WO2017148573A1 - Antriebsvorrichtung, insbesondere für ein elektrofahrzeug - Google Patents

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WO2017148573A1
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transmission
gear
drive
switching unit
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Tobias Schilder
Josep Maria Bou Romano
Klaus Riedl
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Definitions

  • the invention relates to a drive device for a motor vehicle, in particular an electric vehicle or a motor vehicle with at least one purely electrically driven drive axle.
  • WO 2012/010340 A1 already discloses a drive device for an electric vehicle, which has an electric motor, an axle drive and a multi-speed transmission arranged between the electric motor and the final drive.
  • a drive device with three planetary gear stages wherein a transmission input element permanently rotatably connected to a second sun gear, a transmission output member permanently rotatably connected at least with a third planet carrier and a
  • Switching unit is provided to lock the third planetary gear, a second planet carrier and a third ring gear are permanently connected to each other rotatably, a first planet carrier is fixed to the housing
  • the invention is in particular the object of a further developed
  • Electric vehicle with at least one final drive and with one between one
  • Circuit of three forward gears provided multi-speed transmission, the exactly three operatively interconnected Planetenradmen with sun gears, ring gears and planet carriers, three switching units with two rotatably interconnected coupling elements, a transmission input element for non-rotatable connection of the electric motor and a transmission output member for rotationally fixed connection of the final drive, wherein the transmission input element permanently rotatably connected to the sun gear of the second planetary gear, the transmission output element permanently rotatably connected at least to the planet carrier of the third planetary gear and the third switching unit is provided to lock the third planetary gear.
  • the sun gear of the first planetary gear and the ring gear of the second planetary gear are permanently connected to each other in a rotationally fixed manner.
  • Electric motor allows the final drive. Through the multi-speed transmission, different forward gears can be provided, by which a given by the electric motor drive torque can be implemented advantageously. On a shiftability of reverse gears can be omitted by the
  • Electric motor is provided for a reversal of direction.
  • Component loads can be at least partially reduced in the proposed multi-speed transmission by the basic structure, which in particular a lightweight construction can be simplified. Due to the differently translated forward gears, the electric motor can be operated with high efficiency even at high vehicle speeds. At low speeds, a torque of the electric motor can be implemented advantageously. Transmission ratios of the forward gears and / or the final drive can be at least partially adapted to a configuration of the electric vehicle. It can be a flexible drive device
  • a "drive device with at least one electric motor, with at least one axle drive and a multi-speed transmission arranged between the electric motor and the final drive” is intended in particular to mean a
  • Drive device which has only electric motors for generating a drive torque.
  • it should include one of a
  • a "multistage transmission” is to be understood as meaning, in particular, a transmission arranged between the electric motor and the final drive for shifting the engine
  • Planetary gear guided planetary gear and / or a meshing engagement between a guided by a planet carrier planetary gear and a ring gear is defined.
  • the planetary gear stages can be made at least partially in one piece.
  • two of the planetary gear have a common ring gear and separate sun gears or a common sun gear and separate ring gears.
  • final drive should be understood to mean, in particular, an operative connection between the transmission output element of the multistage transmission and at least one drive wheel of the motor vehicle
  • first planetary gear stage first planetary gear stage
  • second planetary gear stage second planetary gear stage
  • the designations "first”, “second” and “third” planetary gear stages are intended in particular for defining an axial arrangement, wherein an axial order of the planetary gear stages may deviate from the numbering, basically a modified arrangement of the planetary gear stages and / or a stacked arrangement
  • the kinematically equivalent transmission structures can be implemented in particular by a spatial rearrangement of the shifting units, by a changed arrangement of gear elements and / or by interchanging of the sun gears, planet gears and / or ring gears Transmission structures "should
  • Transmission structures are understood, which have an equal number of switching units and identical circuit diagrams for switching the forward gears and the reverse gears.
