar auf das erste Planetengetriebe 10 überträgt. Die Zwischenwelle 15 ist innen hohl ausgeführt, sodass die Abtriebswelle 4 axial hindurchgeführt werden kann. Das zweite Zahnrad 8b steht zudem mit einem fünften Zahnrad 8e in Zahneingriff, welche drehfest mit der zweiten Antriebswelle 5b der zweiten elektrischen Maschine 3b verbunden ist. Das zweite Zahnrad 8b kann somit als Summenstirnrad fungieren, wobei das fünfte Zahnrad 8e Teil des ersten Stirnradtriebs 33a ist. Am zweiten Zahnrad 8b ist ferner eine Bremsscheibe 22 einer Bremse 16 drehfest angeordnet ist. Mittels der Bremse 16 kann eine Rotationsbewegung der Zwischenwelle 15 abgebremst oder blockiert werden. Dazu weist die Bremse 16 ferner einen in 2 gezeigten Bremssattel 23 auf, in dem beispielsweise zwei - hier nicht gezeigte - axial gegeneinander verlagerbare Bremsklötze angeordnet sein können, die bei Betätigung der Bremse 16 an der Bremsscheibe 22 axial zur Anlage kommen und dadurch einen Reibschluss zwischen der Bremsscheibe 22 und den in Umfangsrichtung unbeweglichen Bremsklötzen erzeugen. Die Bremse 16 ist vorliegend im Radnabenantrieb bzw. in einem Gehäuse 26 der Antriebsvorrichtung 18 integriert und ist somit wartungsfreundlich sowie flüssigkühlbar ausgeführt. Ferner ist die Bremse 16 dem koaxial angeordneten ersten Planetengetriebe 10 vorgeschaltet, wodurch das an der Bremse 16 vorhandene Bremsmoment im Vergleich zu einer an der Felge 27 des Rades 17 bzw. an der Abtriebswelle 4 angeordneten Bremse 16 vergleichsweise klein ist.
Das Planetengetriebe 10 mit dem ersten Planetenradsatz 24a ist im Leistungsfluss zwischen der ersten Übersetzungsstufe 7a und der Abtriebswelle 4 angeordnet. Vorliegend ist die Zwischenwelle 15 drehfest mit einem Sonnenrad 11 des Planetenradsatzes 24a drehfest verbunden. Das Planetengetriebe 10 ist ein Reduzierplanetengetriebe, wobei der Planetenradsatz 24 des Planetengetriebes 10 neben dem Sonnenrad 11 ein gehäusefestes, vorliegend statorfestes Hohlrad 12 sowie mehrere an einem Planetenträger 13 drehbar gelagerte Planentenräder 14 aufweist, die mit dem Sonnenrad 11 und dem Hohlrad 12 in Zahneingriff stehen. Der Planetenträger 13 ist drehfest mit der Abtriebswelle 4 verbunden, die das Rad 17 über die Felge 27 antreibt. Die Abtriebswelle 4 ist über eine Lagerung 25 drehbar gegenüber dem Gehäuse 26 der Antriebsvorrichtung 18 gelagert und drehfest mit einer Felge 27 des Rades 17 verbunden.
Die Antriebsvorrichtung 18 gemäß dem erläuternden Beispiel nach 4 ist im Wesentlichen identisch zu 3 ausgeführt. Es sei insofern auf die vorherige Beschreibung verwiesen. Die wesentlichen Unterschiede bestehen vorliegend darin, dass auch die zweite Antriebswelle 5b über eine zwischen einer ersten Gangstufe und mindestens einer zweiten Gangstufe wahlweise schaltbare zweite Übersetzungsstufe 7b zumindest mittelbar mit der Abtriebswelle 4 antriebswirksam verbindbar ist. Die Schaltung erfolgt mittels eines dritten Schaltelements 47. Die zweite Übersetzungsstufe 7b der zweiten Antriebswelle 5a ist vorliegend mit der ersten Übersetzungsstufe 7a der ersten Antriebswelle 5a kombiniert, und zwar weist die zweite Übersetzungsstufe 7b ein fünftes und sechstes Zahnrad 8e, 8f auf, wobei das fünfte Zahnrad 8e mit dem zweiten Zahnrad 8b in Zahneingriff steht und das sechste Zahnrad 8f mit dem vierten Zahnrad 8d der ersten Übersetzungsstufe 7a in Zahneingriff steht. Mithin ist das fünfte Zahnrad 8e Teil des ersten Stirnradtriebs 33a und das sechste Zahnrad 8f Teil des zweiten Stirnradtriebs 33b der ersten Übersetzungsstufe 7a. Damit kann auch das vierte Zahnrad 8d als Summenstirnrad fungieren.
