WO2017097387A1 - Antriebsstrangvorrichtung mit einem elektromotor - Google Patents

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WO2017097387A1
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gears
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train device
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Josep Maria Bou Romano
Lukas SCHWEGLER
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Definitions

  • the invention relates to a drive train device with an electric motor and a transmission.
  • the invention is in particular the object of a compact
  • a drive train device with at least one electric motor and a gear provided for the electric motor, which has at least a first planetary gear stage and a second planetary gear stage with a total of at most four toothing planes and three brake units, at least structurally at least three sequentially
  • a drive train device provided for an electromotive drive can be provided, which allows a compact design.
  • a gear stage in this context, in particular a gear stage with at least one
  • Be understood planetary which is provided for the introduction, forwarding and / or discharge of a drive power and at least one
  • Sun gear which cooperates with at least one planet carrier and at least one ring gear, exactly one planet carrier, which cooperates with at least one sun gear and at least one ring gear, and / or exactly one ring gear, with at least one sun gear and cooperates with at least one planet carrier has.
  • a "brake unit” is to be understood as meaning, in particular, a unit having at least two coupling elements which are rotatable relative to one another and which are intended to be connected to one another in a rotationally fixed manner, one of the coupling elements being arranged fixed to the housing
  • a "form-locking trained braking unit” is to be understood in particular a brake unit having a toothing and / or claws for connecting their coupling elements or for connecting their coupling element, which intermesh positively to produce a rotationally fixed connection, wherein a transmission of a power flow in a
  • a “frictionally engaged brake unit” is to be understood as meaning, in particular, a brake unit which has at least two friction partners for connecting its coupling elements or for connecting its coupling element, which frictionally engage one another to produce a rotationally fixed connection. wherein a transfer of a power flow in a fully closed state is at least mainly by friction.
  • a “toothing plane” should be understood in this context, in particular a plane which is defined by a sun gear, a planetary gear and / or a ring gear
  • the first planetary gear stage comprises a sun gear, a planet carrier and two ring gears. This allows a particularly compact design can be achieved.
  • the sun gear of the first planetary gear stage forms a transmission input element, to which the electric motor is connected.
  • the electric motor can be arranged coaxially with the sun gear.
  • the drive train device can be made particularly compact.
  • two of the brake units are provided to arrange one of the ring gears of the first planetary gear stage fixed to the housing. This allows a particularly simple and compact design can be achieved. It is further proposed that only one of the brake units is frictionally engaged. By only one of the brake units is frictionally formed, drag loss can be minimized and the space can be kept very compact.
  • the second planetary gear stage comprises a sun gear, a planet carrier and two ring gears.
  • the at least three forward gears can be realized without a high for the transmission
  • the planet carrier of the second planetary gear stage forms a transmission output element which is provided for connecting an axle drive.
  • a particularly simple embodiment is possible.
  • one of the brake units is provided to selectively arrange one of the two ring gears of the second planetary gear set fixed to the housing. This can be a good switchability at the same time more compact
  • a number of the brake unit can be kept low.
  • the planet carrier of the first planetary gear stage and the sun gear of the second planetary gear stage are permanently connected to each other in a rotationally fixed manner.
  • the space can be kept very compact.
  • both planetary gear stages at least one
  • Gear teeth is formed.
  • both planetary gear stages have trained as a stepped planetary gear, a compact transmission with three
  • a "stepped planet” should be understood as meaning, in particular, an integrally formed planetary gear with three different gears.
  • "Integral” should be understood as being at least materially connected, for example by a welding process, an adhesive process, an injection molding process and / or another understood by the skilled person as a reasonable process, and / or advantageously formed in one piece such as by a one-piece casting and / or by a one-shot or one-component injection molding process and, advantageously, a single billet.
  • the first stepped planet should be understood as meaning, in particular, an integrally formed planetary gear with three different gears.
  • “Integral” should be understood as being at least materially connected, for example by a welding process, an adhesive process, an injection molding process and / or another understood by the skilled person as a reasonable process, and / or advantageously formed in one piece such as by a one-piece casting and / or by a one-shot or one-component injection molding process and, advantageously, a single billet
  • Planetary gear stage has three permanent rotationally fixed interconnected planetary gears. These can in particular be positively connected with each other.
  • positive fit is to be understood in particular that abutting surfaces of the mutually positively connected planet gears exert a force acting in the normal direction of the surfaces holding force on each other.
  • the planet gears are in geometric engagement with each other.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a drive train device with a
  • Fig. 2 is a circuit diagram of the transmission
  • Fig. 3 is a power shiftability of the transmission.
  • FIG. 1 shows a drive train device for a motor vehicle.
  • Drive train device is provided for an electric motor drive of the motor vehicle.
  • the motor vehicle can basically be designed as a pure electric vehicle.
  • the drive train device is provided for a combination with a drive train device for an internal combustion engine drive of the motor vehicle.
  • the proposed drive train device which is provided for the electromotive drive, act on a first drive axle of the motor vehicle, while the drive train device, which is provided for the internal combustion engine drive, to a second
  • Powertrain device combined with an internal combustion engine powertrain device, it is also conceivable that the motor vehicle has an additional summing and / or selection gear, the two powertrain devices is connected downstream and which is intended to connect both drive train device to a single drive axle.
  • the drive train device has an electric motor 10 and a gear 11 provided for the electric motor 10.
