DE102022000462B3

DE102022000462B3 - Elektrische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug mit wählbarer Boost- oder Torque-Vectoring- Funktion

Info

Publication number: DE102022000462B3
Application number: DE102022000462.3A
Authority: DE
Inventors: Tobias Schilder; Tobias Haerter; Jonathan Zeibig; Philip Gansloser; Carsten Gitt
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2022-02-07
Filing date: 2022-02-07
Publication date: 2023-03-16
Anticipated expiration: 2042-02-08
Also published as: WO2023148327A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinheit (10), mit einer ersten elektrischen Maschine (18), welche einen ersten Rotor (22) aufweist, mit einer zweiten elektrischen Maschine (24), welche einen zweiten Rotor (28) aufweist, und mit einer Getriebeeinheit (30), welche ein Differentialgetriebe (32) aufweist, welches genau drei koaxial zueinander angeordnete, erste Wellen aufweist, nämlich eine Summenwelle (36), an welche der erste Rotor (22) derart angebunden ist, dass von dem ersten Rotor (22) bereitgestellte Drehmomente über die Summenwelle (36) in die Getriebeeinheit (30) einleitbar sind, eine erste Differenzwelle (38), welche derart mit einem ersten Fahrzeugrad (12) gekoppelt ist, dass über die erste Differenzwelle (38) Drehmomente (60) aus der Getriebeeinheit (30) ausleitbar und auf das erste Fahrzeugrad (12) übertragbar sind, und eine zweite Differenzwelle (40), welche derart mit einem zweiten Fahrzeugrad (14) gekoppelt ist, dass über die zweite Differenzwelle (40) Drehmomente (62) aus der Getriebeeinheit (30) ausleitbar und auf das zweite Fahrzeugrad (14) übertragbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Der EP 3 348 867 A1 ist eine Drehmomentenverteilungseinrichtung als bekannt zu entnehmen, mit einem Drehmomentenverteilungsmotor, einem ersten Sonnenrad und einer Mehrzahl von ersten Planetenrädern, die an einer außenumfangsseitigen Seite des ersten Sonnenrads angeordnet sind und in das erste Sonnenrad eingreifen. Vorgesehen ist auch ein zweites Sonnenrad, dessen Verzahnungsdurchmesser größer als ein Verzahnungsdurchmesser des ersten Sonnenrads ist.
Antriebseinheiten für Kraftfahrzeuge, die eine oder zwei Antriebsmaschinen sowie eine Drehmomentenverteilungseinrichtung, auch Torque-Vectoring-Einrichtung genannt, aufweisen, sind ferner aus der US 8 651 991 B1 ,
der DE 10 2018 117 206 A1 , der DE 10 2015 223 131 A1 und der EP 3 140 144 B1 bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, zu schaffen, sodass eine besonders vorteilhafte Drehmomentenverteilung unter einer Realisierung von hohen Momenten sowie einer hohen Effizienz realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Antriebseinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagen. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die elektrische Antriebseinheit aufweist und mittels der elektrischen Antriebseinheit, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Beispielsweise weist das einfach auch als Fahrzeug bezeichnete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung aufeinanderfolgend und somit hintereinander angeordnet Achsen auf, welche auch als Fahrzeugachsen bezeichnet werden. Die jeweilige Fahrzeugachse weist wenigstens oder genau zwei auch als Räder bezeichnete Fahrzeugräder auf, wobei die jeweiligen Fahrzeugräder der jeweiligen Fahrzeugachse beispielsweise auf in Fahrzeugquerrichtung einander gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Dabei ist die elektrische Antriebseinheit beispielsweise Bestandteil, insbesondere genau, einer der Fahrzeugachsen, wobei die Fahrzeugräder der einen Fahrzeugachse mittels der elektrischen Antriebseinheit, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden können. Wenn im Folgenden die Rede von den Fahrzeugrädern ist, so sind darunter, falls nichts Anderes angegeben ist, die mittels der elektrischen Antriebseinheit, insbesondere rein, elektrisch antreibbaren Fahrzeugräder der einen Fahrzeugachse zu verstehen. Durch Antreiben der Fahrzeugräder kann das Kraftfahrzeug insgesamt, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden. Die Fahrzeugräder der einen Fahrzeugachse und die Fahrzeugräder der anderen Fahrzeugachse sind Bodenkontaktelemente, über welche das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten hin an einem Boden abstützbar oder abgestützt ist. Wird das Kraftfahrzeug entlang des Bodens gefahren, während das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten hin über die Bodenkontaktelemente an dem Boden abgestützt ist, so rollen die Fahrzeugräder, mithin die Bodenkontaktelemente, insbesondere direkt, an dem Boden ab. Die elektrische Antriebseinheit weist eine erste elektrische Maschine auf, welche einen ersten Rotor aufweist. Insbesondere weist die erste elektrische Maschine auch einen ersten Stator auf. Beispielsweise ist der erste Rotor mittels des ersten Stators antreibbar und dadurch um eine erste Maschinendrehachse relativ zu dem ersten Stator drehbar. Beispielsweise weist die elektrische Antriebseinheit ein Gehäuse auf, wobei der erste Rotor um die erste Maschinendrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar ist. Die elektrische Antriebseinheit weist außerdem eine zweite elektrische Maschine Auf, welche einen zweiten Rotor aufweist, Insbesondere weist die zweite elektrische Maschine auch einen zweiten Stator auf. Beispielsweise ist der zweite Rotor mittels des zweiten Stators antreibbar und dadurch um eine zweite Maschinendrehachse relativ zu dem zweiten Stator und vorzugsweise auch relativ zu dem Gehäuse drehbar. Es ist denkbar, dass die elektrischen Maschinen koaxial zueinander angeordnet sind, sodass die Maschinendrehachsen zusammenfallen. Ferner ist es denkbar, dass die elektrischen Maschinen achsparallel zueinander angeordnet sind, sodass beispielsweise die Maschinendrehachsen voneinander beabstandet sind und parallel zueinander verlaufen.
Die erste elektrische Maschine kann über ihren ersten Rotor erste Antriebsdrehmomente, insbesondere zum Antreiben der Fahrzeugräder, bereitstellen. Die zweite elektrische Maschine kann über ihren zweiten Rotor zweite Antriebsdrehmomente, insbesondere zum Antreiben der Fahrzeugräder, bereitstellen. Die elektrische Antriebseinheit weist auch eine Getriebeeinheit auf, welche ein Differentialgetriebe aufweist, mithin umfasst. Insbesondere ist das Differentialgetriebe zumindest teilweise in dem Gehäuse angeordnet. Das Differentialgetriebe weist genau drei koaxial zueinander angeordnete, erste Wellen auf, nämlich eine Summenwelle, eine erste Differenzwelle und eine zweite Differenzwelle. Dies bedeutet, dass die ersten Wellen um eine den ersten Wellen gemeinsame, erste Wellendrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar ist. Insbesondere ist das Differentialgetriebe ein Umlaufrädergetriebe und somit beispielsweise als ein Umlaufrädergetriebedifferential ausgebildet. Ganz insbesondere ist das Differentialgetriebe vorzugsweise als ein Planetengetriebe und somit als Planetengetriebedifferential ausgebildet, welches auch als Planetendifferential bezeichnet wird. Das Differentialgetriebe wird auch als Differential bezeichnet. Ferner kann es sich bei dem Differentialgetriebe um ein Kegelraddifferential handeln, welches auch als Kegeldifferential bezeichnet wird. Insbesondere dann, wenn das Differentialgetriebe als ein Kegeldifferential ausgebildet ist, ist beispielsweise eine erste der ersten Wellen ein auch als Differentialkorb bezeichneter Differentialkäfig, welcher sozusagen als eine Hohlwelle oder nach Art einer Hohlwelle ausgebildet ist, eine zweite der ersten Wellen ist eine erste Seitenwelle und die dritte der ersten Wellen ist eine zweite Seitenwelle. Der erste Rotor ist derart an die Summenwelle angebunden, das heißt derart mit der Summenwelle, insbesondere drehmomentübertragend, gekoppelt oder verbunden, dass von dem ersten Rotor bereitgestellte Drehmomente über die Summenwelle in die Getriebeeinheit eingeleitet werden können. Mit anderen Worten können von dem ersten Rotor ausgehende Drehmomente an der oder über die Summenwelle in die Getriebeeinheit eingeleitet werden. Das jeweilige, von dem ersten Rotor bereitgestellte oder bereitstellbare Drehmoment ist beispielsweise das jeweilige, erste Antriebsdrehmoment. Beispielsweise ist der erste Rotor, insbesondere permanent, drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit der Summenwelle verbunden. Die Summenwelle ist somit beispielsweise ein auch als erster Eingang bezeichneter erster Antrieb des Differentialgetriebes, insbesondere der Getriebeeinheit, da über die Summenwelle das jeweilige, erste Antriebsdrehmoment in das Differentialgetriebe und dadurch in die Getriebeeinheit eingeleitet werden kann.