Das dritte Schaltelement 47 verbindet in einer ersten Schaltstellung das fünfte Zahnrad 8e drehfest mit der zweiten Antriebswelle 5b, sodass die Antriebsleistung der zweiten elektrische Maschine 3b über den ersten Stirnradtrieb 33a mit einer dritten Übersetzung übertragen wird. Dabei liegt eine erste Gangstufe des dritten Schaltelements 47 vor. In einer zweiten Schaltstellung wird das sechste Zahnrad 8f drehfest mit der zweiten Antriebswelle 5b verbunden, sodass die Antriebsleistung der zweiten elektrische Maschine 3b über den zweiten Stirnradtrieb 33b mit einer vierten Übersetzung übertragen wird, wobei die dritte und vierte Übersetzung ungleich sind. Bei Übertragung der Antriebsleistung über den zweiten Stirnradtrieb 33b liegt eine zweite Gangstufe des dritten Schaltelements 47 vor. Damit kann eine Überlagerung der dritten oder vierten Übersetzung der zweiten Übersetzungsstufe 7b mit der ersten oder zweiten Übersetzung der ersten Übersetzungsstufe 7a erfolgen, sofern das erste Schaltelement 34 der ersten Übersetzungsstufe 7a in der ersten oder zweiten Schaltstellung vorliegt. Zudem kann das dritte Schaltelement 47 in deine dritte Schaltstellung geschaltet werden, in der weder das fünfte Zahnrad 8e noch das sechste Zahnrad 8f drehfest mit der zweiten Antriebswelle 5b verbunden ist. Mithin ist die zweite Übersetzungsstufe 7b lastfrei geschaltet und überträgt keine Antriebsleistung über das erste Planetengetriebe 10 auf die Abtriebswelle 4. Somit wird eine Antriebsleistung ausgehend von der zweiten elektrischen Maschine 3b über die zweite Antriebswelle 5b, wahlweise den ersten oder zweiten Stirnradtrieb 33a, 33b sowie das erste Planetengetriebe 10 auf die Abtriebswelle 4 übertragen.
Ein weiterer Unterschied zum erläuternden Beispiel nach 3 besteht darin, dass die Bremsscheibe 22 der Bremse 16 direkt mit der Felge 27 wirkverbunden ist, wobei die Felge 27 drehfest mit der Abtriebswelle 4 verbunden ist. Mittels der Bremse 16 kann eine Rotationsbewegung der Abtriebswelle 4 abgebremst oder blockiert werden. Die Wirkungsweise der Bremse 16 ist analog zu 2 und 3.
Wie 2 und 3 deutlich zeigen, kann die Anordnung der Übersetzungsstufen 7a, 7b relativ zu den elektrischen Maschinen 3a, 3b innerhalb des Rades 17 beliebig ausgeführt sein. Die elektrischen Maschinen 3a, 3b können axial zwischen der Bremsscheibe 22 und den Übersetzungsstufen 7a, 7b angeordnet sein (vgl. 4). Alternativ können aber auch die Übersetzungsstufen 7a, 7b axial zwischen der Bremsscheibe 22 und den elektrischen Maschinen 3a, 3b angeordnet sein (vgl. 3).
In den nachfolgenden Ausführungsbeispielen werden zur Vermeidung von Wiederholungen lediglich die Unterschiede zu den erläuternden Beispielen nach 3 und/oder zu 4 beschrieben.