  • the transmission 1 1, based on a given by the electric motor 10 drive power, arranged behind the electric motor 10 in the power flow.
  • the drive train device further has an axle drive 12. A power flow between the electric motor 10 and the final drive 12 is completely passed through the transmission 1 1.
  • the transmission 1 1 comprises a first planetary gear stage P1, which forms a transmission input, and a second planetary gear stage P2, which forms a transmission output.
  • a drive power output by the electric motor 10 is introduced via the first planetary gear stage P1 in the transmission 1 1, from the first
  • Planetary gear stage P1 forwarded to the second planetary gear stage P2 and discharged via the second planetary gear P2 from the transmission 1 1.
  • the two planetary gear stages P1, P2 have a total of exactly four
  • the planetary gear stages P1, P2 with the four toothing planes E1, E2, E3, E4 and the three brake units B1, B2, B3 are structurally provided for the switching of three differently translated forward gears V1, V2, V3.
  • the planetary gear stages P1, P2 with the four toothing planes E1, E2, E3, E4 and the three brake units B1, B2, B3 are structurally provided for the switching of three differently translated forward gears V1, V2, V3.
  • Forward gear V2 ' Provided (see Figure 2).
  • the two forward gears V2, V2 ' have the same transmission ratio. They differ in their wiring diagram.
  • the four shift gears V1, V2, V2 ', V3 that can be switched in a constructive manner can be partially switched on in a sequential manner (compare FIG. 3). Change between the
  • Forward gears V1, V2 and change between the forward gears V2 ", V3 are switchable load interruption-free.
  • the first planetary gear stage P1 has a sun gear P1 1, a planet carrier P12 and two ring gears P13, P14. Further, the planetary gear stage P1 includes a plurality of planetary gears P15, which from the planet P12 on a
  • Planet carrier P12 stored.
  • the planet gears P15 which mesh with the sun gear P1 1 and the ring gears P13, P14, are intended to provide an operative connection between the sun gear P11, the planet P12 and the ring gears P13, P14 provide.
  • the first planetary gear stage P1 has two of the four toothing planes E1, E2, E3, E4.
  • the two toothing planes E1, E2, which has the first planetary gear P1, are in particular the first by the ring gears P13, P14
  • Planetary gear stage P1 defined.
  • the ring gears P13, P14 have teeth, which differ in their effective circle diameter and / or number of teeth.
  • the ring gears P13, P14 are arranged coaxially with each other.
  • the planetary gears P15 of the first planetary gear stage P1 are arranged distributed over a circumference of the sun gear P11, which is why only one of the planetary gears P15 in the schematic figure 1 is shown.
  • the first planetary gear stage P1 may also have only one planetary gear P15.
  • the planetary gear P15 is formed as a stepped planet having two gears, which differ in their effective circle diameters and / or tooth numbers.
  • an embodiment with two planetary gears with different teeth which are rigidly connected to each other conceivable.
  • the teeth of the ring gears P13, P14 and the teeth of the planetary gear P15 mesh with each other in pairs.
  • the toothing planes E1, E2, which has the first planetary gear P1 are defined by the intermeshing teeth in each case between the ring gears P13, P14 and the planetary gear P15.
  • the sun gear P1 1 of the first planetary gear P1 forms
  • Electric motor 10 has a rotor shaft which is permanently connected in rotation with the sun P11.
  • the sun P11 has a toothing, which meshes with the second toothing of the planetary gear P15.
  • the sun gear P11 is arranged in the second toothing plane E2 of the first planetary gear stage P1.
  • the ring gears P13, P14 have different effective circle diameter and / or number of teeth.
  • the two ring gears P13, P14 of the first planetary gear P1 are rotatably supported relative to each other.
  • the two brake units B1, B2 are provided to arrange one of the ring gears P13, P14 of the first planetary gear stage P1 fixed to the housing.
  • the transmission 1 1 has a transmission housing 13, with which the ring gears P13, P14 are each individually rotatably connected.
  • the first brake unit B1 comprises a first Coupling element B10, which is rotatably connected to the transmission housing 13, and a second coupling element B1 1, which is permanently connected in rotation with the first ring gear P13.
  • the first brake unit can be particularly advantageously designed as a positive coupling or, also advantageous, as a freewheel.
  • the second brake unit can be particularly advantageously designed as a positive coupling or, also advantageous, as a freewheel.
  • Brake unit B2 comprises a first coupling element B20, which rotatably with the
  • Gear housing 13 is connected, and a second coupling element B21 which is rotatably connected to the second ring gear P14.
  • the first planetary gear stage P2 has a sun gear P21, a planet carrier P22 and two ring gears P23, P24. Further, the planetary gear P2 includes a plurality of planetary gears P25, which from the planet P22 on a
  • Planet carrier P22 stored.
  • the planet gears P25 meshing with the sun gear P21 and the ring gears P23, P24 are provided to provide an operative connection between the sun gear P21, the planet carrier P22, and the ring gears P23, P24.
  • the second planetary gear stage P2 also has two of the four toothing planes E1, E2, E3, E4.
  • the two toothing planes E3, E4 the second
  • Planetary gear stage P2 are defined in particular by the ring gears P23, P24 of the second planetary gear stage P2.
  • Gears on which differ in their effective circle diameters and / or gearing numbers.
  • the ring gears P23, P24 are arranged coaxially with each other.
