DE102021202991A1 - Axle drive of a motor vehicle - Google Patents

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Paul Lenz
Martin Christians
David Rittler
Thomas Bergmann
Thomas Waim
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ZF Friedrichshafen AG
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Abstract

Achsantrieb (1) eines Kraftfahrzeugs, mit zwei Abtriebswellen (2, 3), zwischen die ein Differential (6) geschaltet ist, wobei mit jeder der beiden Abtriebswellen (2, 3) jeweils mindestens ein angetriebenes Rad (4, 5) in Wirkverbindung steht, mit einer elektrischen Maschine (7), mit mindestens zwei Planetengetrieben (8, 9), die im Kraftfluss oder Momentenfluss zwischen die elektrische Maschine (7) und das Differential (6) geschaltet sind, und mit mindestens einem mit den mindestens zwei Planetengetrieben (8, 9) zusammenwirkendem Schaltelement (10), wobei in Anhängigkeit der Schaltstellung des mindestens einen Schaltelements über die mindestens zwei Planetengetriebe (8, 9) mindestens zwei Gänge bereitstellbar sind, wobei die mindestens zwei Planetengetriebe (8, 9), die im Kraftfluss oder Momentenfluss zwischen die elektrische Maschine (7) und das Differential (6) geschaltet sind, an einer ersten Seite der elektrische Maschine (7) neben derselben angeordnet sind, und wobei das Differential (6) an einer der ersten Seite der elektrische Maschine (7) gegenüberliegenden zweiten Seite der elektrische Maschine (7) neben derselben angeordnet ist, derart, dass in Richtung einer Antriebswelle (11) der elektrischen Maschine (7) gesehen die elektrische Maschine (7) zwischen dem Differential (6) und den mindestens zwei Planetengetrieben (8, 9), die im Kraftfluss oder Momentenfluss zwischen die elektrische Maschine (7) und das Differential (6) geschaltet sind, angeordnet ist.Axle drive (1) of a motor vehicle, with two output shafts (2, 3), between which a differential (6) is connected, with each of the two output shafts (2, 3) being operatively connected to at least one driven wheel (4, 5). , with an electrical machine (7), with at least two planetary gears (8, 9) which are connected in the power flow or torque flow between the electrical machine (7) and the differential (6), and with at least one with the at least two planetary gears ( 8, 9) interacting shifting element (10), with at least two gears being available via the at least two planetary gears (8, 9), depending on the shifting position of the at least one shifting element, with the at least two planetary gears (8, 9), which are in the power flow or Torque flow between the electric machine (7) and the differential (6) are connected, on a first side of the electric machine (7) are arranged next to the same, and wherein the differential l (6) is arranged on a second side of the electrical machine (7) opposite the first side of the electrical machine (7) next to the same, in such a way that the electrical machine ( 7) between the differential (6) and the at least two planetary gears (8, 9), which are connected in the power flow or torque flow between the electric machine (7) and the differential (6).

Description

Die Erfindung betrifft einen Achsantrieb eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an axle drive of a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1.

DE 10 2015 104 778 A1 offenbart einen Achsantrieb für ein Kraftfahrzeug mit zwei Abtriebswellen, wobei zwischen die beiden Abtriebswellen ein Differential geschaltet ist. Der Achsantrieb verfügt weiterhin über eine elektrische Maschine, zwei Planetengetriebe sowie Stirnradstufen, die im Kraftfluss bzw. Momentfluss zwischen die elektrische Maschine und die Planetengetriebe geschaltet sind. Ferner sind Schaltelemente gezeigt, die mit den Planetengetrieben zusammenwirken, um Gänge bereitzustellen. Ein erstes Schaltelement ist dabei als Bremse und ein zweites Schaltelement als Klaue ausgeführt. DE 10 2015 104 778 A1 discloses an axle drive for a motor vehicle with two output shafts, a differential being connected between the two output shafts. The final drive also has an electric machine, two planetary gears and spur gears, which are connected in the power flow or torque flow between the electric machine and the planetary gears. Also shown are shifting elements that interact with the planetary gears to provide gears. A first switching element is designed as a brake and a second switching element as a claw.

Aus DE 10 2018 215 934 A1 ist ein weiterer Achsantrieb bekannt.Out of DE 10 2018 215 934 A1 another axle drive is known.

Es besteht Bedarf an einem kompaktbauenden Achsantrieb eines Kraftfahrzeugs mit einer elektrischen Maschine, der wenig Bauraum benötigt.There is a need for a compact axle drive of a motor vehicle with an electric machine that requires little installation space.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen neuartigen Achsantrieb eines Kraftfahrzeugs zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch einen Achsantrieb eines Kraftfahrzeugs gemäß Patentanspruch 1 gelöst.Proceeding from this, the invention is based on the object of creating a novel axle drive for a motor vehicle. This object is achieved by an axle drive of a motor vehicle according to patent claim 1.