  • a switching unit is to be understood as meaning a unit having exactly two coupling elements which are rotatable relative to each other and which are provided for non-rotatable connection with one another
  • a switching unit is to be understood, which is arranged in a power flow between two of the planetary gear stages and which is intended to its two rotatably arranged coupling elements, which in a open state are independently rotatable, rotatably connected in a closed state with each other.
  • a switching unit which is designed as a "brake” should be understood in particular a switching unit, the
  • non-rotatably connected is meant in particular a connection in which a power flow over a complete revolution averaged with an unchanged torque, an unchanged direction of rotation and / or an unchanged speed is transmitted.
  • a switching unit should in particular not be understood as meaning a coupling which is connected upstream or downstream from a gear set formed by the planetary gear stages.
  • a "clutch upstream of the gear train” is to be understood in particular as a clutch that is in at least one gear in a power flow between the electric motor and the
  • Transmission input element is arranged, such as a separating clutch or a starting clutch.
  • a "clutch following the gear set” is to be understood in particular a clutch which is arranged in at least one gear in a power flow between the transmission output element and a final drive, such as an all-wheel drive
  • Switchability of the stepping gear by a gear set upstream or downstream coupling unit can be increased. Under a
  • a “transmission input element” is to be understood as meaning, in particular, a transmission element which is provided at least structurally for connection to a rotor of the electric motor in a rotationally fixed connection
  • a “transmission element” is to be understood in particular an embodiment which is provided for permanent non-rotatable connection between the sun gears, planetary carriers, ring gears and / or coupling elements.
  • Transmission gear is omitted or not.
  • the switching units may be structurally provided for switching more forward gears, as it may be useful to switch them as part of an operating strategy for the multi-speed transmission.
  • blocking a planetary gear is to be understood in particular that the sun gear, the planet carrier and the ring gear of a single
  • Switching unit for blocking a planetary gear should be understood to mean a single switching unit with two coupling elements, each with the sun gear, the planet carrier or the ring gear of the corresponding
  • Planetenradkg are permanently connected rotationally fixed, whereby the corresponding planetary gear can be blocked by closing this one switching unit.
  • the individual coupling unit for blocking the planetary gear can also be replaced by two coupling units connected in series.
  • a part of the switching units is formed positively.
  • a drag loss can be kept low, whereby a power loss within the multi-speed transmission can be advantageously reduced.
  • trained switching unit "should be understood in particular a switching unit, which is used to connect their coupling elements or to connect their
  • Coupling element has a toothing and / or claws, which interlock positively to produce a rotationally fixed connection, wherein a transfer of a power flow in a fully closed state is at least mainly by a positive connection.
  • the switching units can in principle be formed frictionally or positively. Under a "frictionally trained
  • Switching unit “should be understood in particular a switching unit, which has at least two friction partners for connecting their coupling elements or to connect their coupling element, which rest against one another to produce a rotationally fixed connection frictionally, wherein a transmission of a power flow in a fully closed state, at least mainly by friction
  • a frictionally engaged coupling unit is preferably as one Multi-plate clutch unit and a friction-trained brake unit is preferably designed as a multi-disc brake unit.
  • trained coupling unit is preferably as a dog clutch unit and a form-locking trained braking unit is preferably as a
  • a form-fitting trained switching unit is advantageously switchable via a sliding sleeve.
  • the form-fitting trained switching units are preferably carried out without a frictional synchronization, but in principle may also have a frictional synchronization.
  • the multistage transmission preferably comprises actuators for the automated switching of the switching units.
  • actuators for the automated switching of the switching units.
  • An independently switching coupling unit or braking unit is preferably designed as a freewheel.
  • Double planetary gear set to replace, in addition to a kinematic same mode of action in particular a stand ratio of the planetary gear must be adjusted.
  • Double planetary gear set to replace, in addition to a kinematic same mode of action in particular a stand ratio of the planetary gear must be adjusted.