  • the planetary gears P25 of the second planetary gear stage P2 are arranged distributed over a circumference of the sun gear P21, which is why only one of the planetary gears P25 in the schematic figure 1 is shown.
  • the second planetary gear stage P2 can also have only one planetary gear P25.
  • the planetary gear P25 is formed as a stepped planet having two gears which differ in their effective circle diameters and / or gear numbers.
  • an embodiment with two planetary gears with different teeth which are rigidly connected to each other conceivable.
  • the teeth of the ring gears P23, P24 and the teeth of the planetary gear P25 mesh with each other in pairs.
  • the toothing planes E3, E4, which has the second planetary gear P2 are defined by the intermeshing teeth in each case between the ring gears P23, P24 and the planetary gear P25.
  • the planet P22 of the second planetary gear P2 forms
  • Axle drive 12 has an input shaft which permanently rotatably with the
  • the two ring gears P23, P24 of the second planetary gear stage P2 are relative
  • the brake units B3 are provided to selectively arrange one of the ring gears P23, P24 of the second planetary gear P2 fixed to the housing.
  • the ring gears P23, P24 are each individually rotatably with the
  • the third brake unit B3 comprises a first
  • Coupling element B30 which is rotatably connected to the transmission housing 13, a second coupling element B31 which is permanently connected in rotation with the ring gear P23, and a third coupling element B32 which is permanently connected in rotation with the ring gear P24.
  • the third brake unit B3 comprises a first shift position, in which the ring gear P23 is arranged fixed to the housing, a second shift position, in which the ring gear P24 is arranged fixed to the housing, and a neutral position.
  • the sun gear P21 has a toothing which meshes with the first toothing of the planetary gear P25.
  • the sun gear P21 is arranged in the third toothing plane E3.
  • the planet carrier P12 of the first planetary gear stage P1 and the sun gear P21 of the second planetary gear stage are permanently connected to each other in a rotationally fixed manner.
  • the two planetary gear stages P1, P2 are permanently connected to each other.
  • the transmission 1 1 has no coupling units, which are provided to connect two rotatably mounted components together. All connections between rotatably mounted components are not switchable.
  • the transmission 1 1 has a gear ratio, which in particular by the
  • the first forward gear V1 is formed by means of the first toothing plane E1 and the fourth toothing plane E4. In the first forward gear V1, the first brake unit B1 is fully closed and the third brake unit B3 is switched to the second switching position, while the second brake unit B2 is opened.
  • the second forward gear V2 is formed by means of the second toothing plane E2 and the fourth toothing plane E4. In the second forward gear V2, the second brake unit B2 is fully closed and the third brake unit B3 in the second switching position switched while the first brake units B1 is opened.
  • Forward gear V2 ' is formed by means of the first toothing plane E1 and the third toothing plane E3.
  • the first brake unit B1 is fully closed and the third brake unit B3 is switched to the first shift position, while the second brake unit B2 is open.
  • the third forward gear V3 is formed by means of the second toothing plane E2 and the third toothing plane E3.
  • the second brake unit B2 is fully closed and the third brake unit B3 is switched to the first shift position, while the first brake units B1 is opened.
  • the second brake unit B2 which is provided to non-rotatably connect the second ring gear P1 to the transmission housing 13, is frictionally engaged.
  • the brake unit B2 is intended to be actuated at the powershift changes between the forward gears V1, V2 and the powershiftable changes between the forward gears V2 ⁇ V3. In the powershiftable changes, the brake unit B2 is provided to receive a support torque while the first brake unit B1 is opened or closed.

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Abstract

Erfindungsgemäß wird eine Antriebsstrangvorrichtung mit zumindest einem Elektromotor (10) und einem für den Elektromotor (10) vorgesehenen Getriebe (11), das zumindest eine erste Planetengetriebestufe (P1) und eine zweite Planetengetriebestufe (P2) mit insgesamt höchstens vier Verzahnungsebenen (E1, E2, E3, E4) und drei Bremseinheiten (B1, B2, B3) aufweist, die zumindest konstruktiv zur Schaltung von zumindest drei zumindest teilweise sequentiell lastschaltbaren Vorwärtsgetriebegängen (V1, V2, V3) vorgesehen sind, vorgeschlagen.

Description

Antriebsstrangvorrichtung mit einem Elektromotor
Die Erfindung betrifft eine Antriebsstrangvorrichtung mit einem Elektromotor und einem Getriebe.