Erfindungsgemäß sind die mindestens zwei Planetengetriebe, die im Kraftfluss oder Momentenfluss zwischen die elektrische Maschine und das Differential geschaltet sind, an einer ersten Seite der elektrische Maschine neben derselben angeordnet, wobei das Differential an einer der ersten Seite der elektrische Maschine gegenüberliegenden zweiten Seite der elektrische Maschine neben derselben angeordnet ist, derart, dass in Richtung der Antriebswelle der elektrischen Maschine gesehen die elektrische Maschine zwischen dem Differential und den mindestens zwei Planetengetrieben, die im Kraftfluss oder Momentenfluss zwischen die elektrische Maschine und das Differential geschaltet sind, angeordnet ist.According to the invention, the at least two planetary gears, which are connected in the power flow or torque flow between the electric machine and the differential, are arranged on a first side of the electric machine next to it, with the differential on a second side of the electric machine opposite the first side of the electric machine is arranged next to the same, such that viewed in the direction of the drive shaft of the electric machine, the electric machine is arranged between the differential and the at least two planetary gears, which are connected in the power flow or torque flow between the electric machine and the differential.

Der Achsantrieb weist keine Stirnradstufen auf. Die mindestens zwei Planetengetriebe sowie das Differential sind neben der elektrischen Maschine angeordnet. Der erfindungsgemäße Achsantrieb baut kompakt und benötigt wenig Bauraum.The axle drive has no spur gear stages. The at least two planetary gears and the differential are arranged next to the electric machine. The axle drive according to the invention is compact and requires little installation space.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Differential an der zweiten Seite der elektrischen Maschine zumindest abschnittsweise unter einen an der zweiten Seite der elektrischen Maschine ausgebildeten Wicklungskopf der elektrischen Maschine geschoben. Hierdurch kann der Bauraumbedarf des Achsantriebs weiter reduziert werden.According to an advantageous development of the invention, the differential on the second side of the electrical machine is pushed at least in sections under a winding overhang of the electrical machine formed on the second side of the electrical machine. As a result, the space required for the final drive can be further reduced.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zumindest eines der Planetengetriebe an der ersten Seite der elektrischen Maschine abschnittsweise unter einen an der ersten Seite der elektrischen Maschine ausgebildeten Wicklungskopf der elektrischen Maschine geschoben. Auch mit dieser Weiterbildung der Erfindung kann der Bauraumbedarf des Achsantriebs weiter reduziert werden.According to an advantageous development of the invention, at least one of the planetary gears on the first side of the electric machine is partially pushed under a winding overhang of the electric machine formed on the first side of the electric machine. The installation space requirement of the final drive can also be further reduced with this further development of the invention.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen die mindestens zwei Planetengetriebe, die im Kraftfluss oder Momentenfluss zwischen die elektrische Maschine und das Differential geschaltet sind, jeweils eine Übersetzung von mindestens 4 auf. Diese Übersetzung ist besonders bevorzugt, um mit lediglich zwei Planetengetrieben ein bei Nutzfahrzeugen wie Bussen oder Lastkraftwagen eine gewünschte Fahrprofilanforderung bereitzustellen.According to an advantageous development of the invention, the at least two planetary gears, which are connected in the power flow or torque flow between the electric machine and the differential, each have a gear ratio of at least 4. This translation is particularly preferred in order to provide a desired driving profile requirement in commercial vehicles such as buses or trucks with only two planetary gears.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein Sonnenrad eines ersten Planetengetriebes, welches sich an der ersten Seite der elektrischen Maschine unmittelbar an die elektrische Maschine anschließt, fest an die Antriebswelle der elektrischen Maschine gekoppelt. Ein Planetenträger des ersten Planetengetriebes ist fest an ein Sonnenrad eines zweiten Planetengetriebes, welches sich an der ersten Seite der elektrischen Maschine unmittelbar an das erste Planetengetriebe anschließt, gekoppelt. Ein Planetenträger des zweiten Planetengetriebes ist fest an eine Welle gekoppelt, die mit dem Differential fest gekoppelt ist. Ein Hohlrad des zweiten Planetengetriebes ist gehäusefest.According to an advantageous development of the invention, a sun gear of a first planetary gear, which is directly connected to the electric machine on the first side of the electric machine, is rigidly coupled to the drive shaft of the electric machine. A planet carrier of the first planetary gear is fixedly coupled to a sun gear of a second planetary gear, which is directly connected to the first planetary gear on the first side of the electric machine. A planet carrier of the second planetary gear is fixedly coupled to a shaft which is fixedly coupled to the differential. A ring gear of the second planetary gear is fixed to the housing.

Abhängig von der Schaltstellung des mindestens einen Schaltelements ist ein Hohlrad des ersten Planetengetriebes entweder gehäusefest oder an den Planetenträger des zweiten Planetengetriebes gekoppelt. Diese Weiterbildung der Erfindung erlaubt eine besonders kompakte und einfache Bauweise des erfindungsgemäßen Achsantriebs.Depending on the shift position of the at least one shift element, a ring gear of the first planetary gear is either fixed to the housing or coupled to the planet carrier of the second planetary gear. This development of the invention allows a particularly compact and simple design of the axle drive according to the invention.

