DE102022002482A1

DE102022002482A1 - Elektrische Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102022002482A1
Application number: DE102022002482.9A
Authority: DE
Inventors: Peter Hahn; Tobias Haerter
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2022-07-07
Filing date: 2022-07-07
Publication date: 2024-01-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrische Antriebseinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (12), mit einem in dem Gehäuse (12) angeordneten, ersten Getriebeelement (16), welches eine erste Außenverzahnung (20) aufweist, mit einem mit einem in dem Gehäuse (12) angeordneten, zweiten Getriebeelement (22), welches eine zweite Außenverzahnung (36) aufweist und um eine erste Drehachse (18) drehbar auf dem ersten Getriebeelement (16) gelagert ist, und mit einer Schalteinrichtung (30) zur drehfesten Kopplung der Getriebeelemente (16, 22). Die Schalteinrichtung (30) umfasst eine Schiebemuffe (32), welche mit der ersten Außenverzahnung (20) drehfest verbunden ist. Die Schalteinrichtung (30) umfasst einen Aktorhebel (38), welcher sich senkrecht zu der ersten Drehachse (18) erstreckt und um eine senkrecht zur ersten Drehachse (18) verlaufende, zweite Drehachse (40) relativ zu dem Gehäuse (12) drehbar gelagert ist und wenigstens eine Öffnung (44) des Gehäuses (12) durchdringt.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen.
Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind elektrische Antriebseinrichtungen für Kraftfahrzeuge sowie Kraftfahrzeuge mit solchen elektrischen Antriebseinrichtungen hinlänglich bekannt. Das jeweilige, die jeweilige elektrische Antriebseinrichtung aufweisende Kraftfahrzeug kann mittels der elektrischen Antriebseinrichtung, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden. Dabei ist ein besonders bauraumgünstiger Aufbau der jeweiligen elektrischen Antriebseinrichtung wünschenswert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine elektrische Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen elektrischen Antriebseinrichtung zu schaffen, sodass eine besonders kompakte und somit bauraumgünstige Bauweise der elektrischen Antriebseinrichtung realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinrichtung für ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes und einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die elektrische Antriebseinrichtung aufweist und mittels der elektrischen Antriebseinrichtung, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Somit ist das Kraftfahrzeug vorzugsweise als ein Hybridfahrzeug oder aber als ein Elektrofahrzeug, insbesondere als ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV), ausgebildet. Beispielsweise weist die elektrische Antriebseinrichtung wenigstens eine elektrische Maschine auf, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Vorzugsweise ist die elektrische Maschine eine Hochvolt-Komponente, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- und Nennspannung, vorzugsweise größer als 50 Volt (V), insbesondere größer als 60 Volt, ist und ganz vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt.
Die elektrische Antriebseinrichtung weist ein Gehäuse auf, durch welches beispielsweise ein auch als Aufnahmeraum bezeichneter oder als Aufnahmeraum ausgebildeter Aufnahmebereich umgeben ist. Insbesondere ist der Aufnahmebereich durch das Gehäuse, insbesondere direkt, begrenzt, beispielsweise derart, dass der Aufnahmebereich durch eine innenumfangsseitige Mantelfläche des Gehäuses, insbesondere direkt, begrenzt ist.
Die elektrische Antriebseinrichtung weist ein erstes Getriebeelement auf, welches in dem Gehäuse, insbesondere in dem Aufnahmebereich, angeordnet ist. Das erste Getriebeelement weist eine erste Außenverzahnung auf. Insbesondere weist die elektrische Antriebseinrichtung ein Getriebe auf, welches das erste Getriebeelement umfasst. Die elektrische Antriebseinrichtung weist außerdem ein zweites Getriebeelement auf, welches eine zweite Außenverzahnung aufweist. Das zweite Getriebeelement ist um eine erste Drehachse drehbar auf dem ersten Getriebeelement gelagert, sodass die Getriebeelemente um die erste Drehachse relativ zueinander drehbar sind. Insbesondere sind die Getriebeelemente koaxial zueinander angeordnet. Beispielsweise ist das erste Getriebeelement um die erste Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar, und vorzugsweise ist das zweite Getriebeelement um die erste Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar. Das Getriebe umfasst beispielsweise das zweite Getriebeelement. Die Außenverzahnungen sind beispielsweise entlang der ersten Drehachse betrachtet und somit axial, das heißt in axialer Richtung der elektrischen Antriebseinrichtung, insbesondere vollständig, aufeinanderfolgend, das heißt hintereinander angeordnet. Dies bedeutet auch, dass die axiale Richtung der elektrischen Antriebseinrichtung und somit der elektrischen Maschine mit der ersten Drehachse zusammenfällt oder parallel zur ersten Drehachse verläuft.
Die elektrische Antriebseinrichtung umfasst außerdem eine Schalteinrichtung, mittels welcher die Getriebeelemente drehfest miteinander koppelbar, das heißt verbindbar sind.
Hierfür weist die Schalteinrichtung eine Schiebemuffe auf, welche, insbesondere permanent, mit der ersten Außenverzahnung drehfest verbunden ist. Dadurch ist die Schiebemuffe über die erste Außenverzahnung, insbesondere permanent, drehfest mit dem ersten Getriebeelement verbunden, sodass die Schiebemuffe mit dem ersten Getriebeelement um die erste Drehachse relativ zu dem Gehäuse mitdrehbar ist.