Aus der US 9,062,744 B2 ist bereits eine Antriebsstrangvorrichtung mit einem
Elektromotor und einem Getriebe bekannt.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine kompakte
Antriebsstrangvorrichtung bereitzustellen. Sie wird durch eine erfindungsgemäße
Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß wird eine Antriebsstrangvorrichtung mit zumindest einem Elektromotor und einem für den Elektromotor vorgesehenen Getriebe vorgeschlagen, das zumindest eine erste Planetengetriebestufe und eine zweite Planetengetriebestufe mit insgesamt höchstens vier Verzahnungsebenen und drei Bremseinheiten aufweist, die zumindest konstruktiv zur Schaltung von zumindest drei zumindest teilweise sequentiell
lastschaltbaren Vorwärtsgetriebegängen vorgesehen sind. Dadurch kann eine für einen elektromotorischen Antrieb vorgesehene Antriebsstrangvorrichtung bereitgestellt werden, welche eine kompakte Bauform ermöglicht. Unter einer„Planetengetriebestufe" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Getriebestufe mit zumindest einem
Planetenradgetriebe verstanden werden, die zur Einleitung, Weiterleitung und/oder Ausleitung einer Antriebsleistung vorgesehen ist und die zumindest ein
Übersetzungsverhältnis bereitstellt. Unter einem„Planetengetriebe" soll in diesem
Zusammenhang insbesondere ein Getriebe verstanden werden, dass genau ein
Sonnenrad, das mit zumindest einem Planetenradträger und zumindest einem Hohlrad zusammenwirkt, genau einen Planetenradträger, der mit zumindest einem Sonnenrad und zumindest einem Hohlrad zusammenwirkt, und/oder genau ein Hohlrad, das mit zumindest einem Sonnenrad und mit zumindest einem Planetenradträger zusammenwirkt, aufweist. Unter einer„Bremseinheit" soll insbesondere eine Einheit mit zumindest zwei relativ zueinander drehbaren Kopplungselementen verstanden werden, die dazu vorgesehen sind, drehfest miteinander verbunden zu werden, wobei eines der Kopplungselemente gehäusefest angeordnet ist. Die Bremseinheiten können
grundsätzlich formschlüssig oder reibschlüssig ausgebildet sein oder aber auch als Freilauf ausgebildet sein. Unter einer„formschlüssig ausgebildeten Bremseinheit" soll dabei insbesondere eine Bremseinheit verstanden werden, die zur Verbindung ihrer Kopplungselemente bzw. zur Anbindung ihres Kopplungselements eine Verzahnung und/oder Klauen aufweist, die zur Herstellung einer drehfesten Verbindung formschlüssig ineinandergreifen, wobei eine Übertragung eines Leistungsflusses in einem vollständig geschlossenen Zustand zumindest hauptsächlich durch einen Formschluss erfolgt. Unter einer„reibschlüssig ausgebildeten Bremseinheit" soll insbesondere eine Bremseinheit verstanden werden, die zur Verbindung ihrer Kopplungselemente bzw. zur Anbindung ihres Kopplungselements zumindest zwei Reibpartner aufweist, die zur Herstellung einer drehfesten Verbindung reibschlüssig aneinander anliegen, wobei eine Übertragung eines Leistungsflusses in einem vollständig geschlossenen Zustand zumindest hauptsächlich durch Reibung erfolgt. Unter einer„Verzahnungsebene" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Ebene verstanden werden, die durch eine Sonnenradverzahnung, eine Planetenradverzahnung und/oder eine Hohlradverzahnung definiert ist. Unter
„vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die erste Planetengetriebestufe ein Sonnenrad, einen Planetenradträger und zwei Hohlräder aufweist. Dadurch kann eine besonders kompakte Ausgestaltung erreicht werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass das Sonnenrad der ersten Planetengetriebestufe ein Getriebeeingangselement ausbildet, an das der Elektromotor angebunden ist. Dadurch ist eine einfache Anbindung des Elektromotors möglich. Zudem kann der Elektromotor koaxial zu dem Sonnenrad angeordnet werden. Die Antriebsstrangvorrichtung kann dadurch besonders kompakt ausgebildet werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind zwei der Bremseinheiten dazu vorgesehen, jeweils eines der Hohlräder der ersten Planetengetriebestufe gehäusefest anzuordnen. Dadurch kann eine besonders einfache und kompakte Ausgestaltung erreicht werden. Weiter wird vorgeschlagen, dass lediglich eine der Bremseinheiten reibschlüssig ausgebildet ist. Indem lediglich eine der Bremseinheiten reibschlüssig ausgebildet ist, können Schleppverlust minimiert und der Bauraum besonders kompakt gehalten werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die zweite Planetengetriebestufe ein Sonnenrad, einen Planetenradträger und zwei Hohlräder aufweist. Dadurch können die zumindest drei Vorwärtsgetriebegänge realisiert werden, ohne dass für das Getriebe ein hoher
Bauraumbedarf notwendig ist.
Besonders bevorzugt bildet der Planetenradträger der zweiten Planetengetriebestufe ein Getriebeausgangselement aus, das zur Anbindung eines Achsantriebs vorgesehen ist. Dadurch ist eine besonders einfache Ausgestaltung möglich.
Weiter wird vorgeschlagen, dass eine der Bremseinheiten dazu vorgesehen ist, wahlweise eines der zwei Hohlräder der zweiten Planetengetriebestufe gehäusefest anzuordnen. Dadurch kann eine gute Schaltbarkeit bei gleichzeitig kompakter
Ausgestaltung erreicht werden. Eine Anzahl der Bremseinheit kann gering gehalten werden.