Wenn nachfolgend von einer ersten Schaltstellung eines Schaltelements gesprochen wird, so ist damit das Vorliegen einer ersten Gangstufe der jeweiligen Übersetzungsstufe zu verstehen, bei der eine Antriebsleistung mit einer ersten Übersetzung übertragen wird. Wenn von einer zweiten Schaltstellung des Schaltelements gesprochen wird, so ist damit das Vorliegen einer zweiten Gangstufe der jeweiligen Übersetzungsstufe zu verstehen, bei der eine Antriebsleistung mit einer zweiten Übersetzung übertragen wird, die ungleich zur ersten Übersetzung ist. In einer dritten Schaltstellung des Schaltelements liegt keine Gangstufe vor, vielmehr ist die jeweilige Übersetzungsstufe lastfrei geschaltet und überträgt keine Antriebsleistung.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel nach 2 und 5 ist die erste Übersetzungsstufe 7a als zweites Planetengetriebe 36 mit einem ersten Planetenradsatz 48 ausgebildet. Der erste Planetenradsatz 48 umfasst ein drehfest mit der ersten Antriebswelle 5a verbundenes erstes Element 37, das als Sonnenrad ausgebildet ist. Ferner weist der erste Planetenradsatz 48 ein zweites Element 38 auf, das als Hohlrad ausgebildet ist und das über ein zweites Schaltelement 35 entweder am Gehäuse 26 festsetzbar oder mit dem ersten Element 37 drehfest verbindbar ist. Außerdem weist der erste Planetenradsatz 48 ein drittes Element 39 auf, das als Planetenträger ausgebildet ist, an dem eine Mehrzahl von mit dem ersten Element 37 und dem zweiten Element 38 in Zahneingriff stehende Planetenräder 49 drehbar angeordnet sind. Das dritte Element 39 ist drehfest mit einem siebten Zahnrad 8g eines dem zweiten Planetengetriebe 36 im Leistungsfluss nachgeschalteten dritten Stirnradtriebs 41 verbunden. Anders gesagt ist das siebte Zahnrad 8g mit einem Abtriebselement 42 der ersten Übersetzungsstufe 7a drehfest verbunden, wobei das Abtriebselement 42 der Planetenträger bzw. das dritte Element 39 ist. Der dritte Stirnradtrieb 41 umfasst ein achtes Zahnrad 8h, welches drehfest mit der zweiten Antriebswelle 5b verbunden ist, sowie ein koaxial zur Radnabenachse 6 angeordnetes Summenstirnrad 9, wobei das siebte und achte Zahnrad 8g, 8h mit dem Summenstirnrad 9 in Zahneingriff stehen. Das Summenstirnrad 9 ist wiederum über eine innen hohle Zwischenwelle 15 mit dem Sonnenrad 11 des ersten Planetengetriebes 10 drehfest verbunden. Somit ist das dritte Element 39 des ersten Planetenradsatzes 48 des zweiten Planetengetriebes 36 über den dritten Stirnradtrieb 41 mit einem Antriebselement 40 des ersten Planetengetriebes 10 wirkverbunden, wobei das Antriebselement 40 das Sonnenrad 11 des ersten Planetengetriebes 10 ist.
Das zweite Schaltelement 35 ist vorliegend analog zu 3 zwischen drei Schaltstellungen schaltbar. In der ersten Schaltstellung wird eine Reduzierdrehzahl realisiert, indem das zweite Element 38, also das Hohlrad, am Gehäuse 26 festgesetzt wird. In der zweiten Schaltstellung wird das erste Element 37 bzw. das Sonnenrad drehfest mit dem zweiten Element 38 bzw. dem Hohlrad verbunden, sodass der erste Planetenradsatz 48 verblockt wird, wodurch ein Direktgang erzeugt wird. Ein Direktgang realisiert eine 1:1 Übersetzung zwischen der ersten Antriebswelle 5a und dem siebten Zahnrad 8g des dritten Stirnradtriebs 41. In der dritten Schaltstellung wird die erste elektrische Maschine 3a vom Abtrieb entkoppelt, sodass keine Antriebsleistung über die erste Übersetzungsstufe 7a übertragen wird. Der Antrieb erfolgt in diesem Fall ausschließlich über die zweite elektrische Maschine 3b und das achte Zahnrad 8h des dritten Stirnradtriebs 41. Das erste Planetengetriebe 10 sowie die Bremse 16 sind analog zu 4 ausgeführt. Der Gangsprung eines solchen Antriebs liegt in Abhängigkeit von der Standgetriebeübersetzung des schaltbaren zweiten Planetengetriebes 36 im Bereich zwischen etwa 2,5 und 5. Unter einem Gangsprung ist das Verhältnis zwischen einer mittels des ersten Stirnradtriebs 33a realisierten ersten Übersetzung und einer mittels des zweiten Stirnradtriebs 33b realisierten zweiten Übersetzung zu verstehen.
6 zeigt ein im Wesentlichen zu 5 identisches Ausführungsbeispiel. Ein Unterschied besteht in der Ausbildung des ersten Planetengetriebes 10. Vorliegend umfasst das erste Planetengetriebe 10 zwei Planetenradsätze 24a, 24b, wobei der erste Planetenradsatz 24a im Leistungsfluss zwischen dem dritten Stirnradtrieb 41 und dem zweiten Planetenradsatz 24b angeordnet ist. Der erste Planetenradsatz 24a ist analog zu 3 ausgebildet, wobei der Planetenträger 13 des ersten Planetenradsatzes 24a drehfest mit einem Sonnenrad 28 des zweiten Planetenradsatzes 24b verbunden ist. Der zweite Planetenradsatz 24b umfasst ferner ein gehäusefestes, vorliegend statorfestes Hohlrad 29 sowie mehrere mit dem Hohlrad 29 und dem Sonnenrad 28 in Zahneingriff stehende und drehbar an einem Planetenträger 31 gelagerte Planetenräder 30. Der Abtrieb erfolgt über den Planetenträger 31 des zweiten Planetenradsatzes 24b, der drehfest mit der Abtriebswelle 4 verbunden ist. Das erste Planetengetriebe 10 ist folglich zweistufig ausgebildet und erhöht dadurch beispielsweise im Vergleich zum Ausführungsbeispiel nach 5 die Gesamtübersetzung des Getriebes 2.