Die erste Differenzwelle ist derart mit einem ersten der Fahrzeugräder, insbesondere drehmomentübertragend, gekoppelt oder verbunden, dass über die erste Differenzwelle auch als erste Ausgangsdrehmomente bezeichnete Drehmomente aus der Getriebeeinheit ausleitbar und auf das erste Fahrzeugrad übertragbar sind, insbesondere um dadurch das erste Fahrzeugrad anzutreiben. Die erste Differenzwelle ist somit beispielsweise ein als erster Ausgang bezeichneter, erster Abtrieb des Differentialgetriebes und insbesondere der Getriebeeinheit insgesamt, da das jeweilige, erste Ausgangsdrehmomente über die erste Differenzwelle aus der Getriebeeinheit ausgeleitet und an oder auf das erste Fahrzeugrad übertragen werden kann, insbesondere um dadurch das erste Fahrzeugrad anzutreiben. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist die erste Differenzwelle derart, insbesondere permanent, mit dem ersten Fahrzeugrad, insbesondere drehmomentübertragend, gekoppelt, dass die von der Getriebeeinheit ausgehenden, ersten Ausgangsdrehmomente an der ersten Differenzwelle aus der Getriebeeinheit an das erste Fahrzeugrad ausgeleitet werden können. Beispielsweise ist die erste Differenzwelle, insbesondere permanent, drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem ersten Fahrzeugrad gekoppelt, das heißt verbunden.
Die zweite Differenzwelle ist derart mit einem zweiten der Fahrzeugräder, insbesondere drehmomentübertragend, gekoppelt, dass über die zweite Differenzwelle auch als zweite Ausgangsdrehmomente bezeichnete Drehmomente aus der Getriebeeinheit ausleitbar und auf das zweite Fahrzeugrad übertragbar sind, insbesondere um dadurch das zweite Fahrzeugrad anzutreiben. Insbesondere sind das erste Fahrzeugrad und das zweite Fahrzeugrad Fahrzeugräder derselben Fahrzeugachse, insbesondere der zuvor genannten, einen Fahrzeugachse. Die zweite Differenzwelle ist somit beispielsweise ein auch als zweiter Ausgang bezeichneter, zweiter Abtrieb des Differentialgetriebes und insbesondere der Getriebeeinheit insgesamt, da über die zweite Differenzwelle die zweiten Ausgangsdrehmomente aus der Getriebeeinheit ausgeleitet und an oder auf das zweite Fahrzeugrad übertragen werden können. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt können die zweiten Ausgangsdrehmomente, ausgehend von der Getriebeeinheit, an der zweiten Differenzwelle aus der Getriebeeinheit an das zweite Fahrzeugrad ausgeleitet werden. Beispielsweise ist die zweite Differenzwelle, insbesondere permanent, drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem zweiten Fahrzeugrad gekoppelt, das heißt verbunden.
Die Getriebeeinheit weist außerdem einen Überlagerungsplanetenradsatz auf, welcher insbesondere zusätzlich zu dem Differentialgetriebe vorgesehen ist. Ist beispielsweise das Differentialgetriebe ein erstes Planetengetriebe beziehungsweise das zuvor genannte Planetengetriebe, so ist beispielsweise der Überlagerungsplanetenradsatz ein zweites Planetengetriebe. Der Überlagerungsplanetenradsatz wird auch einfach als Planetenradsatz oder Planetensatz bezeichnet und weist, insbesondere genau, drei weitere Wellen auf, nämlich ein Sonnenrad, einen auch als Steg bezeichneten Planetenträger und ein Hohlrad. Das Sonnenrad, der Planetenträger und das Hohlrad sind Getriebeelemente des Überlagerungsplanetenradsatzes. Insbesondere dann, wenn das jeweilige Getriebeelement nicht drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist, kann das jeweilige Getriebeelement um eine Planetenradsatzdrehachse des Überlagerungsplanetenradsatzes gedreht werden. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Getriebeelemente koaxial zueinander angeordnet sind. Insbesondere ist es denkbar, dass das Differentialgetriebe koaxial zu dem Überlagerungsplanetenradsatz angeordnet ist, sodass die Planetenradsatzdrehachse mit der Wellendrehachse zusammenfällt. Das Hohlrad ist drehfest mit der ersten Differenzwelle verbunden oder verbindbar. Außerdem ist der zweite Rotor derart, insbesondere drehmomentübertragend, mit dem Sonnenrad gekoppelt, das von dem zweiten Rotor bereitgestellte Drehmomente über das Sonnenrad in die Getriebeeinheit eingeleitet werden können. Das jeweilige, von dem zweiten Rotor bereitgestellte oder bereitstellbare Drehmoment ist beispielsweise das jeweilige, zweite Antriebsdrehmoment. Somit ist beispielsweise das Sonnenrad ein auch als zweiter Eingang bezeichneter, zweiter Antrieb der Getriebeeinheit, da über das Sonnenrad das jeweilige, zweite Antriebsdrehmoment in die Getriebeeinheit eingeleitet werden kann. Mit anderen Worten ist der zweite Rotor derart mit dem Sonnenrad, insbesondere Drehmomentübertragend, gekoppelt, dass Drehmomente, ausgehend von dem zweiten Rotor, an dem Sonnenrad in die Getriebeeinheit eingeleitet werden können. Beispielsweise ist der zweite Rotor, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit dem Sonnenrad gekoppelt, das heißt verbunden. Es ist denkbar, dass die erste elektrische Maschine koaxial zu dem Differentialgetriebe und/oder koaxial zu dem Planetenradsatz angeordnet ist, sodass die erste Maschinendrehachse mit der Wellendrehachse und/oder mit der Planetenradsatzdrehachse zusammenfällt. Ferner ist es denkbar, dass die zweite elektrische Maschine achsparallel zu dem Differentialgetriebe und/oder zu dem Planetenradsatz angeordnet ist, sodass die zweite Maschinendrehachse parallel zu der Wellendrehachse und/oder parallel zu der Planetenradsatzdrehachse verläuft und von der Wellendrehachse und/oder von der Planetenradsatzdrehachse beabstandet ist.
