DE102022000463B3

DE102022000463B3 - Elektrische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug mit wählbarer Boost- oder Torque-Vectoring- Funktion

Info

Publication number: DE102022000463B3
Application number: DE102022000463.1A
Authority: DE
Inventors: Tobias Schilder; Jonathan Zeibig; Tobias Haerter; Carsten Gitt; Klaus Riedl
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: WO2023148325A1

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.
Elektrische Antriebseinheiten sind aus der JP 2021/ 156 378 A , der DE 10 2013 202 382 A1 und der GB 2 348 253 A , teilweise für einen rein elektrischen Antrieb, teilweise für einen hybridischen Antrieb, bekannt.
Aus der DE 10 2014 103 485 A1 und der gattungsbildenden DE 10 2014 210 549 A1 sind Antriebseinheiten bekannt, bei denen ein Getriebe mit einem Differentialgetriebe und einem zusätzlichen Planetenradsatz sowie zwei Antriebsmaschinen vorgesehen sind, wobei die Antriebsmaschinen an unterschiedlichen Wellen des Getriebes angebunden oder anbindbar sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, zu schaffen, sodass eine besonders vorteilhafte Drehmomentenverteilung auf besonders bedarfsgerechte Weise 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 einfach auch als Fahrzeug bezeichnete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die elektrische Antriebseinheit aufweist und mittels der elektrischen Antriebseinheit, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Beispielsweise weist das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung aufeinanderfolgend und somit hintereinander angeordnete 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 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 Achse und die Fahrzeugräder der anderen Achse 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 sind, so rollen 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 weißt außerdem eine zweite elektrische Maschine auf, welche einen zweiten Rotor aufweist. Insbesondere weist die zweite elektrische Maschine 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. Vorzugsweise sind die elektrischen Maschinen koaxial zueinander angeordnet, sodass die Maschinendrehachsen zusammenfallen. Es ist denkbar, dass die elektrischen Maschinen derart zueinander angeordnet sind, dass die Maschinendrehachsen parallel zueinander verlaufen und voneinander beabstandet sind.
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 sind. Insbesondere ist das Differentialgetriebe ein Umlaufrädergetriebe und somit als ein Umlaufrädergetriebedifferential ausgebildet. Ganz insbesondere ist das Differentialgetriebe vorzugsweise als Planetengetriebe und somit als Planetengetriebedifferential ausgebildet, welches auch einfach als Planetendifferential bezeichnet wird. Das Differentialgetriebe kann alternativ beispielsweise als ein Kegelraddifferential ausgebildet sein. Dann wäre beispielsweise die Summenwelle ein auch als Differentialkorb bezeichneter Differentialkäfig, an welchem beispielsweise Ausgleichszahnräder, welche als Kegelräder ausgebildet sind, um eine den Ausgleichszahnrädern gemeinsame Ausgleichsraddrehachse relativ zu dem Differentialkorb drehbar gelagert sind. Das Kegelraddifferential kann ferner Abtriebszahnräder aufweisen, welche ebenfalls als Kegelräder ausgebildet sind, wobei die Ausgleichszahnräder mit den Abtriebszahnrädern kämmen. Eines der Abtriebszahnräder wäre dann beispielsweise drehfest mit einer der Differenzwellen verbunden, und das andere Abtriebszahnrad wäre drehfest mit der anderen Differenzwelle verbunden.
Das Differentialgetriebe wird auch als Differential bezeichnet. 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 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 auch als erster Ausgang bezeichneter, erster Abtrieb des Differentialgetriebes und insbesondere der Getriebeeinheit insgesamt, da das jeweilige, erste Ausgangsdrehmoment 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 Differenzwelle ist somit beispielsweise eine auch als zweiter Ausgang bezeichneter, zweiter Abtrieb des Differenzialgetriebes 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 könnten die zweiten Ausgangsdrehmomente, ausgehend von der Getriebeeinheit, an der zweiten Differenzwelle aus der Getriebeeinheit an das zweite Fahrzeugrad ausgeleitet werden. Beispielsweise ist die erste Differenzwelle, insbesondere permanent, drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem ersten Fahrzeugrad gekoppelt, das heißt verbunden. Ferner ist es denkbar, dass beispielsweise die zweite Differenzwelle, insbesondere permanent, drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem zweiten Fahrzeugrad gekoppelt, das heißt verbunden, ist.
Die Getriebeeinheit weist außerdem einen Überlagerungsplanetenradsatz auf, welcher auch einfach als Planetenradsatz oder Planetensatz bezeichnet wird und insbesondere zusätzlich zu dem Differentialgetriebe vorgesehen ist. Ist beispielsweise das Differentialgetriebe ein erstes Planetengetriebe beziehungsweise das zuvor genannte, erste Planetengetriebe, so ist beispielsweise der Überlagerungsplanetenradsatz ein zweites Planetengetriebe. Der Überlagerungsplanetenradsatz weist 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. Der Planetenträger ist, insbesondere permanent, drehfest mit der ersten Differenzwelle verbunden.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelementen wie beispielsweise die erste Differenzwelle und der Planetenträger 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. Unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente wie beispielsweise die Summenwelle und der erste 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, drehfest miteinander verbunden oder gekoppelt. Somit ist im Rahmen der vorliegenden Offenbarung mit einer drehfesten Verbindung zweier insbesondere drehbar gelagerter Elemente gemeint, dass diese beiden Elemente koaxial zueinander angeordnet sind und derart miteinander verbunden sind, dass sie mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit drehen. 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 um die Bauelementdrehachse relativ zueinander drehen können und sodass insbesondere keine Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können.