  • Double planetary gear set to replace, in addition to a kinematic same mode of action in particular a stand ratio of the planetary gear must be adjusted.
  • Main axis of rotation runs.
  • radial refers in particular to a direction which is perpendicular to the main axis of rotation
  • the said component is arranged on one side of the further component which faces the transmission input element and / or the electric motor Side of the further component is arranged, which faces away from the transmission input element and / or the electric motor, even if the further component is arranged in the axial direction after the transmission output element, for example, because the transmission output element is arranged between two planetary gear stages.
  • Fig. 1 shows a motor vehicle with a drive device which has an electric motor and a
  • FIG. 3 is a circuit diagram for the multi-speed transmission of Fig. 2,
  • Fig. 4 shows a transmission scheme with planetary gear stages in a modified arrangement
  • Fig. 5 is a transmission diagram with Planetenradkgm which are partially stacked.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle with a drive device.
  • the drive device is provided for an electric motor drive of the motor vehicle.
  • the motor vehicle can be designed as a pure electric vehicle.
  • the drive device is provided only for the electric motor drive. In principle, it is conceivable that the drive device with a second drive device for a
  • Combustion engine drive is combined.
  • proposed drive device which is provided for the electric motor drive, act on a first drive axle of the motor vehicle, while the
  • the drive device comprises an electric motor 10a, an axle drive 11a and a between the electric motor 10a and the final drive 11 a arranged
  • the electric motor 10a may be a permanent-magnet synchronous machine or a permanent magnet asynchronous machine.
  • Multi-speed transmission 12a is provided at least structurally for shifting three differently translated forward gears V1a, V2a, V3a.
  • Multi-stage transmission 12a has exactly three planetary gear stages Pia, P2a, P3a.
  • the multi-stage transmission 12a has a main axis of rotation to which the first
  • a number of the forward gears V1a, V2a, V3a actually used may be limited depending on an operating strategy, for example electronically by a suitably programmed control unit.
  • a drive device in which the multistage transmission 12a is combined with a drive unit in the form of an internal combustion engine.
  • the internal combustion engine then either replaces the electric motor 12a as a drive unit or the internal combustion engine is used together with the electric motor 12a as the drive unit.
  • the multi-stage transmission 12a has exactly three switching units S1a, S2a, S3a, which are provided for switching the forward gears V1 a, V2a, V3a.
  • Multi-stage transmission 12a has a transmission housing 15a, which receives the planetary gear stages Pi a, P2a, P3a and the switching units S1a, S2a, S3a.
  • the switching units S1a, S2a, S3a are operatively arranged within a gear set formed by the planetary gear stages Pia, P2a, P3a, i. the switching units S1a, S2a, S3a are intended to produce different operative connections between the planetary gear stages Pia, P2a, P3a with each other and / or between the planetary gear stages Pia, P2a, P3a and the gearbox 15a.
  • the circuit diagram shown in Figure 3 shows how the forward gears V1a, V2a, V3a are switched by closing the switching units S1a, S2a, S3a.
  • the Forward gears V1a, V2a, V3a are each switched by closing one of the three shift units S1a, S2a, S3a.
  • Each of the switching units S1a, S2a, S3a is associated with exactly one of the forward gears V1a, V2a, V3a.
  • a load circuit between two of the forward gears V1a, V2a, V3a is in this case always possible in particular when at most one of the switching units S1a, S2a, S3a is closed in a switching operation and / or at most one of the
  • Switching units S1a, S2a, S3a is opened, i. when a power flow from one of the switching units S1a, S2a, S3a is given to another of the switching units S1a, S2a, S3a, or when a switching state of only one of the switching units S1a, S2a, S3a is changed.
  • the three forward gears V1a, V2a, V3a are
  • the multistage transmission 12a connects the electric motor 10a to the final drive 1a of the motor vehicle.
  • the multi-stage transmission 12 a can be
  • the multi-stage transmission 12a has a transmission input member 13a provided to output from the electric motor 10a
  • the electric motor 10a comprises a rotor, which in the illustrated embodiment is permanently non-rotatably connected to the transmission input element 13a.
