DE102021206599A1

DE102021206599A1 - Electric drive for a vehicle

Info

Publication number: DE102021206599A1
Application number: DE102021206599.6A
Authority: DE
Inventors: Christian Gürlich; Kim Führer; Matthias Winkel; Markus Laile
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-06-25
Filing date: 2021-06-25
Publication date: 2022-12-29

Abstract

Es wird ein elektrischer Antrieb für ein Fahrzeug in einem Gehäuse (3) mit zumindest einer elektrischen Maschine (1) mit einer Rotorwelle (2) als Antriebswelle vorgeschlagen, die in eine erste Drehrichtung und eine zweite Drehrichtung antreibbar ist, wobei ein Planetengetriebe (4), eine erste Freilaufkupplung (F1) und eine zweite Freilaufkupplung (F2) sowie eine Stirnradstufe (5) vorgesehen sind, wobei die Sperrfunktionen der Freilaufkupplungen (F1, F2) in entgegengesetzte Drehrichtungen wirken, wobei eine erste Gangstufe und eine zweite Gangstufe realisierbar sind, wobei ein Abtriebsdifferential (14) zum Antrieb zumindest einer ersten Abtriebswelle (6) und einer zweiten Abtriebswelle (7) vorgesehen ist, wobei die Rotorwelle (2) und die Abtriebswellen (6, 7) achsparallel zueinander angeordnet sind, wobei das Planetengetriebe (4) und die Stirnradstufe (5) sowie die erste Freilaufkupplung (F1) und die zweite Freilaufkupplung (F2) der Rotorwelle (2) derart zugeordnet sind, dass die erste Gangstufe durch eine gemeinsame Übersetzung des Planetengetriebes (4) und der Stirnradstufe (5) gebildet ist, und dass die zweite Gangstufe nur durch die Übersetzung der Stirnradstufe (5) gebildet ist. Ferner wird ein Fahrzeug mit dem elektrischen Antrieb vorgeschlagen.An electric drive for a vehicle is proposed in a housing (3) with at least one electric machine (1) with a rotor shaft (2) as the drive shaft, which can be driven in a first direction of rotation and a second direction of rotation, with a planetary gear (4) , a first overrunning clutch (F1) and a second overrunning clutch (F2) and a spur gear stage (5) are provided, with the locking functions of the overrunning clutches (F1, F2) acting in opposite directions of rotation, with a first gear stage and a second gear stage being realizable, with an output differential (14) for driving at least a first output shaft (6) and a second output shaft (7) is provided, the rotor shaft (2) and the output shafts (6, 7) being arranged axially parallel to one another, the planetary gear (4) and the spur gear (5) and the first one-way clutch (F1) and the second one-way clutch (F2) of the rotor shaft (2) are assigned such that the first Gear stage is formed by a common translation of the planetary gear (4) and the spur gear (5), and that the second gear stage is formed only by the translation of the spur gear (5). Furthermore, a vehicle with the electric drive is proposed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb für ein Fahrzeug in einem Gehäuse zumindest einer elektrischen Maschine mit einer Rotorwelle als Antriebswelle gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.The present invention relates to an electric drive for a vehicle in a housing of at least one electric machine with a rotor shaft as the drive shaft according to the type defined in more detail in the preamble of patent claim 1.

Beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2018 203 458 A1 ist eine Antriebsvorrichtung für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug bekannt. Die Antriebsvorrichtung umfasst genau eine elektrische Maschine, die über ein Achsdifferential auf Fahrzeugräder einer Fahrzeugachse abtreibt, wobei die elektrische Maschine zwei Stirnradstufen in Vorgelegebauweise umfasst. Demzufolge ist eine Zwischenwelle mit zwei Freilaufkupplungen zum Realisieren einer ersten Gangstufe und einer zweiten Gangstufe erforderlich. Demzufolge wird das Drehmoment von der elektrischen Maschine entweder über die erste Stirnradstufe oder die zweite Stirnradstufe auf die Zwischenwelle übertragen und von dort über eine weitere Stirnradstufe auf das Abtriebsdifferential zum Antrieb der beiden Abtriebswellen übertragen. Demzufolge sind sowohl die Rotorwelle der elektrischen Maschine als auch die Zwischenwelle und die Abtriebswelle jeweils achsparallel zueinander angeordnet.For example from the publication DE 10 2018 203 458 A1 a drive device for an electrically operated vehicle is known. The drive device comprises exactly one electric machine, which drives vehicle wheels of a vehicle axle via an axle differential, the electric machine comprising two spur gear stages in countershaft construction. Accordingly, an intermediate shaft with two one-way clutches is required to realize a first gear stage and a second gear stage. Accordingly, the torque is transmitted from the electric machine either via the first spur gear stage or the second spur gear stage to the intermediate shaft and from there via another spur gear stage to the output differential for driving the two output shafts. Accordingly, both the rotor shaft of the electrical machine and the intermediate shaft and the output shaft are each arranged axially parallel to one another.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Antrieb sowie ein Fahrzeug mit dem Antrieb vorzuschlagen, welche bei achsparalleler Anordnung von Rotorwelle und Abtriebswellen bauraumgünstig und wirkungsgradoptimiert ausgeführt sind.The present invention is based on the object of proposing an electric drive and a vehicle with the drive which, with an axially parallel arrangement of the rotor shaft and output shafts, are designed to be space-saving and efficiency-optimized.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 11 gelöst, wobei sich vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen aus den Unteransprüchen und aus der Beschreibung sowie aus den Zeichnungen ergeben.This object is achieved according to the invention by the features of patent claim 1 or 11, advantageous and claimed developments resulting from the dependent claims and from the description and from the drawings.