Vorzugsweise ist die Welle, die den Planetenträger des zweiten Planetengetriebes mit dem Differential gekoppelt, als Hohlwelle ausgebildet ist, auf welcher die Sonnenräder von erstem und zweitem Planetengetriebe frei drehbar angeordnet sind und durch die sich eine der Abtriebswellen des Achsantriebs hindurch erstreckt. Auch dies dient der Bereitstellung einer kompakten Bauform des Achsantriebs.Preferably, the shaft that couples the planetary carrier of the second planetary gear to the differential is designed as a hollow shaft on which the sun gears of the first and second planetary gear are freely rotatably arranged and through which one of the output shafts of the final drive extends. This also serves to provide a compact design of the final drive.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist dem jeweiligen angetriebenen Rad ein radseitiges Planetengetriebe zugordnet. Hiermit ist es möglich, insbesondere bei Baumaschinen gewünschte Fahrprofilanforderungen bereitzustellen. Mittels eines Planetentriebes im Radkopf kann die Übersetzung noch erheblich gesteigert werden und somit der Achsantrieb anwendungsspezifisch weiter angepasst werden.According to an advantageous development of the invention, a wheel-side planetary gear is assigned to the respective driven wheel. Hereby is it is possible to provide desired driving profile requirements, especially for construction machines. By means of a planetary drive in the wheel head, the ratio can be significantly increased and the axle drive can thus be further adapted to the specific application.

Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

  • 1 eine schematisierte Ansicht eines ersten erfindungsgemäßen Achsantriebs eines Kraftfahrzeugs in einer ersten Schaltstellung eines formschlüssigen Schaltelemets;
  • 2 den Achsantrieb der 1 in einer zweiten Schaltstellung des formschlüssigen Schaltelemets;
  • 3 eine schematisierte Ansicht eines zweiten erfindungsgemäßen Achsantriebs eines Kraftfahrzeugs.
Preferred developments result from the dependent claims and the following description. Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing, without being limited thereto. It shows:
  • 1 a schematic view of a first axle drive according to the invention of a motor vehicle in a first switching position of a positive switching element;
  • 2 the axle drive 1 in a second switching position of the form-fitting switching element;
  • 3 a schematic view of a second axle drive according to the invention of a motor vehicle.

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Achsantrieb eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to an electric axle drive of a motor vehicle.

1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Achsantriebs in zwei unterschiedlichen Zuständen, nämlich unter Bereitstellung von unterschiedlichen Gängen und damit Übersetzungen. 1 and 2 show a first embodiment of an axle drive according to the invention in two different states, namely with the provision of different gears and thus translations.

Der Achsantrieb 1 der 1, 2 verfügt über zwei Abtriebswellen 2, 3, wobei mit jeder der beiden Abtriebswellen 2, 3 jeweils ein angetriebenes Rad 4, 5 in Wirkverbindung steht. Zwischen diese beiden Abtriebswellen 2, 3 ist ein Differential 6 geschaltet. Ausgehend vom Differential 6 wird am Eingang des Differentials bereitgestellte Antriebsleistung auf die beiden Abtriebswellen 2, 3 des Achsantriebs 1 aufgeteilt.The final drive 1 of 1 , 2 has two output shafts 2, 3, with each of the two output shafts 2, 3 in each case a driven wheel 4, 5 is in operative connection. Between these two output shafts 2, 3, a differential 6 is connected. Starting from the differential 6 , the drive power provided at the input of the differential is divided between the two output shafts 2 , 3 of the final drive 1 .

Der Achsantrieb 1 verfügt weiterhin über eine elektrische Maschine 7 sowie mindestens zwei Planetengetriebe 8, 9. In der gezeigten, besonders bevorzugten Ausführungsform des Achsantriebs 1 verfügt derselbe über ausschließlich zwei Planetengetriebe 8, 9. Die Planetengetriebe 8, 9 sind im Kraftfluss oder im Momentenfluss zwischen die elektrische Maschine 7 und das Differential 6 geschaltet.The final drive 1 also has an electric machine 7 and at least two planetary gears 8, 9. In the particularly preferred embodiment of the final drive 1 shown, it has only two planetary gears 8, 9. The planetary gears 8, 9 are in the power flow or in the torque flow between the electric machine 7 and the differential 6 switched.

Mit den mindestens zwei Planetengetrieben 8, 9 wirkt mindestens ein Schaltelement 10 zusammen. In 1, 2, in welchen der Achsantrieb 1 ausschließlich zwei Planetengetriebe 8, 9 aufweist, wirkt mit diesen beiden Planetengetrieben 8, 9 ein einziges Schaltelement 10 zusammen, welches als formschlüssiges Schaltelement, insbesondere als Klauenschaltelement, ausgebildet ist. In einer ersten Schaltstellung gemäß 1 stellt der Achsantrieb 1 einen ersten Gang und in einer zweiten Schaltstellung gemäß 2 einen zweiten Gang bereit.At least one switching element 10 interacts with the at least two planetary gears 8 , 9 . In 1 , 2 , In which the final drive 1 has only two planetary gears 8, 9, a single shifting element 10 cooperates with these two planetary gears 8, 9, which is designed as a positive shifting element, in particular as a claw shifting element. In a first switching position according to 1 provides the axle drive 1 according to a first gear and in a second switching position 2 a second gear ready.