Des Weiteren ist es auf an sich bekannte Weise vorgesehen, dass der zweite Rotor derart mit dem Hohlrad gekoppelt oder koppelbar ist, dass von dem zweiten Rotor bereitgestellte Drehmomente über das Hohlrad in die Getriebeeinheit einleitbar sind. Mit anderen Worten ist der zweite Rotor derart mit dem Hohlrad gekoppelt oder koppelbar, dass das jeweilige, von dem zweiten Rotor bereitgestellte oder bereitstellbare, zweite Antriebsdrehmoment über das Hohlrad in die Getriebeeinheit einleitbar ist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist der zweite Rotor derart mit dem Hohlrad gekoppelt oder koppelbar, dass von dem zweiten Rotor ausgehende Drehmomente, mithin das jeweilige, zweite Antriebsdrehmoment, an dem Hohlrad in die Getriebeeinheit eingeleitet werden können beziehungsweise kann.
Das Hohlrad ist somit ein auch als zweiter Eingang bezeichneter, zweiter Antrieb des Überlagerungsplanetenradsatzes und insbesondere der Getriebeeinheit insgesamt, da an dem oder über das Hohlrad das jeweilige, von dem zweiten Rotor bereitgestellte oder bereitstellbare, zweite Antriebsdrehmoment in den Überlagerungsplanetenradsatz und insbesondere in die Getriebeeinheit insgesamt eingeleitet werden kann.
Ferner ist auf an sich bekannte Weise eine zweite Schalteinheit vorgesehen, welche dazu ausgebildet ist, den zweiten Rotor derart mit der Summenwelle, insbesondere drehmomentübertragend, zu koppeln, dass das jeweilige, von dem zweiten Rotor bereitgestellte oder bereitstellbare, zweite Antriebsdrehmoment über die Summenwelle in die Getriebeeinheit eingeleitet werden kann.
Um nun eine besonders vorteilhafte, auch als Torque-Vectoring oder Torque-Vectoring-Funktion bezeichnete Drehmomentenverteilung realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Sonnenrad, insbesondere permanent, drehfest mit der Summenwelle verbunden ist.
Um eine besonders vorteilhafte Drehmomentenverteilung auf besonders bedarfsgerechte Weise realisieren zu können, weist die elektrische Antriebseinheit ferner erfindungsgemäß eine erste Schalteinheit auf, welche dazu ausgebildet ist, den zweiten Rotor derart mit dem Hohlrad, insbesondere drehmomentübertragend, zu koppeln, dass das jeweilige, von dem zweiten Rotor bereitgestellte oder bereitstellbare, zweite Antriebsdrehmoment über das Hohlrad in die Getriebeeinheit einleitbar ist. Beispielsweise ist die erste Schalteinheit zwischen einem ersten Koppelzustand und einem ersten Entkoppelzustand umschaltbar. In dem ersten Koppelzustand ist mittels der ersten Schalteinheit der zweite Rotor drehmomentübertragend mit dem Hohlrad verbunden. In dem ersten Entkoppelzustand ist der zweite Rotor von dem Hohlrad entkoppelt, sodass keine Drehmomente zwischen dem zweiten Rotor und dem Hohlrad übertragen werden können.
Mit anderen Worten ist die erste Schalteinheit dazu ausgebildet, den zweiten Rotor derart mit dem Hohlrad zu koppeln, dass von dem zweiten Rotor ausgehende Drehmomente an dem Hohlrad in die Getriebeeinheit eingeleitet werden können. Die zweite Schalteinheit ist vorzugsweise dazu ausgebildet, den zweiten Rotor derart mit der Summenwelle zu koppeln, dass von dem zweiten Rotor ausgehende Drehmomente an der Summenwelle in die Getriebeeinheit eingeleitet werden können. Beispielsweise ist die zweite Schalteinheit zwischen einem zweiten Koppelzustand und einem zweiten Entkoppelzustand umschaltbar. In dem zweiten Koppelzustand ist mittels der zweiten Schalteinheit der zweite Rotor drehmomentübertragend mit der Summenwelle gekoppelt. In dem zweiten Entkoppelzustand ist der zweite Rotor von der Summenwelle entkoppelt, sodass keine Drehmomente zwischen der Summenwelle und dem zweiten Rotor übertragen werden können.
Das jeweilige, zuvor genannte, erste Ausgangsdrehmoment resultiert beispielsweise aus dem jeweiligen, gegebenenfalls in die Getriebeeinheit eingeleiteten, ersten Antriebsdrehmoment 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.
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 des Differentialgetriebes definiert, das heißt festgelegt. Das Gesamtdrehmoment resultiert beispielsweise aus dem jeweiligen, ersten Antriebsdrehmoment und/oder aus dem jeweiligen, zweiten Antriebsdrehmoment, wobei beispielsweise das Gesamtdrehmoment insbesondere dann aus dem jeweiligen, ersten Antriebsdrehmoment und aus dem jeweiligen, zweiten Antriebsdrehmoment resultieren kann, wenn der zweite Rotor das jeweilige, zweite Antriebsdrehmoment und, insbesondere gleichzeitig, der erste Rotor das jeweilige, erste Antriebsdrehmoment bereitstellt und das erste Antriebsdrehmoment und das zweite Antriebsdrehmoment, insbesondere gleichzeitig, in das Differentialgetriebe eingeleitet werden. Insbesondere durch Koppeln des zweiten Rotors mit dem Hohlrad und somit mit dem Überlagerungsplanetenradsatz kann beispielsweise das Differentialgetriebe insbesondere dadurch, dass das jeweilige, zweite Antriebsdrehmoment auf das Differentialgetriebe wirkt beziehungsweise in das Differentialgetriebe eingeleitet wird, derart beeinflusst werden, dass beispielsweise das jeweilige, insbesondere über die Summenwelle in das Differentialgetriebe eingeleitete, erste Antriebsdrehmoment beziehungsweise 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. Die Drehmomentenverteilung 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 vorteilhaft heraus zu beschleunigen. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Fahrdynamik realisiert werden. Außerdem weist das Differentialgetriebe beispielsweise 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 Kraftfahrzeug realisiert werden kann. Außerdem ermöglicht die Erfindung eine besonders effiziente Fahrt mit nur einer der elektrischen Maschinen. Mit anderen Worten ermöglicht die Erfindung einen besonders effizienten Ein-Maschinen-Betrieb, in welchem die Fahrzeugräder bezogen auf die elektrischen Maschinen nur mittels einer der elektrischen Maschinen antreibbar sind oder angetrieben werden, während ein durch die andere elektrische Maschine bewirktes Antreiben der Fahrzeugräder unterbleibt. Hierzu wird beispielsweise die zweite elektrische Maschine beziehungsweise der zweite Rotor von dem Hohlrad und somit von der Getriebeeinheit abgekoppelt.