Somit wird ein elektrischer Antrieb für ein Fahrzeug in einem Gehäuse mit zumindest einer elektrischen Maschine mit einer Rotorwelle als Antriebswelle vorgeschlagen, die in eine erste Drehrichtung und eine zweite Drehrichtung antreibbar ist. Der elektrische Antrieb umfasst ein Planetengetriebe bzw. ein Planetenradsatz, eine erste Freilaufkupplung und eine zweite Freilaufkupplung sowie eine Stirnradstufe. Die beiden Freilaufkupplungen sind derart angeordnet, dass die Sperrfunktion der Freilaufkupplungen in entgegengesetzte Drehrichtungen wirken. Der elektrische Antrieb realisiert eine erste Gangstufe und eine zweite Gangstufe, wobei ein Abtriebsdifferential zum Antrieb zumindest einer ersten und einer zweiten Abtriebswelle vorgesehen ist. Die Rotorwelle und die Abtriebswellen sind achsparallel zueinander angeordnet. Um einen möglichst bauraumgünstigen und wirkungsgradoptimierten Antrieb zu schaffen, ist vorgesehen, dass das Planetengetriebe und die Stirnradstufe sowie die erste Freilaufkupplung und die zweite Freilaufkupplung der Rotorwelle derart zugeordnet sind, dass eine Gangstufe durch eine gemeinsame Übersetzung des Planetengetriebes und der Stirnradstufe realisiert ist und dass eine andere Gangstufe nur durch die Übersetzung der Stirnradstufe realisiert ist.Thus, an electric drive for a vehicle is proposed in a housing with at least one electric machine with a rotor shaft as the drive shaft, which can be driven in a first direction of rotation and a second direction of rotation. The electric drive includes a planetary gear or a planetary gear set, a first overrunning clutch and a second overrunning clutch and a spur gear. The two overrunning clutches are arranged in such a way that the locking function of the overrunning clutches act in opposite directions of rotation. The electric drive implements a first gear and a second gear, with an output differential being provided for driving at least a first and a second output shaft. The rotor shaft and the output shafts are arranged axially parallel to one another. In order to create a drive that is as space-saving and efficiency-optimized as possible, it is provided that the planetary gear and the spur gear stage as well as the first overrunning clutch and the second overrunning clutch are assigned to the rotor shaft in such a way that a gear stage is realized by a common translation of the planetary gear and the spur gear stage and that a other gear is only realized by the translation of the spur gear.