Ein weiterer Unterschied besteht in der miteinander über das zweite Schaltelement 35 verbindbaren Elemente 37, 38, 39 des zweiten Planetengetriebes 36 der ersten Übersetzungsstufe 7a. Das erste Element 37 bzw. das Sonnenrad ist drehfest mit der ersten Antriebswelle 5a verbunden. Das zweite Element 38 bzw. das Hohlrad ist gehäusefest angeordnet. Das dritte Element 39 bzw. der Planetenträger ist über das zweite Schaltelement 35 entweder mit dem siebten Zahnrad 8g des dritten Stirnradtriebs 41 oder mit dem ersten Element 37 bzw. dem Sonnenrad drehfest verbindbar. Zudem sind am dritten Element 39 bzw. an dem Planetenträger Planetenräder 49 drehbar angeordnet, die mit dem ersten Element 37 und dem zweiten Element 38 in Zahneingriff stehen. In der dritten Schaltstellung ist die erste Übersetzungsstufe 7a lastfrei geschaltet. In der ersten Schaltstellung wird eine Reduzierdrehzahl realisiert, indem das dritte Element 39, also der Planetenträger drehfest mit dem siebten Zahnrad 8g verbunden wird. In der zweiten Schaltstellung wird das erste Element 37 bzw. das Sonnenrad drehfest mit dem dritten Element 39, also dem Planetenträger, verbunden, sodass der erste Planetenradsatz 48 verblockt wird, wodurch ein Direktgang erzeugt wird. Der Gangsprung eines solchen Antriebs liegt in Abhängigkeit von der Standgetriebeübersetzung des schaltbaren zweiten Planetengetriebes 36 im Bereich zwischen etwa 2,5 und 5.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 7 ist die erste Übersetzungsstufe 7a als zweites Planetengetriebe 36 ausgebildet, wobei der Planetenradsatz 48 des zweiten Planetengetriebes 36 ein mit der ersten Antriebswelle 5a verbindbares erstes Element 37, vorliegend das Sonnenrad des Planetenradsatzes 48, ein zumindest mittelbar gehäusefest verbundenes oder verbindbares zweites Element 38, vorliegend das Hohlrad des Planetenradsatzes 48, sowie ein zumindest mittelbar mit einem Antriebselement 40 des ersten Planetengetriebes 10 verbundenes drittes Element 39 umfasst, wobei das dritte Element 39 der Planetenträger des Planetenradsatzes 48 ist. Zudem sind am dritten Element 39 bzw. Planetenträger Planetenräder 49 angeordnet, die mit dem ersten Element 37 und dem zweiten Element 38 in Zahneingriff stehen. Das erste Element 37 bzw. das Sonnenrad ist über das zweite Schaltelement 35 drehfest mit der ersten Antriebswelle 5a verbindbar. In einem solchen Fall ist das zweite Schaltelement 35 in eine erste Schaltstellung geschaltet. Dadurch wird eine Drehzahlreduzierung zwischen dem Eingang und dem Ausgang des zweiten Planetengetriebes 36 erreicht. In einer zweiten Schaltstellung des zweiten Schaltelements 35 ist die erste Antriebswelle 5a drehfest mit dem Planetenträger bzw. dem dritten Element 39 verbunden, wodurch ein Direktgang ohne Wandlung der Antriebsleistung erfolgt. Anders gesagt wird die Antriebsleistung der ersten elektrischen Maschine 3a unmittelbar auf das siebte Zahnrad 8g übertragen. Der Vorteil einer solchen Anordnung des zweiten Planetengetriebes 36 besteht insbesondere darin, dass ausgehend von einer dritten Schaltstellung des zweiten Schaltelements 35, also von einem lastfreien Zustand der ersten Übersetzungsstufe 7a, die erste elektrische Maschine 3a bei einem Wechsel von der dritten Schaltstellung in die erste oder zweite Schaltstellung vergleichsweise schnell auf eine Synchrondrehzahl beschleunigt werden kann, da weitere Elemente der ersten Übersetzungsstufe 7a nicht mitgeschleppt werden müssen. Mithin ist die Trägheit reduziert. Der Gangsprung eines solchen Antriebs liegt in Abhängigkeit von der Standgetriebeübersetzung des schaltbaren zweiten Planetengetriebes 36 im Bereich zwischen etwa 2,5 und 5. Die Bremse 16 ist vorliegend analog zu 3 ausgebildet, und zwar ist die Bremsscheibe 22 innerhalb des Gehäuses 26 der Antriebsvorrichtung 18 angeordnet.