Die Schalteinrichtung weist außerdem einen Aktorhebel auf, welcher sich senkrecht zu der ersten Drehachse erstreckt und um eine senkrecht zur ersten Drehachse verlaufende, zweite Drehachse relativ zu dem Gehäuse der elektrischen Antriebseinrichtung drehbar gelagert ist, deren radiale Richtung mit der zweiten Drehachse zusammenfällt oder parallel zur zweiten Drehachse verläuft. Mit anderen Worten weist der Aktorhebel eine Längserstreckungsrichtung auf, entlang welcher sich der Aktorhebel länglich erstreckt. Dabei verläuft die Längserstreckungsrichtung des Aktorhebels senkrecht zur ersten Drehachse, wobei die Längserstreckungsrichtung des Aktorhebels mit der zweiten Drehachse zusammenfällt. Außerdem ist der Aktorhebel um die zweite Drehachse relativ zu dem Gehäuse und vorzugsweise auch relativ zu den Getriebeelementen und beispielsweise auch relativ zu der Schiebemuffe drehbar. Der Aktorhebel durchdringt wenigstens eine insbesondere als Durchgangsöffnung ausgebildete Öffnung des Gehäuses. Mit anderen Worten ist die Öffnung des Gehäuses von dem Aktorhebel durchsetzt, insbesondere entlang der Längserstreckungsrichtung des Aktorhebels. Somit erstreckt sich die Öffnung vorzugsweise in einer Ebene, welche senkrecht zur zweiten Drehachse verläuft. Ganz vorzugsweise ist die Öffnung des Gehäuses in dem genannten Aufnahmebereich angeordnet.
Die Schalteinrichtung weist außerdem eine elektromechanische Betätigungseinrichtung auf, mittels welcher ein erstes Hebelsegment des Aktorhebels verbunden ist. Mittels der Betätigungseinrichtung ist der Aktorhebel betätigbar und dadurch um die zweite Drehachse relativ zu dem Gehäuse und vorzugsweise auch relativ zu dem Getriebeelement und beispielsweise relativ zu der Schiebemuffe drehbar, insbesondere während der Aktorhebel die Öffnung des Gehäuses durchdringt. Der Aktorhebel weist ein zweites Hebelsegment auf, welches sich vorzugsweise in Längserstreckungsrichtung des Aktorhebels an das erste Hebelsegment anschließt. Ganz vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Hebelsegmente einstückig miteinander ausgebildet sind, mithin aus einem einzigen Stück gebildet oder hergestellt sind, sodass vorzugsweise die Hebelsegmente durch einen Monoblock gebildet oder als ein Monoblock ausgebildet sind. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Hebelsegmente durch einen integral hergestellten und somit integral ausgebildeten Körper gebildet sind. Der Aktorhebel weist auch eine Kröpfung auf, welche insbesondere entlang der Längserstreckungsrichtung des Aktorhebels zwischen den Hebelsegmenten des Aktorhebels angeordnet ist. Dies ist insbesondere derart vorgesehen, dass die Hebelsegmente beispielsweise nicht entlang der Längserstreckungsrichtung des Aktorhebels durchgehend angeordnet sind beziehungsweise nicht in einer senkrecht zur Längserstreckungsrichtung und somit senkrecht zur zweiten Drehachse verlaufenden Richtung auf der gleichen Höhe angeordnet sind, sondern vorzugsweise ist beispielsweise das zweite Hebelsegment entlang der genannten Richtung versetzt zu dem ersten Hebelsegment angeordnet. Unter dem Merkmal, dass der Aktorhebel um die zweite Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar ist, ist zu verstehen, dass der Aktorhebel nicht notwendigerweise um 360° oder mehr relativ zu dem Gehäuse drehbar sein muss, sondern der Aktorhebel ist beispielsweise um weniger als 360°, insbesondere um höchstens 300°, ganz insbesondere um höchstens 200° und ganz insbesondere um höchstens 180°, um die zweite Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass die Öffnung als ein Langloch ausgebildet ist, dessen Längserstreckungsrichtung mit der ersten Drehachse zusammenfällt oder parallel zur ersten Drehachse verläuft, mithin in axialer Richtung der elektrischen Antriebsrichtung verläuft.
Das zweite Hebelsegment des Aktorhebels greift in eine Nut der Schiebemuffe ein, wodurch die Schiebemuffe durch um die zweite Drehachse und relativ zu dem Gehäuse erfolgendes Drehen des Aktorhebels entlang der ersten Drehachse, das heißt entlang einer Bewegungsrichtung relativ zu dem Gehäuse zwischen wenigstens zwei Stellungen verschiebbar ist. Die Bewegungsrichtung fällt dabei mit der ersten Drehachse zusammen oder die Bewegungsrichtung verläuft parallel zur ersten Drehachse.