Bei dem vorgeschlagenen elektrischen Antrieb ergibt sich bei achsparalleler Anordnung von Rotorwelle und Abtriebswellen eine besonders bauraumgünstige Anordnung mit möglichst wenigen Getriebebauteilen, wobei auf eine Zwischenwelle verzichtet werden kann. Aufgrund der vorgesehenen Anordnung bei dem elektrischen Antrieb ergibt sich zudem ein besonders hoher Wirkungsgrad, da aufgrund der baumgünstigen Anordnung mit wenigen Bauteilen Verluste minimiert werden können und zudem das Drehmoment in einer der Gangstufen sowohl über das Planetengetriebe als auch über die Stirnradstufe und in der anderen Gangstufe das Drehmoment ausschließlich über die Stirnradstufe auf das Abtriebsdifferential übertragen wird. Vorzugsweise kann die als Hauptfahrgang gewählte Gangstufe so gewählt werden, dass ausschließlich das Drehmoment über die Stirnradstufe übertragen wird, sodass die beim Umgehen des Planetengetriebes eingesparten Verluste den Wirkungsgrad bei dem elektrischen Antrieb weiter verbessern können.In the case of the proposed electric drive, with an axially parallel arrangement of the rotor shaft and output shafts, a particularly space-saving arrangement results with as few transmission components as possible, it being possible to dispense with an intermediate shaft. Due to the arrangement provided for the electric drive, there is also a particularly high degree of efficiency, since the tree-friendly arrangement with few components means that losses can be minimized and, moreover, the torque in one of the gears both via the planetary gear and via the spur gear and in the other gear the torque is transmitted to the output differential exclusively via the spur gear stage. The gear stage selected as the main driving gear can preferably be selected such that only the torque is transmitted via the spur gear stage, so that the losses saved when bypassing the planetary gear can further improve the efficiency of the electric drive.

Darüber hinaus ergibt sich bei dem vorgeschlagenen Antrieb der Vorteil, dass zum Realisieren der Gangstufen kein Schaltelement betätigt werden muss, da dies ausschließlich über die selbstständig durch die Drehrichtung sperrenden Freilaufkupplungen realisiert wird.In addition, the proposed drive has the advantage that no shifting element has to be actuated in order to implement the gear steps, since this is implemented exclusively via the overrunning clutches, which independently block due to the direction of rotation.

Die besonders bauraumgünstige und wirkungsgradoptimierte Anordnung wird bei dem vorgeschlagenen elektrischen Antrieb dadurch erreicht, dass das Planetengetriebe und ein erstes Stirnrad der Stirnradstufe sowie die erste Freilaufkupplung und die zweite Freilaufkupplung koaxial zur Rotorwelle angeordnet sind. Diese konstruktive Anordnung ermöglicht bei dem elektrischen Antrieb, dass auf eine Zwischenwelle verzichtet werden kann.The particularly space-saving and efficiency-optimized arrangement is achieved in the proposed electric drive in that the planetary gear and a first spur gear of the spur gear and the first overrunning clutch and the second overrunning clutch are arranged coaxially to the rotor shaft. With the electric drive, this structural arrangement means that an intermediate shaft can be dispensed with.

Um die verschiedenen Drehmomentpfade bzw. Leistungspfade bei den Gangstufen zu realisieren, kann im Rahmen einer nächsten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass die erste Freilaufkupplung einerseits mit der Rotorwelle und andererseits mit einem Sonnenrad des Planetengetriebes verbunden ist, während die zweite Freilaufkupplung einerseits mit der Rotorwelle und andererseits mit einem Hohlrad des Planetengetriebes verbunden ist. Ein Planetenradträger des Planetengetriebes ist entweder mit dem Gehäuse fest verbunden oder mit dem Gehäuse beispielsweise über ein Schaltelement verbindbar. Die beiden Freilaufkupplungen sind bauraumsparend axial nebeneinander koaxial zur Rotorwelle angeordnet. Es ist ebenso möglich, dass die drei Elemente des Planetengetriebes auch auf andere Art und Weise angebunden werden, um damit Antrieb und Abtrieb sowie Gehäuseanbindung bei dem Planetengetriebe zu vertauschen.In order to realize the different torque paths or power paths in the gear stages, it can be provided within the scope of a next development of the invention that the first overrunning clutch is connected on the one hand to the rotor shaft and on the other hand to a sun gear of the planetary gear, while the second overrunning clutch is connected on the one hand to the rotor shaft and on the other hand is connected to a ring gear of the planetary gear. A planet carrier of the planetary gear is either firmly connected to the housing or with can be connected to the housing, for example via a switching element. The two overrunning clutches are arranged axially next to each other coaxially to the rotor shaft to save space. It is also possible for the three elements of the planetary gear to be connected in a different way in order to interchange the input and output and the connection to the housing in the planetary gear.

Für eine Umgehung des Planetengetriebes beim Realisieren einer der Gangstufen ist ferner vorgesehen, dass ein Hohlrad des Planetengetriebes mit einem ersten Stirnrad der Stirnradstufe verbunden ist, während ein zweites Stirnrad der Stirnradstufe mit dem Abtriebsdifferential verbunden ist. Durch die Verbindung zwischen dem ersten Stirnrad der Stirnradstufe und dem Hohlrad wird es ermöglicht, Drehmoment parallel zum Planetengetriebe über die Stirnradstufe zum Abtriebsdifferential zu übertragen.To bypass the planetary gear when realizing one of the gears, it is also provided that a ring gear of the planetary gear is connected to a first spur gear of the spur gear, while a second spur gear of the spur gear is connected to the output differential. The connection between the first spur gear of the spur gear stage and the ring gear makes it possible to transmit torque parallel to the planetary gear via the spur gear stage to the output differential.