Besonders bevorzugt sind der Planetenradträger der ersten Planetengetriebestufe und das Sonnenrad der zweiten Planetengetriebestufe permanent drehfest miteinander verbunden. Dadurch kann der Bauraum besonders kompakt gehalten werden. Unter „permanent drehfest" soll insbesondere auch eine einstückige Ausgestaltung verstanden werden.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass beide Planetengetriebestufen zumindest ein
Planetenrad aufweisen, das als ein Stufenplanet mit zwei unterschiedlichen
Verzahnungen ausgebildet ist. Indem beide Planetengetriebestufen ein als Stufenplanet ausgebildetes Planetenrad aufweisen, kann ein kompaktes Getriebe mit drei
unterschiedlich übersetzten Vorwärtsgetriebegängen und guter Lastschaltbarkeit realisiert werden. Unter einem„Stufenplanet" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein einstückig ausgebildetes Planetenrad mit drei unterschiedlichen Verzahnungen verstanden werden. Unter„einstückig" soll insbesondere zumindest stoff-schlüssig verbunden verstanden werden, beispielsweise durch einen Schweißprozess, einen Klebeprozess, einen Anspritzprozess und/oder einen anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Prozess, und/oder vorteilhaft in einem Stück geformt verstanden werden, wie beispielsweise durch eine Herstellung aus einem Guss und/oder durch eine Herstellung in einem Ein- oder ehrkomponentenspritzverfahren und vorteilhaft aus einem einzelnen Rohling. Alternativ ist es auch denkbar, dass die erste
Planetengetriebestufe drei permanent drehfest miteinander verbundene Planetenräder aufweist. Diese können insbesondere formschlüssig miteinander verbunden sein. Unter "formschlüssig" soll insbesondere verstanden werden, dass aneinanderliegende Flächen der miteinander formschlüssig verbundenen Planetenräder eine in Normalenrichtung der Flächen wirkende Haltekraft aufeinander ausüben. Insbesondere befinden sich die Planetenräder in einem geometrischen Eingriff miteinander.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Antriebsstrangvorrichtung mit einem
Elektromotor und einem Getriebe,
Fig. 2 ein Schaltschema des Getriebes und
Fig. 3 eine Lastschaltbarkeit des Getriebes.
Figur 1 zeigt eine Antriebsstrangvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Die
Antriebsstrangvorrichtung ist für einen elektromotorischen Antrieb des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Das Kraftfahrzeug kann grundsätzlich als ein reines Elektrofahrzeug ausgebildet sein. Alternativ ist auch denkbar, dass die Antriebsstrangvorrichtung für eine Kombination mit einer Antriebsstrangvorrichtung für einen verbrennungsmotorischen Antrieb des Kraftfahrzeugs vorgesehen wird. Beispielsweise kann die vorgeschlagene Antriebsstrangvorrichtung, die für den elektromotorischen Antrieb vorgesehen ist, auf eine erste Antriebsachse des Kraftfahrzeugs wirken, während die Antriebsstrangvorrichtung, die für den verbrennungsmotorischen Antrieb vorgesehen ist, auf eine zweite
Antriebsachse des Kraftfahrzeugs wirkt. Wird die vorgeschlagene
Antriebsstrangvorrichtung mit einer verbrennungsmotorischen Antriebsstrangvorrichtung kombiniert, ist es auch denkbar, dass das Kraftfahrzeug ein zusätzliches Summier- und/oder Auswahlgetriebe aufweist, das den beiden Antriebsstrangvorrichtungen nachgeschaltet ist und das dazu vorgesehen ist, beide Antriebsstrangvorrichtung an eine einzige Antriebsachse anzubinden.
Die Antriebsstrangvorrichtung weist einen Elektromotor 10 und ein für den Elektromotor 10 vorgesehenes Getriebe 1 1 auf. Das Getriebe 1 1 ist, bezogen auf eine von dem Elektromotor 10 abgegebene Antriebsleistung, im Kraftfluss hinter dem Elektromotor 10 angeordnet. Die Antriebsstrangvorrichtung weist weiter einen Achsantrieb 12 auf. Ein Kraftfluss zwischen dem Elektromotor 10 und dem Achsantrieb 12 wird vollständig über das Getriebe 1 1 geleitet.
Das Getriebe 1 1 umfasst eine erste Planetengetriebestufe P1 , die einen Getriebeeingang ausbildet, und eine zweite Planetengetriebestufe P2, die einen Getriebeausgang ausbildet. Eine von dem Elektromotor 10 abgegebene Antriebsleistung wird über die erste Planetengetriebestufe P1 in das Getriebe 1 1 eingeleitet, von der ersten
Planetengetriebestufe P1 auf die zweite Planetengetriebestufe P2 weitergeleitet und über die zweite Planetengetriebestufe P2 aus dem Getriebe 1 1 ausgeleitet.
Die zwei Planetengetriebestufen P1 , P2 weisen insgesamt genau vier
Verzahnungsebenen E1 , E2, E3, E4 und genau drei Bremseinheiten B1 , B2, B3 auf. Die Planetengetriebestufen P1 , P2 mit den vier Verzahnungsebenen E1 , E2, E3, E4 und den drei Bremseinheiten B1 , B2, B3 sind konstruktiv zur Schaltung von drei unterschiedlich übersetzten Vorwärtsgetriebegängen V1 , V2, V3 vorgesehen. Zusätzlich sind die
Planetengetriebestufen P1 , P2 konstruktiv zu Schaltung eines weiteren
Vorwärtsgetriebegangs V2' vorgesehen (vgl. Figur 2). Die zwei Vorwärtsgetriebegänge V2, V2' weisen das gleiche Übersetzungsverhältnis auf. Sie unterscheiden sich in ihrem Schaltschema. Die vier konstruktiv schaltbaren Vorwärtsgetriebegänge V1 , V2, V2', V3 sind teilweise sequentiell lastschaltbar (vgl. Figur 3). Wechsel zwischen den
Vorwärtsgetriebegängen V1 , V2 sowie Wechsel zwischen den Vorwärtsgetriebegängen V2", V3 sind lastunterbrechungsfrei schaltbar.