Eine erste der Stellungen der Schiebemuffe ist eine Neutralstellung der Schiebemuffe, welche in der Neutralstellung bezogen auf die Außenverzahnungen lediglich mit der ersten Außenverzahnung drehfest verbunden ist, sodass die Schiebemuffe in der Neutralstellung bezogen auf die Getriebeelemente ausschließlich mit dem ersten Getriebeelement drehfest verbunden ist. Dadurch gibt die Schaltmuffe in der Neutralstellung eine Relativdrehung zwischen den Getriebeelementen um die erste Drehachse frei. Mit anderen Worten gibt die Schiebemuffe in der Neutralstellung die Getriebeelemente für eine relativ zueinander um die erste Drehachse erfolgende Drehung frei. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt können sich die Getriebeelemente in der Neutralstellung der Schiebemuffe um die erste Drehachse relativ zueinander drehen. Dies bedeutet, dass die Getriebeelemente in der Neutralstellung der Schiebemuffe nicht drehfest miteinander verbunden sind.
Eine zweite der Stellungen der Schiebemuffe ist eine Koppelstellung der Schiebemuffe, welche in der Koppelstellung sowohl mit der ersten Außenverzahnung als auch mit der zweiten Außenverzahnung und somit sowohl mit dem ersten Getriebeelement als auch mit dem zweiten Getriebeelement drehfest verbunden ist. Hierdurch sind die Getriebeelemente in der Koppelstellung über die Schiebemuffe drehfest miteinander verbunden, sodass sie gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig um die erste Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar sind. Wird beispielsweise, insbesondere mittels der elektrischen Maschine, das erste Getriebeelement angetrieben und dadurch um die erste Drehachse relativ zu dem Gehäuse gedreht, während sich die Schiebemuffe in der Neutralstellung befindet, so wird das zweite Getriebeelement nicht über die Schiebemuffe von dem ersten Getriebeelement angetrieben, und das erste Getriebeelement wird um die erste Drehachse relativ zu dem zweiten Getriebeelement gedreht. Wird jedoch das erste Getriebeelement, insbesondere mittels der elektrischen Maschine, angetrieben, während sich die Schiebemuffe, welche auch als Schaltmuffe bezeichnet wird, in der Koppelstellung befindet, so wird das zweite Getriebeelement über die Schiebemuffe von dem ersten Getriebeelement angetrieben, und die Getriebeelemente werden, insbesondere gleichzeitig beziehungsweise gemeinsam, um die erste Drehachse relativ zu dem Gehäuse gedreht. Dadurch, dass der Aktorhebel die Öffnung des Gehäuses durchdringt, kreuzt oder überkreuzt der Aktorhebel sozusagen das Gehäuse, sodass eine besonders kompakte Anordnung der Schiebemuffe realisiert werden kann. In der Folge ist eine besonders kompakte und somit bauraumgünstige Bauweise der elektrischen Antriebseinrichtung darstellbar.
Da die Getriebeelemente mittels der Außenverzahnungen und der Schiebemuffe formschlüssig drehfest miteinander verbindbar sind, das heißt da die Getriebeelemente in der Koppelstellung der Schiebemuffe mittels der Schiebemuffe und der Außenverzahnungen formschlüssig drehfest miteinander verbunden sind, ist oder bildet die Schiebemuffe ein Klauenschaltelement. Hierdurch ist eine effektive und effiziente, drehfeste Verbindung oder Kopplung der Getriebeelemente darstellbar. Die Erfindung ermöglicht somit eine besonders kompakte Anordnung des genannten Klauenschaltelements. Insbesondere ist eine umgreifende Anordnung mit der genannten Überkreuzung möglich, sodass insbesondere die Getriebeelemente und/oder wenigstens ein oder mehrere, andere Getriebebauteile der elektrischen Antriebseinrichtung, insbesondere des Getriebes, vorteilhaft und bauraumgünstig angeordnet werden können.
Dadurch können im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen neue und besonders bauraumgünstige Getriebestrukturen dargestellt werden.
Um eine besonders kompakte Bauweise der elektrischen Antriebseinrichtung realisieren zu können, ist es bei einer Ausführungsform vorgesehen, dass sich der Aktorhebel entlang der ersten Drehachse und somit in axialer Richtung der elektrischen Antriebseinrichtung betrachtet vollständig innerhalb eines Bereichs erstreckt, welcher entlang der ersten Drehachse betrachtet und somit in axialer Richtung der elektrischen Antriebseinrichtung auf gleicher Höhe wie die Schaltmuffe, die erste Außenverzahnung und die zweite Außenverzahnung angeordnet ist. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Aktorhebel in axialer Richtung der elektrischen Antriebseinrichtung nicht breiter als die Schiebemuffe, die erste Außenverzahnung oder die zweite Außenverzahnung ist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist es vorzugsweise vorgesehen, dass sich der Aktorhebel radial innerhalb des Bereiches erstreckt, der axial überlappend mit oder zu der Schiebemuffe, der ersten Außenverzahnung und der zweiten Außenverzahnung angeordnet ist. Unter dem Begriff „radial“ ist aber die radiale Richtung der elektrischen Antriebseinrichtung zu verstehen, deren radiale Richtung senkrecht zur axialen Richtung der elektrischen Antriebseinrichtung verläuft.