Eine nächste Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass zum Realisieren eines Rückwärtsganges und einer Rekuperationsfunktion ein zusätzliches Schaltelement vorzugsweise als formschlüssiges oder auch als reibschlüssiges Schaltelement eingesetzt wird. Bevorzugt kann das Schaltelement in einer ersten Schaltposition den Planetenradträger des Planetengetriebes mit dem Gehäuse verbinden und somit die Gehäuseanbindung realisieren, während das Schaltelement in einer zweiten Schaltposition das Hohlrad mit dem Planetenradträger verbindet, um das Planetengetriebe zu verblocken und somit einen Blockumlauf bei dem Planetengetriebe zu realisieren.A next development of the invention can provide that, in order to implement a reverse gear and a recuperation function, an additional shifting element is used, preferably as a positive-locking or also as a friction-locking shifting element. The shifting element can preferably connect the planetary gear carrier of the planetary gear to the housing in a first shifting position and thus realize the housing connection, while the shifting element in a second shifting position connects the ring gear to the planetary gear carrier in order to block the planetary gear and thus realize a block circulation in the planetary gear .

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung wird dadurch realisiert, dass auch ein Fahrzeug mit zumindest einem vorbeschriebenen elektrischen Antrieb beansprucht wird. Hierdurch kann beispielsweise ein Fahrzeug als ein elektrischer Antrieb oder auch als Hybridantrieb realisiert werden. Beispielsweise kann der elektrische Antrieb auch einen Achsantrieb bei dem Fahrzeug realisieren.A further aspect of the present invention is realized in that a vehicle with at least one electric drive as described above is also claimed. In this way, for example, a vehicle can be implemented as an electric drive or also as a hybrid drive. For example, the electric drive can also implement an axle drive in the vehicle.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the drawings.

Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen elektrischen Antriebes mit einem fett hervorgehobenen Leistungs- bzw. Drehmomentpfad zur motorischen Vorwärtsfahrt in einer ersten Gangstufe;
2; 2a eine schematische Ansicht des elektrischen Antriebes mit einem fett hervorgehobenen Leistungspfad zur motorischen Vorwärtsfahrt in einer zweiten Gangstufe;
3 eine schematische Ansicht des elektrischen Antriebes mit einem fett hervorgehobenen Leistungspfad zur generatorischen Vorwärtsfahrt in der zweiten Gangstufe;
4 eine schematische Ansicht des elektrischen Antriebes mit einem fett hervorgehobenen Leistungspfad zur motorischen Rückwärtsfahrt in der zweiten Gangstufe; und
5 eine schematische Ansicht des elektrischen Antriebes mit einem fett hervorgehobenen Leistungspfad zur generatorischen Rückwärtsfahrt in der zweiten Gangstufe.

Show it:

1 a schematic view of a possible embodiment of an electric drive according to the invention with a power or torque path highlighted in bold for motorized forward travel in a first gear;
2 ; 2a a schematic view of the electric drive with a power path highlighted in bold for motorized forward travel in a second gear;
3 a schematic view of the electric drive with a power path highlighted in bold for regenerative forward travel in the second gear;
4 a schematic view of the electric drive with a power path highlighted in bold for motorized reverse travel in the second gear; and
5 a schematic view of the electric drive with a power path highlighted in bold for regenerative reverse travel in the second gear.