Nach 8 weist die als zweites Planetengetriebe 36 ausgebildete erste Übersetzungsstufe 7a einen Planetenradsatz 48 auf, umfassend ein mit der ersten Antriebswelle 5a drehfest verbundenes erstes Element 37, vorliegend das Hohlrad des Planetenradsatzes 48, ein zumindest mittelbar gehäusefest verbundenes zweites Element 38, vorliegend das Sonnenrad des Planetenradsatzes 48, sowie ein zumindest mittelbar mit einem Antriebselement 40 des ersten Planetengetriebes 10 verbundenes drittes Element 39 umfasst, wobei das dritte Element 39 der Planetenträger des Planetenradsatzes 48 ist. Zudem sind am dritten Element 39 bzw. am Planetenträger Planetenräder 49 angeordnet, die mit dem ersten Element 37 und dem zweiten Element 38 in Zahneingriff stehen. Das dritte Element 39 bzw. der Planetenträger ist über das zweite Schaltelement 35 drehfest mit dem siebten Zahnrad 8g des dritten Stirnradtriebs 41 verbindbar. In einem solchen Fall ist das zweite Schaltelement 35 in eine erste Schaltstellung geschaltet, wodurch eine Drehzahlreduzierung zwischen dem Eingang und dem Ausgang des zweiten Planetengetriebes 36 realisiert wird. In einer zweiten Schaltstellung des zweiten Schaltelements 35 ist die erste Antriebswelle 5a zusammen mit dem ersten Element 37 bzw. dem Hohlrad des Planetenradsatzes 48 drehfest mit dem siebten Zahnrad 8g des dritten Stirnradtriebs 41 verbunden, wodurch ein Direktgang des zweiten Planetengetriebes 36 ohne Wandlung der Antriebsleistung realisiert wird. Der Gangsprung eines solchen Antriebs liegt in Abhängigkeit von der Standgetriebeübersetzung des schaltbaren zweiten Planetengetriebes 36 im Bereich zwischen etwa 1,25 und 1,7.
Des Weiteren ist die zweite Antriebswelle 5b über eine zwischen mindestens einer ersten Gangstufe und einer zweiten Gangstufe wahlweise schaltbare zweite Übersetzungsstufe 7b, den dritten Stirnradtrieb 41 und das erste Planetengetriebe 10 mit der Abtriebswelle antriebswirksam verbunden. Die zweite Übersetzungsstufe 7b ist als drittes Planetengetriebe 43 mit einem ersten Planetenradsatz 32 ausgebildet, umfassend ein zumindest mittelbar mit der zweiten Antriebswelle 5b verbundenes viertes Element 44, das vorliegend als Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes 32 ausgebildet ist, ein gehäusefest verbundenes fünftes Element 45, das vorliegend als Hohlrad des ersten Planetenradsatzes 32 ausgebildet ist, sowie ein zumindest mittelbar mit einem Antriebselement 40 des ersten Planetengetriebes 10 verbundenes sechstes Element 46, das vorliegend als Planetenträger des ersten Planetenradsatzes 32 ausgebildet ist. Zudem sind am sechsten Element 46 bzw. am Planetenträger Planetenräder 50 angeordnet, die mit dem vierten Element 44 und dem fünften Element 45 in Zahneingriff stehen.
Die zweite Übersetzungsstufe 7b weist ferner ein drittes Schaltelement 47 auf, das dazu eingerichtet ist, in einer ersten Schaltstellung das sechste Element 46 bzw. den Planetenträger mit dem achten Zahnrad 8h des dritten Stirnradtriebes 41 zu verbinden und in einer zweiten Schaltstellung das vierte Element 44 bzw. das Sonnenrad mit dem achten Zahnrad 8h des dritten Stirnradtriebes 41 drehfest zu verbinden. In der ersten Schaltstellung des dritten Schaltelements 47 wird eine Reduzierdrehzahl realisiert, indem das sechste Element 46 bzw. der Planetenträger drehfest mit dem achten Zahnrad 8h des dritten Stirnradtriebs 41 verbunden wird. In der zweiten Schaltstellung wird das vierte Element 44 bzw. das Sonnenrad drehfest mit dem achten Zahnrad 8h des dritten Stirnradtriebes 41 verbunden, wodurch ein Direktgang erzeugt wird. Der Gangsprung eines solchen Antriebs liegt in Abhängigkeit von der Standgetriebeübersetzung des schaltbaren dritten Planetengetriebes 43 im Bereich zwischen etwa 2,5 und 5. In der dritten Schaltstellung ist die zweite Übersetzungsstufe 7b lastfrei geschaltet. Vorliegend sind die elektrischen Maschinen 3a, 3b axial zwischen der Bremse 16 und den Übersetzungsstufen 7a, 7b. Das erste Planetengetriebe 10 ist analog zum Ausführungsbeispiel nach 6 ausgebildet und weist zwei im Leistungsfluss hintereinander angeordnete Planetenradsätze 24a, 24b auf.