Die Planetengetriebe 8, 9, die im Kraftfluss oder Momentenfluss zwischen die elektrische Maschine 7 und das Differential 6 geschaltet sind, sind an einer ersten Seite der elektrischen Maschine 7 neben derselben angeordnet. Das Differential 6 ist an einer der ersten Seite der elektrischen Maschine 7 gegenüberliegenden zweiten Seite der elektrischen Maschine 7 neben derselben angeordnet. Die Anordnung der Planetengetriebe 8, 9 und des Differentials 6 ist dabei derart, dass in Richtung einer Antriebswelle 11 der elektrischen Maschine 7 gesehen, die elektrische Maschine 7 zwischen dem Differential 6 und den Planetengetrieben 8, 9, die im Kraftfluss oder im Momentenfluss zwischen die elektrische Maschine 7 und das Differential 6 geschaltet sind, angeordnet ist.The planetary gears 8, 9, which are connected in the power flow or torque flow between the electric machine 7 and the differential 6, are arranged on a first side of the electric machine 7 next to the same. The differential 6 is arranged on a second side of the electric machine 7 opposite the first side of the electric machine 7 next to the latter. The arrangement of the planetary gears 8, 9 and the differential 6 is such that viewed in the direction of a drive shaft 11 of the electric machine 7, the electric machine 7 between the differential 6 and the planetary gears 8, 9, which in the power flow or in the torque flow between the electrical machine 7 and the differential 6 are switched, is arranged.

Das Differential 6, die Planetengetriebe 8, 9 und die elektrische Maschine 7 sind sozusagen koaxial nebeneinander angeordnet.The differential 6, the planetary gears 8, 9 and the electric machine 7 are arranged coaxially next to one another, so to speak.

In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist das an der zweiten Seite der elektrischen Maschine 7 positionierte Differential 6 zumindest abschnittsweise unter einen an der zweiten Seite der elektrischen Maschine 7 ausgebildeten Wicklungskopf 7a der elektrischen Maschine 7 geschoben. Hiermit kann eine besonders kompakte, bauraumsparende Bauform des erfindungsgemäßen Achsantriebs 1 gewährleistet werden.In a preferred variant of the invention, the differential 6 positioned on the second side of the electrical machine 7 is pushed at least in sections under a winding overhang 7a of the electrical machine 7 formed on the second side of the electrical machine 7 . This ensures a particularly compact, space-saving design of the axle drive 1 according to the invention.

Alternativ oder vorzugsweise zusätzlich ist zumindest eines der Planetengetriebe, in 1 das Planetengetriebe 8, an der ersten Seite der elektrischen Maschine 7 zumindest abschnittsweise unter einen an der ersten Seite der elektrischen Maschine 7 ausgebildeten Wicklungskopf 7b der elektrischen Maschine 7 geschoben. Hiermit kann eine besonders kompakte, bauraumsparende Bauform des erfindungsgemäßen Achsantriebs 1 gewährleistet werden.Alternatively or preferably additionally, at least one of the planetary gears in 1 the planetary gear 8 is pushed on the first side of the electric machine 7 at least in sections under a winding overhang 7b of the electric machine 7 formed on the first side of the electric machine 7 . This ensures a particularly compact, space-saving design of the axle drive 1 according to the invention.

In der gezeigten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Sonnenrad 8a des ersten Planetengetriebes 8, welches sich an der ersten Seite der elektrischen Maschine 7 unmittelbar an die elektrische Maschine 7 anschließt und vorzugsweise zumindest abschnittsweise unter den Wicklungskopf 7b geschoben ist, fest an die Antriebswelle 11 der elektrischen Maschine 7 gekoppelt. Ein Planetenträger 8b des ersten Planetengetriebes 8 ist fest an ein Sonnenrad 9a des zweiten Planetengetriebes 9 gekoppelt. Ein Planetenträger 9b des zweiten Planetengetriebes 9 ist fest an eine Welle 12 gekoppelt, die auch mit dem Differential 6 fest verbunden ist. Ein Hohlrad 9c des zweiten Planetengetriebes 9 ist gehäusefest angebunden, also fest an ein Gehäuse gekoppelt. Abhängig von der Schaltstellung des Schaltelements 10 ist ein Hohlrad 8c des ersten Planetengetriebes 8 entweder gehäusefest oder an den Planetenträger 9b des zweiten Planetengetriebes 9 angebunden. In der Schaltstellung der 1 ist das Hohlrad 8c des ersten Planetengetriebes 8 über das Schaltelement 10 gehäusefest angebunden. In der Schaltstellung der 2 hingegen ist das Hohlrad 8c des ersten Planetengetriebes 8 über das Schaltelement 10 an dem Planetenträger 9b des zweiten Planetengetriebes 9 gekoppelt.In the preferred embodiment of the invention shown, a sun gear 8a of the first planetary gear 8, which is directly connected to the electric machine 7 on the first side of the electric machine 7 and is preferably pushed at least in sections under the end winding 7b, is fixed to the drive shaft 11 coupled to the electrical machine 7 . A planet carrier 8b of the first planetary gear 8 is fixedly coupled to a sun gear 9a of the second planetary gear 9 . A planetary carrier 9b of the second planetary gear 9 is rigidly coupled to a shaft 12 which is also rigidly connected to the differential 6 . A ring gear 9c of the second planetary gear 9 is go äusefest connected, i.e. firmly coupled to a housing. Depending on the switching position of the switching element 10, a ring gear 8c of the first planetary gear 8 is either fixed to the housing or connected to the planetary carrier 9b of the second planetary gear 9. In the switch position 1 the ring gear 8c of the first planetary gear 8 is connected to the housing via the switching element 10 . In the switch position 2 on the other hand, the ring gear 8c of the first planetary gear 8 is coupled to the planetary carrier 9b of the second planetary gear 9 via the switching element 10 .