Das Hohlrad ist drehfest mit der ersten Differenzwelle verbunden oder verbindbar. Mit anderen Worten ist es bei einer Variante denkbar, dass die erste Differenzwelle, insbesondere permanent, drehfest mit dem Hohlrad verbunden ist. Bei einer zweiten Variante ist es denkbar, dass die erste Differenzwelle drehfest mit dem Hohlrad verbindbar ist.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente wie beispielsweise die erste Differenzwelle und das Hohlrad drehfest miteinander verbunden sind, zu verstehen, dass die drehfest miteinander verbundenen Bauelemente koaxial zueinander angeordnet sind und sich insbesondere dann, wenn die Bauelemente angetrieben werden, gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig um eine den Bauelementen gemeinsame Bauelementdrehachse wie beispielsweise die Planetenradsatzdrehachse mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit, insbesondere relativ zu dem Gehäuse, drehen. Mit anderen Worten ist unter einer drehfesten Verbindung zweier insbesondere drehbar gelagerter Elemente zu verstehen, dass die beiden Elemente koaxial zueinander angeordnet sind und derart miteinander verbunden sind, dass sie mit gleicher Winkelgeschwindigkeit drehen. Unter einer drehfesten Verbindung eines drehbar gelagerten Elements mit dem Gehäuse ist zu verstehen, dass das Element derart mit dem Gehäuse verbunden ist, dass das Element nicht gegenüber dem Gehäuse verdreht werden kann.
Unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente wie beispielsweise das Sonnenrad und der zweite Rotor drehmomentübertragend miteinander gekoppelt oder verbunden sind, ist zu verstehen, dass die Bauelemente derart miteinander gekoppelt oder verbunden sind, dass Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können, wobei dann, wenn die Bauelemente drehfest miteinander verbunden sind, die Bauelemente auch drehmomentübertragend miteinander verbunden sind.
Unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente permanent drehmomentübertragend miteinander verbunden sind, ist zu verstehen, dass nicht etwa ein Umschaltelement vorgesehen ist, welches zwischen einem die Bauelemente drehmomentübertragend miteinander verbindenden Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umschaltbar ist, in welchem keine Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können, sondern die Bauelemente sind stets beziehungsweise immer und somit permanent drehmomentübertragend, das heißt derart miteinander verbunden, dass ein Drehmoment zwischen den Bauelementen übertragen werden kann. Somit ist beispielsweise eines der Bauelemente von dem jeweils anderen Bauelement antreibbar beziehungsweise umgekehrt. Insbesondere ist unter dem Merkmal, dass die Bauelemente permanent drehfest miteinander verbunden sind, zu verstehen, dass nicht etwa ein Umschaltelement vorgesehen ist, welches zwischen einem die Bauelemente drehfest miteinander verbindenden Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umschaltbar ist, in welchem die Bauelemente voneinander entkoppelt und relativ zueinander drehbar sind, insbesondere um die Bauelementdrehachse, sodass beispielsweise keine Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können, sondern die Bauelemente sind stets beziehungsweise immer, mithin permanent miteinander verbunden oder gekoppelt. Ferner ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, miteinander koppelbar oder verbindbar sind, zu verstehen, dass den Bauelementen ein Umschaltelement zugeordnet ist, welches zwischen einem Koppelzustand, in welchem die Bauelemente mittels des Umschaltelements drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, miteinander verbunden sind, und einem Entkoppelzustand umschaltbar ist, in welchem die Bauelemente voneinander entkoppelt sind, sodass sich die Bauelemente insbesondere auch um die Bauelementdrehachse relativ zueinander drehen können und sodass insbesondere keine Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können.
Um nun eine besonders vorteilhafte, auch als Torque-Vectoring oder Torque-Vectoring-Funktion bezeichnete Drehmomentenverteilung realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Planetenträger, insbesondere permanent, drehfest mit der Summenwelle verbunden ist.
Das jeweilige, zuvor genannte, erste Ausgangsdrehmoment resultiert beispielsweise aus dem jeweiligen, gegebenenfalls in die Getriebeeinheit eingeleiteten, ersten Antriebsmoment und/oder aus dem jeweiligen, gegebenenfalls in die Getriebeeinheit eingeleiteten, zweiten Antriebsdrehmoment. Beispielsweise resultiert das jeweilige, zweite Ausgangsdrehmoment aus dem jeweiligen, gegebenenfalls in die Getriebeeinheit eingeleiteten, ersten Antriebsdrehmoment und/oder aus dem jeweiligen, gegebenenfalls in die Getriebeeinheit eingeleiteten, zweiten Antriebsdrehmoment.
Durch die Erfindung können besonders hohe Drehmomente insbesondere bei der Drehmomentenverteilung und somit einem Torque-Vectoring-Fall ohne Verlust von Antriebsleistung realisiert werden, sodass ein besonders hohes, um die Fahrzeughochrichtung wirkendes Giermoment realisiert werden kann. Des Weiteren ermöglicht die Erfindung eine besonders effiziente Fahrt mit nur einer der elektrischen Maschinen. Mit anderen Worten kann durch die Erfindung ein besonders effizienter Ein-Maschinen-Betrieb realisiert werden, in welchem die Fahrzeugräder bezogen auf die elektrischen Maschinen ausschließlich mittels einer der elektrischen Maschinen, insbesondere ausschließlich mittels der ersten elektrischen Maschine, angetrieben werden. Außerdem besteht die Möglichkeit, die zweite elektrische Maschine als Drehmomentenverteilungsmaschine sowie insbesondere in einem auch als Unterstützungsbetrieb bezeichneten Boost-Betrieb als Unterstützungsmotor zu nutzen sowie, insbesondere bei dem Ein-Maschinenbetrieb, von der Getriebeeinheit abzuhängen, das heißt abzukoppeln. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass in dem auch einfach als Boost bezeichneten Unterstützungsbetrieb die Fahrzeugräder, insbesondere gleichzeitig, mittels beider elektrischer Maschinen angetrieben werden, um dadurch beispielsweise das Kraftfahrzeug besonders stark zu beschleunigen. Beispielsweise wird in dem Boost-Betrieb beziehungsweise zur Realisierung des Boost-Betriebs die zweite elektrische Maschine, insbesondere der zweite Rotor, insbesondere übersetzt, an die Getriebeeinheit und dabei insbesondere an das Differentialgetriebe, beispielsweise über den Planetenradsatz, angebunden, wodurch ein besonders hohes Abtriebsdrehmoment insgesamt erzeugt werden kann.