Das Ausführungsbeispiel nach 9 ist im Wesentlichen identisch zum Ausführungsbeispiel nach 7 ausgebildet. Der wesentliche Unterschied besteht in der Ausbildung der ersten Übersetzungsstufe 7a, welches über das zweite Schaltelement 35 schaltbar ist. Die erste Übersetzungsstufe 7a ist als zweites Planetengetriebe 36 mit einem ersten Planetenradsatz 48 ausgebildet. Der Planetenradsatz 48 umfasst ein mit der ersten Antriebswelle 5a verbindbares erstes Element 37, vorliegend das Hohlrad des Planetenradsatzes 48, ein zumindest mittelbar gehäusefest verbundenes zweites Element 38, vorliegend das Sonnenrad des Planetenradsatzes 48, sowie ein zumindest mittelbar mit einem Antriebselement 40 des ersten Planetengetriebes 10 verbundenes drittes Element 39 umfasst, wobei das dritte Element 39 der Planetenträger des Planetenradsatzes 48 ist. Das dritte Element 39 ist drehfest mit dem siebten Zahnrad 8g des dritten Stirnradtriebs 41 verbunden. Zudem sind am dritten Element 39 bzw. Planetenträger Planetenräder 49 angeordnet, die mit dem ersten Element 37 und dem zweiten Element 38 in Zahneingriff stehen. Das erste Element 37 bzw. das Hohlrad ist über das zweite Schaltelement 35 drehfest mit der ersten Antriebswelle 5a verbindbar. In einem solchen Fall ist das zweite Schaltelement 35 in eine erste Schaltstellung geschaltet. Dadurch wird eine Drehzahlreduzierung zwischen dem Eingang und dem Ausgang des zweiten Planetengetriebes 36 erreicht. In einer zweiten Schaltstellung des zweiten Schaltelements 35 ist die erste Antriebswelle 5a drehfest mit dem dritten Element 39 bzw. dem Planetenträger verbunden, wodurch ein Direktgang ohne Wandlung der Antriebsleistung erfolgt. Anders gesagt wird die Antriebsleistung der ersten elektrischen Maschine 3a unmittelbar auf das siebte Zahnrad 8g übertragen. Der Vorteil einer solchen Anordnung des zweiten Planetengetriebes 36 besteht insbesondere darin, dass ausgehend von einer dritten Schaltstellung des zweiten Schaltelements 35, also von einem lastfreien Zustand der ersten Übersetzungsstufe 7a, die erste elektrische Maschine 3a bei einem Wechsel von der dritten Schaltstellung in die erste oder zweite Schaltstellung vergleichsweise schnell auf eine Synchrondrehzahl beschleunigt werden kann, da weitere Elemente der ersten Übersetzungsstufe 7a nicht mitgeschleppt werden müssen. Der Gangsprung eines solchen Antriebs liegt in Abhängigkeit von der Standgetriebeübersetzung des schaltbaren zweiten Planetengetriebes 36 im Bereich zwischen etwa 1,25 und 1,7.
10 soll verdeutlichen, dass die Antriebsvorrichtung 18 auch mehr als zwei elektrische Maschinen 3a, 3b aufweisen kann. Die Antriebsvorrichtung 18 weist hier beispielhaft neben der ersten und zweiten Maschine 3a, 3b auch eine dritte elektrische Maschine 3c auf, die über eine dritte Antriebswelle 5c zumindest mittelbar mit dem ersten Planetengetriebe 10 antriebswirksam verbindbar oder verbunden ist. Dabei kann im Leistungsfluss zwischen der dritten Antriebswelle 5c und dem ersten Planetengetriebe 10 eine analog zur ersten Übersetzungsstufe 7a oder zweiten Übersetzungsstufe 7b ausgebildete und zwischen einer ersten und wenigstens einer zweiten Gangstufe wahlweise schaltbare - hier nicht gezeigte - dritte Übersetzungsstufe angeordnet sein. Alternativ kann die dritte Antriebswelle 5c ohne Wandlung der Antriebsleistung, das heißt ohne eine separate Übersetzungsstufe bzw. mit einer 1:1 Übersetzung, mit dem ersten Planetengetriebe 10 antriebswirksam verbunden sein. Auch mehr als drei Antriebswellen 5a, 5b, 5c bzw. elektrische Maschinen 3a, 3b, 3c sind denkbar. Je mehr elektrische Maschinen 3a, 3b, 3c vorgesehen sind, desto kleiner können die einzelnen elektrischen Maschinen 3a, 3b, 3c ausgebildet sein, das heißt jeweils mit einer geringeren Dauerleistung und/oder mit einem geringeren Dauerantriebsdrehmoment.