Dann, wenn das Schaltelement 10 die Schaltstellung der 1 einnimmt, verläuft der Kraftfluss oder Momentfluss ausgehend von der elektrischen Maschine 7 derart, dass Kräfte oder Momente ausgehend von der Abtriebswelle 11 der elektrischen Maschine 7 zunächst an das Sonnenrad 8a des ersten Planetengetriebes 8, anschließend an den Planetenträger 8b des ersten Planetengetriebes 8, dann an das Sonnenrad 9a des zweiten Planetengetriebes 9 und anschließend über den Planetenträger 9b des zweiten Planetengetriebes 9 und die Welle 12 an das Differential 6 und ausgehend vom Differential 6 an die beiden Abtriebswellen 2 und 3 übertragen wird.Then, when the switching element 10, the switching position of 1 occupies, the power flow or torque flow proceeding from the electrical machine 7 runs in such a way that forces or torques proceeding from the output shaft 11 of the electrical machine 7 first to the sun gear 8a of the first planetary gear 8, then to the planet carrier 8b of the first planetary gear 8, then to the sun gear 9a of the second planetary gear 9 and then via the planet carrier 9b of the second planetary gear 9 and the shaft 12 to the differential 6 and, starting from the differential 6, to the two output shafts 2 and 3.

Nimmt hingegen das Schaltelement 10 die Schaltstellung der 2 ein, verläuft der Kraftfluss oder Momentfluss ausgehend von der elektrischen Maschine 7 derart, dass Kräfte oder Momente ausgehend von der Antriebswelle 11 der elektrischen Maschine 7 zunächst an das Sonnenrad 8a des ersten Planetengetriebes 8 und von dort aus sowohl an den Planetenträger 8b als auch an das Hohlrad 8c des ersten Planetengetriebes 8 übertragen werden.However, takes the switching element 10, the switching position 2 on, the power flow or torque flow proceeding from the electrical machine 7 runs in such a way that forces or torques proceeding from the drive shaft 11 of the electrical machine 7 are first transmitted to the sun gear 8a of the first planetary gear 8 and from there to both the planetary carrier 8b and the Ring gear 8c of the first planetary gear 8 are transmitted.

In 2 wird ausgehend vom Planetenträger 8b des ersten Planetengetriebes 8 ein Teil der Kräfte und Momente an das Sonnenrad 9a des zweiten Planetengetriebes 9 und ausgehend vom Sonnenrad 9a an den Planetenträger 9b des Planetengetriebes 9 übertragen. Über einen zweiten Pfad wird ein zweiter Teil der Kräfte und Momente ausgehend vom Hohlrad 8c des ersten Planetengetriebes 8 an den Planetenträger 9b des zweiten Planetengetriebes 9 übertragen. Am Planetenträger 9 des zweiten Planetengetriebes 9 werden diese Kräfte oder Momente aufsummiert und ausgehend vom Planetenträger 9b des zweiten Planetengetriebes 9 über die Welle 12 an das Differential 6 und vom Differential 6 auf die beiden Abtriebswellen 2, 3 uns so letztendlich an die angetriebenen Räder 4, 5 übertragen.In 2 starting from the planet carrier 8b of the first planetary gear 8, part of the forces and moments are transmitted to the sun gear 9a of the second planetary gear 9 and, starting from the sun gear 9a, to the planet carrier 9b of the planetary gear 9. A second part of the forces and torques is transmitted via a second path, starting from ring gear 8c of first planetary gear 8 to planet carrier 9b of second planetary gear 9 . At the planet carrier 9 of the second planetary gear 9, these forces or moments are summed up and, starting from the planet carrier 9b of the second planetary gear 9, via the shaft 12 to the differential 6 and from the differential 6 to the two output shafts 2, 3 and ultimately to the driven wheels 4, 5 transferred.