In den 1 bis 5 sind verschiedene schematische Ansichten eines erfindungsgemäßen elektrischen Antriebes eines Fahrzeuges in verschiedenen Betriebszuständen bei der Vorwärtsfahrt oder der Rückwärtsfahrt sowohl motorisch als auch generatorisch beispielhaft dargestellt. Zur Verdeutlichung sind in den Figuren die jewenigen Leistungs- bzw. Drehmomentpfade zum Drehmomentenverlauf fett hervorgehobenen. Zudem ist die jeweilige Drehrichtung einer Rotorwelle 2 einer elektrischen Maschine 1 des elektrischen Antriebes sowie die Richtung des Drehmomentes durch Drehrichtungspfeile in den Figuren angegeben. Zur Verdeutlichung, ob es sich um eine Vorwärts- oder eine Rückwärtsfahrt bei dem Fahrzeug handelt, sind in den Figuren an den Fahrzeugrädern entsprechende Pfeile in der Zeichnungsebene nach oben gerichtet (Vorwärtsfahrt) und in der Zeichnungsebene nach unten gerichtet (Rückwärtsfahrt) vorgesehen.In the 1 until 5 Various schematic views of an electric drive according to the invention of a vehicle are shown as examples in various operating states when driving forward or reversing, both as a motor and as a generator. For clarification, the respective power or torque paths for the torque curve are highlighted in bold in the figures. In addition, the respective direction of rotation of a rotor shaft 2 of an electrical machine 1 of the electrical drive and the direction of the torque are indicated by arrows indicating the direction of rotation in the figures. To clarify whether the vehicle is traveling forwards or backwards, arrows on the vehicle wheels pointing upwards in the drawing plane (forward travel) and downwards in the drawing plane (reverse travel) are provided in the figures.

Der vorgeschlagene elektrische Antrieb des Fahrzeuges umfasst eine elektrische Maschine 1 mit einer Rotorwelle 2 als Antriebswelle in einem Gehäuse 3. Die Rotorwelle 2 ist in eine erste Drehrichtung beispielsweise in der Zeichnungsebene durch den Drehrichtungspfeil nach links und in eine zweite Drehrichtung in der Zeichnungsebene durch den Drehrichtungspfeil nach rechts antreibbar. Der Antrieb umfasst ferner ein Planetengetriebe 4, das vorzugsweise als Minus-Planetenradsatz ausgeführt ist, eine erste Freilaufkupplung F1 und eine zweite Freilaufkupplung F2 sowie eine Stirnradstufe 5. Die beiden Freilaufkupplungen F1, F2 sind derart angeordnet, dass die Sperrfunktionen der Freilaufkupplungen F1, F2 in entgegengesetzte Drehrichtungen wirken. Ferner ist bei dem vorgeschlagenen elektrischen Antrieb eine erste Gangstufe und eine zweite Gangstufe realisierbar, wobei ein Abtriebsdifferential 14 zum Antrieb einer ersten Abtriebswelle 6 und einer zweiten Abtriebswelle 7 vorgesehen ist und wobei die Rotorwelle 2 und die Abtriebswellen 6,7 achsparallel zueinander angeordnet sind.The proposed electric drive of the vehicle comprises an electric machine 1 with a rotor shaft 2 as a drive shaft in a housing 3. The rotor shaft 2 is rotated in a first direction of rotation, for example in the plane of the drawing by the direction of rotation arrow to the left and in a second direction of rotation in the plane of the drawing by the direction of rotation arrow drivable to the right. The drive also includes a planetary gear 4, which is preferably designed as a negative planetary gear set, a first overrunning clutch F1 and a second overrunning clutch F2 and a spur gear stage 5. The two overrunning clutches F1, F2 are arranged in such a way that the locking functions of the overrunning clutches F1, F2 in opposite directions of rotation. Furthermore, with the proposed electric drive, a first gear and a second gear can be realized, with an output differential 14 being provided for driving a first output shaft 6 and a second output shaft 7, and with the rotor shaft 2 and the output shafts 6, 7 being arranged axially parallel to one another.

Um einen bauraumsparenden und wirkungsgradoptimierten elektrischen Antrieb zu realisieren, ist vorgesehen, dass das Planetengetriebe 4 und die Stirnradstufe 5 sowie die erste Freilaufkupplung F1 und die zweite Freilaufkupplung F2 der Rotorwelle 2 derart koaxial zugeordnet sind, dass beispielsweise die erste Gangstufe durch eine gemeinsame Übersetzung des Planetengetriebes 4 und der Stirnradstufe 5 gebildet wird und dass die zweite Gangstufe nur durch die Übersetzung der Stirnradstufe gebildet wird, in dem das Drehmoment von der elektrischen Maschine bzw. von der Rotorwelle 2 parallel zum Planetengetriebe zur Stirnradstufe und damit zum Abtriebsdifferential 14 übertragen wird.In order to realize a space-saving and efficiency-optimized electric drive, it is provided that the planetary gear 4 and the spur gear stage 5 and the first overrunning clutch F1 and the second overrunning clutch F2 are coaxially assigned to the rotor shaft 2 in such a way that, for example, the first gear stage is formed by a common translation of the planetary gear 4 and the spur gear stage 5 and that the second gear stage is formed only by the translation of the spur gear stage is formed in which the torque is transmitted from the electric machine or from the rotor shaft 2 parallel to the planetary gear to the spur gear and thus to the output differential 14 .