Jede der zuvor gezeigten Ausführungsformen der Antriebsvorrichtungen 18 innerhalb eines Rades 17 kann über herkömmliche bekannte - hier nicht näher gezeigte - Radaufhängungen an ein - hier ebenfalls nicht gezeigtes - Fahrwerk des Fahrzeugs 1 angeschlossen werden. Insbesondere können derartig ausgebildete Räder 17 mit Radnabenantrieben mit Doppelquerlenker- oder Längslenkeraufhängungen, McPherson-Federbeinen oder Raumlenkeraufhängungen am Fahrzeug 1 angebunden werden. Ferner können derartige Antriebsvorrichtungen 18 ohne Weiteres in einem gelenkten Rad 17 eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Getriebe
3a: Erste elektrische Maschine
3b: Zweite elektrische Maschine
3c: Dritte elektrische Maschine
4: Abtriebswelle
5a: Erste Antriebswelle
5b: Zweite Antriebswelle
5c: Dritte Antriebswelle
6: Radnabenachse
7a: Erste Übersetzungsstufe
7b: Zweite Übersetzungsstufe
8a: Erstes Zahnrad
8b: Zweites Zahnrad
8c: Drittes Zahnrad
8d: Viertes Zahnrad
8e: Fünftes Zahnrad
8f: Sechstes Zahnrad
8g: Siebtes Zahnrad
8h: Achtes Zahnrad
9: Summenstirnrad
10: Erstes Planetengetriebe
11: Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes
12: Hohlrad des ersten Planetenradsatzes
13: Planetenträger des ersten Planetenradsatzes
14: Planetenrad des ersten Planetenradsatzes
15: Zwischenwelle
16: Bremse
17: Rad
18: Antriebsvorrichtung
19a: Erste Achse
19b: Zweite Achse
20: Stator
21: Rotor
22: Bremsscheibe
23: Bremssattel
24a: Erster Planetenradsatz des ersten Planetengetriebes
24b: Zweiter Planetenradsatz des ersten Planetengetriebes
25: Lagerung
26: Gehäuse
27: Felge
28: Sonnenrad des zweites Planetenradsatzes
29: Hohlrad des zweites Planetenradsatzes
30: Planetenrad des zweites Planetenradsatzes
31: Planetenträger des zweites Planetenradsatzes
32: Erster Planetenradsatz des dritten Planetengetriebes
33a: Erster Stirnradtrieb
33b: Zweiter Stirnradtrieb
34: Erstes Schaltelement
35: Zweites Schaltelement
36: Zweites Planetengetriebe
37: Erstes Element des zweiten Planetengetriebes
38: Zweites Element des zweiten Planetengetriebes
39: Drittes Element des zweiten Planetengetriebes
40: Antriebselement des ersten Planetengetriebes
41: Dritter Stirnradtrieb
42: Abtriebselement der ersten Übersetzungsstufe
43: Drittes Planetengetriebe
44: Viertes Element des dritten Planetengetriebes
45: Fünftes Element des dritten Planetengetriebes
46: Sechstes Element des dritten Planetengetriebes
47: Drittes Schaltelement
48: Erster Planetenradsatz des zweiten Planetengetriebes
49: Planetenrad des zweiten Planetengetriebes
50: Planetenrad des dritten Planetengetriebes

Claims

Getriebe (2) für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug (1), umfassend eine erste Antriebswelle (5a) sowie mindestens eine zweite Antriebswelle (5b), wobei die erste Antriebswelle (5a) dazu eingerichtet ist, mit einer ersten elektrischen Maschine (3a) wirkverbunden zu sein, und die zweite Antriebswelle (5b) dazu eingerichtet ist, mit einer zweiten elektrischen Maschine (3b) wirkverbunden zu sein, wobei die erste Antriebswelle (5a) über eine zwischen einer ersten Gangstufe und mindestens einer zweiten Gangstufe wahlweise schaltbare erste Übersetzungsstufe (7a) zumindest mittelbar mit mindestens einer Abtriebswelle (4) antriebswirksam verbindbar ist, wobei im Leistungsfluss zwischen der ersten Übersetzungsstufe (7a) und der jeweiligen Abtriebswelle (4) mindestens ein erstes Planetengetriebe (10) mit mindestens einem ersten Planetenradsatz (24a) angeordnet ist, wobei die erste Übersetzungsstufe (7a) ein zweites Planetengetriebe (36) mit mindestens einem ersten Planetenradsatz (48) aufweist, wobei der erste Planetenradsatz (48) des zweiten Planetengetriebes (36) ein zumindest mittelbar mit der ersten Antriebswelle (5a) verbundenes oder verbindbares erstes Element (37), ein zumindest mittelbar gehäusefest verbundenes oder verbindbares zweites Element (38) sowie ein zumindest mittelbar mit einem Antriebselement (40) des ersten Planetengetriebes (10) verbundenes oder verbindbares drittes Element (39) umfasst.