Bei dem in 1 und 2 gezeigten Schaltelement 10 handelt es sich, wie oben ausgeführt, um ein formschlüssiges Schaltelement. Bei dem Achsantrieb der 1, 2 können demnach zugkraftunterbrochene Gangwechsel bereitgestellt werden.At the in 1 and 2 The switching element 10 shown is, as stated above, a positive-locking switching element. With the final drive of the 1 , 2 gear changes that are interrupted by traction can therefore be provided.

Die Welle 12, welche das Differential 6 an das zweite Planetengetriebe 9 koppelt, ist vorzugsweise als Hohlwelle ausgebildet. Auf dieser Hohlwelle können sich die Sonnenräder 8a, 9a der Planetengetriebe 8 und 9 frei drehen. Die Abtriebswelle 3 erstreckt sich durch die Welle 12 hindurch.The shaft 12, which couples the differential 6 to the second planetary gear 9, is preferably designed as a hollow shaft. The sun gears 8a, 9a of the planetary gears 8 and 9 can rotate freely on this hollow shaft. The output shaft 3 extends through the shaft 12 .

Vorzugsweise verfügen beide Planetengetriebe 8, 9 über eine Übersetzung von mindestens Vier (4). Dies ist von Vorteil, um mit lediglich zwei Planetengetrieben 8, 9 bei Nutzfahrzeugen wie Bussen oder Lastkraftwagen gewünschte Fahrprofilanforderungen zu erfüllen.Preferably, both planetary gears 8, 9 have a gear ratio of at least four (4). This is advantageous in order to meet desired driving profile requirements with only two planetary gears 8, 9 in commercial vehicles such as buses or trucks.

Es ist möglich, dass jedem angetriebenen Rad 4, 5 zur Bereitstellung einer Radübersetzung jeweils ein radseitiges Planetengetriebe zugeordnet ist. So können insbesondere bei langsam fahrenden Nutzfahrzeugen, wie zum Beispiel bei Baumaschinen, gewünschte Fahrprofilanforderungen erfüllt werden.It is possible for each driven wheel 4, 5 to be assigned a planetary gear on the wheel side in order to provide a wheel transmission. In this way, desired driving profile requirements can be met, particularly in the case of slow-moving commercial vehicles, such as construction machinery.

Wie bereits ausgeführt, wirkt in 1, 2 mit den beiden Planetengetrieben 8, 9 zur Bereitstellung zugkraftunterbrochener Gangwechsel ein einziges formschlüssiges Schaltelement 10 zusammen.As already mentioned, in 1 , 2 with the two planetary gears 8, 9 to provide traction-interrupted gear changes a single positive shifting element 10 together.

3 zeigt demgegenüber eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Achsantriebs 1, bei welchem mit den beiden Planetengetrieben 8, 9 zwei reibschlüssige Schaltelemente 10a, 10b, die vorzugsweise als Lamellenkupplungen ausgebildet sind, zusammenwirken. 3 shows, in contrast, a second embodiment of an axle drive 1 according to the invention, in which two frictionally engaged shifting elements 10a, 10b, which are preferably designed as multi-plate clutches, interact with the two planetary gears 8, 9.

Dann, wenn in 3 die erste Lamellenkupplung 10a geschlossen und die zweite Lamellenkupplung 10b geöffnet ist, entspricht der Kraftfluss bzw. Momentenfluss des Achsantriebs 1 der 3 dem Kraftfluss bzw. Momentfluss gemäß 1.Then if in 3 the first multi-plate clutch 10a is closed and the second multi-plate clutch 10b is open, corresponds to the power flow or torque flow of the final drive 1 of 3 according to the force flow or moment flow 1 .

Ist hingegen in 3 die erste Lamellenkupplung 10a geöffnet und die zweite Lamellenkupplung 10b geschlossen, so entspricht der Kraftfluss des Achsantriebs 1 der 3 dem Kraftfluss bzw. Momentfluss gemäß 2.Is however in 3 the first multi-plate clutch 10a is opened and the second multi-plate clutch 10b is closed, the power flow of the final drive 1 corresponds to 3 according to the force flow or moment flow 2 .

Bis auf die Ausgestaltung des jeweiligen Schaltelements 10, 10a, 10b stimmt der Achsantrieb 1 der 3 mit dem Achsantrieb der 1, 2 überein, sodass zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen für gleiche Baugruppen gleiche Bezugsziffern verwendet werden. Es wird also für 3 auf die Ausführungen zu 1 und 2 verwiesen. Lediglich die Anzahl und Ausgestaltung der Schaltelemente 10, 10a und 10b ist unterschiedlich.Except for the design of the respective switching element 10, 10a, 10b, the final drive 1 agrees 3 with the final drive 1 , 2 match, so that the same reference numerals are used to avoid unnecessary repetition for the same assemblies. So it will be for 3 to the remarks 1 and 2 referred. Only the number and design of the switching elements 10, 10a and 10b is different.