  • the transmission input member 13a may be formed differently, such as a shaft or a flange.
  • the multistage transmission 12a has a transmission output element 14a, which is provided to discharge a drive torque from the multistage transmission 12a.
  • the final drive 11a has in the illustrated embodiment
  • Transmission output element 14a is connected.
  • the final drive 11a is provided to distribute the drive torque provided by the electric motor 10a to the two drive wheels of the drive axle.
  • the electric motor 10a it is also conceivable that the electric motor 10a can be used to distribute the drive torque provided by the electric motor 10a to the two drive wheels of the drive axle.
  • Transmission output element 14a permanently rotatably connected to an axle shaft and / or one of the drive wheels.
  • Final drive 11 a be arranged at least one other module, such as an all-wheel drive module, the drive torque on two different drive axles distributed.
  • the transmission output member 14a may be formed differently, such as a shaft, a spur gear or a pinion.
  • the transmission input member 13a and the transmission output member 14a are arranged coaxially with the main rotation axis.
  • the transmission input element 13a is arranged on a side facing the electric motor 10a side of the multi-speed transmission 12a.
  • For the transmission output member 14a are basically in the axial direction
  • the planetary gear stages Pi a, P2a, P3a are arranged between the transmission input element 13a and the transmission output element 14a.
  • Planetary gear stages Pi a, P2a, P3a are arranged one behind the other in the axial direction. To redesign the multi-stage transmission 12a, it is possible to change the order of the
  • the multi-stage transmission 12a has three levels in which the planetary gear stages Pi a, P2a, P3a are arranged. A numbering of the level corresponds to an order of the levels, which is referred to below on the transmission input member 13a.
  • the first plane has a smaller distance to the electric motor 10a than the third plane.
  • the first planetary gear stage Pi a is arranged along the main axis of rotation in the first plane.
  • the first planetary gear stage Pi a has a109planetenradsatz and includes a sun gear P1 1 a, a ring gear P13a and a planet P12a.
  • the planet carrier P12a leads planetary gears P14a on a circular path.
  • the planet gears P14a mesh with the sun gear P1 1 a and with the ring gear P13a.
  • the planetary gears P14a are rotatably supported on the planet carrier P12a.
  • the second planetary gear P2a is disposed along the main rotation axis in the second plane.
  • the second planetary gear P2a is along the main axis of rotation on a side facing away from the transmission input member 13a side of the first
  • the second planetary gear P2a has a
  • the planet P22a leads planetary gears P24a on a circular path.
  • the planetary gears P24a mesh with the sun gear P21a and with the ring gear P23a.
  • the planetary gears P24a are rotatably supported on the planet carrier P22a.
  • the third planetary gear P3a is arranged along the main rotation axis in the third plane.
  • the third planetary gear P3a is arranged along the main axis of rotation on a side facing away from the transmission input member 13a side of the second planetary gear P2a.
  • the third planetary gear P3a has a109planetenradsatz and includes a sun gear P31a, a ring gear P33a and a planet P32a.
  • the planet carrier P32a leads planetary gears P34a on a circular path.
  • the planet gears P34a mesh with the sun gear P31a and with the ring gear P33a.
  • the planetary gears P34a are rotatably supported on the planet carrier P32a.
  • the switching units S1a, S2a, S3a are designed as brakes.
  • the switching units S1a, S2a designed as brakes each have a rotatably mounted one
  • the switching units S1a, S2a are each provided to rotatably support their rotatably mounted coupling element S11 a, S21 a with the transmission housing 15a to connect.
  • Switching units S1a, S2a is permanently connected in a rotationally fixed manner to at least one of the sun gears P11a, P21a, P31a, one of the planetary carrier P12a, P22a, P32a and / or one of the ring gears P13a, P23a, P33a.