Unter der Drehmomentenverteilung (Torque-Vectoring) ist insbesondere Folgendes zu verstehen: Das Differentialgetriebe weist beispielsweise eine Grundverteilung auf, gemäß welcher beispielsweise ein in die Getriebeeinheit, insbesondere über die Summenwelle, eingeleitetes Gesamtdrehmoment auf die Abtriebe, das heißt auf die Differenzwellen und über diese auf die Fahrzeugräder aufgeteilt oder verteilt wird. Insbesondere ist die Grundverteilung durch eine mechanische Konstruktion oder Auslegung des Differentialgetriebes definiert, das heißt festgelegt. Das Gesamtdrehmoment resultiert beispielsweise aus dem jeweiligen, ersten Antriebsdrehmoment und/oder aus dem jeweiligen, zweiten Antriebsdrehmoment, wobei das Gesamtdrehmoment beispielsweise insbesondere dann aus dem jeweiligen, ersten Antriebsdrehmoment und aus dem jeweiligen, zweiten Antriebsdrehmoment resultieren kann, wenn sowohl das jeweilige, erste Antriebsmoment als auch das jeweilige, zweite Antriebsmoment, insbesondere gleichzeitig, in die Getriebeeinheit eingeleitet werden. Dadurch, dass über das Sonnenrad das jeweilige, zweite Antriebsdrehmoment in den Überlagerungsplanetenradsatz und über diesen in die Getriebeeinheit insgesamt eingeleitet werden kann, kann das Differentialgetriebe insbesondere über den Überlagerungsplanetenradsatz mittels des zweiten Rotors und somit mittels der zweiten elektrischen Maschine derart beeinflusst werden, dass beispielsweise das jeweilige, über die Summenwelle in das Differentialgetriebe beziehungsweise in die Getriebeeinheit eingeleitete, erste Antriebsdrehmoment oder Gesamtdrehmoment nicht oder nicht nur gemäß der Grundverteilung, sondern gemäß einer von der Grundverteilung unterschiedlichen Verteilung auf die Abtriebe, mithin auf die Differenzwellen und über diese auf die Fahrzeugräder aufgeteilt oder verteilt wird, wobei insbesondere durch Variieren des jeweiligen, zweiten Antriebsdrehmoments beziehungsweise durch Variieren eines Betrags des jeweiligen, zweiten Antriebsdrehmoments, das heißt insbesondere durch Bereitstellen der unterschiedlichen, zweiten Antriebsdrehmomente die genannte Verteilung variiert werden kann. Dadurch kann beispielsweise eingestellt werden, dass das erste Ausgangsdrehmoment einen ersten Wert, insbesondere einen ersten Betrag, und das zweite Ausgangsdrehmoment, insbesondere gleichzeitig, einen von dem ersten Wert unterschiedlichen, zweiten Wert, insbesondere einen von dem ersten Betrag unterschiedlichen, zweiten Betrag aufweist. Diese Drehmomentunterteilung ist insbesondere bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs vorteilhaft, da dann beispielsweise dem kurvenäußeren Fahrzeugrad ein größeres Drehmoment als dem kurveninneren Fahrzeugrad zugeteilt werden kann, um beispielsweise das Kraftfahrzeug aus einer Kurve heraus zu beschleunigen. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Fahrdynamik realisiert werden. Außerdem weist das Differentialgetriebe die bereits hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannte Funktion auf, dass das Differentialgetriebe bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs unterschiedliche Drehzahlen der Fahrzeugräder zulässt, insbesondere derart, dass sich das kurvenäußere Fahrzeugrad mit einer größeren Drehzahl dreht als das kurveninnere Fahrzeugrad, insbesondere während die Fahrzeugräder mittels des ersten Rotors und/oder mittels des zweiten Rotors, das heißt mittels der ersten elektrischen Maschine und/oder der zweiten elektrischen Maschine angetrieben werden oder antreibbar sind. Insbesondere ermöglicht die Erfindung im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen höhere Drehmomente beim Torque-Vectoring, insbesondere ohne Verlust von Antriebsleistung, sodass ein besonders starkes, um die Fahrzeughochrichtung wirkendes Giermoment am Fahrzeug realisiert werden kann.
Des Weiteren ist durch die Erfindung ein besonders vorteilhafter, auch als Boost oder Boost-Betrieb bezeichneter Unterstützungsbetrieb realisierbar. Hierzu werden beispielsweise die Differenzwellen sowie die Fahrzeugräder, insbesondere gleichzeitig, beide elektrische Maschinen angetrieben.
Um eine besonders vorteilhafte Schaltbarkeit und somit eine besonders vorteilhafte Drehmomentenverteilung realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die elektrische Antriebseinheit eine erste Schalteinheit aufweist. Bei einer Ausführungsform ist die erste Schalteinheit dazu ausgebildet, das Hohlrad drehfest mit der ersten Differenzwelle zu verbinden. Mit anderen Worten ist beispielsweise das Hohlrad mittels der ersten Schalteinheit drehfest mit der Differenzwelle verbindbar. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die erste Schalteinheit dazu ausgebildet, das Hohlrad drehfest mit der zweiten Differenzwelle zu verbinden. Beispielsweise ist die erste Schalteinheit zwischen einem ersten Koppelzustand und einem ersten Entkoppelzustand umschaltbar. In dem ersten Koppelzustand ist mittels der ersten Schalteinheit das Hohlrad drehfest mit der ersten Differenzwelle oder drehfest mit der zweiten Differenzwelle verbunden. In dem ersten Entkoppelzustand lässt die erste Schalteinheit insbesondere um die Planetenradsatzdrehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen dem Hohlrad und der ersten beziehungsweise zweiten Differenzwelle zu.
Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich durch eine zweite Schalteinheit aus, welche dazu ausgebildet ist, das Hohlrad drehfest mit dem Gehäuse der elektrischen Antriebseinheit zu verbinden. Beispielsweise ist die zweite Schalteinheit zwischen einem zweiten Koppelzustand und einem zweiten Entkoppelzustand umschaltbar. In dem zweiten Koppelzustand ist mittels der zweiten Schalteinheit das Hohlrad drehfest mit dem Gehäuse verbunden. In dem zweiten Entkoppelzustand lässt die zweite Schalteinheit insbesondere um die Planetenradsatzdrehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen dem Hohlrad und dem Gehäuse zu. Beispielsweise geht der erste Koppelzustand mit dem zweiten Entkoppelzustand einher. Vorzugsweise geht der zweite Koppelzustand mit dem ersten Entkoppelzustand einher.
Unter der Schalteinheit ist insbesondere eine Schaltvorrichtung zur drehfesten Verbindung zweier Elemente, wie beispielsweise zweier Wellen oder einer Welle und dem Gehäuse zu verstehen, wobei beispielsweise die Schaltvorrichtung eine mit einem ersten der Elemente drehfest verbundene erste Schalthälfte und eine mit einem zweiten der Elemente drehfest verbundene zweite Schalthälfte aufweist. Die beiden Schalthälften weisen zum Beispiel Klauen auf, insbesondere dann, wenn die Schalteinheit als eine Klauenkupplung ausgebildet ist. Somit ist beispielsweise die Schalteinheit als formschlüssige Schalteinheit ausgebildet, mittels welcher die Elemente formschlüssig drehfest miteinander verbunden werden können. Ferner ist es denkbar, dass die beiden Schalthälften Lamellen aufweisen, insbesondere dann, wenn die Schalteinheit als eine Lamellenkupplung ausgebildet ist. Somit kann die Schalteinheit eine kraftbeziehungsweise reibschlüssige Schalteinheit sein, mittels welcher das erste Element und das zweite Element reib- beziehungsweise kraftschlüssig miteinander verbunden werden können. Nicht von dem Begriff „Schalteinheit“ mitumfasst ist eine hydraulische, mechanische oder elektromechanische Betätigungsvorrichtung für die Schalteinheit.
Durch die Schalteinheiten kann eine besonders bedarfsgerechte Umschaltung realisiert werden, sodass eine besonders vorteilhafte Drehmomentenverteilung darstellbar ist.
Um dabei auf besonders bauraum-, gewichts- und kostengünstige Weise eine besonders vorteilhafte Drehmomentverteilung realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die erste Schalteinheit mit der zweiten Schalteinheit derart gekoppelt ist, dass die beiden Schalteinheiten mittels eines einzigen Aktors umschaltbar sind. Somit sind beispielsweise die Schalteinheiten zu einer Gesamtschalteinheit kombiniert oder zusammengefasst, die mittels des einen einzigen Aktors umschaltbar ist. Insbesondere kann beispielsweise eine Schiebemuffe der jeweiligen Schalteinheit zwischen einer jeweiligen, den jeweiligen Koppelzustand bewirkenden Koppelstellung und einer jeweiligen, den jeweiligen Entkoppelzustand bewirkenden Entkoppelstellung, insbesondere translatorisch und/oder in axialer Richtung der Getriebeeinheit und/oder relativ zu dem Gehäuse, bewegt werden. Insbesondere ist unter der axialen Richtung der Getriebeeinheit zu verstehen, dass die axiale Richtung mit der Wellendrehachse und/oder Planetenradsatzdrehachse zusammenfällt, mithin parallel zur Planetenradsatzdrehachse und zur Wellendrehachse verläuft.
Um eine besonders vorteilhafte Drehmomentenverteilung auf besonders bauraumgünstige Weise realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die erste Schalteinheit und die zweite Schalteinheit axial überlappend und radial innerhalb des ersten Rotors angeordnet sind, sodass die Schalteinheiten in radialer Richtung der ersten elektrischen Maschine nach außen hin jeweils zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als der Hälfte oder aber vollständig, von dem ersten Rotor umgeben sind. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist es beispielsweise vorgesehen, dass der erste Rotor in um die erste Maschinendrehachse verlaufender Umfangsrichtung der ersten elektrischen Maschine zumindest einen jeweiligen Längenbereich der Schalteinheiten insbesondere vollständig umlaufend umgibt.