Hierzu ist vorgesehen, dass die erste Freilaufkupplung F1 mit der Rotorwelle 2 und mit einem Sonnenrad 8 des Planetengetriebes 4 verbunden ist, während die zweite Freilaufkupplung F2 mit der Rotorwelle 2 und mit einem Hohlrad 9 des Planetengetriebes 4 verbunden ist. Ferner ist vorgesehen, dass das Hohlrad 9 des Planetengetriebes 4 mit einem ersten Stirnrad 10 der Stirnradstufe 5 verbunden ist, während ein zweites Stirnrad 11 der Stirnradstufe 5 mit dem Abtriebsdifferential 14 verbunden ist.For this purpose it is provided that the first overrunning clutch F1 is connected to the rotor shaft 2 and to a sun gear 8 of the planetary gear 4 , while the second overrunning clutch F2 is connected to the rotor shaft 2 and to a ring gear 9 of the planetary gear 4 . It is also provided that the ring gear 9 of the planetary gear 4 is connected to a first spur gear 10 of the spur gear stage 5 , while a second spur gear 11 of the spur gear stage 5 is connected to the output differential 14 .

Um sowohl einen Rückwärtsgang als auch eine Rekuperation bei dem elektrischen Antrieb zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass ein zum Beispiel formschlüssiges Schaltelement 12 als Schaltklaue vorgesehen ist, welches in einer ersten Schaltposition einen Planetenradträger 13 des Planetengetriebes 4 mit dem Gehäuse 3 verbindet und in einer zweiten Schaltposition das Hohlrad 9 des Planetengetriebes 4 mit dem Planetenradträger 13 verbindet, um das Planetengetriebe 4 zu verblocken.In order to enable both reverse gear and recuperation with the electric drive, a positive-locking shifting element 12, for example, is provided as a shifting claw, which in a first shifting position connects a planet carrier 13 of the planetary gear 4 to the housing 3 and in a second Switching position connects the ring gear 9 of the planetary gear 4 to the planetary gear carrier 13 in order to block the planetary gear 4 .

Bei dem elektrischen Antrieb zeigen bei motorischer Vorwärtsfahrt oder motorischer Rückwärtsfahrt die Drehpfeile bezüglich der Drehrichtung der Rotorwelle 2 und der Richtung des Drehmomentes in die gleiche Richtung, während bei generatorischer Vorwärtsfahrt oder generatorischer Rückwärtsfahrt die Drehpfeile in entgegengesetzte Richtungen zeigen.In the case of the electric drive, the arrows point in the same direction with respect to the direction of rotation of the rotor shaft 2 and the direction of the torque when the motor is driving forwards or backwards, while the arrows point in opposite directions when driving forwards or backwards as a generator.

In 1 ist beispielhaft der elektrische Antrieb zur motorischen Vorwärtsfahrt in der ersten Gangstufe gezeigt, wobei das Drehmoment von der in der ersten Drehrichtung, zum Beispiel in der Zeichnungsebene nach links, drehenden Rotorwelle 2 über die erste gesperrte Freilaufkupplung F1 und über das Sonnenrad 8 sowie das Hohlrad 9 des Planetengetriebes 4 bei gehäusefestem Planetenradträger 13 über die Stirnradstufe 5 auf das Abtriebsdifferential 14 übertragen wird. Das Schaltelement 12 befindet sich in der ersten Schaltposition, bei der der Planetenradträger 13 mit dem Gehäuse 3 verbunden ist.In 1 shows an example of the electric drive for motorized forward travel in the first gear, with the torque from the rotor shaft 2 rotating in the first direction of rotation, for example to the left in the plane of the drawing, via the first locked overrunning clutch F1 and via the sun gear 8 and the ring gear 9 of the planetary gear 4 is transmitted to the output differential 14 via the spur gear stage 5 when the planetary gear carrier 13 is fixed to the housing. The switching element 12 is in the first switching position, in which the planet carrier 13 is connected to the housing 3 .