  • the housing fixed arranged
  • Coupling elements S12a, S22a of the switching units S1a, S2a are permanently non-rotatably connected to the transmission housing 15a.
  • the remaining switching unit S3a is designed as a clutch.
  • the switching unit S3a designed as a coupling has a first rotatably mounted coupling element S31a and a second rotatably mounted coupling element S32a.
  • the switching unit S3a is provided to connect their two coupling elements S31a, S32a rotationally fixed to each other.
  • Each of the coupling elements S31 a, S32a of the switching unit S3a is connected to at least one of the sun gears P11a, P21a, P31a, one of the
  • Coupling elements S11 a, S12a, S21a, S22a, S31a, S32a includes the
  • Multi-stage transmission 12a a plurality of transmission elements 16a, 17a, 18a, 19a.
  • the four gear elements 16a, 17a, 18a, 19a are provided to torque and / or rotational movements within the through the planetary gear Pia, P2a, P3a
  • Transmission elements 16a, 17a, 18a, 19a connects at least two of the sun gears P1 1a, P21a, P31a, planetary gear P12a, P22a, P32a, ring gears P13a, P23a, P33a and / or coupling elements S1 1a, S12a, S21a, S22a, S31a, S32a permanently rotationally fixed to each other or supports at least one of the sun gears P1 1a, P21 a, P31 a .
  • Planet wheel P12a, P22a, P32a and / or ring gears P 3a, P23a, P33a permanently against the gear housing 15a from.
  • the transmission input element 13a forms a transmission input shaft, which permanently interconnects the transmission input element 13a and the sun gear P21a of the second planetary gear P2a with each other.
  • the transmission input element 13a is connected on the input side to the sun gear P21a.
  • the transmission output member 14a forms a transmission output shaft that includes the transmission output member 14a and the planet carrier P32a of the third
  • Transmission output member 14a formed transmission output shaft passes through the sun P31 a of the third planetary gear P3a and is for the connection of the
  • the transmission element 16a forms an intermediate shaft, which is the first coupling element S1 1a of the first switching unit S1a, the planet carrier P22a of the second
  • the transmission element 16a is guided in each case radially outward.
  • the formed by the transmission element 16a intermediate shaft limits the gear set transmission input side.
  • the transmission element 17a forms an intermediate shaft which is the sun gear P31a of the third planetary gear P3a, the second coupling element S32a of the third
  • the intermediate shaft formed by the transmission element 17a encloses the planetary gear stages P2a, P3a. It limits the gear set on the output side.
  • the transmission element 18a forms an intermediate shaft which permanently rotatably connects the sun gear P1 1a of the first planetary gear set Pi a and the ring gear P23a of the second planetary gear set P2a.
  • the transmission element 18a is guided radially outward between the planetary gear stages Pia, P2a.
  • the transmission element 19a forms a connection which connects the planet carrier P22a of the second planetary gear P2a and the transmission housing 15a permanently rotatably together.
  • the planet carrier P22a is thereby fixed to the housing.
  • the first switching unit S1a is arranged in the axial direction on the transmission input side of the first planetary gear stage Pia.
  • the second switching unit S2a is arranged axially in the amount of the first planetary gear Pi a.
  • the third switching unit S3a is axial
  • the first switching unit S1a is provided to the planet carrier P22a of the second planetary gear P2a and the ring gear P33a of the third planetary gear P3a
  • the second switching unit S2a is provided to the ring gear P23a of the second planetary gear P2a and the sun gear P31a of the third
  • the third switching unit S3a is provided to the sun gear P31 a of the third planetary gear P3a and the
  • Planet carrier P32a the third planetary gear P3a rotatably connect with each other. If the third switching unit S3a is closed, the sun gear P31a and the planet carrier P32a of the third planetary gear P3a are non-rotatable with each other
  • the third switching unit S3a may also be provided for permanently connecting the sun gear P31a and the ring gear P33a of the third planetary gear stage P3a or the planetary gear carrier P32a and the ring gear P33a of the third planetary gear stage P3a in a rotationally fixed manner.