Die erste Planetengetriebestufe P1 weist ein Sonnenrad P1 1 , einen Planetenradträger P12 und zwei Hohlräder P13, P14 auf. Weiter umfasst die Planetengetriebestufe P1 eine Mehrzahl von Planetenrädern P15, die von dem Planetenradträger P12 auf einer
Kreisbahn um das Sonnenrad P1 1 geführt werden. In Figur 1 ist lediglich eines der Planetenräder P15 dargestellt. Die Planetenräder P15 sind drehbar an dem
Planetenradträger P12 gelagert. Die Planetenräder P15, die mit dem Sonnenrad P1 1 und den Hohlräder P13, P14 kämmen, sind dazu vorgesehen, eine Wirkverbindung zwischen dem Sonnenrad P11 , dem Planetenradträger P12 und den Hohlrädern P13, P14 bereitzustellen.
Die erste Planetengetriebestufe P1 weist zwei der vier Verzahnungsebenen E1 , E2, E3, E4 auf. Die zwei Verzahnungsebenen E1 , E2, die die erste Planetengetriebestufe P1 aufweist, sind insbesondere durch die Hohlräder P13, P14 der ersten
Planetengetriebestufe P1 definiert. Die Hohlräder P13, P14 weisen Verzahnungen auf, die sich in ihren Wirkkreisdurchmessern und/oder Verzahnungszahlen unterscheiden. Die Hohlräder P13, P14 sind koaxial zueinander angeordnet.
Die Planetenräder P15 der ersten Planetengetriebestufe P1 sind über einen Umfang des Sonnenrads P11 verteilt angeordnet, weshalb von den Planetenrädern P15 in der schematischen Figur 1 lediglich das eine dargestellt ist. Grundsätzlich kann die erste Planetengetriebestufe P1 auch lediglich das eine Planetenrad P15 aufweisen. Das Planetenrad P15 ist als ein Stufenplanet ausbildet, der zwei Verzahnungen aufweist, die sich in ihren Wirkkreisdurchmessern und/oder Verzahnungszahlen unterscheiden.
Alternativ ist auch eine Ausgestaltung mit zwei Planetenrädern mit unterschiedlichen Verzahnungen, die starr miteinander verbunden sind, denkbar. Die Verzahnungen der Hohlräder P13, P14 und die Verzahnungen des Planetenrads P15 kämmen paarweise miteinander. Die Verzahnungsebenen E1 , E2, welche die erste Planetengetriebestufe P1 aufweist, sind durch die jeweils paarweise miteinander kämmenden Verzahnungen zwischen den Hohlrädern P13, P14 und dem Planetenrad P15 definiert.
Das Sonnenrad P1 1 der ersten Planetengetriebestufe P1 bildet ein
Getriebeeingangselement auf, an das der Elektromotor 10 angebunden ist. Der
Elektromotor 10 weist eine Rotorwelle auf, die permanent drehfest mit dem Sonnenrad P11 verbunden ist. Das Sonnenrad P11 weist eine Verzahnung auf, die mit der zweiten Verzahnung des Planetenrads P15 kämmt. Das Sonnenrad P11 ist in der zweiten Verzahnungsebene E2 der ersten Planetengetriebestufe P1 angeordnet. Die Hohlräder P13, P14 weisen unterschiedliche Wirkkreisdurchmesser und/oder Verzahnungszahlen auf.
Die zwei Hohlräder P13, P14 der ersten Planetengetriebestufe P1 sind relativ zueinander drehbar gelagert. Die zwei Bremseinheiten B1 , B2 sind dazu vorgesehen, jeweils eines der Hohlräder P13, P14 der ersten Planetengetriebestufe P1 gehäusefest anzuordnen. Das Getriebe 1 1 weist ein Getriebegehäuse 13 auf, mit dem die Hohlräder P13, P14 jeweils einzeln drehfest verbindbar sind. Die erste Bremseinheit B1 umfasst ein erstes Kopplungselement B10, das drehfest mit dem Getriebegehäuse 13 verbunden ist, und ein zweites Kopplungselement B1 1 , das permanent drehfest mit dem ersten Hohlrad P13 verbunden ist. Die erste Bremseinheit kann besonders vorteilhaft als formschlüssige Kupplung oder aber, ebenfalls vorteilhaft, als Freilauf ausgebildet sein. Die zweite
Bremseinheit B2 umfasst ein erstes Kopplungselement B20, das drehfest mit dem
Getriebegehäuse 13 verbunden ist, und ein zweites Kopplungselement B21 , das drehfest mit dem zweiten Hohlrad P14 verbunden ist.
Die erste Planetengetriebestufe P2 weist ein Sonnenrad P21 , einen Planetenradträger P22 und zwei Hohlräder P23, P24 auf. Weiter umfasst die Planetengetriebestufe P2 eine Mehrzahl von Planetenrädern P25, die von dem Planetenradträger P22 auf einer
Kreisbahn um das Sonnenrad P21 geführt werden. In Figur 1 ist lediglich eines der Planetenräder P25 dargestellt. Die Planetenräder P25 sind drehbar an dem
Planetenradträger P22 gelagert. Die Planetenräder P25, die mit dem Sonnenrad P21 und den Hohlräder P23, P24 kämmen, sind dazu vorgesehen, eine Wirkverbindung zwischen dem Sonnenrad P21 , dem Planetenradträger P22 und den Hohlrädern P23, P24 bereitzustellen.
