DE102022209057A1 - Kraftfahrzeuggetriebe für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug - Google Patents

Kraftfahrzeuggetriebe für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeuggetriebe (9), umfassend eine erste Antriebswelle (16), eine zweite Antriebswelle (17), eine Abtriebswelle (18) sowie einen ersten Planetenradsatz (P1) und einen zweiten Planetenradsatz (P2), wobei die Antriebswellen (16, 17) jeweils für eine Koppelung mit je einer Antriebsmaschine vorgesehen sind. Zudem sind zumindest funktional ein erstes Schaltelement (A), ein zweites Schaltelement (B), ein drittes Schaltelement (C) und ein viertes Schaltelement (D) vorgesehen. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit (4), eine Antriebsachse, ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuggetriebes.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeuggetriebe für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, umfassend eine erste Antriebswelle, eine zweite Antriebswelle, eine Abtriebswelle sowie einen ersten Planetenradsatz und einen zweiten Planetenradsatz, wobei die erste Antriebswelle für eine Koppelung mit einer ersten Antriebsmaschine, insbesondere einer ersten Elektromaschine, und die zweite Antriebswelle für eine Koppelung mit einer zweiten Antriebsmaschine, insbesondere einer zweiten Elektromaschine, vorgesehen ist, wobei der erste Planetenradsatz und der zweite Planetenradsatz jeweils je ein erstes Element, je ein zweites Element und je ein drittes Element in Form je eines Sonnenrades, je eines Planetenstegs und je eines Hohlrades aufweisen, wobei zumindest funktional ein erstes Schaltelement, ein zweites Schaltelement, ein drittes Schaltelement und ein viertes Schaltelement vorgesehen sind, wobei das erste Element des ersten Planetenradsatzes drehfest mit der ersten Antriebswelle verbunden und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes festgesetzt ist, wobei das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist, und wobei das zumindest funktional vorgesehene, vierte Schaltelement dazu eingerichtet ist, in einem geschlossenen Zustand die erste Antriebswelle und die zweite Antriebswelle drehfest miteinander in Verbindung zu bringen. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, eine Antriebachse für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuggetriebes.
  • Bei als Elektro- und Hybridfahrzeug ausgeführten Kraftfahrzeugen wird zum Teil in einem jeweiligen Antriebsstrang zwischen mindestens einer Elektromaschine und Antriebsrädern des jeweiligen Kraftfahrzeuges ein Kraftfahrzeuggetriebe vorgesehen, um eine Antriebsbewegung der mindestens einen Elektromaschine insbesondere ins Langsame zu den Antriebsrädern übersetzen zu können. Neben eingängig ausgebildeten Getrieben kommen hierbei auch teilweise Kraftfahrzeuggetriebe zur Anwendung, bei denen zwei oder mehr Gänge geschaltet werden können.
  • Aus der DE 10 2019 214 986 A1 geht eine Antriebsachse eines Elektrofahrzeuges hervor, wobei bei dieser Antriebsachse eine Antriebseinheit mit einem Kraftfahrzeuggetriebe und zwei Elektromaschinen vorgesehen ist. Die Rotoren der beiden Elektromaschine sind jeweils drehfest mit je einer zugehörigen Antriebswelle des Kraftfahrzeuggetriebes verbunden. Des Weiteren weist das Kraftfahrzeuggetriebe zwei Planetenradsätze auf, welche jeweils durch je ein Sonnenrad, je einen Planetenträger und je ein Hohlrad gebildet sind. Dabei ist das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes drehfest mit der einen Antriebswelle verbunden, während das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes permanent festgesetzt ist. Zudem sind bei dem Kraftfahrzeuggetriebe von der Funktion her fünf Schaltelemente gebildet, durch deren selektive Betätigung drei unterschiedliche Gänge zur Koppelung der Antriebswellen und damit auch der Elektromaschinen mit einer Abtriebswelle des Kraftfahrzeuggetriebes dargestellt werden können, an welcher eine Verbindung zu einem Achsdifferential der Antriebsachse hergestellt ist.
  • Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Kraftfahrzeuggetriebe für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug zu schaffen, wobei bei dem Kraftfahrzeuggetriebe mit einer niedrigeren Anzahl an Schaltelementen eine geeignete Einbindung zweier Antriebsmaschinen realisierbar sein soll.
  • Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Eine Antriebseinheit, in welcher ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeuggetriebe vorgesehen ist, ist ferner Gegenstand der Ansprüche 13 und 14. Ferner betrifft Anspruch 15 eine Antriebsachse für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, während Anspruch 16 ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug zum Gegenstand hat. Schließlich betreffen noch die Ansprüche 17 bis 20 jeweils ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes.
  • Gemäß der Erfindung umfasst ein Kraftfahrzeuggetriebe eine erste Antriebswelle, eine zweite Antriebswelle, eine Abtriebswelle sowie einen ersten Planetenradsatz und einen zweiten Planetenradsatz. Dabei ist die erste Antriebswelle für eine Koppelung mit einer ersten Antriebsmaschine, insbesondere einer ersten Elektromaschine, und die zweite Antriebswelle für eine Koppelung mit einer zweiten Antriebsmaschine, insbesondere einer zweiten Elektromaschine, vorgesehen. Der erste Planetenradsatz und der zweite Planetenradsatz weisen jeweils je ein erstes Element, je ein zweites Element und je ein drittes Element in Form je eines Sonnenrades, je eines Planetenstegs und je eines Hohlrades auf. Des Weiteren sind zumindest funktional ein erstes Schaltelement, ein zweites Schaltelement, ein drittes Schaltelement und ein viertes Schaltelement vorgesehen. Das erste Element des ersten Planetenradsatzes ist drehfest mit der ersten Antriebswelle verbunden, während das dritte Element des ersten Planetenradsatzes festgesetzt ist. Zudem ist das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest mit der Abtriebswelle verbunden. Ferner ist das zumindest funktional vorgesehene, vierte Schaltelement dazu eingerichtet, in einem geschlossenen Zustand die erste Antriebswelle und die zweite Antriebswelle drehfest miteinander in Verbindung zu bringen.
  • Unter einer „Welle“, wie der jeweiligen Antriebswelle oder der Abtriebswelle, ist im Sinne der Erfindung ein rotierbares Bauteil des Getriebes zu verstehen, über welches eine Kraftflussführung zwischen Komponenten ggf. bei gleichzeitiger Betätigung eines zumindest funktional vorgesehenen Schaltelements vorgenommen werden kann. Die jeweilige Welle kann die Komponenten dabei axial oder radial oder auch sowohl axial und radial miteinander verbinden. So kann die jeweilige Welle auch als Zwischenstück vorliegen, über welches eine jeweilige Komponente zum Beispiel rein radial angebunden wird. Ferner kann die jeweilige Welle, je nach Verlauf und Anbindung an die Komponenten bzw. einer Anbindbarkeit an diese, als Vollwelle, als Hohlwelle oder teilweise als Voll- und teilweise als Hohlwelle gestaltet sein. Alternativ oder ergänzend dazu kann die jeweilige Welle ein- oder mehrteilig ausgeführt sein.
  • Mit „axial“ ist im Sinne der Erfindung eine Orientierung in Richtung einer Längsmittelachse des Kraftfahrzeuggetriebes gemeint, parallel zu welcher auch Rotationsachsen von Wellen des Kraftfahrzeuggetriebes und der Elemente der Planetenradsätze orientiert sind. Unter „radial“ ist dann eine Orientierung in Durchmesserrichtung einer jeweiligen Komponente des Getriebes, insbesondere einer jeweiligen Welle oder eines jeweiligen Elements der Planetenradsätze zu verstehen.
  • Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeuggetriebe verfügt über eine erste Antriebswelle und eine zweite Antriebswelle, wobei die beiden Antriebswellen dabei insbesondere koaxial zueinander liegen. Insbesondere sind die erste Antriebswelle und die zweite Antriebswelle dabei jeweils je einem Teilgetriebe des Getriebes zugeordnet, über welches eine Kraftflussführung ausgehend von der jeweiligen Antriebswelle zu der Abtriebswelle vorgenommen werden kann. Die jeweilige Kraftflussführung wird dabei bevorzugt durch das selektive Betätigen der zumindest funktional vorgesehenen Schaltelemente realisiert.
  • Die erste Antriebswelle und die zweite Antriebswelle sind bei dem erfindungsgemä-ßen Kraftfahrzeuggetriebe dafür vorgesehen, jeweils eine antriebsseitige Koppelung zu je einer Antriebsmaschine herzustellen, wobei die jeweilige Antriebswelle hierbei bevorzugt der jeweiligen Koppelung mit genau einer Antriebsmaschine dient. Dazu ist die jeweilige Antriebswelle insbesondere mit je einer Anschlussstelle ausgestattet, an welcher eine Koppelung der jeweiligen Antriebswelle mit der zugehörigen Antriebsmaschine ausgebildet werden kann. Dabei liegt diese Koppelung zwischen der zugehörigen Antriebsmaschine und der jeweiligen Antriebswelle in der Form vor, dass im verbauten Zustand des Kraftfahrzeuggetriebes zwischen einer Drehzahl der jeweiligen Antriebswelle des Kraftfahrzeuggetriebes und einer Drehzahl der zugehörigen Antriebsmaschine stets ein festes Drehzahlverhältnis vorherrscht. So kann im Rahmen der Erfindung zwischen der jeweiligen Antriebswelle und der zugehörigen Antriebsmaschine ggf. noch mindestens eine weitere Übersetzungsstufe, wie beispielsweise eine Stirnradstufe und/oder eine Planetenstufe, vorgesehen sein, über welche eine Vorübersetzung einer Drehbewegung der zugehörigen Antriebsmaschine auf die jeweilige Antriebswelle darstellbar ist. Dabei kann an einer der Antriebswellen eine drehfeste Verbindung zu der zugehörigen Antriebsmaschine hergestellt sein, während die andere Antriebswelle des Kraftfahrzeuggetriebes mit der zugehörigen Antriebsmaschine über mindestens eine zwischenliegende Übersetzungsstufe gekoppelt ist. Besonders bevorzugt erfolgt aber an beiden Antriebswellen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes jeweils eine drehfeste Anbindung der je zugehörigen Antriebsmaschine, so dass die erste Antriebsmaschine und die erste Antriebswelle sowie die zweite Antriebsmaschine und die zweite Antriebswelle im Betrieb jeweils unter derselben Drehzahl laufen.