Um einen besonders kompakten Aufbau der elektrischen Antriebseinrichtung realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass entlang der ersten Drehachse betrachtet sowohl diesseits als auch jenseits der Schiebemuffe jeweils wenigstens ein Lagerungselement angeordnet ist. Dies bedeutet, dass entlang der ersten Drehachse betrachtet sowohl auf einer ersten Seite der Schiebemuffe als auch auf einer zweiten Seite der Schiebemuffe jeweils wenigstens ein Lagerungselement angeordnet ist, wobei die zweite Seite der Schiebemuffe in axialer Richtung der elektrischen Antriebseinrichtung, mithin entlang der ersten Drehachse betrachtet von der ersten Seite der Schiebemuffe wegweist beziehungsweise umgekehrt. Dabei ist das jeweilige Lagerungselement in eine senkrecht zur ersten Drehachse verlaufende und dabei insbesondere in radialer Richtung der elektronischen Antriebseinrichtung nach außen weisende, auch als Abstützrichtung bezeichnende Richtung an einer Wandung des Gehäuses, insbesondere direkt, abgestützt, wobei die Öffnung des Gehäuses in der Wandung des Gehäuses ausgebildet ist. Mit anderen Worten durchdringt oder durchsetzt die Öffnung die Wandung, sodass auch der Aktorhebel die Wandung durchsetzt oder durchdringt. Ganz vorzugsweise ist die Wandung einstückig ausgebildet, mithin aus einem einzigen Stück gebildet, sodass die Wandung vorzugsweise durch einen Monoblock gebildet oder als ein Monoblock ausgebildet ist.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass über ein erstes der Lagerungselemente das erste Getriebeelement drehbar an der Wandung und dadurch an dem Gehäuse gelagert ist. Beispielsweise ist das erste Lagerungselement in eine der Abstützrichtung entgegengesetzte, zweite Abstützrichtung, insbesondere direkt, an dem ersten Getriebeelement abgestützt. Hierdurch kann eine besonders kompakte Bauweise dargestellt werden.
Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass über ein zweites der Lagerungselemente das zweite Getriebeelement drehbar an der Wandung und dadurch an dem Gehäuse gelagert ist, wobei beispielsweise das zweite Lagerungselement insbesondere in die zweite Abstützrichtung, insbesondere direkt, an dem zweiten Getriebeelement abgestützt ist. Dadurch kann das zweite Getriebeelement besonders bauraumgünstig gelagert werden.
Um den Bauraumbedarf der elektrischen Antriebseinrichtung besonders gering halten zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das zweite Getriebeelement als ein Planetenradsatzelement ausgebildet ist. Mit anderen Worten weist die elektrische Antriebseinrichtung, insbesondere das Getriebe, wenigstens einen Planetenradsatz auf, welcher auch als Planetensatz oder Planetengetriebe bezeichnet wird. Der Planetenradsatz weist ein Sonnenrad, einen auch als Steg bezeichneten Planetenträger und ein Hohlrad auf, wobei das Sonnenrad, der Planetenträger und das Hohlrad des Planetenradsatzes auch als Planetengetriebeelemente bezeichnet werden. Dabei ist das genannte Planetenradsatzelement eines der Planetengetriebeelemente, sodass das zweite Getriebeelement eines der Planetengetriebeelemente ist.
Um dabei einen besonders geringen Bauraumbedarf der elektrischen Antriebseinrichtung realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das zweite Getriebeelement das Sonnenrad des Planetenradsatzes ist.
Um einen besonders geringen Bauraumbedarf der elektrischen Antriebseinrichtung realisieren zu können, hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das erste Getriebeelement als eine Rotorwelle eines Rotors der elektrischen Maschine der elektrischen Antriebseinrichtung ausgebildet ist. Mit anderen Worten weist die elektrische Maschine den genannten Rotor auf. Beispielsweise weist die elektrische Maschine auch einen Stator auf, mittels welchem der Rotor antreibbar und dadurch um eine Maschinendrehachse relativ zu dem Stator und relativ zu dem Gehäuse drehbar ist. Insbesondere ist es denkbar, dass die Maschinendrehachse mit der ersten Drehachse zusammenfällt. Über die Rotorwelle und somit über den Rotor kann die elektrische Maschine Antriebsdrehmomente zum, insbesondere rein, elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen.
Ferner hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das erste Getriebeelement als eine Abtriebswelle der elektrischen Antriebseinrichtung ausgebildet ist. Die Abtriebswelle ist beispielsweise um eine Abtriebswellendrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar, wobei die Abtriebswellendrehachse mit der ersten Drehachse und/oder mit der Maschinendrehachse zusammenfallen kann. Insbesondere dann, wenn das erste Getriebeelement die Abtriebswelle ist, ist es denkbar, dass die Maschinendrehachse parallel zur ersten Drehachse und somit parallel zur Abtriebswellendrehachse verläuft und von der ersten Drehachse beziehungsweise von der Abtriebswellendrehachse beabstandet ist. Über die Abtriebswelle kann die elektrische Antriebseinrichtung Drehmomente zum, insbesondere rein, elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen, wobei das jeweilige Drehmoment beispielsweise aus dem jeweiligen Antriebsdrehmoment resultiert, dass die elektrische Maschine über ihren Rotor und dabei insbesondere über ihre Rotorwelle bereitstellen kann. Hierdurch kann ein besonders kompakter Aufbau der elektrischen Antriebseinrichtung realisiert werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches wenigstens eine elektrische Antriebseinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Fig. 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 Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer elektrischen Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen.