Die zweite Planetengetriebestufe P2 weist ebenfalls zwei der vier Verzahnungsebenen E1 , E2, E3, E4 auf. Die zwei Verzahnungsebenen E3, E4, die die zweite
Planetengetriebestufe P2 aufweist, sind insbesondere durch die Hohlräder P23, P24 der zweiten Planetengetriebestufe P2 definiert. Die Hohlräder P23, P24 weisen
Verzahnungen auf, die sich in ihren Wirkkreisdurchmessern und/oder Verzahnungszahlen unterscheiden. Die Hohlräder P23, P24 sind koaxial zueinander angeordnet.
Die Planetenräder P25 der zweiten Planetengetriebestufe P2 sind über einen Umfang des Sonnenrad P21 verteilt angeordnet, weshalb von den Planetenrädern P25 in der schematischen Figur 1 lediglich das eine dargestellt ist. Grundsätzlich kann auch die zweite Planetengetriebestufe P2 lediglich das eine Planetenrad P25 aufweisen. Das Planetenrad P25 ist als ein Stufenplanet ausbildet, der zwei Verzahnungen aufweist, die sich in ihren Wirkkreisdurchmessern und/oder Verzahnungszahlen unterscheiden.
Alternativ ist auch eine Ausgestaltung mit zwei Planetenrädern mit unterschiedlichen Verzahnungen, die starr miteinander verbunden sind, denkbar. Die Verzahnungen der Hohlräder P23, P24 und die Verzahnungen des Planetenrads P25 kämmen paarweise miteinander. Die Verzahnungsebenen E3, E4, welche die zweite Planetengetriebestufe P2 aufweist, sind durch die jeweils paarweise miteinander kämmenden Verzahnungen zwischen den Hohlrädern P23, P24 und dem Planetenrad P25 definiert. Der Planetenradträger P22 der zweiten Planetengetriebestufe P2 bildet ein
Getriebeausgangselement aus, an das der Achsantrieb 12 angebunden ist. Der
Achsantrieb 12 weist eine Eingangswelle auf, die permanent drehfest mit dem
Planetenradträger P22 verbunden ist.
Die zwei Hohlräder P23, P24 der zweiten Planetengetriebestufe P2 sind relativ
zueinander drehbar gelagert. Die Bremseinheiten B3 sind dazu vorgesehen, wahlweise eines der Hohlräder P23, P24 der zweiten Planetengetriebestufe P2 gehäusefest anzuordnen. Die Hohlräder P23, P24 sind jeweils einzeln drehfest mit dem
Getriebegehäuse 13 verbindbar. Die dritte Bremseinheit B3 umfasst ein erstes
Kopplungselement B30, das drehfest mit dem Getriebegehäuse 13 verbunden ist, ein zweites Kopplungselement B31 , das permanent drehfest mit dem Hohlrad P23 verbunden ist, und ein drittes Kopplungselement B32, das permanent drehfest mit dem Hohlrad P24 verbunden ist. Die dritte Bremseinheit B3 umfasst eine erste Schaltstellung, in der das Hohlrad P23 gehäusefest angeordnet ist, eine zweite Schaltstellung, in der das Hohlrad P24 gehäusefest angeordnet ist, und eine Neutralstellung.
Das Sonnenrad P21 weist eine Verzahnung auf, die mit der ersten Verzahnung des Planetenrads P25 kämmt. Das Sonnenrad P21 ist in der dritten Verzahnungsebene E3 angeordnet. Der Planetenradträger P12 der ersten Planetengetriebestufe P1 und das Sonnenrad P21 der zweiten Planetenradstufe sind permanent drehfest miteinander verbunden. Die zwei Planetengetriebestufen P1 , P2 sind permanent miteinander verbunden. Das Getriebe 1 1 weist keine Kupplungseinheiten auf, die dazu vorgesehen, zwei drehbar gelagerte Bauteile miteinander zu verbinden. Sämtliche Verbindungen zwischen drehbar gelagerten Bauteilen sind nicht schaltbar.
Das Getriebe 1 1 weist eine Gangabstufung auf, welche insbesondere durch die
Wirkkreisdurchmesser und/oder Verzahnungszahlen der Hohlräder P13, P14, P23, P24 und der Planetenräder P15, P25 definiert ist. Der erste Vorwärtsgetriebegang V1 wird mittels der ersten Verzahnungsebene E1 und der vierten Verzahnungsebene E4 gebildet. In dem ersten Vorwärtsgetriebegang V1 ist die erste Bremseinheit B1 vollständig geschlossen und die dritte Bremseinheit B3 in die zweite Schaltstellung geschaltet, während die zweite Bremseinheit B2 geöffnet ist. Der zweite Vorwärtsgetriebegang V2 wird mittels der zweiten Verzahnungsebene E2 und der vierten Verzahnungsebene E4 gebildet. In dem zweiten Vorwärtsgetriebegang V2 ist die zweite Bremseinheit B2 vollständig geschlossen und die dritte Bremseinheit B3 in die zweite Schaltstellung geschaltet, während die erste Bremseinheiten B1 geöffnet ist. Der zweite
Vorwärtsgetriebegang V2' wird mittels der ersten Verzahnungsebene E1 und der dritten Verzahnungsebene E3 gebildet. In dem zweiten Vorwärtsgetriebegang V2' ist die erste Bremseinheit B1 vollständig geschlossen und die dritte Bremseinheit B3 in die erste Schaltstellung geschaltet, während die zweite Bremseinheit B2 geöffnet ist. Der dritte Vorwärtsgetriebegang V3 wird mittels der zweiten Verzahnungsebene E2 und der dritten Verzahnungsebene E3 gebildet. In dem dritten Vorwärtsgetriebegang V3 ist die zweite Bremseinheit B2 vollständig geschlossen und die dritte Bremseinheit B3 in die erste Schaltstellung geschaltet, während die erste Bremseinheiten B1 geöffnet ist.