  • Bei dem Kraftfahrzeuggetriebe handelt es sich insbesondere um ein Hybrid- oder Elektrofahrzeuggetriebe, welches dafür vorgesehen ist, an der jeweiligen Antriebswelle mit je einer zugehörigen Antriebsmaschine in Form jeweils einer Elektromaschine verbunden zu werden. Ein jeweiliger Rotor der einzelnen Elektromaschine kann dabei, wie vorstehend beschrieben, über mindestens eine zwischenliegende Übersetzungsstufe mit der zugehörigen Antriebswelle des Getriebes gekoppelt sein. Besonders bevorzugt ist ein jeweiliger Rotor der einzelnen Elektromaschine im verbauten Zustand des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes aber drehfest mit der zugehörigen Antriebswelle verbunden, so dass der Rotor der ersten Elektromaschine drehfest mit der ersten Antriebswelle und der Rotor der zweiten Elektromaschine drehfest mit der zweiten Antriebswelle in Verbindung steht.
  • Die Abtriebswelle ist bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe insbesondere dafür vorgesehen, eine abtriebsseitige Koppelung des Kraftfahrzeuggetriebes zu Komponenten herzustellen, welche im verbauten Zustand des Kraftfahrzeuggetriebes in Kraftflussrichtung zu Antriebsrädern des jeweiligen Kraftfahrzeuges auf das Kraftfahrzeuggetriebe folgen. Dabei kann an der Abtriebswelle des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes insbesondere eine Koppelung mit einem Differentialradsatz hergestellt sein, welcher koaxial oder achsversetzt zu den Antriebswellen und der Abtriebswelle liegt. Je nach konkreter Einbindung des Kraftfahrzeuggetriebes in einen Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges kann der Differenzialradsatz hierbei als Längs- oder Querdifferential konzipiert sein.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe sind die Antriebswellen und die Abtriebswelle insbesondere koaxial zueinander liegend angeordnet, wobei weiter bevorzugt auch die Planetenradsätze koaxial zu den Antriebswellen und der Abtriebswelle platziert sind. Hierdurch lässt sich ein in radialer Richtung besonders kompakter Aufbau des Kraftfahrzeuggetriebes verwirklichen.
  • Die Planetenradsätze setzen sich jeweils aus je einem ersten Element, je einem zweiten Element und je einem dritten Element zusammen, wobei die Elemente des einzelnen Planetenradsatzes dabei durch jeweils ein Sonnenrad, jeweils einen Planetensteg und jeweils ein Hohlrad gebildet sind. Besonders bevorzugt liegt dabei der einzelne Planetenradsatz als Minus-Planetensatz vor, bei welchem der jeweilige Planetensteg mindestens ein Planetenrad drehbar gelagert führt, wobei das mindestens eine Planetenrad dabei sowohl mit dem jeweiligen Sonnenrad, als auch dem jeweiligen Hohlrad im Zahneingriff steht. Bei einer Ausführung des jeweiligen Planetenradsatzes als Minus-Planetensatz handelt es sich dann insbesondere bei dem ersten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um das jeweilige Sonnenrad, bei dem zweiten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um den jeweiligen Planetensteg und bei dem dritten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um das jeweilige Hohlrad.
  • Alternativ dazu könnte prinzipiell auch einer oder beide Planetenradsätze jeweils als Plus-Planetensatz ausgebildet sein. In diesem Fall ist in dem jeweiligen Planetensteg dann mindestens ein Planetenradpaar drehbar gelagert, von dessen Planetenrädern ein Planetenrad mit dem jeweiligen Sonnenrad und ein Planetenrad mit dem jeweiligen Hohlrad im Zahneingriff steht. Zudem kämmen die Planetenräder des mindestens einen Planetenradpaares untereinander. Im Unterschied zu einer Ausführung als Minus-Planetensatz handelt es sich dann bevorzugt bei dem ersten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um das Sonnenrad, bei dem zweiten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um das Hohlrad und bei dem dritten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um den Planetensteg. Im Vergleich zu einer Ausführung als Minus-Planetensatz ist zudem eine Standübersetzung des jeweiligen Planetenradsatzes um Eins zu erhöhen. Wie vorstehend bereits beschrieben, sind im Sinne der Erfindung aber beide Planetenradsätze bevorzugt als Minus-Planetensätze ausgeführt. Weiter bevorzugt sind bei dem erfindungsgemäßen Elektrofahrzeuggetriebes dabei genau zwei Planetenradsätze vorgesehen.
  • Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeuggetriebe verfügt zumindest funktional über ein erstes Schaltelement, ein zweites Schaltelement, ein drittes Schaltelement und ein viertes Schaltelement, durch deren selektive Betätigung insbesondere unterschiedliche Gänge zwischen der einzelnen Antriebswelle und der Abtriebswelle dargestellt werden können. Dabei können bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe von der Funktion her genau vier Schaltelemente vorgesehen sein, wobei über diese Schaltelemente zwischen den Antriebswellen und der Abtriebswelle dann genau drei unterschiedliche Gänge schaltbar sind. Prinzipiell könnten aber im Rahmen der Erfindung neben dem ersten Schaltelement, dem zweiten Schaltelement, dem dritten Schaltelement und dem vierten Schaltelement zumindest funktional noch ein oder mehrere, weitere Schaltelemente vorgesehen sein.
  • Dass ein jeweiliges Schaltelement „zumindest funktional“ vorgesehen ist, bedeutet im Sinne der Erfindung, dass bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe zumindest die jeweilige Funktion des jeweiligen Schaltelements abgebildet ist. Dabei können die Schaltelemente im Einzelnen tatsächlich physisch als Einzelschaltelement vorliegen oder ihre Funktion wird durch eine andere Komponente abgebildet, wie beispielsweise eine Schalteinrichtung. Eine die Funktion abbildende Komponente kann hierbei dann die Funktion von zwei oder mehr Schaltelementen in einer Einrichtung vereinigen.
  • Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass das erste Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest mit der zweiten Antriebswelle in Verbindung steht. Das zumindest funktional vorgesehene, erste Schaltelement ist dazu eingerichtet, in einem geschlossenen Zustand das zweite Element des ersten Planetenradsatzes drehfest mit der Abtriebswelle zu verbinden, während das zumindest funktional vorgesehene, zweite Schaltelement dazu eingerichtet ist, in einem geschlossenen Zustand das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes festzusetzen. Zudem ist das zumindest funktional vorgesehene, dritte Schaltelement dazu eingerichtet, in einem geschlossenen Zustand das zweite Element des ersten Planetenradsatzes und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander zu verbinden.
  • Dementsprechend stehen bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe also das erste Element des ersten Planetenradsatzes und die erste Antriebswelle permanent drehfest miteinander in Verbindung, wodurch die erste Antriebswelle und das erste Element des ersten Planetenradsatzes ständig gemeinsam rotieren. Das dritte Element des ersten Planetenradsatzes ist permanent festgesetzt, so dass das dritte Element des ersten Planetenradsatzes ständig an einer Drehbewegung gehindert ist. Ferner stehen das erste Element des zweiten Planetenradsatzes und die zweite Antriebswelle ständig drehfest miteinander in Verbindung, was stets eine gemeinsame Rotation des ersten Elements des zweiten Planetenradsatzes und der zweiten Antriebswelle bedeutet. Auch zwischen der Abtriebswelle und dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes besteht eine permanent drehfeste Verbindung, wodurch die Abtriebswelle und das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes ständig gemeinsam rotieren.
  • Die drehfeste Verbindung zwischen der jeweiligen Welle und dem jeweils zugehörigen Element des jeweiligen Planetenradsatzes kann im Rahmen der Erfindung in Form einer drehfesten Verbindung von Einzelkomponenten verwirklicht sein, d.h. die jeweilige Welle und das jeweilige Element des jeweiligen Planetenradsatzes liegen als separate Komponenten vor, die drehfest miteinander in Verbindung stehen. Alternativ dazu kommt aber auch eine einstückige Ausführung der jeweiligen Welle, also der jeweiligen Antriebswelle oder der Abtriebswelle, und des hiermit drehfest verbundenen Elements des jeweiligen Planetenradsatzes infrage.
  • Ein Schließen des zumindest funktional vorgesehenen, ersten Schaltelements hat eine drehfeste Verbindung des zweiten Elements des ersten Planetenradsatzes mit der Abtriebswelle zur Folge, so dass das zweite Element des ersten Planetenradsatzes und die Abtriebswelle im Folgenden gemeinsam rotieren. Wird hingegen das zumindest funktional vorgesehene, zweite Schaltelement in einen geschlossenen Zustand überführt, so wird das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes festgesetzt, wodurch das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes an einer Drehbewegung gehindert ist. Das zumindest funktional vorgesehene, dritte Schaltelement sorgt im geschlossenen Zustand für eine drehfeste Verbindung des zweiten Elements des ersten Planetenradsatzes mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes, so dass das zweite Element des ersten Planetenradsatzes und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes in der Folge gemeinsam rotieren. Ein Schließen des zumindest funktional vorgesehenen, vierten Schaltelements bewirkt eine drehfeste Verbindung der ersten Antriebswelle mit der zweiten Antriebswelle, woraufhin die beiden Antriebswellen mit derselben Drehzahl rotieren.
  • Der permanent festgesetzte Zustand des dritten Elements des ersten Planetenradsatzes sowie das Festsetzen des dritten Elements des zweiten Planetenradsatzes über das zumindest funktional vorgesehene, zweite Schaltelement erfolgt jeweils insbesondere dadurch, dass das jeweilige Element drehfest mit einem permanent festgesetzten, drehfesten Bauelement verbunden ist bzw. hiermit drehfest verbunden wird. Dabei handelt es sich bei dem permanent festgesetzten Bauelement bevorzugt um ein Getriebegehäuse des Kraftfahrzeuggetriebes, einen Teil des Getriebegehäuses oder eine hiermit drehfest verbundene Komponente. Das dritte Element des ersten Planetenradsatzes kann hierbei auch einstückig mit dem permanent festgesetzten Bauelement ausgeführt sein.