Des Weiteren ist durch die Erfindung ein besonders vorteilhafter, auch als Boost oder Boost-Betrieb bezeichneter Unterstützungsbetrieb realisierbar. Hierzu ist beziehungsweise wird beispielsweise der zweite Rotor drehfest mit dem Hohlrad verbunden, sodass beispielsweise, insbesondere gleichzeitig, das jeweilige, erste Antriebsdrehmoment und das jeweilige, zweite Antriebsdrehmoment in die Getriebeeinheit eingeleitet werden können, sodass beispielsweise eine besonders starke Beschleunigung des Kraftfahrzeugs dargestellt werden kann.
Insbesondere ist es denkbar, dass die erste elektrische Maschine koaxial zu dem Differentialgetriebe und/oder koaxial zu dem Überlagerungsplanetenradsatz angeordnet ist, sodass die erste Maschinendrehachse mit der Wellendrehachse und/oder mit der Planetenradsatzdrehachse zusammenfällt. Es ist denkbar, dass die zweite elektrische Maschine achsversetzt zu dem Differentialgetriebe und/oder zu dem Überlagerungsplanetenradsatz angeordnet ist, sodass die zweite Maschinendrehachse parallel zur Wellendrehachse und/oder parallel zur Planetenradsatzdrehachse verläuft und von der Wellendrehachse und/oder von der Planetenradsatzdrehachse beabstandet ist.
Beispielsweise kann ein erstes Koppelelement der ersten Schalteinheit, insbesondere in axialer Richtung der Getriebeeinheit und somit entlang der Wellendrehachse beziehungsweise entlang der Planetenradsatzdrehachse, und/oder translatorisch und/oder relativ zu dem Gehäuse, zwischen wenigstens einer den ersten Koppelzustand bewirkenden, ersten Koppelstellung und wenigstens einer den ersten Entkoppelzustand bewirkenden, ersten Entkoppelstellung bewegt werden. Um die Drehmomentenverteilung zu realisieren, wird beispielsweise das erste Koppelelement der ersten Schalteinheit in den ersten Koppelzustand des Koppelelements geschaltet beziehungsweise befindet sich die erste Schalteinheit in dem ersten Koppelzustand der ersten Schalteinheit. Das erste Koppelelement kann beispielsweise eine erste Schiebemuffe umfassen.
Beispielsweise kann ein zweites Koppelelement der zweiten Schalteinheit, insbesondere in axialer Richtung der Getriebeeinheit und/oder translatorisch und/oder relativ zu dem Gehäuse, zwischen wenigstens einer den zweiten Koppelzustand bewirkenden, zweiten Koppelstellung und wenigstens einer den zweiten Entkoppelzustand bewirkenden, zweiten Entkoppelstellung bewegt werden.
Vorteilhaft geht der erste Koppelzustand mit dem zweiten Entkoppelzustand einher. Vorzugsweise geht der zweite Koppelzustand mit dem ersten Entkoppelzustand einher.
Vorteilhaft kann die jeweilige Schalteinheit in einen Neutralzustand geschaltet werden, insbesondere beispielsweise derart, dass das erste Koppelelement und das zweite Koppelelement in jeweilige, den Neutralzustand bewirkende Neutralstellungen, insbesondere in axialer Richtung der Getriebeeinheit und/oder translatorisch und/oder relativ zu dem Gehäuse, bewegt werden können. In dem Neutralzustand befindet sich beispielsweise die erste Schalteinheit in dem ersten Entkoppelzustand, während sich beispielsweise die zweite Schalteinheit in dem zweiten Entkoppelzustand befindet. In dem Neutralzustand ist somit der zweite Rotor von der Getriebeeinheit entkoppelt, das heißt abgekoppelt. Somit wird beispielsweise zur Realisierung des Ein-Maschinen-Betriebs der Neutralzustand eingestellt, das heißt aktiviert. Mit anderen Worten befinden sich die Schalteinheiten in dem Neutralzustand beziehungsweise die Koppelelemente in den Neutralstellungen, um hierdurch den Ein-Maschinen-Betrieb zu realisieren. Hierdurch kann vermieden werden, wenn in dem Ein-Maschinen-Betrieb die Abtriebe und somit die Fahrzeugräder mittels des ersten Rotors und somit mittels der ersten elektrischen Maschine angetrieben werden, die erste elektrische Maschine den zweiten Rotor mitschleppt.