Die einzige Fig. Zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Längsschnittansicht eine elektrische Antriebseinrichtung 10 für ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes und einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die elektrische Antriebseinrichtung 10 aufweist und mittels der elektrischen Antriebseinrichtung 10, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Beispielsweise weist das Kraftfahrzeug wenigstens oder genau zwei einfach auch als Achsen bezeichnete Fahrzeugachsen auf, welche in Fahrzeuglängsrichtung des Fahrzeugs hintereinander und somit aufeinanderfolgend angeordnet sind. Die jeweilige Fahrzeugachse weist beispielsweise wenigstens oder genau zwei einfach auch als Räder bezeichnete Fahrzeugräder auf, wobei die jeweiligen Fahrzeugräder der jeweiligen Fahrzeugachse auf in Fahrzeugquerrichtung des Fahrzeugs einander gegenüberliegenden Seiten des Fahrzeugs angeordnet sind. Die Fahrzeugräder sind Bodenkontaktelemente, über welche das Fahrzeug in Fahrzeughochrichtung des Fahrzeugs nach unten hin an einem Boden abstützbar oder abgestützt ist. Wird das Fahrzeug mittels der elektrischen Antriebseinrichtung 10 angetrieben und dadurch entlang des Bodens gefahren, während das Fahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten hin über die Bodenkontaktelemente an dem Boden abgestützt ist, so rollen die Fahrzeugräder, insbesondere direkt, an dem Boden ab. Beispielsweise können mittels der elektrischen Antriebseinrichtung 10 wenigstens oder genau zwei der Fahrzeugräder angetrieben werden.
Die elektrische Antriebseinrichtung 10 weist ein Gehäuse 12 auf, welches einen auch als Aufnahmeraum bezeichneten Aufnahmebereich 14 umgibt, mithin umschließt. Des Weiteren umfasst die elektrische Antriebseinrichtung 10 ein erstes Getriebeelement 16, welches um eine erste Drehachse 18 relativ zu dem Gehäuse 12 drehbar ist. Das erste Getriebeelement 16 ist zumindest teilweise in dem Gehäuse 12 angeordnet. Außerdem weist das erste Getriebeelement 16, welches auch als erstes Bauteil oder erstes Bauelement bezeichnet wird, eine erste Außenverzahnung 20 auf. Somit ist auch die Außenverzahnung 20 um die erste Drehachse 18 relativ zu dem Gehäuse 12 drehbar.
Die elektrische Antriebseinrichtung 10 weist außerdem ein zweites Getriebeelement 22 auf, welches um die erste Drehachse 18 relativ zu dem Gehäuse 12 drehbar ist. Das zweite Getriebeelement 22 welches auch als zweites Bauteil oder zweites Bauelement bezeichnet wird, ist um die erste Drehachse 18 drehbar auf dem ersten Getriebeelement 16 gelagert. Die Getriebeelemente 16 und 22 sind somit koaxial zueinander angeordnet und zumindest teilweise ineinander angeordnet, derart, dass ein erster Längenbereich 24 des Getriebeelements 22 auf einem zweiten Längenbereich 26 des ersten Getriebeelements 16 angeordnet ist. Bei dem in der Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Getriebeelement 22 über seinen Längenbereich 24 und ein beispielsweise als Wälzlager ausgebildetes Lager 28 auf dem Längenbereich 26 und somit dem Getriebeelement 16 drehbar gelagert, sodass die Getriebeelemente 16 und 22 dann, wenn sie nicht drehfest miteinander verbunden sind, um die Drehachse 18 relativ zueinander drehbar sind. Auch das Getriebeelement 22 ist zumindest teilweise in dem Gehäuse 12 angeordnet.
Die elektrische Antriebseinrichtung 10 weist des Weiteren eine Schalteinrichtung 30 auf, mittels welcher, wie im Folgenden noch genau erläutert wird, die Getriebeelemente 16 und 22 drehfest miteinander gekoppelt werden können. Hierfür umfasst die Schalteinrichtung 30 eine Schiebemuffe 32, welche entlang einer durch einen Doppelpfeil 34 veranschaulichten Bewegungsrichtung relativ zu dem Gehäuse 12 und vorzugsweise auch relativ zu den Getriebeelementen 16 und 22 zwischen wenigstens zwei Stellungen verschoben werden kann. Die Schiebemuffe 32 ist, insbesondere permanent, drehfest mit der ersten Außenverzahnung 20 verbunden. Das zweite Getriebeelement 22 weist eine zweite Außenverzahnung 36 auf, welche sich entlang der ersten Drehachse 18 betrachtet, insbesondere vollständig, an die Außenverzahnung 20 anschließt. Die erste Drehachse 18 verläuft in axialer Richtung der elektrischen Antriebseinrichtung 10, insbesondere derart, dass die erste Drehachse 18 mit der axialen Richtung der elektrischen Antriebseinrichtung 10 zusammenfällt oder parallel zur axialen Richtung der elektrischen Antriebseinrichtung 10 verläuft, deren radiale Richtung senkrecht zur axialen Richtung der elektrischen Antriebseinrichtung 10 verläuft.
Die Schalteinrichtung 30 umfasst außerdem einen einfach auch als Hebel bezeichneten Aktorhebel 38, welcher sich senkrecht zu der ersten Drehachse 18 und somit in radialer Richtung der elektrischen Antriebseinrichtung 10 erstreckt. Der Aktorhebel 38 ist um eine senkrecht zur ersten Drehachse 18 verlaufende, zweite Drehachse 40 relativ zu dem Gehäuse 12 und vorzugsweise auch relativ zu den Getriebeelementen 16 und 22 und relativ zu der Schiebemuffe 32, welche auch als Schaltmuffe bezeichnet wird, drehbar.