  • Bei Komponenten des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes, die erst durch Betätigung eines jeweiligen, zumindest funktional vorgesehenen Schaltelements drehfest miteinander verbunden werden, wird eine Verbindung bevorzugt über eine oder auch mehrere zwischenliegende Wellen verwirklicht. Dabei kommt dabei im Rahmen der Erfindung auch eine jeweilige Ausgestaltung infrage, bei welcher die jeweilige Welle einstückig mit einer der beiden drehfest zu verbindenden Komponenten ausgeführt ist.
  • Eine derartige Ausgestaltung eines Kraftfahrzeuggetriebes hat dabei den Vorteil, dass hierdurch ein kompakt bauendes Getriebe verwirklicht werden kann, mittels welchem eine geeignete Einbindung von zwei Antriebsmaschinen und hier insbesondere von zwei Elektromaschinen möglich ist. Dies kann hierbei mit einer niedrigen Anzahl an Schaltelementen realisiert werden. Insbesondere können bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe mehrere unterschiedliche Gänge dargestellt werden, die für beide angebundene Antriebsmaschinen nutzbar sind, wobei bei einzelnen dieser Gänge aus Effizienzgründen aber auch die Einbindung von nur einer der beiden Antriebsmaschinen möglich ist.
  • So kann das erfindungsgemäße Kraftfahrzeuggetriebe so betrieben werden, dass ein erster Gang zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle geschaltet wird, indem das erste Schaltelement geschlossen wird. In diesem Fall ist dann also nur die an der ersten Antriebswelle angebundene, erste Antriebsmaschine eingebunden, während die zweite Antriebsmaschine abgekoppelt ist. Der erste Gang kann aber auch zusätzlich durch die mit der zweiten Antriebswelle gekoppelten Antriebsmaschine genutzt werden, indem der erste Gang gleichzeitig auch zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle geschaltet wird. Dazu wird zusätzlich zu dem ersten Schaltelement auch noch das vierte Schaltelement geschlossen, wodurch dann beide Antriebswellen und damit auch beide an den Antriebswellen angebundene Antriebsmaschine jeweils mit der Abtriebswelle gekoppelt sind.
  • Ein zweiter Gang kann zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle geschaltet werden, indem das zweite Schaltelement geschlossen wird. Im verbauten Zustand des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes ist dann dementsprechend auch lediglich die zweite, an der zweiten Antriebswelle angebundene Antriebsmaschine mit der Abtriebswelle gekoppelt, während die erste Antriebsmaschine abgekoppelt ist. Auch der zweite Gang kann aber für beide Antriebsmaschinen gleichzeitig genutzt werden, wozu zusätzlich zu dem zweiten Schaltelement noch das vierte Schaltelement geschlossen wird.
  • Schließlich kann noch in einem dritten Gang eine Einbindung der beiden Antriebsmaschinen realisiert werden, indem beide Antriebswellen gleichzeitig jeweils mit der Abtriebswelle gekoppelt werden. Dazu werden das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement gleichzeitig geschlossen.
  • Im Rahmen der Erfindung kann ein Schalten zwischen den drei Gängen insbesondere ohne Zugkraftunterbrechung wie folgt realisiert werden: Dazu wird bevorzugt aus dem ersten Gang bei gleichzeitiger Koppelung beider Antriebswellen mit der Abtriebswelle und damit auch einer gleichzeitigen Einbindung beider Antriebsmaschinen bezüglich der zweiten Antriebswelle lastfrei in den zweiten Gang geschaltet, während an der ersten Antriebswelle mittels der ersten Antriebsmaschine im ersten Gang die Zugkraft gestützt wird. Dazu wird das vierte Schaltelement geöffnet und das zweite Schaltelement geschlossen, wobei hierbei ggf. eine Synchronisierung des zweiten Schaltelements mithilfe einer Drehzahlregelung an der zweiten Antriebsmaschine erfolgt.
  • Im Folgenden wird dann insbesondere hinsichtlich der ersten Antriebswelle und damit der hieran angebundenen, ersten Antriebsmaschine lastfrei in den zweiten Gang geschaltet, während an der zweiten Antriebswelle über die zweite Antriebsmaschine ein Stützen der Zugkraft im zweiten Gang erfolgt. Hierzu wird das erste Schaltelement geöffnet und im Folgenden das vierte Schaltelement geschlossen, wobei ggf. eine Synchronisierung des vierten Schaltelements mithilfe einer Drehzahlregelung an der ersten Antriebsmaschine erfolgt. Dadurch sind dann beide Antriebswellen im zweiten Gang mit der Abtriebswelle gekoppelt und damit auch beide Antriebsmaschinen im zweiten Gang des Kraftfahrzeuggetriebes eingebunden. Bei den Schaltungen zwischen dem ersten Gang und dem zweiten Gang stützt also wechselseitig eine der Antriebsmaschine allein am Abtrieb die Zugkraft, während die andere umschaltet.
  • Für eine weitere Schaltung in den dritten Gang wird dann bevorzugt das vierte Schaltelement geöffnet und das dritte Schaltelement geschlossen, während an der zweiten Antriebswelle und damit über die zweite Antriebsmaschine eine Zugkraft im zweiten Gang gestützt wird. Ggf. erfolgt dabei eine Synchronisierung des dritten Schaltelements über eine Drehzahlregelung an der ersten Antriebsmaschine. Durch entsprechende Momentverteilung an den beiden Antriebsmaschinen kann das zweite Schaltelement anschließend entlastet und dann geöffnet werden. Dadurch ist lediglich noch das dritte Schaltelement geschlossen, wodurch sich ein Überlagerungszustand einstellt, in welchem Antriebsbewegungen der beiden Antriebswellen hin zu der Abtriebswelle überlagert werden. Hierbei sind Drehzahlen der beiden Antriebsmaschinen variabel. Durch entsprechende Einstellungen von Antriebsdrehzahlen kann das vierte Schaltelement dann ggf. synchronisiert und anschließend geschlossen werden, wodurch der dritte Gang zwischen beiden Antriebswellen und der Abtriebswelle geschaltet ist.
  • In vorteilhafter Weise befinden sich beide Antriebsmaschinen am Ende jeder Schaltung vom ersten Gang in den zweiten Ganges sowie vom zweiten Gang in den dritten Gang in einem günstigen Betriebszustand aufgrund einer jeweils günstigen und zu dem jeweiligen Gang passenden Drehzahl. Dies trifft hierbei insbesondere dann zu, wenn beide Antriebsmaschinen als Elektromaschinen gestaltet sind. Bevorzugt ist eine Standübersetzung des ersten Planetenradsatzes betragsmäßig höher als eine Standübersetzung des zweiten Planetenradsatzes, um eine geeignete Übersetzungsreihe des Kraftfahrzeuggetriebes zu erhalten.
  • Der vorgenannte Überlagerungszustand, bei welchem lediglich das dritte Schaltelement geschlossen wird, kann abgesehen zur Darstellung einer Lastschaltung von dem zweiten Gang in den dritten Gang auch länger anhaltend für eine Einbindung der beiden Antriebsmaschinen genutzt werden, wobei Antriebsbewegungen der beiden Antriebsmaschinen dann zu der Abtriebswelle hin überlagert werden.
  • Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist zudem zumindest funktional ein fünftes Schaltelement vorgesehen, welches dazu eingerichtet ist, in einem geschlossenen Zustand das zweite Element des ersten Planetenradsatzes drehfest mit der zweiten Antriebswelle zu verbinden. Bei dieser Variante ist also zusätzlich zumindest funktional noch ein weiteres, fünftes Schaltelement Teil des Kraftfahrzeuggetriebes, wobei dieses fünfte Schaltelement im betätigten Zustand eine drehfeste Verbindung zwischen dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes und der zweiten Antriebswelle herbeiführt, so dass das zweite Element des ersten Planetenradsatzes und die zweite Antriebswelle dann gemeinsam rotieren.
  • Bei einem entsprechend der vorgenannten Ausführungsform gestalteten Kraftfahrzeuggetriebe kann dann ein zusätzlicher Gang zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle geschaltet werden, indem das zweite Schaltelement und das fünfte Schaltelement geschlossen werden. Dieser zusätzliche Gang bildet dabei bei entsprechender Wahl der Standübersetzungen der Planetenradsätze einen Kriechgang für die erste Antriebswelle und damit auch die hieran angebundene, erste Antriebsmaschine, während hinsichtlich der zweiten Antriebswelle der zweite Gang geschaltet ist. Aus diesem zusätzlichen Gang kann dann hinsichtlich der ersten Antriebswelle lastfrei in den ersten Gang geschaltet werden, während über die zweite Antriebswelle mittels der hieran angebundenen zweiten Antriebsmaschine die Zugkraft im zweiten Gang gestützt wird. Dazu wird das fünfte Schaltelement geöffnet und im Folgenden das erste Schaltelement geschlossen, wobei ggf. eine Synchronisierung des ersten Schaltelements mithilfe einer Drehzahlregelung an der ersten Antriebsmaschine erfolgt.
  • Gemäß einer zu der vorgenannten Ausführungsform alternativen oder ergänzenden Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist ferner zumindest funktional ein weiteres Schaltelement vorgesehen, welches dazu eingerichtet ist, in einem geschlossenen Zustand die erste Antriebswelle und die Abtriebswelle drehfest miteinander zu verbinden. Bei dieser Variante ist also neben den zumindest funktional vorgesehenen Schaltelementen in Form des ersten Schaltelements, des zweiten Schaltelements, des dritten Schaltelements und des vierten Schaltelements sowie ggf. des fünften Schaltelements noch zumindest funktional ein weiteres Schaltelement Teil des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes, wobei dieses weitere Schaltelement im geschlossenen Zustand für eine drehfeste Verbindung zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle sorgt. In der Folge rotieren dann die erste Antriebswelle und die Abtriebswelle gemeinsam.
  • Dadurch kann zum einen in einem geschlossenen Zustand des dritten Schaltelements und dieses weiteren Schaltelements ein weiterer Gang zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle geschaltet werden, welcher insbesondere hinsichtlich seines Übersetzungsverhältnisses zwischen dem zweiten Gang und dem dritten Gang mit entsprechend kleineren Stufensprünge liegt. Dieser weitere Gang kann dabei aus dem Überlagerungszustand heraus durch das zusätzliche Schließen des weiteren Schaltelements erreicht werden.