Die zweite Bremseinheit B2, die dazu vorgesehen ist, das zweite Hohlrad P1 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13 zu verbinden, ist reibschlüssig ausgebildet. Alternativ kann auch die erste Schaltstellung der dritten Bremseinheit B3 für eine reibschlüssige
Verbindung vorgesehen werden. Die Bremseinheit B2 ist dazu vorgesehen, bei den lastschaltbaren Wechseln zwischen den Vorwärtsgetriebegängen V1 , V2 und den lastschaltbaren Wechseln zwischen den Vorwärtsgetriebegängen V2\ V3 betätigt zu werden. Bei den lastschaltbaren Wechseln ist die Bremseinheit B2 dazu vorgesehen, ein Stützmoment aufzunehmen, während die erste Bremseinheit B1 geöffnet oder geschlossen wird.
Bezugszeichenliste
10 Elektromotor
11 Getriebe
12 Achsantrieb
13 Getriebegehäuse B1 Bremseinheit
B10 Kopplungselement B11 Kopplungselement B2 Bremseinheit
B20 Kopplungselement B21 Kopplungselement B3 Bremseinheit B30 Kopplungselement B31 Kopplungselement B32 Kopplungselement E1 Verzahnungsebene E2 Verzahnungsebene E3 Verzahnungsebene E4 Verzahnungsebene P1 Planetengetriebestufe P11 Sonnenrad
P12 Planetenradträger
P13 Hohlrad
P1 Hohlrad
P15 Planetenrad
P2 Planetengetriebestufe
P21 Sonnenrad
P22 Planetenradträger
P23 Hohlrad
P24 Hohlrad
P25 Planetenrad
V1 Vorwärtsgetriebegang
V2 Vorwärtsgetriebegang
V2' Vorwärtsgetriebegang
V3 Vorwärtsgetriebegang

Claims

Patentansprüche
Antriebsstrangvorrichtung mit zumindest einem Elektromotor (10) und einem für den Elektromotor (10) vorgesehenen Getriebe (1 1 ), das zumindest eine erste
Planetengetriebestufe (P1 ) und eine zweite Planetengetriebestufe (P2) mit insgesamt höchstens vier Verzahnungsebenen (E1 , E2, E3, E4) und drei
Bremseinheiten (B1 , B2, B3) aufweist, die zumindest konstruktiv zur Schaltung von zumindest drei zumindest teilweise sequentiell lastschaltbaren
Vorwärtsgetriebegängen (V1 , V2, V3) vorgesehen sind.
Antriebsstrangvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Planetengetriebestufe (P1 ) ein Sonnenrad (P1 1 ), einen Planetenradträger (P12) und zwei Hohlräder (P13, P14) aufweist.
Antriebsstrangvorrichtung zumindest nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Sonnenrad (P1 1 ) der ersten Planetengetriebestufe (P1 ) ein
Getriebeeingangselement ausbildet, an das der Elektromotor (10) angebunden ist.
Antriebsstrangvorrichtung zumindest nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwei der Bremseinheiten (B1 , B2, B3) dazu vorgesehen sind, jeweils eines der Hohlräder (P13, P14) der ersten Planetengetriebestufe (P1 ) gehäusefest anzuordnen.
5. Antriebsstrangvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
lediglich eine der Bremseinheiten (B1 , B2, B3) reibschlüssig ausgebildet ist.
6. Antriebsstrangvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Planetengetriebestufe (P2) ein Sonnenrad (P21), einen
Planetenradträger (P22) und zwei Hohlräder (P23, P24) aufweist.
7. Antriebsstrangvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Planetenradträger (P22) der zweiten Planetengetriebestufe (P2) ein
Getriebeausgangselement ausbildet, dass zur Anbindung eines Achsantriebs (12) vorgesehen ist.
8. Antriebsstrangvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine der Bremseinheiten (B1 , B2, B3) dazu vorgesehen ist, wahlweise eines der zwei Hohlräder (P23, P24) der zweiten Planetengetriebestufe (P2) gehäusefest anzuordnen.
9. Antriebsstrangvorrichtung zumindest nach den Ansprüchen 2 und 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Planetenradträger (P12) der ersten Planetengetriebestufe (P1 ) und das Sonnenrad (P21) der zweiten Planetengetriebestufe (P2) permanent drehfest miteinander verbunden sind.
10. Antriebsstrangvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
beide Planetengetriebestufen (P1 , P2) zumindest ein Planetenrad (P15, P25) aufweisen, das als ein Stufenplanet mit zwei unterschiedlichen Verzahnungen ausgebildet ist.
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