In 2 ist beispielhaft der elektrische Antrieb zur motorischen Vorwärtsfahrt in der zweiten Gangstufe gezeigt, wobei das Drehmoment von der in der zweiten Drehrichtung, zum Beispiel in der Zeichnungsebene nach rechts, drehenden Rotorwelle 2 über die zweite gesperrte Freilaufkupplung F2 und über das mit der Stirnradstufe 5 verbundene Hohlrad 9 des Planetengetriebes 4 auf das Abtriebsdifferential 14 übertragen wird. Das Schaltelement 12 befindet sich in der zweiten Schaltposition, bei der der Planetenradträger 13 mit dem Hohlrad 9 verbunden ist.In 2 shows an example of the electric drive for motorized forward travel in the second gear, with the torque from the rotor shaft 2 rotating in the second direction of rotation, for example to the right in the plane of the drawing, via the second locked overrunning clutch F2 and via the ring gear connected to the spur gear stage 5 9 of the planetary gear 4 is transmitted to the output differential 14. The switching element 12 is in the second switching position, in which the planet carrier 13 is connected to the ring gear 9 .

2a zeigt den gleichen Betriebszustand wie 2, jedoch mit dem Unterschied, dass zur Vorbereitung eines in 3 dargestellten Betriebszustandes das Schaltelement 12 bereits in die zweite Schreibposition geschaltet worden ist, welches jedoch keinen Einfluss auf den Drehmomentenfluss hat. 2a shows the same operating status as 2 , but with the difference that to prepare an in 3 shown operating state, the switching element 12 has already been switched to the second writing position, which, however, has no effect on the torque flow.

In 3 ist beispielhaft der elektrische Antrieb zur generatorischen Vorwärtsfahrt in der zweiten Gangstufe gezeigt, wobei das Drehmoment von dem Abtriebsdifferential 14 über die mit dem Hohlrad 9 des Planetengetriebes 4 verbundene Stirnradstufe 5 im Blockumlauf des Planetengetriebes 4 von dem Sonnenrad 8 über die gesperrte erste Freilaufkupplung F1 auf die in die zweite Drehrichtung drehende Rotorwelle 2 übertragen wird. Das Schaltelement 12 befindet sich in der zweiten Schaltposition, um den Blockumlauf bei dem Planetengetriebe 4 zu realisieren.In 3 is an example of the electric drive for regenerative forward travel in the second gear, with the torque from the output differential 14 via the spur gear stage 5 connected to the ring gear 9 of the planetary gear 4 in block rotation of the planetary gear 4 from the sun gear 8 via the locked first overrunning clutch F1 to the in the second direction of rotation rotating rotor shaft 2 is transmitted. The switching element 12 is in the second switching position in order to realize the block circulation in the planetary gear 4 .

In 4 ist beispielhaft der elektrische Antrieb zur motorischen Rückwärtsfahrt in der zweiten Gangstufe gezeigt, wobei das Drehmoment von der in der ersten Drehrichtung drehenden Rotorwelle 2 über die erste gesperrte Freilaufkupplung F1 und über das Sonnenrad 8 im Blockumlauf des Planetengetriebes 4 von dem mit der Stirnradstufe 5 verbundenen Hohlrad 9 auf das Abtriebsdifferential 14 übertragen wird. Auch bei diesem Betriebszustand befindet sich das Schaltelement 12 in der zweiten Schaltposition.In 4 shows an example of the electric drive for motorized reverse travel in the second gear, with the torque from the rotor shaft 2 rotating in the first direction of rotation via the first locked overrunning clutch F1 and via the sun gear 8 in block rotation of the planetary gear 4 from the ring gear connected to the spur gear stage 5 9 is transmitted to the output differential 14. The switching element 12 is also in the second switching position in this operating state.

Schließlich ist in 5 beispielhaft der elektrische Antrieb zur generatorischen Rückwärtsfahrt in der zweiten Gangstufe gezeigt, wobei das Drehmoment von dem Abtriebsdifferential 14 über die mit dem Hohlrad 9 verbundene Stirnradstufe 5 und über die zweite gesperrte Freilaufkupplung F2 auf die in der ersten Drehrichtung drehenden Rotorwelle 2 übertragen wird.Finally is in 5 The example shows the electric drive for regenerative reverse travel in the second gear, with the torque being transmitted from the output differential 14 via the spur gear stage 5 connected to the ring gear 9 and via the second locked overrunning clutch F2 to the rotor shaft 2 rotating in the first direction of rotation.