  • Ferner kann durch alleiniges Schließen des weiteren Schaltelements ein ergänzender Gang zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle als Direktgang verwirklicht werden, da die erste Antriebswelle und damit auch die hieran angebundene, erste Antriebsmaschine im geschlossenen Zustand des weiteren Schaltelements direkt drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist. Dieser ergänzende Gang kann dabei auch hinsichtlich der zweiten Antriebswelle und der hieran angebundenen, zweiten Antriebsmaschine genutzt werden, indem zusätzlich zu dem weiteren Schaltelement noch das vierte Schaltelement geschlossen wird.
  • Bevorzugt sind die Schaltelemente zumindest funktional als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt, wobei sie besonders bevorzugt nach Art unsynchronisierter Klauenschaltelemente ausgebildet sind. Eine Ausführung der Schaltelemente als formschlüssige Schaltelemente hat den Vorteil, dass in einem geöffneten Zustand des jeweiligen Schaltelements keine oder nur geringe Schleppverluste an diesem Schaltelement auftreten. Dadurch lässt sich der Wirkungsgrad des Kraftfahrzeuggetriebes verbessern. Alternativ dazu können einzelne oder mehrere der Schaltelemente aber auch als formschlüssige Schaltelemente in Form von Sperrsynchronisationen ausgeführt sein. Weiter alternativ kommt ferner auch eine Ausführung einzelner oder auch mehrerer der Schaltelemente als kraftschlüssige Schaltelemente in Betracht, wobei sie hierbei besonders bevorzugt als Lamellenschaltelemente vorliegen können. In vorteilhafter Weise kann hierdurch ein Betätigen des jeweiligen Schaltelements unter Last vorgenommen werden. Besonders bevorzugt sind aber das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement, das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement sowie ggf. das fünfte Schaltelement und ggf. das weitere Schaltelement zumindest von der Funktion her als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind das erste Schaltelement und das dritte Schaltelement durch eine Schalteinrichtung gebildet, deren Koppelelement in einer ersten Schaltstellung und in einer zweiten Schaltstellung positioniert werden kann. Das Koppelelement bildet in der ersten Schaltstellung funktional einen betätigten Zustand des ersten Schaltelements ab und verbindet das zweite Element des ersten Planetenradsatzes drehfest mit der Abtriebswelle. In der zweiten Schaltstellung bildet das Koppelelement funktional einen betätigten Zustand des dritten Schaltelements ab und verbindet das zweite Element des ersten Planetenradsatzes und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander. Das Abbilden der Funktionen des ersten Schaltelements und des dritten Schaltelements durch eine Schalteinrichtung hat den Vorteil, dass somit die jeweiligen, drehfesten Verbindungen auf kompakte Art und Weise und mit einer niedrigen Anzahl an Bauelementen verwirklicht werden können. Zudem kann hierdurch ein gemeinsamer Aktuator zur Betätigung des ersten Schaltelements und des dritten Schaltelements zur Anwendung kommen, wodurch der Herstellungsaufwand reduziert wird. Besonders bevorzugt kann das Koppelelement zwischen der ersten und der zweiten Schaltstellung in einer zwischenliegenden Neutralstellung positioniert werden, wobei in dieser Neutralstellung keine Koppelung über das Koppelelement vorgenommen ist, also ein geöffneter Zustand des ersten Schaltelements und des dritten Schaltelements dargestellt wird.
  • Das zweite Schaltelement und das vierte Schaltelement liegen hingegen bevorzugt jeweils als Einzelschaltelemente vor, deren jeweiliger geschlossener Zustand insbesondere über je ein zugehöriges Koppelelement mittels eines zugehörigen Aktuators herbeigeführt werden kann.
  • Ist zudem bei dem Kraftfahrzeuggetriebe von der Funktion her das fünfte Schaltelement vorgesehen, so bildet die Schalteinrichtung bevorzugt zusätzlich auch das fünfte Schaltelement, wobei das Koppelelement dann neben der ersten Schaltstellung und der zweiten Schaltstellung noch in einer dritten Schaltstellung positioniert werden kann. In der dritten Schaltstellung bildet das Koppelelement funktional einen betätigten Zustand des fünften Schaltelements ab und verbindet das zweite Element des ersten Planetenradsatzes drehfest mit der zweiten Antriebswelle. In diesem Fall wird dann also durch die Schalteinrichtung die Funktion des ersten Schaltelements, des dritten Schaltelements und des fünften Schaltelements abgebildet, wodurch die Anzahl an Bauelementen weiter reduziert und ein kompakter Aufbau ermöglicht wird. Eine Darstellung der drei unterschiedlichen Schaltstellungen kann dabei über einen gemeinsamen Aktuator vorgenommen werden. Besonders bevorzugt kann das Koppelelement dabei auch zwischen der zweiten Schaltstellung und der dritten Schaltstellung in einer weiteren Neutralstellung positioniert werden, in welcher ein geöffneter Zustand des ersten Schaltelements, des dritten Schaltelements und des fünften Schaltelements verwirklicht wird.
  • Verfügt das erfindungsgemäße Kraftfahrzeuggetriebe über das weitere Schaltelement, so ist dieses weitere Schaltelement insbesondere als Einzelschaltelement ausgestaltet, dessen geschlossenen Zustand über je ein zugehöriges Koppelelement mittels eines zugeordneten Aktuators herbeigeführt werden kann.
  • Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung sind die Planetenradsätze axial auf Anschlussstellen, welche jeweils der jeweiligen Koppelung der jeweiligen Antriebswelle mit der zugehörigen Antriebsmaschine dienen, axial in einer Reihenfolge erster Planetenradsatz und zweiter Planetenradsatz angeordnet. In Weiterbildung dieser Ausführungsform sind dabei das erste Schaltelement und das dritte Schaltelement axial zwischen dem ersten Planetenradsatz und dem zweiten Planetenradsatz angeordnet, wobei das erste Schaltelement hierbei bevorzugt axial zwischen dem ersten Planetenradsatz und dem dritten Schaltelement liegt. Ist zudem das fünfte Schaltelement vorgesehen so ist das fünfte Schaltelement insbesondere axial zwischen dem ersten Planetenradsatz und dem zweiten Planetenradsatz platziert, wobei das fünfte Schaltelement hierbei insbesondere axial zwischen dem ersten Planetenradsatz und dem ersten Schaltelement angeordnet sein kann.
  • Alternativ oder ergänzend zu den vorgenannten Weiterbildungen ist das zweite Schaltelement axial auf einer dem ersten Planetenradsatz abgewandt liegenden Seite des zweiten Planetenradsatzes platziert. Weiter alternativ oder ergänzend ist das vierte Schaltelement axial zwischen der Anschlussstelle für die Koppelung der ersten Antriebswelle mit der ersten Antriebsmaschine und der Anschlussstelle für die Koppelung der zweiten Antriebswelle mit der zweiten Antriebsmaschine angeordnet. Ist zudem bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe das weitere Schaltelement vorgesehen, so ist dieses bevorzugt axial zwischen den Anschlussstellen platziert, wobei das weitere Schaltelement hierbei besonders bevorzugt axial zwischen dem vierten Schaltelement und der Anschlussstelle für die Koppelung der ersten Antriebswelle mit der ersten Antriebsmaschine angeordnet ist.
  • Gegenstand der Erfindung ist zudem eine Antriebseinheit, die neben einer ersten Elektromaschine und einer zweiten Elektromaschine ein Kraftfahrzeuggetriebe gemäß einer oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Varianten aufweist. Dabei ist ein Rotor der ersten Elektromaschine mit der ersten Antriebswelle des Kraftfahrzeuggetriebes gekoppelt, während ein Rotor der zweiten Elektromaschine mit der zweiten Antriebswelle gekoppelt ist. Die jeweilige Elektromaschine kann dabei im Rahmen der Erfindung insbesondere jeweils zum einen als Generator sowie zum anderen als Elektromotor betrieben werden. Hierdurch kann eine Antriebseinheit geschaffen werden, welche für die Anwendung bei einem Kraftfahrzeug in Form eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges geeignet ist. Dabei können die beiden Elektromaschinen von ihrer Leistung her gleich dimensioniert sein, wobei aber ebenso gut auch eine der Elektromaschinen von ihrer Leistung her kleiner ausgeführt sein kann, als die jeweils andere Elektromaschine.
  • Besonders bevorzugt ist die erste Elektromaschine koaxial zu der ersten Antriebswelle angeordnet und der Rotor der ersten Elektromaschine drehfest mit der ersten Antriebswelle verbunden. Hierdurch laufen die erste Antriebswelle und der Rotor der ersten Elektromaschine im Betrieb unter derselben Drehzahl. Alternativ dazu ist es aber auch denkbar, dass der Rotor der ersten Elektromaschine mit der ersten Antriebswelle über mindestens eine Übersetzungsstufe gekoppelt ist.
  • Alternativ bevorzugt aber ergänzend dazu ist bei einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit die zweite Elektromaschine insbesondere koaxial zu der zweiten Antriebswelle des Kraftfahrzeuggetriebes angeordnet, wobei der Rotor der zweiten Elektromaschine drehfest mit der zweiten Antriebswelle verbunden ist. Dementsprechend weisen der Rotor der zweiten Elektromaschine und die zweite Antriebswelle des Kraftfahrzeuggetriebes im Betrieb dieselbe Drehzahl auch. Alternativ dazu könnten der Rotor der zweiten Elektromaschine und die zweite Antriebswelle aber auch über mindestens eine zwischenliegende Übersetzungsstufe miteinander gekoppelt sein.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist der erste Planetenradsatz des Kraftfahrzeuggetriebes axial zumindest teilweise überdeckend mit sowie radial innenliegend zu dem Rotor der ersten Elektromaschine angeordnet. Hierdurch kann ein geschachtelter und damit auch kompakter Aufbau der Antriebseinheit realisiert werden.