  • All switching units S1a, S2a, S3a are outboard, i. a
  • Actuator supply of the switching units S1a, S2a, S3a can be realized without carrying out operating medium lines by a rotatably mounted component. None of the switching units S1a, S2a, S3a are internal, i. requires one
  • Switching units S1 a, S2a, S3a are hydraulically actuated.
  • the differential gear whose outputs are arranged coaxially with the main axis of rotation of the multi-speed transmission 12a (see Figure 1).
  • Final drive 1 1 a also two axle shafts for driving the drive wheels of a
  • the final drive 1 1 a on a main axis of rotation which is coaxial with the main axis of rotation of the
  • Multi-stage transmission 12a is arranged.
  • one of the axle shafts passes through at least the transmission input element 13a and the electric motor 10a.
  • the final drive 11a is possible to integrate the multi-stage transmission 12a. Nesting of the multi-stage transmission 12a and the final drive 1 1 a depends in particular on a position of the differential gear along the
  • Embodiment in which the final drive 1 1 a is provided for a direct connection of only one drive wheel, it is conceivable to pass the transmission output member 14a in the form of an inner shaft through the transmission input member 13a and the electric motor 10a, whereby the electric motor 10a between the drive wheel and the Multi-step transmission 12a is arranged.
  • Figure 4 shows a second embodiment of a transmission scheme of a
  • Multi-speed transmission 12b for a drive device with an electric motor and a final drive.
  • the multistage transmission 12b is at least structurally provided for shifting three forward gears.
  • the transmission scheme is structurally similar to that of the first embodiment.
  • the multistage transmission 12b comprises a transmission input element 13b for the rotationally fixed connection of the electric motor and a transmission output element 14b for the rotationally fixed connection of the final drive.
  • the multi-stage transmission 12b includes a
  • the multi-stage transmission 12b comprises three switching units S1b, S2b, S3b, each having two coupling elements S11b, S12b, S21b, S22b, S31b, S32b.
  • the multistage transmission 12b comprises a plurality of transmission elements 16b, 17b, 18b, 19b.
  • the multi-stage transmission 12b differs in particular in an arrangement of the planetary gear P1, P2b, P3b from that of the first embodiment.
  • Multi-stage transmission 12b has three levels in which the planetary gear P1, P2b, P3b are arranged.
  • the second planetary gear P2b is in the first plane
  • the first planetary gear P1 b is disposed in the second plane.
  • the third planetary gear P3b is arranged in the third plane.
  • the first planetary gear P1 b is in the axial direction between the second planetary gear P2b and the third
  • Planet wheel P3b arranged.
  • the rearrangement of the planetary gear P1, P2b results in a modified arrangement of the transmission elements 16b, 17b, 18b, 19b.
  • the first switching unit S1 b is arranged on the input side of the second planetary gear P2b.
  • the switching unit S2b is arranged axially in the amount of the second planetary gear P2b.
  • Figure 5 shows a third embodiment of a transmission scheme of a
  • Multi-stage transmission 12 c for a drive device with an electric motor and a final drive.
  • the multistage transmission 12c is at least structurally provided for shifting three forward gears.
  • the transmission scheme is structurally similar to that of the first embodiment.
  • the multistage transmission 12c comprises a transmission input element 13c for the non-rotatable connection of the electric motor and a transmission output element 14c for the rotationally fixed connection of the final drive.
  • the multi-stage transmission 12c includes a
  • Gear set comprising a first planetary gear set P1c, a second planetary gear set P2c and a third planetary gear set P3c, each comprising a sun gear P11c, P21c, P31c, a ring gear P13c, P23c, P33c and a planet carrier P12c, P22c, P32c, which planet gears P14c, P24c, P34c in a circular orbit around the corresponding sun P11c, P21c, P31c leads, have.