Der erfindungsgemäße elektrische Achsantrieb 1 ist insbesondere für Nutzfahrzeuge, wie zum Beispiel Busse und Lastkraftwagen, besonders geeignet und ermöglicht eine besonders kompakte Bauform. Es sind keine Stirnradstufen vorhanden. Mit zwei Planetengetrieben 8, 9 können notwendige Fahrprofilanforderungen erfüllt werden. Die elektrische Maschine 7 ist zwischen dem Differential 6 und den Planetengetrieben 8, 9 positioniert. Vorzugsweise ist sowohl das Differential 6 als auch eines der Planetengetriebe 8 zumindest abschnittsweise unter Wicklungsköpfe 7a, 7b der elektrischen Maschine 7 geschoben. Dies erlaubt eine besonders kompakte Bauform.The electric axle drive 1 according to the invention is particularly suitable for commercial vehicles, such as buses and trucks, and enables a particularly compact design. There are no spur gear stages. With two planetary gears 8, 9 necessary driving profile requirements can be met. The electric machine 7 is positioned between the differential 6 and the planetary gears 8,9. Preferably, both the differential 6 and one of the planetary gears 8 are pushed under the end windings 7a, 7b of the electrical machine 7, at least in sections. This allows a particularly compact design.

BezugszeichenlisteReference List

11
Achsantriebfinal drive
22
Abtriebswelleoutput shaft
33
Abtriebswelleoutput shaft
44
Radwheel
55
Radwheel
66
Differentialdifferential
77
elektrische Maschineelectric machine
7a7a
Wicklungskopfwinding head
7b7b
Wicklungskopfwinding head
88th
Planetengetriebeplanetary gear
8a8a
Sonnenradsun gear
8b8b
Planetenträgerplanet carrier
8c8c
Hohlradring gear
99
Planetengetriebeplanetary gear
9a9a
Sonnenradsun gear
9b9b
Planetenträgerplanet carrier
9c9c
Hohlradring gear
1010
Schaltelementswitching element
10a10a
Schaltelementswitching element
10b10b
Schaltelementswitching element
1111
Antriebswelledrive shaft
1212
WelleWave

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102015104778 A1 [0002]DE 102015104778 A1 [0002]
  • DE 102018215934 A1 [0003]DE 102018215934 A1 [0003]

Claims (10)