  • Eine entsprechend einer oder mehrerer der vorgenannten Varianten ausgeführte Antriebseinheit ist insbesondere Teil einer Antriebsachse, welche dabei für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug vorgesehen ist. Bevorzugt ist die Antriebseinheit dabei in einer Ebene mit Abtriebswellen angeordnet, die jeweils je mindestens einem Antriebsrad zugeordnet und mit der Abtriebswelle des Kraftfahrzeuggetriebes gekoppelt sind. In vorteilhafter Weise kann hierdurch ein kompakter Aufbau einer Antriebsachse mit der Antriebseinheit erreicht werden, wobei die Koppelung zwischen der Abtriebswelle des Kraftfahrzeuggetriebes und den Abtriebswellen der Antriebsachse insbesondere über ein Differentialgetriebe vollzogen ist.
  • Mindestens eine derartige Antriebsachse ist im Rahmen der Erfindung bei einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug vorgesehen, bei welchem es sich um einen PKW oder um ein Nutzfahrzeug handeln kann. Ein Nutzfahrzeug kann dabei als zumindest teilweise elektrisch angetriebener Transporter oder leichter bis mittelschwerer Bus oder Lkw vorliegen.
  • Dass zwei Bauelemente des Kraftfahrzeuggetriebes „verbunden“ bzw. „gekoppelt“ sind bzw. „miteinander in Verbindung stehen“, meint im Sinne der Erfindung eine permanente Koppelung dieser Bauelemente, so dass diese nicht unabhängig voneinander rotieren können. Insofern ist zwischen diesen Bauelementen, bei welchen es sich um Wellen und/oder Elemente der Planetenradsätze und/oder ein drehfestes Bauelement des Getriebes handeln kann, kein Schaltelement vorgesehen, sondern die entsprechenden Bauelemente sind unter einem festen Drehzahlverhältnis miteinander gekoppelt.
  • Ist hingegen zumindest funktional ein Schaltelement zwischen zwei Bauelementen vorgesehen, so sind diese Bauelemente nicht permanent miteinander gekoppelt, sondern eine Koppelung wird erst durch Betätigen des zumindest funktional zwischenliegenden Schaltelements vorgenommen. Dabei bedeutet eine Betätigung des Schaltelements im Sinne der Erfindung, dass das betreffende Schaltelement in einen geschlossenen Zustand überführt wird und in der Folge die hieran unmittelbar angekoppelten Bauelemente in ihren Drehbewegungen angleicht. Im Falle einer Ausgestaltung des betreffenden Schaltelements als formschlüssiges Schaltelement werden die hierüber unmittelbar drehfest miteinander verbundenen Bauelemente unter gleicher Drehzahl laufen, während im Falle eines kraftschlüssigen Schaltelements auch nach einem Betätigen desselbigen Drehzahlunterschiede zwischen den Bauelementen bestehen können. Dieser gewollte oder auch ungewollte Zustand wird im Rahmen der Erfindung dennoch als drehfeste Verbindung der jeweiligen Bauelemente über das Schaltelement bezeichnet.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Elektrofahrzeugs entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
    • 2 eine schematische Ansicht einer Antriebeinheit des Elektrofahrzeugs aus 1, entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
    • 3 eine tabellarische Darstellung unterschiedlicher Funktionen der Antriebseinheit aus 2;
    • 4 eine schematische Darstellung einer Antriebseinheit gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;
    • 5 eine tabellarische Darstellung unterschiedlicher Funktionen der Antriebseinheit aus 4;
    • 6 eine schematische Ansicht einer Antriebseinheit gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung; und
    • 7 eine tabellarische Darstellung unterschiedlicher Funktionen der Antriebseinheit aus 6.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Elektrofahrzeugs 1, bei welchem es sich insbesondere um ein Elektro-Nutzfahrzeug, wie beispielsweise einen Transporter, handeln kann. Neben einer lenkbaren, nicht angetriebenen Fahrzeugachse 2, verfügt das Elektrofahrzeug 1 noch über eine Antriebsachse 3, bei welcher über eine Antriebseinheit 4 mittels Abtriebswellen 5 und 6 Antriebsräder 7 und 8 angetrieben werden können. Während es sich bei der Fahrzeugachse 2 dabei um eine Vorderachse des Elektrofahrzeugs 1 handelt, ist die Antriebsachse 3 eine Hinterachse des Elektrofahrzeuges 1. Allerdings könnte alternativ oder ergänzend zu der Antriebsachse 3 auch die Fahrzeugachse 2 als angetriebene Achse konzipiert sein.
  • In 2 ist die Antriebseinheit 4 aus 1 nun näher im Detail dargestellt, wobei die Antriebseinheit 4 dabei gemäß einer ersten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung realisiert ist. Dabei setzt sich die Antriebseinheit 4 aus einem Kraftfahrzeuggetriebe 9 und zwei Elektromaschinen 10 und 11 zusammen, wobei das Kraftfahrzeuggetriebe 9 hierbei entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgestaltet ist. Die beiden Elektromaschinen 10 und 11 sind auf dem Fachmann prinzipiell bekannte Art und Weise jeweils durch je einen Stator 12 bzw. 13 und je einen Rotor 14 bzw. 15 gebildet, wobei die einzelne Elektromaschine 10 bzw. 11 dabei zum einen als Generator sowie zum anderen als Elektromotor betrieben werden kann.
  • Das Kraftfahrzeuggetriebe 9 umfasst eine erste Antriebswelle 16, eine zweite Antriebswelle 17, eine Abtriebswelle 18 sowie zwei Planetenradsätze P1 und P2, die sich jeweils aus je einem ersten Element E11 bzw. E12, je einem zweiten Element E21 bzw. E22 sowie je einem dritten Element E31 bzw. E32 zusammensetzen. Dabei handelt es sich bei dem jeweiligen ersten Element E11 bzw. E12 des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 um ein jeweiliges Sonnenrad, während das jeweilige zweite Element E21 bzw. E22 des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 als ein jeweiliger Planetensteg ausgeführt ist. Zudem liegt das jeweilige dritte Element E31 bzw. E32 des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 als ein jeweiliges Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 vor. Eine Standübersetzung des ersten Planetenradsatzes P1 ist dabei bevorzugt betragsmäßig höher gewählt, als eine Standübersetzung des zweiten Planetenradsatzes P2.
  • In dem jeweiligen Planetensteg des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 ist dabei jeweils mindestens je ein Planetenrad drehbar gelagert, welches sowohl mit dem jeweiligen Sonnenrad, als auch dem jeweiligen Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 im Zahneingriff steht. Insofern sind die Planetenradsätze P1 und P2 vorliegend als Minus-Planetensätze ausgeführt. Im Rahmen der Erfindung kommt aber auch eine Ausführung eines oder beider Planetenradsätze P1 und P2 als Plus-Planetensatz infrage, wozu im Vergleich zu der jeweiligen Ausführung als Minus-Planetensatz das jeweilige zweite Element E21 bzw. E22 durch das jeweilige Hohlrad und das jeweilige dritte Element E31 bzw. E32 durch den jeweiligen Planetensteg zu bilden ist. Ferner ist eine Standübersetzung bei Ausführung des jeweiligen Planetenradsatzes als Plus-Planetensatz im Vergleich zu einer Ausführung als Minus-Planetensatz um Eins zu erhöhen. Bei einem Plus-Planetensatz ist in dem jeweiligen Planetensteg mindestens ein Planetenradpaar drehbar gelagert, von dessen Planetenrädern ein Planetenrad mit dem jeweiligen Sonnenrad und ein Planetenrad mit dem jeweiligen Hohlrad im Zahneingriff steht. Zudem stehen die Planetenräder des mindestens einen Planetenradpaares untereinander im Zahneingriff.
  • Vorliegend ist das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 drehfest mit der ersten Antriebswelle 16 verbunden, welche zudem an einer Anschlussstelle 19 drehfest mit dem Rotor 14 der Elektromaschine 10 in Verbindung steht. Insofern sind auch das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 und der Rotor 14 über die erste Antriebswelle 16 drehfest miteinander verbunden, wodurch das erste Element E11 und der Rotor 14 stets unter derselben Drehzahl rotieren. Im Rahmen der Erfindung kann die erste Antriebswelle 16 dabei einstückig mit dem ersten Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 und/oder mit dem Rotor 14 der Elektromaschine 10 ausgebildet sein.
  • Das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 ist permanent drehfest mit einem drehfesten Bauelement 20 verbunden, bei welchem es sich um ein Getriebegehäuse des Kraftfahrzeuggetriebes 9, einen Teil des Getriebegehäuses oder ein hiermit drehfest verbundene Komponente handelt. In dem Getriebegehäuse des Kraftfahrzeuggetriebes 9 sind dabei neben Komponenten des Kraftfahrzeuggetriebes 9 bevorzugt auch die beiden Elektromaschinen 10 und 11 aufgenommen. Aufgrund der permanent drehfesten Verbindung des dritten Elements E31 des ersten Planetenradsatzes P1 mit dem drehfesten Bauelement ist das dritte Element E31 ständig an einer Drehbewegung gehindert.
  • Wie in 2 zu erkennen ist, ist das erste Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 drehfest mit der zweiten Antriebswelle 17 verbunden, wobei die zweite Antriebswelle 17 zudem an einer Anschlussstelle 21 drehfest mit dem Rotor 15 der Elektromaschine 11 in Verbindung steht. In der Folge verbindet die zweite Antriebswelle 17 den Rotor 15 der Elektromaschine 11 drehfest mit dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2, so dass der Rotor 15 und das erste Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 stets mit derselben Drehzahl rotieren. Hierbei könnte die zweite Antriebswelle 17 auch einstückig mit dem Rotor 15 der Elektromaschine 11 und/oder dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 ausgeführt sein.
  • Die Abtriebswelle 18 ist drehfest mit dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden, wobei die Abtriebswelle 18 insbesondere ferner an einer Anschlussstelle 22 mit einem - vorliegend nicht gezeigten - Differentialradsatz eines Differentialgetriebes verbunden ist, über welches auf dem Fachmann prinzipiell bekannte Art und Weise eine über die Abtriebswelle 18 eingeleitete Antriebsleistung auf die beiden Abtriebswellen 5 und 6 der Antriebsachse 3 aufgeteilt wird. Zudem ist noch das zweite Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 drehfest mit einer Welle 23 und das dritte Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 drehfest mit einer Welle 24 verbunden.