Aus der Fig. ist erkennbar, dass das Gehäuse 12 eine in dem Aufnahmebereich 14 angeordnete Wandung 42 aufweist, welche als ein Festkörper und eigensteif, das heißt formstabil ausgebildet ist. In der Wandung 42 ist eine als Durchgangsöffnung ausgebildete Öffnung 44 des Gehäuses 12 ausgebildet, so dass die Wandung 42 von der Öffnung 44 durchsetzt oder durchdrungen ist. Die Öffnung 44 ist auch in dem Aufnahmebereich 14 angeordnet. Es ist erkennbar, dass der Aktorhebel 38 die Öffnung 44 und somit die Wandung 42 durchdringt, so dass ein erster Teil des Aktorhebels 38 in radialer Richtung der elektrischen Antriebseinrichtung 10 und somit entlang der zweiten Drehachse 40 betrachtet auf einer ersten Seite der Wandung 42 angeordnet ist. Ein zweiter Teil des Aktorhebels 38 ist in radialer Richtung der elektrischen Antriebseinrichtung 10 und somit entlang der zweiten Drehachse 40 betrachtet auf einer zweiten Seite der Wandung 42 angeordnet, wobei die zweite Seite der Wandung 42 in radialer Richtung der elektrischen Antriebseinrichtung 10 und somit entlang der Drehachse 40 von der ersten Seite der Wandung 42 wegweist beziehungsweise umgekehrt. Dabei sind auch die Schiebemuffe 32 und die Außenverzahnungen 20 und 36 auf der zweiten Seite der Wandung 42 angeordnet.
Die Schalteinrichtung 30 weist außerdem eine in der Fig. besonders schematisch dargestellte, elektromechanische Betätigungseinrichtung 46 auf, welche in dem Gehäuse 12 oder außerhalb des Gehäuses angeordnet sein kann. Dabei weist der Aktorhebel 38 ein erstes Hebelsegment 48 auf, welches auf der ersten Seite der Wandung 42 angeordnet ist. Somit ist beispielsweise der erste Teil des Aktorhebels 38 das erste Hebelsegment 48 oder ein Teil des ersten Hebelsegments 48. Das Hebelsegment 48 ist mit der Betätigungseinrichtung 46 verbunden oder gekoppelt, so dass der Aktorhebel 38 über sein erstes Hebelsegment 48 mit der Betätigungseinrichtung 46 gekoppelt oder verbunden ist. Dadurch ist der Aktorhebel 38 mittels der Betätigungseinrichtung 46 betätigbar und dadurch um die zweite Drehachse 40 relativ zu dem Gehäuse 12 drehbar.
Der Aktorhebel 38 weist ein zweites Hebelsegment 50 auf, welches auf der zweiten Seite der Wandung 42 angeordnet ist. Somit ist beispielsweise der genannte, zweite Teil des Aktorhebels 38 das zweite Hebelsegment 50 oder ein Teil des zweiten Hebelsegments 50. Das Hebelsegment 50 greift in eine korrespondierende Nut 52 der Schiebemuffe 32 ein, so dass der Aktorhebel 38 auf der zweiten Seite der Wandung 42 formschlüssig mit der Schiebemuffe 32 gekoppelt ist. Der Aktorhebel 38 weist auch eine in Längserstreckungsrichtung des Aktorhebels 38 zwischen den Hebelsegmenten 48, 50 angeordnete Kröpfung 55 auf, so dass beispielsweise das Hebelsegment 50 in eine senkrecht zur Drehachse 40 verlaufende Richtung versetzt zum Hebelsegment 48 angeordnet ist. Hierdurch wird die Schiebemuffe 32 entlang der durch den Doppelpfeil 34 veranschaulichten Bewegungsrichtung relativ zu dem Gehäuse 12 und vorzugsweise auch relativ zu den Getriebeelementen 16 und 22 verschoben, wenn der Aktorhebel 38 relativ zu dem Gehäuse 12 um die zweite Drehachse 40 mittels der Betätigungseinrichtung 46 gedreht wird. Somit ist die Schiebemuffe 32 durch um die Drehachse 40 und relativ zu dem Gehäuse 12 erfolgendes Hin- und Herdrehen des Aktorhebels 38 entlang der Bewegungsrichtung relativ zu dem Gehäuse 12 hin- und herschiebbar, wodurch die Schiebemuffe 32 zwischen den genannten Stellungen verschiebbar ist.