  • the multi-stage transmission 12c comprises three switching units Sic, S2c, S3c, each having two coupling elements S1 1c, S12c, S21c, S22c, S31c, S32c.
  • the multi-stage transmission 12c includes a plurality of transmission elements 16c, 17c, 18c, 19c.
  • the multi-stage transmission 12c is different in particular from an arrangement of the planetary gear stages P1c, P2c, P3c from that of the first embodiment. in the
  • the first planetary gear stage P1c and the third planetary gear stage P3c are arranged stacked.
  • the multi-stage transmission 12c has two levels in which the planetary gear P1, P2c, P3c are arranged.
  • the second planetary gear P2c is arranged in the first plane.
  • Planetary gear P1 c and the third planetary gear P3c are arranged in the second plane.
  • the first planetary gear P1c is radially inside the third
  • the first switching unit Sic is arranged in the axial direction of the transmission input side of the second planetary gear P2c.
  • Switching unit S2c and the third switching unit S3c are arranged in the axial direction between the first plane in which the second planetary gear P2c is arranged, and the second plane in which the planetary gear P1, P3c are arranged.
  • the first switching unit S1a, S1b, Sic is particularly advantageously designed as a form-locking switching unit.
  • the design as the first switching unit S1a, S1b, Sic as a form-locking switching unit shows that an efficiency of the drive device can be increased, whereby overall an acceptable shifting comfort can still be achieved. Furthermore, the efficiency of the drive device can be further increased by the fact that in each case the third switching unit S3a, S3b, S3c is designed as a form-locking switching unit. Also hereby an acceptable shifting comfort can still be achieved.

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Abstract

Es wird eine Antriebsvorrichtung vorgeschlagen, mit zumindest einem Achsantrieb (11a-c) und mit einem zwischen einem Eeingangselement und dem Achsantrieb (11a-c) angeordneten, zumindest konstruktiv zur Schaltung von drei Vorwärtsgetriebegängen (V1 a-c, V2a-c, V3a-c) vorgesehenen Mehrstufengetriebe (12a-c), das genau drei wirkungsmäßig miteinander verbundene Planetenradstufen (P1a-c, P2a-c, P3a-c) mit Sonnenrädern (P11a-c, P21a-c, P31a-c), Hohlrädern (P13a-c, P23a-c, P33a-c) und Planetenradträgern (P12a-c, P22a-c, P32a-c), drei Schalteinheiten (S1a-c, S2a-c, S3a-c) mit jeweils zwei drehfest miteinander verbindbaren Kopplungselementen (S11a-c, S12a-c, S21a-c, S22a-c, S31a-c, S32a-c), ein Getriebeeingangselement (13a-c) zur drehfesten Anbindung des Elektromotors (10a-c) und ein Getriebeausgangselement (14a-c) zur drehfesten Anbindung des Achsantriebs (11a-c) aufweist, wobei das Getriebeeingangselement (13a-c) permanent drehfest mit dem Sonnenrad (P21a-c) der zweiten Planetenradstufe (P2a-c) verbunden ist, das Getriebeausgangselement (14a-c) permanent drehfest zumindest mit dem Planetenradträger (P32a-c) der dritten Planetenradstufe (P3a-c) verbunden ist und die dritte Schalteinheit (S3a-c) dazu vorgesehen ist, die dritte Planetenradstufe (P3a-c) zu verblocken.

Description

Antriebsvorrichtung, insbesondere für ein Elektrofahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug oder ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer rein elektrisch angetriebenen Antriebsachse.
Aus der WO 2012/010340 A1 ist bereits eine Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug, bekannt, die einen Elektromotor, einen Achsantrieb und ein zwischen dem Elektromotor und dem Achsantrieb angeordnetes Mehrstufengetriebe aufweist.