BezugszeichenlisteReference List

11: elektrische Maschineelectric machine
22: Rotorwellerotor shaft
33: GehäuseHousing
44: Planetengetriebeplanetary gear
55: Stirnradstufespur gear stage
66: erste Abtriebswellefirst output shaft
77: zweite Abtriebswellesecond output shaft
88th: Sonnenrad des PlanetengetriebesSun gear of the planetary gear
99: Hohlrad des PlanetengetriebesRing gear of the planetary gear
1010: erstes Stirnrad der Stirnradstufefirst spur gear of the spur gear stage
1111: zweites Stirnrad der Stirnradstufesecond spur gear of the spur gear stage
1212: Schaltelement bzw. SchaltklaueSwitching element or switching claw
1313: Planetenradträger des PlanetengetriebesPlanet carrier of the planetary gear
1414: Abtriebsdifferentialoutput differential
F1F1: erste Freilaufkupplungfirst overrunning clutch
F2F2: zweite Freilaufkupplungsecond overrunning clutch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102018203458 A1 [0002]

Claims

Electric drive for a vehicle in a housing (3) with at least one electric machine (1) with a rotor shaft (2) as the drive shaft, which can be driven in a first direction of rotation and a second direction of rotation, with a planetary gear (4), a first overrunning clutch (F1) and a second overrunning clutch (F2) as well as a spur gear stage (5) are provided, with the locking functions of the overrunning clutches (F1, F2) acting in opposite directions of rotation, with a first gear stage and a second gear stage being realizable, with an output differential (14th ) is provided for driving at least a first output shaft (6) and a second output shaft (7) and wherein the rotor shaft (2) and the output shafts (6, 7) are arranged axially parallel to one another, characterized in that the planetary gear (4) and the Spur gear (5) and the first one-way clutch (F1) and the second one-way clutch (F2) of the rotor shaft (2) are assigned in such a way that the first Gear stage is formed by a common translation of the planetary gear (4) and the spur gear (5), and that the second gear stage is formed only by the translation of the spur gear (5).

Electric drive after claim 1 , characterized in that the planetary gear (4) and a first spur gear (10) of the spur gear stage (5) and the first overrunning clutch (F1) and the second overrunning clutch (F2) are arranged coaxially to the rotor shaft (2).

Electric drive after claim 1 or 2 , characterized in that the first overrunning clutch (F1) is connected on the one hand to the rotor shaft (2) and on the other hand to a sun gear (8) of the planetary gear (4), that the second overrunning clutch (F2) on the one hand to the rotor shaft (2) and on the other hand is connected to a ring gear (9) of the planetary gear (4) and that a planet carrier (13) of the planetary gear (4) is connected or can be connected to the housing (3).

Electric drive according to one of the preceding claims, characterized in that a ring gear (9) of the planetary gear (4) is connected to a first spur gear (10) of the spur gear stage (5) and that a second spur gear (11) of the spur gear stage (5) is connected to the output differential (14) is connected.

Electric drive according to one of the preceding claims, characterized in that a switching element (12) is provided which, in a first switching position, connects a planet wheel carrier (13) of the planetary gear (4) to the housing (3) and in a second switching position a ring gear ( 9) of the planetary gear (4) with the planet carrier (13).

Electric drive according to one of the preceding claims, characterized in that for motorized forward travel in the first gear, the torque from the rotor shaft (2) rotating in the first direction of rotation via the first locked overrunning clutch (F1) and via the sun gear (8) and the ring gear (9) can be transmitted to the output differential (14) when the planet carrier (13) of the planetary gear (4) is fixed to the housing and via the spur gear stage (5).

Electric drive according to one of the preceding claims, characterized in that for motorized forward travel in the second gear, the torque from the rotor shaft (2) rotating in the second direction of rotation via the second locked overrunning clutch (F2) and via that connected to the spur gear stage (5). Ring gear (9) of the planetary gear (4) can be transferred to the output differential (14).

Electric drive according to one of the preceding claims, characterized in that for regenerative forward travel in the second gear, the torque from the output differential (14) via the spur gear stage (5) connected to the ring gear (9) in block rotation of the planetary gear (4) from the sun gear (8) can be transmitted via the first locked overrunning clutch (F1) to the rotor shaft (2) rotating in the second direction of rotation.

Electric drive according to one of the preceding claims, characterized in that for motorized reverse travel in the second gear, the torque from the rotor shaft (2) rotating in the first direction of rotation via the first locked overrunning clutch (F1) and via the sun gear (8) in block rotation of the Planetary gear (4) can be transferred from the ring gear (9) connected to the spur gear stage (5) to the output differential (14).

Electric drive according to one of the preceding claims, characterized in that for regenerative reverse travel in the second gear, the torque from the output differential (14) via the spur gear stage (5) connected to the ring gear (9) and via the second locked overrunning clutch (F2). the rotor shaft (2) rotating in the first direction of rotation can be transmitted.

Vehicle with at least one electric drive according to one of the preceding claims.