Mit dem Begriff der axialen Überlappung zweier Elemente ist somit gemeint, dass die beiden betreffenden Elemente zumindest jeweils zum Teil in einem gleichen axialen Bereich angeordnet sind. Mit dem axialen Bereich ist ein Intervall auf einer Koordinatenachse gemeint, die entlang der axialen Richtung verläuft, wobei der axiale Bereich beliebige Koordinaten in den beiden anderen Raumrichtungen haben kann.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die erste Schalteinheit dazu ausgebildet ist, das Hohlrad drehfest mit der ersten Differenzwelle zu verbinden.
Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die erste Schalteinheit dazu ausgebildet, das Hohlrad drehfest mit der zweiten Differenzwelle zu verbinden. Dabei ist in axialer Richtung des Überlagerungsplanetenradsatzes und somit entlang der Planetenradsatzdrehachse betrachtet das Differentialgetriebe, der Überlagerungsplanetenradsatz, die zweite Schalteinheit, und die erste Schalteinheit in der genannten Reihenfolge, das heißt in folgender Reihenfolge nacheinander angeordnet: das Differentialgetriebe - der Überlagerungsplanetenradsatz - die zweite Schalteinheit - die erste Schalteinheit. Mit anderen Worten ist in axialer Richtung des Überlagerungsplanetenradsatzes betrachtet der Überlagerungsplanetenradsatz nach beziehungsweise hinter dem Differentialgetriebe angeordnet, sodass der Überlagerungsplanetenradsatz auf das Differentialgetriebe folgt, wobei in axialer Richtung des Planetenradsatzes die zweite Schalteinheit auf den Überlagerungsplanetenradsatz, und die erste Schalteinheit auf die zweite Schalteinheit folgt. Dadurch kann insbesondere ein in axialer Richtung des Überlagerungsplanetenradsatzes und somit beispielsweise der Getriebeeinheit insgesamt verlaufende Länge der Antriebseinheit besonders geringgehalten werden.
Um eine besonders vorteilhafte Drehmomentenverteilung auf besonders bauraumgünstige Weise realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Differentialgetriebe koaxial zu dem ersten Rotor, axial überlappend zu dem ersten Rotor und radial innerhalb des ersten Rotors angeordnet ist. Somit ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der erste Rotor in um die erste Maschinedrehachse verlaufender Umfangsrichtung der ersten elektrischen Maschine zumindest einen Längenbereich des Differentialgetriebes, insbesondre das gesamte Differentialgetriebe, insbesondere vollständig umlaufend umgibt. Somit ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Differentialgetriebe und der erste Rotor ineinander geschachtelt sind.
Um den Bauraumbedarf besonders gering halten zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Überlagerungsplanetenradsatz koaxial zu dem ersten Rotor, axial überlappend zu dem ersten Rotor und radial innerhalb des ersten Rotors angeordnet ist, sodass vorzugsweise der erste Rotor in Umfangsrichtung der ersten elektrischen Maschine zumindest einen Längenbereich des Überlagerungsplanetenradsatzes, insbesondere den gesamten Überlagerungsplanetenradsatz, insbesondere vollständig umlaufend umgibt. Somit ist es vorzugsweise vorgesehen, den Überlagerungsplanetenradsatz und den ersten Rotor ineinander zu schachteln oder zu stapeln, wodurch insbesondere die axiale Länge der Antriebseinheit besonders gering gehalten werden kann.
Um eine besonders vorteilhafte Übersetzung und somit Drehmomentenverteilung realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Getriebeeinheit eine erste Übersetzungsstufe und eine zweite Übersetzungsstufe aufweist. Die erste Übersetzungsstufe ist hinsichtlich eines von der ersten Differenzwelle zu dem ersten Fahrzeugrad verlaufenden, ersten Drehmomentenflusses, über welchem beispielsweise das jeweilige, erste Ausgangsdrehmoment von der ersten Differenzwelle auf oder an das erste Fahrzeugrad übertragen werden kann, zwischen der ersten Differenzwelle und im ersten Fahrzeugrad, mithin stromab der Differenzwelle und stromauf des ersten Fahrzeugrads angeordnet. Die zweite Übersetzungsstufe ist hinsichtlich eines von der zweiten Differenzwelle zu dem zweiten Fahrzeugrad verlaufenden, zweiten Drehmomentenflusses, entlang welchem beispielsweise das jeweilige, zweie Ausgangsdrehmoment von der zweiten Differenzwelle an oder auf das zweite Fahrzeugrad übertragen werden kann, zwischen der zweiten Differenzwelle und dem zweiten Fahrzeugrad, das heißt stromab der zweiten Differenzwelle und stromauf des zweiten Fahrzeugrads angeordnet.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Differentialgetriebe als ein Kegelraddifferential ausgebildet ist, wobei in axialer Richtung des ersten Rotors und somit entlang der ersten Maschinendrehachse betrachtet der erste Rotor, das Differentialgetriebe, der Überlagerungsplanetenradsatz und der zweite Rotor in der genannten Reihenfolge, das heißt in folgender Reihenfolge nacheinander angeordnet sind: der erste Rotor - das Differentialgetriebe - der Überlagerungsplanetenradsatz - der zweite Rotor. Mit anderen Worten folgt in axialer Richtung der ersten elektrischen Maschine und somit entlang der ersten Maschinendrehachse betrachtet das Differentialgetriebe auf den ersten Rotor, der Überlagerungsplanetenradsatz auf das Differentialgetriebe und der zweite Rotor auf den Überlagerungsplanetenradsatz.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:

1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer elektrischen Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen;
2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der elektrischen Antriebseinheit;
3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der elektrischen Antriebseinheit.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform einer elektrischen Antriebseinheit 10 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen. Die elektrische Antriebeinheit 10 ist einer einfach auch als Achse bezeichneten Fahrzeugachse des auch als Fahrzeug bezeichnete Kraftfahrzeugs zugeordnet, wobei die Fahrzeugachse wenigstens oder genau zwei in 1 besonders schematisch dargestellte Fahrzeugräder 12 und 14 aufweist. Die einfach auch als Räder bezeichneten Fahrzeugräder 12 und 14 können Bestandteil der Antriebseinheit 10 sein. Die Fahrzeugräder 12 und 14 sind beispielsweise auf in Fahrzeugquerrichtung einander gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs angeordnet.
Die elektrische Antriebseinheit 10 weist ein in 1 besonders schematisch dargestelltes Gehäuse 16 sowie eine erste elektrische Maschine 18 auf, welche auch als Fahrmaschine bezeichnet wird oder als Fahrmaschine ausgebildet ist. Die erste elektrische Maschine 18 weist einen, insbesondere drehfest, mit dem Gehäuse 16 verbundenen, ersten Stator 20 und einen ersten Rotor 22 auf. Der Rotor 22 ist mittels des Stators 20 antreibbar und dadurch um eine erste Maschinendrehachse relativ zu dem Stator 20 und relativ zu dem Gehäuse 16 drehbar. Über ihren Rotor 22 kann die elektrische Maschine 18 erste Antriebsdrehmomente, insbesondere zum Antreiben der Fahrzeugräder 12 und 14, bereitstellen. Die Antriebseinheit 10 weist eine zweite elektrische Maschine 24 auf, welche einen zweiten Stator 26 und einen zweiten Rotor 28 aufweist. Der zweite Rotor 28 ist mittels des zweiten Stators 26 antreibbar und dadurch um eine zweite Maschinendrehachse relativ zu dem Stator und relativ zu dem Gehäuse 16 drehbar. Insbesondere ist der Stator 26, insbesondere drehfest, mit dem Gehäuse 16 verbunden. Bei der ersten Ausführungsform sind die elektrischen Maschinen 18 und 24 achsversetzt zueinander angeordnet. Dies bedeutet, dass die Maschinendrehachsen parallel zueinander verlaufen und voneinander beabstandet sind. Über ihren Rotor 28 kann die zweite elektrische Maschine 24 zweite Antriebsdrehmomente, insbesondere zum Antreiben der Fahrzeugräder 12 und 14, bereitstellen.