Um die Schalteinheiten auf besonders bedarfsgerechte sowie bauraum- und kostengünstige Weise umschalten 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, den Schalteinheiten gemeinsamen Aktors der elektrischen Antriebseinheit umschaltbar sind. Dabei geht beispielsweise ein Umschalten der ersten Schalteinheit aus dem ersten Koppelzustand in den ersten Entkoppelzustand einher mit einem Umschalten der zweiten Schalteinheit aus dem zweiten Entkoppelzustand in den zweiten Koppelzustand, und ein Umschalten der ersten Schalteinheit aus dem ersten Entkoppelzustand in den ersten Koppelzustand geht beispielsweise einher mit einem Umschalten der zweiten Schalteinheit aus dem zweiten Koppelzustand in den zweiten Entkoppelzustand. Besonders bevorzugt sind hierfür das erste Koppelelement und das zweite Koppelelement drehfest und axial fest miteinander verbunden, so dass das erste Koppelelement nur gemeinsam mit dem zweiten Koppelelement axial verschoben werden kann.
Selbstverständlich ist eine Ausführungsform ohne die erste Schalteinheit und ohne die zweite Schalteinheit denkbar, wobei dann beispielsweise der zweite Rotor permanent drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem Hohlrad gekoppelt ist, sodass die Drehmomentenverteilung erfolgen kann.
Um eine besonders kompakte Bauweise der elektrischen Antriebseinheit und somit eine besonders vorteilhafte Drehmomentenverteilung realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der erste Rotor, der zweite Rotor und die Getriebeeinheit allesamt koaxial zueinander angeordnet sind, wobei in axialer Richtung der Getriebeeinheit und somit entlang der Wellendrehachse beziehungsweise der Planetenradsatzdrehachse betrachtet der erste Rotor, der zweite Rotor, die beiden Schalteinheiten, der Überlagerungsplanetenradsatz in der genannten Reihenfolge, mithin in folgender Reihenfolge nacheinander, das heißt aufeinanderfolgend, angeordnet sind: Der erste Rotor - der zweite Rotor - die beiden Schalteinheiten - der Überlagerungsplanetenradsatz. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass in axialer Richtung der Getriebeeinheit der zweite Rotor auf den ersten Rotor, die beiden Schalteinheiten auf den zweiten Rotor und der Überlagerungsplanetenradsatz auf die beiden Schalteinheiten folgt.
Um eine besonders geringe, insbesondere in axialer Richtung der Getriebeeinheit verlaufende Länge der elektrischen Antriebseinheit darstellen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Überlagerungsplanetenradsatz koaxial, axial überlappend und radial umgebend zu dem Differentialgetriebe angeordnet ist. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass das Differentialgetriebe in axialer Richtung der Getriebeeinheit zumindest teilweise innerhalb des Überlagerungsplanetenradsatzes angeordnet ist. Wieder mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Überlagerungsplanetenradsatz zumindest einen Längenbereich des Differentialgetriebes in um die Wellendrehachse verlaufender Umfangsrichtung des Differentialgetriebes, insbesondere vollständig umlaufend, umgibt, sodass sozusagen der Überlagerungsplanetenradsatz und das Differentialgetriebe gestapelt oder ineinander geschachtelt sind, insbesondere derart, dass das Differentialgetriebe zumindest teilweise in dem Überlagerungsplanetenradsatz angeordnet ist.
Um eine besonders vorteilhafte Drehmomentenverteilung realisieren zu können, ist eine erste Planetenübersetzungsstufe vorgesehen, welche hinsichtlich eines ersten Drehmomentenflusses, über welchen das jeweilige, erste Ausgangsdrehmoment von der ersten Differenzwelle auf das erste Fahrzeugrad übertragen werden kann, zwischen der ersten Differenzwelle und dem ersten Fahrzeugrad, mithin stromab der ersten Differenzwelle und stromauf des ersten Fahrzeugrads angeordnet ist. Ferner ist dabei vorzugsweise eine zweite Planetenübersetzungsstufe vorgesehen, welche hinsichtlich eines zweiten Drehmomentenflusses, über welchen das jeweilige, zweite Ausgangsdrehmoment von der ersten Differenzwelle auf das zweite Fahrzeugrad übertragen werden kann, zwischen der zweiten Differenzwelle und dem zweiten Fahrzeugrad, mithin stromab der zweiten Differenzwelle und stromab des zweiten Fahrzeugrads, angeordnet ist. Unter der jeweiligen Planetenübersetzungsstufe ist eine jeweilige Übersetzungsstufe vorgesehen, welche als ein jeweiliges, weiteres Planetengetriebe ausgebildet ist.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Summenwelle als ein zweites Hohlrad, die erste Differenzwelle als ein Doppelplanetenträger und die zweite Differenzwelle als ein zweites Sonnenrad ausgebildet ist, mithin die Summenwelle permanent drehfest mit einem zweiten Hohlrad, die erste Differenzwelle permanent drehfest mit einem Doppelplanetenträger und die zweite Differenzwelle permanent drehfest mit einem zweiten Sonnenrad verbunden ist. Somit ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Differentialgetriebe als ein Planetendifferential ausgebildet ist, wodurch auf besonders bauraum- und gewichtsgünstige Weise eine besonders vorteilhafte Drehmomentenverteilung realisiert werden kann.
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; und
2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der elektrischen Antriebseinheit.

In den Fig. 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 Antriebseinheit 10 ist einer einfach auch als Achse bezeichneten Fahrzeugachse des einfach auch als Fahrzeug bezeichneten 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 ein 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 26 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 oder Planetensatz 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 ein erstes Planetengetriebe und somit als ein Planetendifferential ausgebildet. Der Planetenradsatz 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 erste Sonnenrad 42, der auch als Steg bezeichnete erste Planetenträger 44 und das erste 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 fallen die Planetenradsatzdrehachse und die Wellendrehachse 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, sodass der erste Planetenträger 44 als einfacher Planetenträger ausgebildet ist. Somit weist der Planetenradsatz (Überlagerungsplanetenradsatz 34) erste Planetenräder 48 auf, welche drehbar an dem ersten Planetenträger 44 gelagert sind. Das jeweilige, erste Planetenrad 48 kämmt gleichzeitig mit dem ersten Sonnenrad 42 und mit dem ersten Hohlrad 46.