Eine erste der Stellungen ist eine in der Fig. mit N bezeichnete Neutralstellung, in welcher die Schiebemuffe 32 bezogen auf die Außenverzahnungen 20 und 36 lediglich beziehungsweise ausschließlich mit der ersten Außenverzahnung 20 drehfest verbunden ist. Somit gibt die Schiebemuffe 32 in der Neutralstellung N eine Relativdrehung zwischen den Getriebeelementen 16 und 22 um die erste Drehachse 18 frei. Eine zweite der Stellungen ist eine in der Fig. mit K bezeichnete Koppelstellung, in welcher die Schiebemuffe 32 sowohl mit der ersten Außenverzahnung 20 als auch mit der zweiten Außenverzahnung 36 drehfest verbunden ist. Hierdurch sind die Getriebeelemente 16 und 22 über die Schiebemuffe 32 drehfest miteinander verbunden. Mit anderen Worten, in der Neutralstellung N ist die Schiebemuffe 32 bezogen auf die Getriebeelemente 16 und 22 ausschließlich mit den Getriebeelement 16 drehfest verbunden, so dass dann, wenn das Getriebeelement 16 um die Drehachse 18 relativ zu dem Gehäuse gedreht wird, die Schiebemuffe 32 mit dem Getriebeelement 16 um die Drehachse 18 relativ zu dem Gehäuse 12 mitgedreht wird, jedoch das Getriebeelement 22 nicht über die Schiebemuffe 32 von dem Getriebeelement 16 angetrieben wird. In der Koppelstellung K jedoch ist die Schiebemuffe 32 mit beiden Getriebeelementen 16 und 22 drehfest verbunden, so dass dann, wenn das Getriebeelement 16 und mit diesem die Schiebemuffe 32 angetrieben und somit um die Drehachse 18 relativ zum Gehäuse 12 gedreht werden, das Getriebeelement 22 über die Schiebemuffe 32 von dem Getriebeelement 16 angetrieben und somit ebenfalls um die Drehachse 18 relativ zu dem Gehäuse 12 gedreht wird.
Um eine besonders kompakte Bauweise zu realisieren, erstreckt sich der Aktorhebel 38 entlang der ersten Drehachse 18 betrachtet und somit in axialer Richtung der elektrischen Antriebseinrichtung 10 vollständig innerhalb eines Bereichs B, welcher auch als axialer Bereich bezeichnet wird. Dabei sind zumindest ein Teil der Außenverzahnung 36, die, insbesondere vollständige, Außenverzahnung 20 und die Schiebemuffe 32 insbesondere sowohl in der Neutralstellung N als auch in der Koppelstellung K innerhalb des axialen Bereiches B angeordnet.
Die Außenverzahnungen 20 und 36 sind Schiebeverzahnungen, da die Schiebemuffe 32 relativ zu den Schiebeverzahnungen entlang der Bewegungsrichtung verschiebbar ist und hierdurch wahlweise mit der Außenverzahnung 36 drehfest verbunden oder von der Außenverzahnung 36 entkoppelt werden kann. Der axiale Bereich B ist somit ein Bereich mit allen Schiebeverzahnungen, dem Eingriff des Aktorhebels 38 in die Schiebemuffe 32 sowie ein axialer Bewegungsraum der Schiebemuffe 32. Außerdem ist die gesamte Öffnung 44 in dem axialen Bereich B angeordnet. Da der Aktorhebel 38 die Öffnung 44 und somit die Wandung 42 durchdringt, kreuzt oder überkreuzt sozusagen der Aktorhebel 38 das Gehäuse 12, wodurch eine besonders kompakte Bauweise darstellbar ist.
Entlang der ersten Drehachse 18 betrachtet, ist sowohl diesseits als auch jenseits der Schiebemuffe 32 jeweils wenigstens ein Lagerungselement 54, 56 angeordnet. Das als Wälzlager, insbesondere als Kugellager, ausgebildete Lagerungselement 54 ist in einer senkrecht zur ersten Drehachse 18 verlaufende und in der Fig. durch einen Pfeil 58 veranschaulichte Abstützrichtung, insbesondere direkt, an der Wandung 42 abgestützt. Das vorliegend als Wälzlager, insbesondere als Kugellager, ausgebildete Lagerungselement 56 ist in die Abstützrichtung, insbesondere direkt, an der Wandung 42 abgestützt. Bei dem in der Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Wandung 42 einstückig ausgebildet, mithin aus einem einzigen Stück gebildet. Das Lagerungselement 54 wird auch als erstes Lagerungselement bezeichnet und das Lagerungselement 56 wird auch als zweites Lagerungselement bezeichnet. Über das erste Lagerungselement 54 ist das erste Getriebeelement 16 drehbar an dem Gehäuse 12 gelagert. Über das zweite Lagerungselement 56 ist das zweite Getriebeelement 22 drehbar an dem Gehäuse 12, insbesondere an der Wandung 42, gelagert.
Beispielsweise umfasst die elektrische Antriebseinrichtung 10 einen Planetenradsatz, welcher beispielsweise ein Sonnenrad als erstes Planetengetriebeelement, einen Planetenträger als zweites Planetengetriebeelement und ein Hohlrad als drittes Planetengetriebeelement aufweist. Dabei ist vorzugsweise das zweite Getriebeelement als ein Planetenradsatzelement des Planetenradsatzes ausgebildet, sodass das Planetenradsatzelement eines der Planetengetriebeelemente ist. Bei dem in der Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel ist das zweite Getriebeelement 22 als das genannte Hohlrad des Planetenradsatzes ausgebildet.
Des Weiteren ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das erste Getriebeelement als eine Rotorwelle eines Rotors der elektrischen Maschine der elektrischen Antriebseinrichtung 10 ausgebildet ist, oder das erste Getriebeelement ist als eine Abtriebswelle der elektrischen Antriebseinrichtung ausgebildet. Dadurch kann eine besonders kompakte Bauweise dargestellt werden.