  • Das Kraftfahrzeuggetriebe 9 verfügt über mehrere Schaltelemente A, B, C und D, die jeweils als formschlüssige Schaltelemente in Form unsynchronisierte Klauenschaltelemente konzipiert sind. Während die Schaltelemente B und D dabei als Einzelschaltelemente vorliegen, ist die Funktion der Schaltelemente A und C durch eine Schalteinrichtung 25 abgebildet. Diese Schalteinrichtung 25 verfügt dabei über ein Koppelelement 26, welches nach Art einer Schiebemuffe ausgebildet ist und über einen zugehörigen - vorliegend nicht gezeigten - Stellaktuator neben einer Neutralstellung axial in zwei unterschiedliche Schaltstellungen bewegt werden. Bei dem Stellaktuator handelt es sich dabei bevorzugt um einen elektromechanischen Aktuator. In der ersten Schaltstellung des Koppelelements 26 wird von der Funktion her ein betätigter Zustand des Schaltelements A dargestellt, in welchem die Welle 23 und damit auch das zweite Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 drehfest mit der Abtriebswelle 18 und damit auch dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden wird.
  • In der zweiten Schaltstellung des Koppelelements 26 wird hingegen der betätigte Zustand des Schaltelements C abgebildet, bei welchem die Welle 23 drehfest mit der Welle 24 verbunden ist. Dadurch stehen das zweite Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 und das dritte Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 drehfest miteinander in Verbindung und rotieren in der Folge gemeinsam.
  • Auch dem als Einzelschaltelement vorliegenden Schaltelement B ist ein Koppelelement 27 zugeordnet, welches über einen - ebenfalls nicht gezeigten - Stellaktuator neben einer Neutralstellung in eine Schaltstellung überführt werden kann, in der das Koppelelement 27 den geschlossenen Zustand des Schaltelements B darstellt. In diesem geschlossenen Zustand ist die Welle 24 drehfest mit dem drehfesten Bauelement 20 verbunden und damit festgesetzt, was auch einen festgesetzten Zustand des dritten Elements E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 bedeutet.
  • Ebenso verfügt auch das Schaltelement D, welches als Einzelschaltelement ausgeführt ist, über ein Koppelelement 28, das als Schiebemuffe gestaltet ist und über einen - in 2 nicht gezeigten - Stellaktuator zwischen einer Neutralstellung und einer Schaltstellung bewegt werden kann. In der Schaltstellung wird über das Koppelelement 28 dabei ein geschlossener Zustand des Schaltelements D dargestellt, bei welchem die erste Antriebswelle 16 drehfest mit der zweiten Antriebswelle 17 verbunden ist.
  • Wie in 2 zu erkennen ist, sind die erste Antriebswelle 16, die zweite Antriebswelle 17, die Abtriebswelle 18 und auch die beiden Planetenradsätze P1 und P2 koaxial zueinander liegend angeordnet, wobei ferner neben der Welle 23 und der Welle 24 auch die beiden Elektromaschinen 10 und 11 koaxial hierzu platziert sind. Dabei ist die Elektromaschine 11 axial auf Höhe der Anschlussstelle 21 der zweiten Antriebswelle 17 angeordnet, auf welche axial zunächst die Anschlussstelle 19 der ersten Antriebswelle 16, dann der erste Planetenradsatz P1, im Folgenden der zweite Planetenradsatz P2 und schließlich die Anschlussstelle 22 der Abtriebswelle 18 folgen. Die Elektromaschine 10 ist dabei axial im Wesentlichen in einer Ebene mit dem ersten Planetenradsatz P1 platziert, welcher radial innen liegend der Elektromaschine 10 vorgesehen ist.
  • Die Schalteinrichtung 25 ist axial zwischen dem ersten Planetenradsatz P1 und dem zweiten Planetenradsatz P2 angeordnet, wobei die Schalteinrichtung 25 dabei axial überdeckend mit der Elektromaschine 10 und ebenfalls radial innen liegend zu dieser vorgesehen ist. Dagegen ist das zweite Schaltelement B axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz P2 und der Anschlussstelle 22 und damit axial auf einer dem ersten Planetenradsatz P1 abgewandt liegenden Seite des zweiten Planetenradsatzes P2 vorgesehen. Das Schaltelement D liegt axial auf einer dem zweiten Planetenradsatz P2 abgewandt liegenden Seite des ersten Planetenradsatzes P1 und ist hierbei konkret axial zwischen der Anschlussstelle 21 der zweiten Antriebswelle 17 und der Anschlussstelle 19 der ersten Antriebswelle 16 angeordnet.
  • Während die zweite Antriebswelle 17 im Wesentlichen als Vollwelle ausgeführt ist und sich axial im Wesentlichen ausgehend von der Anschlussstelle 21 bis zum zweiten Planetenradsatz P2 erstreckt, sind die erste Antriebswelle 16 und die beiden Wellen 23 und 24 als Hohlwellen gestaltet. Dabei verläuft die erste Antriebswelle 16 lediglich axial zwischen dem Schaltelement D und dem ersten Planetenradsatz P1, während sich die Welle 23 axial zwischen dem ersten Planetenradsatz P1 und der Schalteinrichtung 25 erstreckt. Die Welle 24 erstreckt sich axial ausgehend von der Schalteinrichtung 25 über den zweiten Planetenradsatz P2 hinaus, um hier über das Schaltelement B in dessen geschlossenen Zustand eine drehfeste Anbindung an das drehfesten Bauelement 20 vornehmen zu können. Auch die Abtriebswelle 18 ist axial zwischen der Schalteinrichtung 25 in dem zweiten Planetenradsatz P2 als Hohlwelle ausgeführt, wobei sie auf einer der Schalteinrichtung 25 axial abgewandt liegenden Seite des zweiten Planetenradsatzes P2 dann zumindest abschnittsweise als Vollwelle gestaltet sein kann.
  • 3 zeigt eine tabellarische Übersicht unterschiedlicher Funktionen I bis VI, welche über die Antriebseinheit 4 aus 2 dargestellt werden können. So ist bei der Funktion I ein erster Gang G1 geschaltet, wozu über die Schalteinrichtung 25 der geschlossene Zustand des Schaltelements A durch Überführung des Koppelelements 26 in die entsprechende Schaltstellung dargestellt wird. Aufgrund der drehfesten Verbindung der Welle 23 mit der Abtriebswelle 18 ist die erste Antriebswelle 16 und damit auch die Elektromaschine 10 über den ersten Planetenradsatz P1 mit der Abtriebswelle 18 gekoppelt. Dadurch steht der Gang G1 für die Elektromaschine 10 zur Verfügung, während die Elektromaschine 11 abgekoppelt ist.
  • Durch das zusätzliche Schließen des Schaltelements D kann der Gang G1 aber auch im Rahmen der Funktion II für die Elektromaschine 11 nutzbar gemacht werden, indem das Schaltelement D bei Betätigung die beiden Antriebswellen 16 und 17 drehfest miteinander verbindet. In der Folge erfolgt in dem Gang G1 dann eine Einbindung beider Elektromaschinen 10 und 11.
  • Bei der Funktion III wird hingegen ein zweiter Gang G2 geschaltet, indem das Schaltelement B geschlossen und dementsprechend die Welle 24 am drehfesten Bauelement 20 festgesetzt wird. Dadurch ist die zweite Antriebswelle 17 und damit auch die Elektromaschine 11 über den Planetenradsatz P2 mit der Abtriebswelle 18 gekoppelt, während die Elektromaschine 10 abgekoppelt ist. Im Rahmen der Funktion III steht daher der Gang G2 alleine für die Elektromaschine 11 zur Verfügung, wobei die Elektromaschine 10 aber bei der Funktion IV zusätzlich im Gang G2 zugeschaltet werden kann, indem zusätzlich zu Schaltelement B nun auch das Schaltelement D geschlossen wird. Denn hierdurch sind erneut die beiden Antriebswellen 16 und 17 drehfest miteinander verbunden, wodurch auch die Elektromaschine 10 über den zweiten Planetenradsatz P2 im Gang G2 mit der Abtriebswelle 18 gekoppelt ist.
  • Dagegen wird im Rahmen der Funktion V ein Gang G3 des Kraftfahrzeuggetriebes 9 geschaltet, indem das Schaltelement D geschlossen und bei der Schalteinrichtung 25 der betätigte Zustand des Schaltelements C dargestellt wird. Dadurch sind die beiden Antriebswellen 16 und 17 über beide Planetenradsätze P1 und P2 mit der Abtriebswelle 18 gekoppelt, indem zum einen die beiden Antriebswellen 16 und 17 drehfest miteinander verbunden sind sowie zum anderen die Welle 23 drehfest mit der Welle 24 in Verbindung steht. Dementsprechend sind im Gang G3 auch beide Elektromaschinen 10 und 11 eingebunden.
  • Als weitere Funktion VI kann zudem ein Überlagerungszustand Ü realisiert werden, indem bei der Schalteinrichtung 25 lediglich der geschlossene Zustand des Schaltelements C dargestellt wird. Dadurch stellt sich am zweiten Planetenradsatz P2 aufgrund der dann drehfesten Verbindung der ersten Antriebswelle 16 mit dem dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 sowie der ständig drehfesten Verbindung der zweiten Antriebswelle 17 mit dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 eine Drehzahlüberlagerung ein. Hierdurch kann eine über die Elektromaschine 10 eingestellte Drehzahl mit einer über die Elektromaschine 11 eingestellte Drehzahl zu der Abtriebswelle 18 hin überlagert werden, wobei hierdurch bei längerer Durchführung der Funktion VI unter anderem ein elektrodynamisches Fahren realisierbar ist.
  • Ein Schalten zwischen den Gängen G1 bis G3 kann bei der Antriebseinheit 4 ohne Zugkraftunterbrechung vorgenommen werden. So kann aus der Funktion II und damit dem Gang G1 heraus bezüglich der zweiten Antriebswelle 17 und damit auch der Elektromaschine 11 lastfrei in den zweiten Gang geschaltet werden, während an der ersten Antriebswelle 16 mittels der Elektromaschine 10 im ersten Gang G1 die Zugkraft gestützt wird. Dazu wird das Schaltelement D geöffnet und das zweite Schaltelement B geschlossen, wobei hierbei eine Synchronisierung des zweiten Schaltelements B mithilfe einer Drehzahlregelung an der Elektromaschine 11 erfolgt.