Das bei der ersten Ausführungsform als Planetendifferential ausgebildete Differentialgetriebe 32 weist ein zweites Sonnenrad 50, einen zweiten Planetenträger 52 und ein zweites Hohlrad 54 auf. Es ist erkennbar, dass die zweite Differenzwelle 40 das zweite Sonnenrad 50 umfasst beziehungsweise, insbesondere permanent, drehfest mit dem zweiten Sonnenrad 50 verbunden ist. Die erste Differenzwelle 38 umfasst den zweiten Planetenträger 52 beziehungsweise ist, insbesondere permanent, drehfest mit dem zweiten Planetenträger 52 verbunden. Außerdem bildet bei der ersten Ausführungsform das zweite Hohlrad 54 die Summenwelle 36 beziehungsweise ist, insbesondere permanent, drehfest mit der Summenwelle 36 verbunden.
Das Planetendifferential ist als Doppelplanetenradsatz ausgebildet, sodass der zweite Planetenträger 52 als Doppelplanetenträger ausgebildet ist. Dabei weist das Differentialgetriebe 32 erste Planetenräder 56 sowie zweite Planetenräder 58 auf. Die Planetenräder 56 und die Planetenräder 58 sind drehbar an dem zweiten Planetenträger 52 gelagert. Das jeweilige Planetenrad 56 kämmt mit dem zweiten Sonnenrad 50, nicht jedoch mit dem zweiten Hohlrad 54. Das jeweilige Planetenrad 58 kämmt mit dem zweiten Hohlrad 54, nicht jedoch mit dem zweiten Sonnenrad 50. Außerdem bilden jeweils, insbesondere genau, eines der Planetenräder 56 und jeweils, insbesondere genau, eines der Planetenräder 58 ein jeweiliges Planetenradpaar, wobei die Planetenräder 56 und 58 des jeweiligen Planetenradpaares miteinander kämmen.
Der erste Rotor 22 ist derart, insbesondere drehmomentübertragend, an die Summenwelle 36 angebunden, dass das jeweilige, von dem Rotor 22 bereitgestellte oder bereitstellbare, erste Antriebsdrehmoment über die Summenwelle 36 in die Getriebeeinheit 30 eingeleitet werden kann. Vorliegend ist der Rotor 22, insbesondere permanent, drehfest mit der Summenwelle 36 und somit auch, insbesondere permanent, drehfest mit dem zweien Hohlrad 54 verbunden. Die erste Differenzwelle 38 ist derart mit dem Fahrzeugrad 12, insbesondere drehmomentübertragend, gekoppelt, dass über die erste Differenzwelle 38 durch einen Pfeil 60 veranschaulichte 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 Drehmomente aus der Getriebeeinheit 30 ausgeleitet und auf das zweite Fahrzeugrad 14 übertragen werden können. Das jeweilige, durch den Pfeil 60 veranschaulichte, Drehmoment wird auch als erstes Ausgangsdrehmoment bezeichnet, und das jeweilige, durch den Pfeil 62 veranschaulichte Drehmoment wird auch als zweites Ausgangsdrehmoment bezeichnet.
Bei der ersten Ausführungsform ist der erste Planetenträger 44, insbesondere permanent, drehfest mit dem zweiten Planetenträger 52 verbunden.
Um nun eine besonders vorteilhafte Drehmomentenverteilung realisieren zu können, ist das erste Sonnenrad 42, insbesondere permanent, drehfest mit der Summenwelle 36 und somit, insbesondere permanent drehfest mit dem zweiten Hohlrad 54 und, insbesondere permanent, drehfest mit dem Rotor 22 verbunden. Bei der ersten Ausführungsform ist der zweite Rotor 28 derart mit dem ersten Hohlrad 46, insbesondere drehmomentübertragend, koppelbar, dass das jeweilige, von dem zweiten Rotor 28 bereitgestellte oder bereitstellbare, zweite Ausgangsdrehmoment über das erste Hohlrad 46 in die Getriebeeinheit 30 eingeleitet werden kann.
Bei einer in den Fig. nicht gezeigten Ausführungsform ist es denkbar, dass der Rotor 28 permanent drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem ersten Hohlrad 46 verbunden ist.
Bei der ersten Ausführungsform jedoch weist die elektrische Antriebseinheit 10 eine erste Schalteinheit SE1 auf, mittels welcher der zweite Rotor 28 derart drehmomentübertragend mit dem ersten Hohlrad 46 koppelbar ist, dass das jeweilige, von dem zweiten Rotor 28 bereitstellbare oder bereitgestellte, zweite Antriebsdrehmoment über das erste Hohlrad 46 in die Getriebeeinheit einleitbar ist.
Des Weiteren weist die elektrische Antriebseinheit vorteilhaft eine zweite Schalteinheit SE2 auf, mittels welcher der zweite Rotor 28 derart drehmomentübertragend mit der Summenwelle 36 und somit auch mit dem ersten Sonnenrad 42 verbindbar ist, dass das jeweilige, von dem zweiten Rotor 28 bereitstellbare oder bereitgestellte, zweite Antriebsdrehmoment über die Summenwelle 36 beziehungsweise das erste Sonnenrad 42 in die Getriebeeinheit 30 eingeleitet werden kann.