Die elektrische Antriebseinheit 10 weist eine einfach auch als Getriebe bezeichnete Getriebeeinheit 30 auf, welche ein einfach auch als Differential bezeichnetes Differentialgetriebe 32 und einen Überlagerungsplanetenradsatz 34 aufweist. Der Überlagerungsplanetenradsatz 34 wird auch einfach als Planetenradsatz bezeichnet. Das Differentialgetriebe 32 (Differential) weist genau drei koaxial zueinander angeordnete, erste Wellen auf, nämlich eine Summenwelle 36, eine erste Differenzwelle 38 und eine zweite Differenzwelle 40. Die ersten Wellen sind um eine den ersten Wellen gemeinsame Wellendrehachse relativ zu dem Gehäuse 16 drehbar. Dabei ist die elektrische Maschine 18 koaxial zu dem Differentialgetriebe 32 und auch koaxial zu dem Planetenradsatz (Überlagerungsplanetenradsatz 34) angeordnet, sodass die Wellendrehachse mit der ersten Maschinendrehachse zusammenfällt. Bei der ersten Ausführungsform ist das Differential als ein erstes Planetengetriebe und somit als ein Planetendifferential ausgebildet. Der Planetenradsatz (Überlagerungsplanetenradsatz 34) ist somit ein zweites Planetengetriebe. Der Planetenradsatz weist, insbesondere genau, drei weitere Wellen auf, nämlich ein erstes Sonnenrad 42, einen ersten Planetenträger 44 und ein erstes Hohlrad 46. Das Sonnenrad 42, der auch als Steg bezeichnete Planetenträger 44 und das Hohlrad 46 sind um eine Planetenradsatzdrehachse des Planetenradsatzes relativ zu dem Gehäuse 16 drehbar. Dabei ist der Planetenradsatz koaxial zu dem Differentialgetriebe 32 angeordnet, sodass die Wellendrehachse mit der Planetenradsatzdrehachse zusammenfällt. Außerdem fällt die Planetenradsatzdrehachse mit der ersten Maschinendrehachse zusammen, uns auch die Wellendrehachse fällt mit der ersten Maschinendrehachse zusammen, sodass die erste elektrische Maschine 18 koaxial zu dem Differentialgetriebe 32 und koaxial zu dem Überlagerungsplanetenradsatz 34 angeordnet ist. Bei der ersten Ausführungsform ist der Überlagerungsplanetenradsatz 34 als einfacher Planetenradsatz ausgebildet. Somit weist der Planetenradsatz erste Planetenräder 48 auf, welche drehbar an dem Planetenträger 44 gelagert sind. Das jeweilige, erste Planetenrad 48 kämmt gleichzeitig mit dem Sonnenrad 42 und mit dem Hohlrad 46.
Das Differentialgetriebe 32 weist bei der ersten Ausführungsform ein zweites Sonnenrad 50, einen zweiten Planetenträger 52 und ein zweites Hohlrad 54 auf. Das Planetendifferential ist bei der ersten Ausführungsform als Doppelplanetenradsatz ausgebildet, sodass der Planetenträger 52 als Doppelplanetenträger ausgebildet ist.
Dabei weist das Differentialgetriebe 32 erste Planetenräder 56 und zweite Planetenräder 58 auf. Die Planetenräder 56 und die Planetenräder 58 sind drehbar an dem Planetenträger 52 gelagert. Das jeweilige Planetenrad 56 kämmt mit dem Sonnenrad 50, nicht jedoch mit dem Hohlrad 54. Das jeweilige Planetenrad 58 kämmt mit dem Hohlrad 54, nicht jedoch mit dem Sonnenrad 50. Außerdem bilden jeweils eines der Planetenräder 56 und jeweils eines der Planetenräder 58 ein jeweiliges Planetenradpaar, wobei die Planetenräder 56 und 58 des jeweiligen Planetenradpaares miteinander kämmen. Der erste Rotor 22 ist derart an die Summenwelle 36 angebunden, dass das jeweilige, von dem ersten Rotor 22 bereitstellbare oder bereitgestellte, erste Antriebsdrehmoment über die Summenwelle 36 in die Getriebeeinheit 30 eingeleitet werden kann. Insbesondere ist vorliegend der Rotor 22, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit der Summenwelle 36 gekoppelt. Ferner ist es denkbar, dass der Rotor 22, insbesondere drehmomentübertragend, mit der Summenwelle 36 koppelbar, das heißt verbindbar ist.
Bei der ersten Ausführungsform ist eine besonders schematisch dargestellte Mehrgangeinheit 59 vorgesehen, über welche der Rotor 22, insbesondere drehmomentübertragend, mit der Summenwelle 36 gekoppelt oder koppelbar ist. Die Mehrgangeinheit 59 weist beispielsweise mehrere, schaltbare Gänge insbesondere mit jeweiligen, voneinander unterschiedlichen Übersetzungen auf. Somit kann beispielsweise das jeweilige, erste Antriebsdrehmoment von dem ersten Rotor 22 über die Mehrgangeinheit 59 an oder auf die Summenwelle 36 übertragen und in der Folge über die Summenwelle 36 in die Getriebeeinheit 30 eingeleitet werden.
Bei der ersten Ausführungsform ist der zweite Rotor 28 derart mit dem Sonnenrad 42, insbesondere drehmomentübertragend, gekoppelt, dass das jeweilige, von dem zweiten Rotor 28 bereitstellbare oder bereitgestellte, zweite Antriebsdrehmoment über das Sonnenrad 42 in die Getriebeeinheit 30 eingeleitet werden kann. Bei der ersten Ausführungsform ist der zweite Rotor 28 permanent drehmomentübertragend mit dem Sonnenrad 42 gekoppelt.
Die erste Differenzwelle 38 ist derart mit dem ersten Fahrzeugrad 12, insbesondere drehmomentübertragend, gekoppelt, dass über die erste Differenzwelle 38 durch einen Pfeil 60 veranschaulichte, auch als erste Ausgangsdrehmomente bezeichnete Drehmomente aus der Getriebeeinheit 30 ausgeleitet und auf das Fahrzeugrad 12 übertragen werden können. Die zweite Differenzwelle 40 ist derart mit dem zweiten Fahrzeugrad 14, insbesondere drehmomentübertragend, gekoppelt, dass über die zweite Differenzwelle 40 durch einen Pfeil 62 veranschaulichte, auch als zweite Ausgangsdrehmomente bezeichnete Drehmomente aus der Getriebeeinheit 30 ausgeleitet und auf das zweite Fahrzeugrad 14 übertragen werden können. Bei der ersten Ausführungsform ist die Differenzwelle 38, insbesondere permanent, drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem Planetenträger 52 verbunden. Das Hohlrad 46 ist bei der ersten Ausführungsform, insbesondere permanent, drehfest mit dem Planetenträger 52 und somit, insbesondere permanent, drehfest mit der Differenzwelle 38 verbunden. Das Sonnenrad 50 ist, insbesondere permanent, drehfest mit der Differenzwelle 40 verbunden. Das Hohlrad 54 ist, insbesondere permanent, drehfest mit der Summenwelle 36 verbunden. Außerdem ist der Planetenträger 44, insbesondere permanent, drehfest mit der Summenwelle 36 verbunden. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Drehmomentenverteilung realisiert werden.