  • Darauffolgend wird dann insbesondere hinsichtlich der ersten Antriebswelle 16 und damit der Elektromaschine 10 lastfrei in den zweiten Gang G2 geschaltet, während an der zweiten Antriebswelle 17 über die Elektromaschine 11 ein Stützen der Zugkraft im hier bereits geschalteten zweiten Gang G2 erfolgt. Dazu wird in der Schalteinrichtung 25 in Neutral geschaltet und im Folgenden das Schaltelement D geschlossen, wobei eine Synchronisierung des Schaltelements D mithilfe einer Drehzahlregelung an der Elektromaschine 10 erfolgt. Dadurch sind dann beide Elektromaschinen 10 und 11 im zweiten Gang G2 eingebunden.
  • Für eine weitere Schaltung in den dritten Gang G3 wird dann das Schaltelement D geöffnet und in der Schalteinrichtung 25 ein geschlossener Zustand des Schaltelements C dargestellt, während an der zweiten Antriebswelle 17 und damit über die Elektromaschine 11 eine Zugkraft im zweiten Gang G2 gestützt wird. Hierbei erfolgt eine Synchronisierung der Schalteinrichtung 25 zum Schließen des Schaltelements C über eine Drehzahlregelung an der Elektromaschine 10. Durch entsprechende Momentverteilung an den beiden Elektromaschinen 10 und 11 kann das Schaltelement B anschließend entlastet und dann geöffnet werden. In der Folge ist lediglich noch der geschlossene Zustand des Schaltelements C dargestellt, wodurch der Überlagerungszustand Ü eingestellt ist, in welchem Antriebsbewegungen der beiden Elektromaschinen 10 und 11 hin zu der Abtriebswelle 18 überlagert werden. Durch entsprechende Einstellungen von Antriebsdrehzahlen kann das Schaltelement D dann synchronisiert und anschließend geschlossen werden, wodurch der dritte Gang G3 zwischen beiden Antriebswellen 16 und 17 und der Abtriebswelle 18 geschaltet ist.
  • Aus 4 geht eine schematische Darstellung einer Antriebseinheit 4' entsprechend einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung hervor, welche ebenfalls bei der Antriebsachse 3 des Elektrofahrzeugs 1 in 1 Anwendung finden kann. Dabei entspricht diese Antriebseinheit 4' im Wesentlichen der vorhergehenden Variante nach 2, mit dem Unterschied, dass eine Schalteinrichtung 25' eines Kraftfahrzeuggetriebes 9` dieser Antriebseinheit 4` nun zusätzlich noch die Funktion eines weiteren Schaltelements E abbildet. Dazu kann ein Koppelelement 26' dieser Schalteinrichtung 25' neben einer den geschlossenen Zustand des Schaltelements A darstellenden Schaltstellung, einer den geschlossenen Zustand des Schaltelements C darstellenden Schaltstellung sowie zwei Neutralstellungen noch in eine Schaltstellung überführt werden, in welcher der geschlossene Zustand des Schaltelements E dargestellt wird. In diesem Schaltzustand wird die Welle 23 drehfest mit der zweiten Antriebswelle 17 verbunden, so dass das zweite Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 dann drehfest mit der zweiten Antriebswelle 17 und damit auch dem Rotor 15 der Elektromaschine 11 sowie dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden ist. Ansonsten entspricht die Antriebseinheit 4' aus 4 der Antriebseinheit 4 aus 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • In 5 sind zudem tabellarisch unterschiedliche Funktionen I' bis VII' der Antriebseinheit 4' aus 4 dargestellt, wobei die Funktionen II' bis VII' dabei den Funktionen I bis VI aus 3 entsprechen, so dass diesbezüglich und auch bezüglich Gangwechseln zwischen den Gängen G1 bis G3 auf das zu 3 Beschriebene Bezug genommen wird. Bei der Funktion I' wird hingegen neben der Schaltung des Ganges G2 für die Elektromaschine 11 noch ein Kriechgang KG für die Elektromaschine 10 realisiert, wozu neben dem Schaltelement B noch ein geschlossener Zustand des Schaltelements E über die Schalteinrichtung 25' darzustellen ist. Dadurch ist die erste Antriebswelle 16 und damit auch die Elektromaschine 10 über den ersten Planetenradsatz P1 mit der zweiten Antriebswelle 17 und im Weiteren auch über den zweiten Planetenradsatz P2 mit der Abtriebswelle 18 gekoppelt.
  • Aus dem Kriechgang KG heraus kann dann lastfrei in den Gang G1 geschaltet werden, während die Elektromaschine 11 im Gang G2 die Zugkraft stützt. Dazu wird die Schalteinrichtung 25' zunächst in Neutral geschaltet und anschließend in die Schaltstellung überführt, welche dem geschlossenen Zustand des Schaltelements A zugeordnet ist. Eine Synchronisierung an der Schalteinrichtung 25' erfolgt dabei mithilfe Drehzahlregelung der Elektromaschine 10.
  • Des Weiteren geht aus 6 eine schematische Ansicht einer Antriebseinheit 4" hervor, die gemäß einer dritten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung realisiert ist und ebenfalls bei der Antriebsachse 3 des Elektrofahrzeugs 1 in 1 Anwendung finden kann. Auch diese Antriebseinheit 4" entspricht dabei im Wesentlichen der Antriebseinheit 4 aus 2 und unterscheidet sich von dieser Antriebseinheit 4 dadurch, dass nun noch ein weiteres Schaltelement F vorgesehen ist. Diese Schaltelement F ist dabei ebenfalls als formschlüssiges Schaltelement ausgestaltet, wobei das Schaltelement F dabei als unsynchronisiertes Klauenschaltelement ausgeführt ist und als Einzelschaltelement vorliegt.
  • Dem Schaltelement F ist dabei ein Koppelelement 29 zugeordnet, welches über einen - vorliegend nicht gezeigten - Stellaktuator aus einer Neutralstellung in eine Schaltstellung bewegt werden kann, die einen geschlossenen Zustand des Schaltelements F bedeutet. In diesem geschlossenen Zustand wird dabei die erste Antriebswelle 16 drehfest mit der Abtriebswelle 18 verbunden. Axial ist das Schaltelement F dabei zwischen dem Schaltelement D und der Anschlussstelle 19 der ersten Antriebswelle 16 platziert. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 6 sonst der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Schließlich sind in 7 noch unterschiedliche Funktionen I'' bis IX'' dargestellt, welche durch die Antriebseinheit 4" aus 6 realisierbar sind. Dabei entsprechen die Funktionen I'' bis IV'' den Funktionen I bis IV aus 3, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird. Ebenso entspricht die Funktion VI'' der Funktion V aus 3 sowie die Funktion IX'' der Funktion VI aus 3, so dass auch diesbezüglich auf das zu 3 Beschriebene verwiesen wird. Gangwechsel zwischen den Gängen G1 bis G3 sind ebenfalls analog zu dem zu 3 Beschriebenen durchführbar.
  • Zusätzlich kann mittels der Antriebseinheit 4'' noch die Funktion V'' dargestellt werden, bei welcher ein weiterer Gang als Zwischengang ZG durch Schließen der Schaltelemente C und F geschaltet wird. In diesem Zwischengang ZG sind dabei die beiden Elektromaschinen 10 und 11 eingebunden, wobei hiervon ausgehend durch Öffnen des Schaltelements F in den Überlagerungszustand Ü übergegangen werden kann.
  • Wird hingegen nur das Schaltelement F geschlossen (Funktion VII''), so wird nun ein zusätzlicher Gang G4 realisiert, in welchem die erste Antriebswelle 16 drehfest mit der Abtriebswelle 18 verbunden ist und dementsprechend auch über die Elektromaschine 10 ein direkter Durchtrieb auf die Abtriebswelle 18 stattfinden kann. Dieser Gang G4 kann dann auch für die Elektromaschine 11 nutzbar gemacht werden, indem zusätzlich zum Schaltelement F noch das Schaltelement D betätigt und dementsprechend die zweite Antriebswelle 17 drehfest mit der ersten Antriebswelle 16 verbunden wird. Dadurch sind beide Elektromaschinen 10 und 11 drehfest mit der Abtriebswelle 18 verbunden.
  • Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen eines Kraftfahrzeuggetriebes kann mit einer niedrigeren Anzahl an Schaltelementen eine geeignete Einbindung zweier Elektromaschinen verwirklicht werden.