Besonders vorteilhaft sind bei der ersten Ausführungsform die erste Schalteinheit SE1 und die zweite Schalteinheit SE2 zu einer Gesamtschalteinheit GSE zusammengefasst, die mittels eines einzigen, in 1 besonders schematisch dargestellten und den Schalteinheiten SE1 und SE2 gemeinsamen Aktors 64 umschaltbar ist. Dabei umfasst die Antriebseinheit 10 den gemeinsamen Aktor 64. Die Gesamtschalteinheit GSE kann mittels des gemeinsamen Aktors 64 zwischen einem ersten Koppelzustand, einem zweiten Koppelzustand und einem Neutralzustand umgeschaltet werden.
Die erste Schalteinheit SE 1 weist vorteilhaft ein erstes Koppelelement KE1 auf, das permanent drehmomentübertragend mit dem zweiten Rotor 28 gekoppelt ist und welches drehfest mit dem ersten Hohlrad 46 verbunden werden kann. Alternativ und nicht dargestellt könnte auch ein alternatives erstes Koppelelement permanent drehfest mit dem ersten Hohlrad 46 verbunden sein und mit dem zweiten Rotor 28 drehmomentübertragend koppelbar sein.
Die zweite Schalteinheit SE2 weist vorteilhaft ein zweites Koppelelement KE2 auf, das permanent drehmomentübertragend mit dem zweiten Rotor 28 gekoppelt ist und welches drehmomentübertragend mit der Summenwelle 36 koppelbar ist. Alternativ und nicht dargestellt könnte auch ein alternatives zweites Koppelelement permanent drehmomentübertragend mit der zweiten Summenwelle 36 gekoppelt sein und mit dem zweiten Rotor drehmomentübertragend koppelbar sein.
Vorteilhaft sind das erste Koppelelement KE1 und das zweite Koppelelement KE2 jeweils bezogen auf die Wellendrehachse axial verschiebbar angeordnet. Vorteilhaft sind das erste Koppelelement KE1 und das zweite Koppelelement KE2 zu einem gemeinsamen Koppelelement GKE gekoppelt. Besonders vorteilhat sind das erste Koppelelement KE1 und das zweite Koppelelement KE2 zueinander axial fest, d.h. axial gegeneinander nicht verschiebbar, angeordnet, sodass dass das erste Koppelelement KE1 und das zweite Koppelelement KE2 nur gemeinsam axial verschoben werden können. Vorteilhaft ist das gemeinsame Koppelelement GKE permanent drehmomentübertragend mit dem zweiten Rotor 28 gekoppelt.
Wie in 1 durch einen Doppelpfeil 66 veranschaulicht ist, kann besonders vorteilhaft das gemeinsame Koppelelement GKE beispielsweise mittels des Aktors 64 in axialer Richtung der Getriebeeinheit 30 relativ zu dem Gehäuse 16 translatorisch in Richtung der Wellendrehachse zwischen wenigstens einer den ersten Koppelzustand bewirkenden, ersten Koppelstellung, einer den zweiten Koppelzustand bewirkenden, zweiten Koppelstellung und einer den Neutralzustand bewirkenden Neutralstellung bewegt werden.
In dem ersten Koppelzustand ist mittels der Schalteinheit SE1 der Rotor 28 drehmomentübertragend mit dem ersten Hohlrad 46 gekoppelt, und in dem zweiten Koppelzustand ist mittels der zweiten Schalteinheit SE2 der Rotor 28 drehmomentübertragend mit der Summenwelle 36 gekoppelt. In dem Neutralzustand ist der Rotor 28 weder mit dem ersten Hohlrad 46 noch mit der Summenwelle 36 gekoppelt, sondern in dem Neutralzustand ist der Rotor 28, insbesondere vollständig, von der Getriebeeinheit 30 entkoppelt. Es ist erkennbar, dass das zweite Hohlrad 54 die Summenwelle 36 bildet, wobei der zweite Planetenträger 52 die erste Differenzwelle 38 und das zweite Sonnenrad 50 die zweite Differenzwelle 40 bildet. Dies ist insbesondere dadurch realisiert, dass der zweite Planetenträger 52 als Doppelplanetenträger ausgebildet ist.
Bei der ersten Ausführungsform weist der Rotor 28 eine Rotorwelle 68 auf, welche, permanent drehfest mit einem ersten Zahnrad 70 verbunden ist. Ein zweites Zahnrad 72 ist permanent drehfest mit dem gemeinsamen Koppelelement GKE verbunden, wobei die Zahnräder 70 und 72 permanent miteinander kämmen.
Das gemeinsame Koppelelement GKE ist dabei axial gegenüber dem zweiten Zahnrad 72 verschiebbar ausgebildet. Beispielsweise weisen hierfür das gemeinsame Koppelelement GKE und das zweite Zahnrad 72 auf an sich bekannte weise jeweils eine Keilwellenverzahnung auf.
Beispielsweise sind die Zahnräder 70 und 72 als Stirnräder ausgebildet. Es ist somit erkennbar, dass der Rotor 28 über die Zahnräder 70 und 72 drehmomentübertragend wahlweise mit dem ersten Hohlrad 46 oder mit der Summenwelle 36 gekoppelt werden kann.
Besonders vorteilhaft ist ein erster Kraftübertragungsbereich der ersten Schalteinheit SE1 und ein zweiter Kraftübertragungsbereich der zweiten Schalteinheit SE2 von einer Verbindungswelle 92 zumindest bereichsweise radial umgeben. Die Verbindungswelle 92 weist zumindest einen Hohlwellenabschnitt auf. Vorteilhaft sind der erste Kraftübertragungsbereich und der zweite Kraftübertragungsbereich axial überlappend und radial innerhalb des Hohlwellenabschnittes angeordnet. Mit dem ersten Kraftübertragungsbereich ist ein Bereich einer ersten Schaltverzahnung oder einer ersten Reibelementanordnung der ersten Schalteinheit SE1 gemeint Mit dem zweiten Kraftübertragungsbereich ist ein Bereich einer zweiten Schaltverzahnung oder einer zweiten Reibelementanordnung der zweiten Schalteinheit SE2 gemeint.