Achsantrieb (1) eines Kraftfahrzeugs, mit zwei Abtriebswellen (2, 3), zwischen die ein Differential (6) geschaltet ist, wobei mit jeder der beiden Abtriebswellen (2, 3) jeweils mindestens ein angetriebenes Rad (4, 5) in Wirkverbindung steht, mit einer elektrischen Maschine (7), mit mindestens zwei Planetengetrieben (8, 9), die im Kraftfluss oder Momentenfluss zwischen die elektrische Maschine (7) und das Differential (6) geschaltet sind, mit mindestens einem mit den mindestens zwei Planetengetrieben (8, 9) zusammenwirkendem Schaltelement (10, 10a, 10b), wobei in Anhängigkeit der Schaltstellung des mindestens einen Schaltelements über die mindestens zwei Planetengetriebe (8, 9) mindestens zwei Gänge bereitstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Planetengetriebe (8, 9), die im Kraftfluss oder Momentenfluss zwischen die elektrische Maschine (7) und das Differential (6) geschaltet sind, an einer ersten Seite der elektrische Maschine (7) neben derselben angeordnet sind, und dass das Differential (6) an einer der ersten Seite der elektrische Maschine (7) gegenüberliegenden zweiten Seite der elektrische Maschine (7) neben derselben angeordnet ist, derart, dass in Richtung einer Antriebswelle (11) der elektrischen Maschine (7) gesehen die elektrische Maschine (7) zwischen dem Differential (6) und den mindestens zwei Planetengetrieben (8, 9), die im Kraftfluss oder Momentenfluss zwischen die elektrische Maschine (7) und das Differential (6) geschaltet sind, angeordnet ist.Axle drive (1) of a motor vehicle, with two output shafts (2, 3), between which a differential (6) is connected, with each of the two output shafts (2, 3) being operatively connected to at least one driven wheel (4, 5). , with an electrical machine (7), with at least two planetary gears (8, 9), which are connected in the power flow or torque flow between the electrical machine (7) and the differential (6), with at least one with the at least two planetary gears (8 , 9) interacting shifting element (10, 10a, 10b), in which case at least two gears can be provided via the at least two planetary gears (8, 9) depending on the shift position of the at least one shifting element, characterized in that the at least two planetary gears (8, 9th ), which are connected in the power flow or torque flow between the electric machine (7) and the differential (6), arranged on a first side of the electric machine (7) next to the same s ind, and that the differential (6) is arranged on a second side of the electric machine (7) opposite the first side of the electric machine (7) next to the same, such that in the direction of a drive shaft (11) of the electric machine (7) seen the electric machine (7) between the differential (6) and the at least two planetary gears (8, 9), which are connected in the power flow or torque flow between the electric machine (7) and the differential (6), is arranged. Achsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Differential (6) an der zweiten Seite der elektrischen Maschine (7) zumindest abschnittsweise unter einem Wicklungskopf (7a) der elektrischen Maschine angeordnet ist.final drive after claim 1 , characterized in that the differential (6) on the second side of the electrical machine (7) is arranged at least in sections under a winding overhang (7a) of the electrical machine. Achsantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Planetengetriebe (8) an der ersten Seite der elektrischen Maschine zumindest abschnittsweise unter einem Wicklungskopf (7b) der elektrischen Maschine angeordnet ist.final drive after claim 1 or 2 , characterized in that at least one of the planetary gears (8) on the first side of the electrical machine is arranged at least in sections under a winding overhang (7b) of the electrical machine. Achsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Planetengetriebe (8, 9), die im Kraftfluss oder Momentenfluss zwischen die elektrische Maschine (7) und das Differential (6) geschaltet sind, jeweils eine Übersetzung von mindestens 4 aufweisen.Final drive according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the at least two planetary gears (8, 9), which are connected in the power flow or torque flow between the electric machine (7) and the differential (6), each have a translation of at least 4. Achsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sonnenrad (8a) eines ersten Planetengetriebes (8), welches sich an der ersten Seite der elektrischen Maschine (7) unmittelbar an die elektrische Maschine anschließt, fest an die Antriebswelle (11) der elektrischen Maschine gekoppelt ist, ein Planetenträger (8b) des ersten Planetengetriebes (8) fest an ein Sonnenrad (9a) eines zweiten Planetengetriebes (9), welches sich an der ersten Seite der elektrischen Maschine (7) unmittelbar an das erste Planetengetriebe (8) anschließt, gekoppelt ist, ein Planetenträger (9b) des zweiten Planetengetriebes (9) fest an eine Welle (12) gekoppelt ist, die mit dem Differential (6) gekoppelt ist, ein Hohlrad (9c) des zweiten Planetengetriebes (9) gehäusefest ist, abhängig von der Schaltstellung des mindestens einen Schaltelements (10, 10a, 10b) ein Hohlrad (8c) des ersten Planetengetriebes (8) entweder gehäusefest ist oder an den Planetenträger (9b) des zweiten Planetengetriebes (9) gekoppelt ist.Final drive according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that a sun gear (8a) of a first planetary gear (8), which on the first side of the electric machine (7) directly adjoins the electric machine, is rigidly coupled to the drive shaft (11) of the electric machine Planet carrier (8b) of the first planetary gear (8) is fixedly coupled to a sun wheel (9a) of a second planetary gear (9), which is directly connected to the first planetary gear (8) on the first side of the electric machine (7). planet carrier (9b) of the second planetary gear (9) is fixedly coupled to a shaft (12) which is coupled to the differential (6), a ring gear (9c) of the second planetary gear (9) is fixed to the housing, depending on the switching position of the at least a switching element (10, 10a, 10b) a ring gear (8c) of the first planetary gear (8) is either fixed to the housing or is coupled to the planet carrier (9b) of the second planetary gear (9). Achsantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (12), die den Planetenträger (9b) des zweiten Planetengetriebes (9) mit dem Differential (6) gekoppelt, als Hohlwelle ausgebildet ist, auf welcher die Sonnenräder (8a, 9a) von erstem und zweitem Planetengetriebe (8, 9) frei drehbar angeordnet sind und durch die sich eine der Abtriebswellen (3) hindurch erstreckt.final drive after claim 5 , characterized in that the shaft (12), which couples the planet carrier (9b) of the second planetary gear (9) to the differential (6), is designed as a hollow shaft on which the sun gears (8a, 9a) of the first and second planetary gear (8, 9) are freely rotatable and through which one of the output shafts (3) extends. Achsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Kraftfluss oder Momentenfluss zwischen die elektrische Maschine (7) und das Differential (6) zwei Planetengetriebe (8, 9) geschaltet sind.Final drive according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that two planetary gears (8, 9) are connected in the power flow or torque flow between the electric machine (7) and the differential (6). Achsantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit den zwei Planetengetrieben (8, 9) unter Bereitstellung eines zugkraftunterbrochenen Gangwechsels ein einziges formschlüssiges Schaltelement (10) zusammenwirkt.final drive after claim 7 , characterized in that a single positive-locking shifting element (10) interacts with the two planetary gears (8, 9), providing a gear change that is interrupted by traction. Achsantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit den zwei Planetengetrieben (8, 9) unter Bereitstellung eines zugkraftunterbrechungsfreien Gangwechsels zwei reibschlüssige Schaltelemente (10a, 10b) zusammenwirken.final drive after claim 7 , characterized in that two frictional shifting elements (10a, 10b) interact with the two planetary gears (8, 9) to provide a gear change without interruption of traction. Achsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem jeweiligen angetriebenen Rad (4, 5) ein radseitiges Planetengetriebe zugordnet ist.Final drive according to one of Claims 1 until 9 , characterized in that the respective driven wheel (4, 5) is assigned a wheel-side planetary gear.
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