  • Bezugszeichen
    • 1
    Elektrofahrzeug
    2
    Fahrzeugachse
    3
    Antriebsachse
    4, 4', 4"
    Antriebseinheit
    5
    Abtriebswelle
    6
    Abtriebswelle
    7
    Antriebsrad
    8
    Antriebsrad
    9, 9', 9"
    Kraftfahrzeuggetriebe
    10
    Elektromaschine
    11
    Elektromaschine
    12
    Stator
    13
    Stator
    14
    Rotor
    15
    Rotor
    16
    Antriebswelle
    17
    Antriebswelle
    18
    Abtriebswelle
    19
    Anschlussstelle
    20
    drehfestes Bauelement
    21
    Anschlussstelle
    22
    Anschlussstelle
    23
    Welle
    24
    Welle
    25, 25'
    Schalteinrichtung
    26, 26'
    Koppelelement
    27
    Koppelelement
    28
    Koppelelement
    29
    Koppelelement
    P1
    Erster Planetenradsatz
    P2
    Zweiter Planetenradsatz
    E11
    Erstes Element erster Planetenradsatz
    E21
    zweites Element erster Planetenradsatz
    E31
    drittes Element erster Planetenradsatz
    E12
    Erstes Element zweiter Planetenradsatz
    E22
    zweites Element zweiter Planetenradsatz
    E32
    drittes Element zweiter Planetenradsatz
    A
    Schaltelement
    B
    Schaltelement
    C
    Schaltelement
    D
    Schaltelement
    E
    Schaltelement
    F
    Schaltelement
    G1
    Gang
    G2
    Gang
    G3
    Gang
    G4
    Gang
    KG
    Kriechgang
    ZG
    Gang
    Ü
    Überlagerungszustand
    I bis VI
    Funktionen
    I' bis VII'
    Funktionen
    I'' bis IX''
    Funktionen
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102019214986 A1 [0003]

Claims (20)

  1. Kraftfahrzeuggetriebe (9; 9'; 9'') für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, umfassend eine erste Antriebswelle (16), eine zweite Antriebswelle (17), eine Abtriebswelle (18) sowie einen ersten Planetenradsatz (P1) und einen zweiten Planetenradsatz (P2), wobei die erste Antriebswelle (16) für eine Koppelung mit einer ersten Antriebsmaschine, insbesondere einer ersten Elektromaschine (10), und die zweite Antriebswelle (17) für eine Koppelung mit einer zweiten Antriebsmaschine, insbesondere einer zweiten Elektromaschine (11), vorgesehen ist, wobei der erste Planetenradsatz (P1) und der zweite Planetenradsatz (P2) jeweils je ein erstes Element (E11, E12), je ein zweites Element (E21, E22) und je ein drittes Element (E31, E32) in Form je eines Sonnenrades, je eines Planetenstegs und je eines Hohlrades aufweisen, wobei zumindest funktional ein erstes Schaltelement (A), ein zweites Schaltelement (B), ein drittes Schaltelement (C) und ein viertes Schaltelement (D) vorgesehen sind, wobei das erste Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) drehfest mit der ersten Antriebswelle (16) verbunden und das dritte Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) festgesetzt ist, wobei das zweite Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) drehfest mit der Abtriebswelle (18) verbunden ist, und wobei das zumindest funktional vorgesehene, vierte Schaltelement (D) dazu eingerichtet ist, in einem geschlossenen Zustand die erste Antriebswelle (16) und die zweite Antriebswelle (17) drehfest miteinander in Verbindung zu bringen, dadurch gekennzeichnet, - dass das erste Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) drehfest mit der zweiten Antriebswelle (17) in Verbindung steht, - dass das zumindest funktional vorgesehene, erste Schaltelement (A) dazu eingerichtet ist, in einem geschlossenen Zustand das zweite Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) drehfest mit der Abtriebswelle (18) zu verbinden, - dass das zumindest funktional vorgesehene, zweite Schaltelement (B) dazu eingerichtet ist, in einem geschlossenen Zustand das dritte Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) festzusetzen, - und dass das zumindest funktional vorgesehene, dritte Schaltelement (C) dazu eingerichtet ist, in einem geschlossenen Zustand das zweite Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) und das dritte Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) drehfest miteinander zu verbinden.
  2. Kraftfahrzeuggetriebe (9') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zudem zumindest funktional ein fünftes Schaltelement (E) vorgesehen ist, welches dazu eingerichtet ist, in einem geschlossenen Zustand das zweite Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) drehfest mit der zweiten Antriebswelle (17) zu verbinden.
  3. Kraftfahrzeuggetriebe (9'') nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ferner zumindest funktional ein weiteres Schaltelement (F) vorgesehen ist, welches dazu eingerichtet ist, in einem geschlossenen Zustand die erste Antriebswelle (16) und die Abtriebswelle (18) drehfest miteinander zu verbinden.
  4. Kraftfahrzeuggetriebe (9; 9'; 9'') nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das einzelne Schaltelement (A, B, C, D; A, B, C, D, E; A, B, C, D, F) zumindest funktional als formschlüssiges Schaltelement, bevorzugt als unsynchronisiertes Klauenschaltelement, ausgeführt ist.
  5. Kraftfahrzeuggetriebe (9; 9'; 9'') nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (A) und das dritte Schaltelement (C) durch eine Schalteinrichtung (25; 25') gebildet sind, deren Koppelelement (26; 26') in einer ersten Schaltstellung und in einer zweiten Schaltstellung jeweils positionierbar ist, wobei das Koppelelement (26; 26') in der ersten Schaltstellung funktional einen betätigten Zustand des ersten Schaltelements (A) abbildet und das zweite Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) drehfest mit der Abtriebswelle (18) verbindet, wobei das Koppelelement (26; 26') in der zweiten Schaltstellung funktional einen betätigten Zustand des dritten Schaltelements (C) abbildet und das zweite Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) und das dritte Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) drehfest miteinander verbindet.
  6. Kraftfahrzeuggetriebe (9') nach Anspruch 2 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (25') zusätzlich auch das fünfte Schaltelement (E) bildet und das Koppelelement (26') neben der ersten Schaltstellung und der zweiten Schaltstellung noch in einer dritten Schaltstellung positionierbar ist, wobei das Koppelelement (26') in der dritten Schaltstellung funktional einen betätigten Zustand des fünften Schaltelements (E) abbildet und das zweite Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) drehfest mit der zweiten Antriebswelle (17) verbindet.
  7. Kraftfahrzeuggetriebe (9; 9'; 9'') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradsätze (P1, P2) axial auf Anschlussstellen (19, 21), welche jeweils der jeweiligen Koppelung der jeweiligen Antriebswelle (16, 17) mit der zugehörigen Antriebsmaschine dienen, axial in einer Reihenfolge erster Planetenradsatz (P1) und zweiter Planetenradsatz (P2) angeordnet sind.
  8. Kraftfahrzeuggetriebe (9; 9'; 9'') nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (A) und das dritte Schaltelement (C) axial zwischen dem ersten Planentenradsatz (P1) und dem zweiten Planetenradsatz (P2) angeordnet sind.
  9. Kraftfahrzeuggetriebe (9') nach Anspruch 2 und Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte Schaltelement (E) axial zwischen dem ersten Planentenradsatz (P1) und dem zweiten Planetenradsatz (P2) platziert ist.
  10. Kraftfahrzeuggetriebe (9; 9'; 9'') nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (B) axial auf einer dem ersten Planetenradsatz (P1) abgewandt liegenden Seite des zweiten Planetenradsatzes (P2) platziert ist.
  11. Kraftfahrzeuggetriebe (9; 9'; 9'') nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das vierte Schaltelement (D) axial zwischen der Anschlussstelle (19) für die Koppelung der ersten Antriebswelle (16) mit der ersten Antriebsmaschine und der Anschlussstelle (21) für die Koppelung der zweiten Antriebswelle (17) mit der zweiten Antriebsmaschine angeordnet ist.
  12. Kraftfahrzeuggetriebe (9'') nach Anspruch 3 und einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Schaltelement (F) axial zwischen den Anschlussstellen (19, 21) der Antriebswellen (16, 17) platziert ist.
  13. Antriebseinheit (4; 4'; 4'') für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, umfassend eine erste Elektromaschine (10), eine zweite Elektromaschine (11) und ein Kraftfahrzeuggetriebe (9; 9'; 9'') nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, wobei ein Rotor (14) der ersten Elektromaschine (10) mit der ersten Antriebswelle (16) des Kraftfahrzeuggetriebes (9; 9'; 9'') und ein Rotor (15) der zweiten Elektromaschine (11) mit der zweiten Antriebswelle (17) des Kraftfahrzeuggetriebes (9; 9'; 9'') gekoppelt ist.
  14. Antriebseinheit (4; 4'; 4'') nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planetenradsatz (P1) des Kraftfahrzeuggetriebes (9; 9'; 9'') axial zumindest teilweise überdeckend mit sowie radial innenliegend zu dem Rotor (14) der ersten Elektromaschine (10) angeordnet ist.
  15. Antriebsachse (3) für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug (1), umfassend eine Antriebseinheit (4; 4'; 4'') nach Anspruch 13 oder 14.
  16. Hybrid- oder Elektrofahrzeug (1), umfassend mindestens eine Antriebsachse (3) nach Anspruch 15 oder mindestens eine Antriebseinheit (4; 4'; 4'') nach Anspruch 13 oder 14.
  17. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuggetriebes (9; 9'; 9'') nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, - wobei ein erster Gang (G1) zwischen der ersten Antriebswelle (16) und der Abtriebswelle (18) geschaltet wird, indem das erste Schaltelement (A) geschlossen wird, - wobei der erste Gang (G1) gleichzeitig auch zwischen der zweiten Antriebswelle (17) und der Abtriebswelle (18) geschaltet wird, indem das vierte Schaltelement (D) zusätzlich zu dem ersten Schaltelement (A) geschlossen wird, - wobei ein zweiter Gang (G2) zwischen der zweiten Antriebswelle (17) und der Abtriebswelle (18) geschaltet wird, indem das zweite Schaltelement (B) geschlossen wird, - wobei der zweite Gang (G2) gleichzeitig auch zwischen der ersten Antriebswelle (16) und der Abtriebswelle (18) geschaltet wird, indem das vierte Schaltelement (D) zusätzlich zu dem zweiten Schaltelement (B) geschlossen wird, - und wobei ein dritter Gang (G3) zwischen beiden Antriebswellen (16, 17) und der Abtriebswelle (18) geschaltet wird, indem das dritte Schaltelement (C) und das vierte Schaltelement (D) geschlossen werden.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überlagerungszustand (Ü) dargestellt wird, indem lediglich das dritte Schaltelement (C) geschlossen wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 17 oder Anspruch 18 und mit einem Kraftfahrzeuggetriebe (9') nach Anspruch 2, wobei ein zusätzlicher Gang (KG) zwischen der ersten Antriebswelle (16) und der Abtriebswelle (18) geschaltet wird, indem das zweite Schaltelement (B) und das fünfte Schaltelement (E) geschlossen werden.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19 und mit einem Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 3, - wobei ein weiterer Gang (ZG) zwischen der zweiten Antriebswelle (17) und der Abtriebswelle (18) geschaltet wird, indem das dritte Schaltelement (C) und das weitere Schaltelement (F) geschlossen werden, - wobei ein ergänzender Gang (G4) zwischen der ersten Antriebswelle (16) und der Abtriebswelle (18) geschaltet wird, indem das weitere Schaltelement (F) geschlossen wird, - und wobei der ergänzende Gang (G4) gleichzeitig auch zwischen der zweiten Antriebswelle (17) und der Abtriebswelle (18) geschaltet wird, indem das vierte Schaltelement (D) zusätzlich zu dem weiteren Schaltelement (F) geschlossen wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102017222705A1 (de) 2017-12-14 2019-06-19 Zf Friedrichshafen Ag Getriebe für ein Kraftfahrzeug
DE102019214986A1 (de) 2019-09-30 2021-04-01 Zf Friedrichshafen Ag Antriebsachse eines Elektrofahrzeuges und Lastschaltverfahren

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