Bei der ersten Ausführungsform weist der zweite Rotor 28 eine Rotorwelle 64 auf, welche, insbesondere permanent, drehfest mit einem ersten Zahnrad 66 verbunden ist. Das Sonnenrad 42 ist, insbesondere permanent, drehfest mit einem zweiten Zahnrad 68 verbunden, welches mit dem Zahnrad 66 kämmt. Somit ist der zweite Rotor 28 über die Zahnräder 66 und 68, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit dem Sonnenrad 42 gekoppelt.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform. Bei der zweiten Ausführungsform weist die Antriebseinheit 10 eine erste Schalteinheit SE1 auf, mittels welcher bei der zweiten Ausführungsform das Hohlrad 46 drehfest mit der ersten Differenzwelle 38 verbindbar ist. Bei der zweiten Ausführungsform ist mittels der ersten Schalteinheit SE1 das Hohlrad 46 drehfest mit dem Planetenträger 52 und über diesen drehfest mit der Differenzwelle 38 verbindbar. Außerdem ist eine zweite Schalteinheit SE2 vorgesehen, mittels welcher das Hohlrad 46 drehfest mit dem Gehäuse 16 verbindbar ist. Die Schalteinheiten SE1 und SE2 sind miteinander derart gekoppelt, dass die Schalteinheiten SE1 und SE2 mittels eines einzigen, den Schalteinheiten SE1 und SE2 gemeinsamen und in 1 besonders schematisch dargestellten Aktors 70 umschaltbar sind. Insbesondere kann beispielsweise eine gemeinsame Schiebemuffe der Schalteinheiten SE1 und SE2 mittels des Aktors 70 relativ zu dem Gehäuse 16 in axialer Richtung der Getriebeeinheit 30, insbesondere translatorisch, bewegt werden. Somit ist die erste Schalteinheit SE1 zwischen einem ersten Entkoppelzustand und einem ersten Koppelzustand umschaltbar, insbesondere zwischen einer den ersten Koppelzustand bewirkenden, ersten Koppelstellung und einer den ersten Entkoppelzustand bewirkenden, ersten Entkoppelstellung bewegbar. Die zweite Schalteinheit SE2 ist zwischen einem zweiten Koppelzustand und einem zweiten Entkoppelzustand umschaltbar und dabei insbesondere zwischen einer den zweiten Koppelzustand bewirkenden, zweiten Koppelstellung und einer den zweiten Entkoppelzustand bewirkenden, zweiten Entkoppelstellung bewegbar. In dem ersten Koppelzustand ist mittels der ersten Schalteinheit SE1 das Hohlrad 46 drehfest mit dem Planetenträger 52 und somit mit der Differenzwelle 38 verbunden. In dem ersten Entkoppelzustand sind das Hohlrad 46 und die Differenzwelle 38 um die Planetenradsatzdrehachse beziehungsweise um die Wellendrehachse relativ zueinander drehbar. In dem zweiten Koppelzustand ist mittels der zweiten Schalteinheit SE2 das Hohlrad 46 drehfest mit dem Gehäuse 16 verbunden. In dem zweiten Entkoppelzustand kann das Hohlrad 46 um die Planetenradsatzdrehachse relativ zu dem Gehäuse 16 gedreht werden. Dabei befindet sich die zweite Schalteinheit SE2 in seinem zweiten Entkoppelzustand, wenn sich die erste Schalteinheit in ihrem ersten Koppelzustand befindet. Außerdem befindet sich die erste Schalteinheit SE1 in ihrem ersten Entkoppelzustand, wenn sich die zweite Schalteinheit SE2 in ihrem zweiten Koppelzustand befindet. Mit anderen Worten geht der zweite Entkoppelzustand mit dem ersten Koppelzustand einher, und der erste Entkoppelzustand geht mit dem zweiten Koppelzustand einher. Somit geht die zweite Entkoppelstellung mit der ersten Koppelstellung einher, und die erste Entkoppelstellung geht mit der zweiten Koppelstellung einher.
Bei der ersten Ausführungsform sind die Schalteinheiten SE1 und SE2 axial überlappend zu dem ersten Rotor 22 und radial innerhalb des ersten Rotors 22 angeordnet. Außerdem sind sowohl das Differentialgetriebe 32 als auch der Überlagerungsplanetenradsatz 34 koaxial zu dem ersten Rotor 22, axial überlappend zu dem ersten Rotor 22 und radial innerhalb des ersten Rotors 22 angeordnet, insbesondere vollständig.
Die erste elektrische Maschine 18 ist beispielsweise eine Innenläufermaschine, sodass beispielsweise der Stator 20 zumindest einen Längenbereich des Rotors 22 in um die erste Maschinendrehachse verlaufender Umfangsrichtung der ersten elektrischen Maschine 18 vollständig umlaufend umgibt. Die zweite elektrische Maschine 24 ist bei der ersten Ausführungsform als Innenläufermaschine ausgebildet. Bei der zweiten Ausführungsform ist die zweite elektrische Maschine 24 als Axialflussmaschine ausgebildet, deren zweiter Rotor 28 wenigstens oder genau zwei Rotorteile 72 und 74 umfasst. Die Rotorteile 72 und 74 sind beispielsweise zumindest im Wesentlichen scheibenförmig, sodass die Axialflussmaschine auch als Scheibenläufer oder Scheibenläufermaschine bezeichnet wird. Die Rotorteile 72 und 74 sind in axialer Richtung der zweiten elektrischen Maschine 24 und somit entlang der zweiten Maschinendrehachse betrachtet voneinander beabstandet, wobei der Stator 26 in axialer Richtung der elektrischen Maschine 24 zumindest teilweise zwischen den Rotorteilen 72 und 74 angeordnet ist. Dabei sind die Rotorteile 72 und 74, insbesondere permanent, drehfest miteinander verbunden. Bei der zweiten Ausführungsform ist die elektrische Maschine 24 koaxial zu der elektrischen Maschine 18, koaxial zu dem Differentialgetriebe 32 und koaxial zu dem Planetenradsatz angeordnet.