Die Verbindungswelle 92 ist vorteilhaft permanent drehfest mit der Summenwelle 36 verbunden. Die Verbindungswelle 92 ist vorteilhaft auch permanent drehfest mit einer zweiten Schalthälfte der zweiten Schalteinheit SE2 verbunden. Das zweite Koppelelement KE2 kann zum der zweiten Schalthälfte axial verschoben und der zweiten Schalthälfte drehmomentübertragend in Kontakt gebracht werden.
Vorteilhaft ist die Verbindungswelle 92 hin Richtung der Wellendrehachse gesehen zwischen dem Überlagerungsplanetenradsatz 34 und dem zweiten Rotor 28 angeordnet.
Bei der ersten Ausführungsform ist das Differentialgetriebe 32 radial innerhalb des Rotors 22 angeordnet, sodass der Rotor 22 zumindest einen Längenbereich des Differentialgetriebes 32, insbesondere das gesamte Differentialgetriebe 32, in um die erste Maschinendrehachse beziehungsweise um die Wellendrehachse verlaufender Umfangsrichtung des Differentialgetriebes 32 und des Rotors 22 vollständig umlaufend umgibt. Ferner ist es denkbar, dass zumindest ein Längenbereich des Überlagerungsplanetenradsatzes 34 in dem Rotor 22 angeordnet ist.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Antriebseinheit 10. Bei der ersten Ausführungsform ist die jeweilige, elektrische Maschine 18 beziehungsweise 24 als Innenläufermaschine ausgebildet. Dabei umgibt der jeweilige Stator 20 beziehungsweise 26 zumindest einen jeweiligen Längenbereich des jeweils zugehörigen Rotors 22 beziehungsweise 28 in jeweiliger, um die jeweilige Maschinendrehachse verlaufender Umfangsrichtung der jeweiligen elektrischen Maschine 18 beziehungsweise 24 vollständig umlaufend.
Bei der zweiten Ausführungsform ist die jeweilige, elektrische Maschine 18 beziehungsweise 24 als eine Axialflussmaschine ausgebildet. Dabei weist der jeweilige Rotor 22 beziehungsweise 28 jeweils wenigstens oder genau zwei Rotorteile 74 und 76 beziehungsweise 78 und 80 auf, wobei der Stator 20 in axialer Richtung der elektrischen Maschine 18 zwischen den Rotorteilen 74 und 76 angeordnet ist, und wobei der Stator 26 in axialer Richtung der elektrischen Maschine 24 zwischen den Rotorteilen 78 und 80 angeordnet ist. Die Rotorteile 74 und 76 beziehungsweise 78 und 80 sind, insbesondere permanent, drehfest miteinander verbunden.
Der erste Rotor 22, der zweite Rotor 28 und die Getriebeeinheit 30 sind koaxial zueinander angeordnet, wobei in axialer Richtung die Getriebeeinheit 30 betrachtet der erste Rotor 22, der zweite Rotor 28, die beiden Schalteinheiten SE1 und SE2 und der Überlagerungsplanetenradsatz 34 in folgender Reihenfolge nacheinander angeordnet sind: Der erste Rotor 22 - der zweite Rotor 28 - die beiden Schalteinheiten SE1 und SE2 - der Überlagerungsplanetenradsatz 34. Außerdem sind bei der zweiten Ausführungsform der Überlagerungsplanetenradsatz 34 und das Differentialgetriebe 32 ineinander geschachtelt, das heißt gestapelt, derart, dass der Überlagerungsplanetenradsatz 34 zumindest einen Längenbereich des Differentialgetriebes 32 in um die Wellendrehachse beziehungsweise die Planetenradsatzdrehachse verlaufender Umfangsrichtung des Differentialgetriebes 32 beziehungsweise des Überlagerungsplanetenradsatzes 34 verlaufender Umfangsrichtung vollständig umlaufend umgibt.
Des Weiteren ist bei der zweiten Ausführungsform dem Fahrzeugrad 12 eine erste Übersetzungsstufe 82 zugeordnet, und dem Fahrzeugrad 14 ist eine zweite Übersetzungsstufe 84 zugeordnet. Die Übersetzungsstufen 82 und 84 sind als Planetenübersetzungsstufe, mithin als weitere Planetenradsätze oder Planetengetriebe, ausgebildet, sodass die jeweilige Übersetzungsstufe 82, 84 ein jeweiliges, weiteres Sonnenrad 86, einen weiteren, jeweiligen Planetenträger 88 und ein weiteres, jeweiliges Hohlrad 89 aufweist. Die Übersetzungsstufen sind gleich ausgebildet mit im Wesentlichen gleichen Sonnenrädern 86, gleichen Planetenträgern 88 und gleichen Hohlrädern 89. Die jeweilige Übersetzungsstufe 82, 84 ist als einfacher Planetenradsatz ausgebildet. Dabei ist das weitere Sonnenrad 86 der ersten Übersetzungsstufe 82, insbesondere permanent, drehfest mit der ersten Differenzwelle 38 verbunden. Das weitere Sonnenrad 86 der zweiten Übersetzungsstufe 84 ist, insbesondere permanent, drehfest mit der zweiten Differenzwelle 40 verbunden. Die beiden weiteren Hohlräder 89 sind, insbesondere permanent, drehfest mit dem Gehäuse 16 verbunden. Der weitere Planetenträger 88 der ersten Übersetzungsstufe 82 ist, insbesondere permanent, drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem ersten Fahrzeugrad 12 verbunden. Der weitere Planetenträger 88 der zweiten Übersetzungsstufe 84 ist, insbesondere permanent, drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem zweiten Fahrzeugrad 14 verbunden. Des Weiteren weist die jeweilige Übersetzungsstufe 82, 84 weitere Planetenräder 90 auf. Die jeweiligen Planetenräder 90 der jeweiligen Übersetzungsstufe 82, 84 sind drehbar an dem jeweiligen Planetenträger 88 der jeweiligen Übersetzungsstufe 82, 84 gelagert. Das jeweilige Planetenrad 90 kämmt mit dem jeweiligen Sonnenrad 86 und, insbesondere gleichzeitig, mit dem jeweiligen Hohlrad 89.