Bezugszeichenliste

10: elektrische Antriebseinrichtung
12: Gehäuse
14: Aufnahmebereich
16: erstes Getriebeelement
18: erste Drehachse
20: erste Außenverzahnung
22: zweites Getriebeelement
24: erster Längenbereich
26: zweiter Längenbereich
28: Lager
30: Schalteinrichtung
32: Schiebemuffe
34: Doppelpfeil
36: zweite Außenverzahnung
38: Aktorhebel
40: zweite Drehachse
42: Wandung
44: Öffnung
46: elektromechanische Betätigungseinrichtung
48: erstes Hebelsegment
50: zweites Hebelsegment
52: Nut
54: erstes Lagerungselement
55: Kröpfung
56: zweites Lagerungselement
B: Bereich
K: Koppelstellung
N: Neutralstellung

Claims

Elektrische Antriebseinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (12), mit einem in dem Gehäuse (12) angeordneten, ersten Getriebeelement (16), welches eine erste Außenverzahnung (20) aufweist, mit einem mit einem in dem Gehäuse (12) angeordneten, zweiten Getriebeelement (22), welches eine zweite Außenverzahnung (36) aufweist und um eine erste Drehachse (18) drehbar auf dem ersten Getriebeelement (16) gelagert ist, und mit einer Schalteinrichtung (30) zur drehfesten Kopplung der Getriebeelemente (16, 22), wobei die Schalteinrichtung (30) aufweist: - eine Schiebemuffe (32), welche mit der ersten Außenverzahnung (20) drehfest verbunden ist; - einen Aktorhebel (38), welcher sich senkrecht zu der ersten Drehachse (18) erstreckt und um eine senkrecht zur ersten Drehachse (18) verlaufende, zweite Drehachse (40) relativ zu dem Gehäuse (12) drehbar gelagert ist und wenigstens eine Öffnung (44) des Gehäuses (12) durchdringt; - eine elektromechanische Betätigungseinrichtung (46), mit welcher ein erstes Hebelsegment (48) des Aktorhebels (28) verbunden ist, welcher mittels der Betätigungseinrichtung (46) um die zweite Drehachse (40) relativ zu dem Gehäuse (12) drehbar ist, wobei: ◯ der Aktorhebel (38) ein zweites Hebelsegment (50) und eine zwischen dem ersten Hebelsegment (48) und dem zweiten Hebelsegment (50) angeordnete Kröpfung (55) aufweist; und ◯ das zweite Hebelsegment (50) des Aktorhebels (28) in eine Nut (52) der Schiebemuffe (32) eingreift, wodurch durch Drehen des Aktorhebels (18) die Schiebemuffe (32) entlang der ersten Drehachse (18) verschiebbar ist zwischen: ■ einer Neutralstellung (N), in welcher die Schiebemuffe (32) bezogen auf die Außenverzahnungen (20, 36) lediglich mit der ersten Außenverzahnung (20) drehfest verbunden ist und dadurch eine Relativdrehung zwischen den Getriebeelementen (16, 22) um die erste Drehachse (18) freigibt; und ■ einer Koppelstellung (K), in welcher die Schiebemuffe (32) mit der ersten Außenverzahnung (20) und der zweiten Außenverzahnung (36) drehfest verbunden ist, wodurch die Getriebeelemente (16, 22) über die Schiebemuffe (32) drehfest miteinander verbunden sind.
Elektrische Antriebseinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der der Aktorhebel (38) entlang der ersten Drehachse (18) betrachtet vollständig innerhalb eines Bereichs (B) erstreckt, welcher entlang der ersten Drehachse (18) betrachtet auf gleicher Höhe wie die Schiebemuffe (32), die erste Außenverzahnung (20) und die zweite Außenverzahnung (36) angeordnet ist.
Elektrische Antriebseinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der ersten Drehachse (18) betrachtet sowohl diesseits als auch jenseits der Schiebemuffe (32) jeweils wenigstens ein Lagerungselement (54, 56) angeordnet ist, welches in eine senkrecht zur ersten Drehachse (18) verlaufende Richtung (58) an einer Wandung (42) des Gehäuses (12), in dessen Wandung (42) die Öffnung (44) ausgebildet ist, abgestützt ist.
Elektrische Antriebseinrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass über ein erstes der Lagerungselemente (54, 56) das erste Getriebeelement (16) drehbar an der Wandung (42) und dadurch an dem Gehäuse (12) gelagert ist.
Elektrische Antriebseinrichtung (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass über ein zweites der Lagerungselemente (54, 56) das zweite Getriebeelement (22) drehbar an der Wandung (42) und dadurch an dem Gehäuse (12) gelagert ist.
Elektrische Antriebseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Getriebeelement (22) als ein Planetenradsatzelement ausgebildet.
Elektrische Antriebseinrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Getriebeelement (22) als ein Sonnenrad ausgebildet ist.
Elektrische Antriebseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Getriebeelement (16) als eine Rotorwelle eines Rotors einer elektrischen Maschine der elektrischen Antriebseinrichtung (10) ausgebildet ist.
Elektrische Antriebseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Getriebeelement (16) als eine Abtriebswelle der elektrischen Antriebseinrichtung (10) ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug, mit einer elektrischen Antriebseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.