Bei der zweiten Ausführungsform umfasst die Antriebseinheit 10 eine erste Übersetzungsstufe 76 und eine zweite Übersetzungsstufe 78. Bezogen auf einen ersten Drehmomentenfluss, über welchen das jeweilige, erste Ausgangsdrehmoment von der Differenzwelle 38 auf das Fahrzeugrad 12 übertragbar ist, mithin das Fahrzeugrad 12 von der Differenzwelle 38 antreibbar ist, ist die Übersetzungsstufe 76 zwischen der Differenzwelle 38 und dem Fahrzeugrad 12 angeordnet. Bezogen auf einen zweiten Drehmomentenfluss, über welchen das jeweilige, zweite Ausgangsdrehmoment von der Differenzwelle 40 auf das Fahrzeugrad 14 übertragen werden kann, mithin das Fahrzeugrad 14 von der Differenzwelle 40 angetrieben werden kann, ist die Übersetzungsstufe 78 zwischen der Differenzwelle 40 und dem Fahrzeugrad 14 angeordnet. Beispielsweise ist die jeweilige Übersetzungsstufe 76, 78 als jeweiliger, weiterer Planetenradsatz ausgebildet, welcher ein jeweiliges, weiteres Sonnenrad 80, einen jeweiligen, weiteren Planetenträger 82 und ein jeweiliges, weiteres Hohlrad 84 aufweist. Beispielsweise ist das Hohlrad 84, insbesondere permanent, drehfest mit dem Gehäuse 16 verbunden. Beispielsweise ist das jeweilige Sonnenrad 80, insbesondere permanent, drehfest mit der jeweiligen Differenzwelle 38, 40 verbunden. Außerdem ist beispielsweise der jeweilige Planetenträger 82, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit dem jeweiligen Fahrzeugrad 12, 14 koppelbar oder gekoppelt, das heißt verbindbar oder verbunden. Schließlich zeigt 3 eine dritte Ausführungsform der Antriebseinheit 10. Bei der dritten Ausführungsform ist das Differentialgetriebe 32 als ein Kegelraddifferential ausgebildet. Die Summenwelle 36 ist dabei ein als Differentialkäfig ausgebildetes Eingangselement des Differentialgetriebes 32, wobei der Differentialkäfig auch als Differentialkorb bezeichnet wird. Die Summenwelle 36 ist um die Wellendrehachse relativ zu dem Gehäuse 16 drehbar. Dabei weist das Differentialgetriebe 32 Ausgleichszahnräder 86 auf, welche vorliegend als Kegelräder ausgebildet sind. Die einfach auch als Ausgleichsräder bezeichneten Ausgleichszahnräder 86 sind koaxial zueinander angeordnet und um eine den Ausgleichsrädern gemeinsame Ausgleichsraddrehachse relativ zu der Summenwelle 36 (Differentialkäfig) drehbar, wobei die Ausgleichsraddrehachse senkrecht zur Wellendrehachse verläuft. Beispielsweise sind die Ausgleichsräder über einen jeweiligen Bolzen oder über einen den Ausgleichsrädern gemeinsamen Bolzen um die Ausgleichsraddrehachse relativ zu der Summenwelle 36 drehbar an dem Differentialkäfig gelagert. Das Kegelraddifferential weist auch Abtriebszahnräder 88 und 90 auf, welche auch als Abtriebsräder bezeichnet werden. Die Abtriebsräder kämmen nicht miteinander, wobei das jeweilige Abtriebsrad, insbesondere gleichzeitig, mit den Ausgleichsrädern kämmt. Das Abtriebszahnrad 88 ist, insbesondere permanent, drehfest mit der ersten Differenzwelle 38 verbunden, und das Abtriebszahnrad 90 ist, insbesondere permanent, drehfest mit der Differenzwelle 40 verbunden. Die Abtriebsräder sind vorliegend Kegelräder. Insbesondere sind die Abtriebsräder um die Wellendrehachse relativ zueinander drehbar, und insbesondere ist das jeweilige Abtriebszahnrad 88, 90 um die Wellendrehachse relativ zu dem Differentialkäfig (Summenwelle 36) drehbar. Bei der dritten Ausführungsform ist die Schalteinheit SE1 dazu ausgebildet, das Hohlrad 46 drehfest mit der zweiten Differenzwelle 40 zu verbinden. Die zweite Schalteinheit SE2 ist dazu ausgebildet, das Hohlrad 46 drehfest mit dem Gehäuse 16 zu verbinden.
Wie bei der ersten Ausführungsform so ist auch bei der dritten Ausführungsform die Mehrgangeinheit 59 vorgesehen, welche sowohl bei der ersten Ausführungsform als auch bei der dritten Ausführungsform optional vorgesehen ist und somit entfallen kann.

Claims

Elektrische Antriebseinheit (10) für ein Kraftfahrzeug, mit: - einer ersten elektrischen Maschine (18), welche einen ersten Rotor (22) aufweist, - einer zweiten elektrischen Maschine (24), welche einen zweiten Rotor (28) aufweist, - einer Getriebeeinheit (30), welche aufweist: o ein Differentialgetriebe (32), welches genau drei koaxial zueinander angeordnete, erste Wellen aufweist, nämlich: ▪ eine Summenwelle (36), an welche der erste Rotor (22) derart angebunden ist, dass von dem ersten Rotor (22) bereitgestellte Drehmomente über die Summenwelle (36) in die Getriebeeinheit (30) einleitbar sind, ▪ eine erste Differenzwelle (38), welche derart mit einem ersten Fahrzeugrad (12) gekoppelt ist, dass über die erste Differenzwelle (38) Drehmomente (60) aus der Getriebeeinheit (30) ausleitbar und auf das erste Fahrzeugrad (12) übertragbar sind, und ▪ eine zweite Differenzwelle (40), welche derart mit einem zweiten Fahrzeugrad (14) gekoppelt ist, dass über die zweite Differenzwelle (40) Drehmomente (62) aus der Getriebeeinheit (30) ausleitbar und auf das zweite Fahrzeugrad (14) übertragbar sind, und o einen Überlagerungsplanetenradsatz (34), welcher drei weitere Wellen aufweist, nämlich: ▪ ein Sonnenrad (42), mit welchem der zweite Rotor (28) derart gekoppelt ist, dass von dem zweiten Rotor (28) bereitgestellte Drehmomente über das Sonnenrad (42) in die Getriebeeinheit (30) einleitbar sind, und ▪ einen Planetenträger (44) und ▪ ein drehfest mit der ersten Differenzwelle (38) oder mit der zweiten Differenzwelle (40) verbundenes oder verbindbares Hohlrad (46), dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (44) drehfest mit der Summenwelle (36) verbunden ist.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Schalteinheit (SE1), welche: - dazu ausgebildet ist, das Hohlrad (46) drehfest mit der ersten Differenzwelle (38) zu verbinden, oder - dazu ausgebildet ist, das Hohlrad (46) drehfest mit der zweiten Differenzwelle (40) zu verbinden.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine zweite Schalteinheit (SE2), welche dazu ausgebildet ist, das Hohlrad (46) drehfest mit einem Gehäuse (16) der elektrischen Antriebseinheit (10) zu verbinden.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinheit (SE1) mit der zweiten Schalteinheit (SE2) derart gekoppelt ist, dass die beiden Schalteinheiten (SE1, SE2) mittels eines einzigen Aktors (70) umschaltbar sind.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach den Ansprüchen 2 und 3 oder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinheit (SE1) und die zweite Schalteinheit (SE2) axial überlappend zu dem ersten Rotor (22) und radial innerhalb des ersten Rotors (22) angeordnet sind, wobei die erste Schalteinheit (SE1) dazu ausgebildet ist, das Hohlrad (46) drehfest mit der ersten Differenzwelle (38) zu verbinden.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgetriebe (32) koaxial zu dem ersten Rotor (22), axial überlappend zu dem ersten Rotor (22) und radial innerhalb des ersten Rotors (22) angeordnet ist.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlagerungsplanetenradsatz (34) koaxial zu dem ersten Rotor (22), axial überlappend zu dem ersten Rotor (22) und radial innerhalb des ersten Rotors (22) angeordnet ist.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinheit (SE1) dazu ausgebildet ist, das Hohlrad (46) drehfest mit der zweiten Differenzwelle (40) zu verbinden, wobei in axialer Richtung des Überlagerungsplanetenradsatz (34) betrachtet das Differentialgetriebe (32), der Überlagerungsplanetenradsatz (34), die zweite Schalteinheit (SE2) und die erste Schalteinheit (SE1) in folgender Reihenfolge nacheinander angeordnet sind: das Differentialgetriebe (32) - der Überlagerungsplanetenradsatz (34) - die zweite Schalteinheit (SE2) - die erste Schalteinheit (SE1).
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (30) aufweist: - eine erste Übersetzungsstufe (76), welche hinsichtlich eines von der ersten Differenzwelle (38) zu dem ersten Fahrzeugrad (12) verlaufenden, ersten Drehmomentenflusses zwischen der ersten Differenzwelle (38) und dem ersten Fahrzeugrad (12) angeordnet ist, und - eine zweite Übersetzungsstufe (78), welche hinsichtlich eines von der zweiten Differenzwelle (40) zu dem zweiten Fahrzeugrad (14) verlaufenden, zweiten Drehmomentenflusses zwischen der zweiten Differenzwelle (40) und dem zweiten Fahrzeugrad (14) angeordnet ist.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgetriebe (32) als ein Kegelraddifferential ausgebildet ist, wobei in axialer Richtung des ersten Rotors (22) betrachtet der erste Rotor (22), das Differentialgetriebe (32), der Überlagerungsplanetenradsatz (34) und der zweite Rotor (28) in folgender Reihenfolge nacheinander angeordnet sind: der erste Rotor (22) - das Differentialgetriebe (32) - der Überlagerungsplanetenradsatz (34) - der zweite Rotor (28).