Getriebe (2) nach Anspruch 1, wobei das erste Planetengetriebe (10) mindestens zwei Planetenradsätze (24a, 24b) aufweist.
Getriebe (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein zweites Schaltelement (35) dazu eingerichtet ist, in einer ersten Schaltstellung das zweite Element (38) gehäusefest anzuordnen und in einer zweiten Schaltstellung das erste Element (37) mit dem zweiten Element (38) oder dem dritten Element (39) drehfest zu verbinden.
Getriebe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Leistungsfluss zwischen der ersten Übersetzungsstufe (7a) und dem ersten Planetengetriebe (10) ein Stirnradtrieb (41) angeordnet ist, wobei ein Zahnrad (8g) des Stirnradtriebs (41) drehfest mit einem Abtriebselement (42) der ersten Übersetzungsstufe (7a) und ein weiteres Zahnrad (8h) des dritten Stirnradtriebs (41) zumindest mittelbar drehfest mit der zweiten Antriebswelle (5b) verbunden sind, wobei die beiden Zahnräder (8g, 8h) mit einem koaxial zu einer Radnabenachse (6) angeordneten Summenstirnrad (9) des Stirnradtriebs (41) in Zahneingriff stehen, das eine Antriebsleistung zumindest mittelbar auf das erste Planetengetriebe (10) überträgt.
Getriebe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Antriebswelle (5b) über eine zwischen mindestens einer ersten Gangstufe und einer zweiten Gangstufe wahlweise schaltbare zweite Übersetzungsstufe (7b) zumindest mittelbar mit mindestens einer Abtriebswelle (4) antriebswirksam verbindbar ist, wobei das erste Planetengetriebe (10) im Leistungsfluss zwischen der zweiten Übersetzungsstufe (7b) und der jeweiligen Abtriebswelle (4) angeordnet ist.
Getriebe (2) nach Anspruch 5, wobei die zweite Übersetzungsstufe (7b) ein drittes Planetengetriebe (43) mit mindestens einem ersten Planetenradsatz (32) aufweist, umfassend ein zumindest mittelbar mit der zweiten Antriebswelle (5b) verbundenes oder verbindbares viertes Element (44), ein zumindest mittelbar gehäusefest verbundenes oder verbindbares fünftes Element (45) sowie ein zumindest mittelbar mit einem Antriebselement (40) des ersten Planetengetriebes (10) verbundenes oder verbindbares sechstes Element (46).
Getriebe (2) nach Anspruch 6, wobei ein drittes Schaltelement (47) dazu eingerichtet ist, in einer ersten Schaltstellung das fünfte Element (45) gehäusefest anzuordnen und in einer zweiten Schaltstellung das vierte Element (44) mit dem fünften Element (45) oder dem sechsten Element (46) drehfest zu verbinden.
Getriebe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Bremse (16), die dazu eingerichtet ist, die Abtriebswelle (4) zumindest mittelbar festzusetzen.
Getriebe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine dritte Antriebswelle (5c), die zumindest mittelbar mit der Abtriebswelle (4) antriebswirksam verbunden oder verbindbar ist.
Antriebsvorrichtung (18) für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug (1), umfassend wenigstens zwei elektrische Maschinen (3a, 3b), die über ein Getriebe (2), das nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist, eine jeweilige Antriebsleistung auf mindestens eine Abtriebswelle (4) übertragen.
Fahrzeug (1), umfassend wenigstens ein Getriebe (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 11, wobei das jeweilige Getriebe (2) innerhalb eines Rades (17) des Fahrzeugs (1) integriert ist.