Bezugszeichenliste

10: elektrische Antriebseinheit
12: Fahrzeugrad
14: Fahrzeugrad
16: Gehäuse
18: erste elektrische Maschine
20: erster Stator
22: erster Rotor
24: zweite elektrische Maschine
26: zweiter Stator
28: zweiter Rotor
30: Getriebeeinheit
32: Differentialgetriebe
34: Überlagerungsplanetenradsatz
36: Summenwelle
38: erste Differenzwelle
40: zweite Differenzwelle
42: Erstes Sonnenrad
44: Erster Planetenträger
46: Erstes Hohlrad
48: Planetenrad
50: Zweites Sonnenrad
52: Zweiter Planetenträger
54: Zweites Hohlrad
56: Planetenrad
58: Planetenrad
60: Pfeil
62: Pfeil
64: Aktor
66: Doppelpfeil
68: Rotorwelle
70: Zahnrad
72: Zahnrad
74: Rotorteil
76: Rotorteil
78: Rotorteil
80: Rotorteil
82: Erste Übersetzungsstufe
84: Zweite Übersetzungsstufe
86: Weiteres Sonnenrad
88: Weiterer Planetenträger
89: Weiteres Hohlrad
90: Planetenrad
92: Verbindungswelle
GKE: Gemeinsamens Koppelelement
GSE: Gesamtschalteinheit
KE1: Erstes Koppelelement
KE2: Zweites Koppelelement
SE1: erste Schalteinheit
SE2: zweite Schalteinheit

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: ◯ 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 ◯ einen Überlagerungsplanetenradsatz (34), welcher genau drei weitere Wellen aufweist, nämlich: ▪ ein Sonnenrad (42), ▪ einen drehfest mit der ersten Differenzwelle (38) verbundenen Planetenträger (44) und ▪ ein Hohlrad (46), wobei eine zweite Schalteinheit (SE2) dazu ausgebildet ist, den zweiten Rotor (28) derart mit der Summenwelle (36) zu koppeln, dass von dem zweiten Rotor (28) bereitgestellte Drehmomente über die Summenwelle (36) in die Getriebeeinheit (30) einleitbar sind dadurch gekennzeichnet, dass: das Sonnenrad (42) drehfest mit der Summenwelle (36) verbunden ist, und dass eine erste Schalteinheit (SE1) dazu ausgebildet ist, den zweiten Rotor (28) derart mit dem Hohlrad (46) zu koppeln, dass von dem zweiten Rotor (28) bereitgestellte Drehmomente über das Hohlrad (46) in die Getriebeeinheit (30) einleitbar sind.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach Anspruch 1, 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 umschaltbar sind.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rotor (22), der zweite Rotor (28) und die Getriebeeinheit (30) koaxial zueinander angeordnet sind, wobei in axialer Richtung der Getriebeeinheit (30) betrachtet erste Rotor (22), der zweite Rotor (28), die beiden Schalteinheiten (SE1, SE2) und der Überlagerungsplanetenradsatz (34) in folgender Reihenfolge nacheinander angeordnet sind: der erste Rotor (22) - der zweite Rotor (28) - die beiden Schalteinheiten (SE1, SE2) - der Überlagerungsplanetenradsatz (34).
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlagerungsplanetenradsatz (34) koaxial, axial überlappend und radial umgebend zu dem Differentialgetriebe (32) angeordnet ist.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch - eine erste Planetenübersetzungsstufe (82), welche hinsichtlich eines Drehmomentenfluss, über welchen Drehmomente von der ersten Differenzwelle (38) auf das erste Fahrzeugrad (12) übertragbar sind, zwischen der ersten Differenzwelle (38) und dem ersten Fahrzeugrad (12) angeordnet ist, und - eine zweite Planetenübersetzungsstufe (84), welche hinsichtlich eines Drehmomentenfluss, über welchen Drehmomente von der ersten Differenzwelle (40) auf das zweite Fahrzeugrad (14) übertragbar sind, zwischen der zweiten Differenzwelle (40) und dem zweiten Fahrzeugrad (14) angeordnet ist.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Summenwelle (36) als ein zweites Hohlrad, die erste Differenzwelle (38) als ein Doppelplanetenträger und die zweite Differenzwelle (40) als ein zweites Sonnenrad (50) ausgebildet ist.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch eine Verbindungswelle (92), welche drehfest mit der Summenwelle (36) verbunden ist und zumindest einen Hohlwellenabschnitt aufweist, wobei ein erster Kraftübertragungsbereich der ersten Schalteinheit (SE1) und ein zweiter Kraftübertragungsbereich der zweiten Schalteinheit (SE2) innerhalb des Hohlwellenabschnittes angeordnet sind.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungswelle (92) drehfest mit einer Schalthälfte der zweiten Schalteinheit (SE2) verbunden ist.