Aus der gattungsgemäßen DE 102013226473 A1 ist eine Antriebsvorrichtung mit drei Planetenradstufen bekannt, wobei ein Getriebeeingangselement permanent drehfest mit einem zweiten Sonnenrad verbunden ist, ein Getriebeausgangselement permanent drehfest zumindest mit einem dritten Planetenradträger verbunden ist und eine
Schalteinheit dazu vorgesehen ist, die dritte Planetenradstufe zu verblocken, ein zweiter Planetenradträger und ein drittes Hohlrad permanent drehfest miteinander verbunden sind, ein erster Planetenradträger gehäusefest angeordnet ist
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine weiterentwickelte
Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug bereitzustellen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Es wird von einer Antriebsvorrichtung ausgegangen, insbesondere für ein
Elektrofahrzeug, mit zumindest einem Achsantrieb und mit einem zwischen einem
Eingangselement und dem Achsantrieb angeordneten, zumindest konstruktiv zur
Schaltung von drei Vorwärtsgetriebegängen vorgesehenen Mehrstufengetriebe, das genau drei wirkungsmäßig miteinander verbundene Planetenradstufen mit Sonnenrädern, Hohlrädern und Planetenradträgern, drei Schalteinheiten mit jeweils zwei drehfest miteinander verbindbaren Kopplungselementen, ein Getriebeeingangselement zur drehfesten Anbindung des Elektromotors und ein Getriebeausgangselement zur drehfesten Anbindung des Achsantriebs aufweist, wobei das Getriebeeingangselement permanent drehfest mit dem Sonnenrad der zweiten Planetenradstufe verbunden ist, das Getriebeausgangselement permanent drehfest zumindest mit dem Planetenradträger der dritten Planetenradstufe verbunden ist und die dritte Schalteinheit dazu vorgesehen ist, die dritte Planetenradstufe zu verblocken.
Erfindungsgemäß sind das Sonnenrad der ersten Planetenradstufe und das Hohlrad der zweiten Planetenradstufe permanent drehfest miteinander verbunden.
Durch eine solche Ausgestaltung kann eine kompakte Antriebsvorrichtung für ein
Elektrofahrzeug bereitgestellt werden, die eine vorteilhafte Anbindung eines
Elektromotors an den Achsantrieb ermöglicht. Durch das Mehrstufengetriebe können unterschiedliche Vorwärtsgetriebegänge bereitgestellt werden, durch die ein von dem Elektromotor abgegebenes Antriebsmoment vorteilhaft umgesetzt werden kann. Auf eine Schaltbarkeit von Rückwärtsgetriebegängen kann verzichtet werden, indem der
Elektromotor für eine Drehrichtungsumkehr vorgesehen ist. Bauteilbelastungen können in dem vorgeschlagenen Mehrstufengetriebe durch dessen Grundstruktur zumindest teilweise gesenkt werden, wodurch insbesondere ein Leichtbau vereinfacht werden kann. Durch die unterschiedlich übersetzten Vorwärtsgetriebegänge kann der Elektromotor auch bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten mit einem hohen Wirkungsgrad betrieben werden. Bei niedrigen Geschwindigkeiten kann ein Drehmoment des Elektromotors vorteilhaft umgesetzt werden. Übersetzungsverhältnisse der Vorwärtsgetriebegänge und/oder des Achsantriebs können zumindest teilweise an eine Ausgestaltung des Elektrofahrzeugs angepasst werden. Es kann eine flexible Antriebsvorrichtung
bereitgestellt werden.
Unter einer„Antriebsvorrichtung mit zumindest einem Elektromotor, mit zumindest einem Achsantrieb und einem zwischen dem Elektromotor und dem Achsantrieb angeordneten Mehrstufengetriebe" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine
Antriebsvorrichtung verstanden werden, die lediglich Elektromotoren zur Erzeugung eines Antriebsmoments aufweist. Insbesondere soll darunter eine von einer
Brennkraftmaschine unabhängige Antriebsvorrichtung verstanden werden. Unter einem „Mehrstufengetriebe" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein zwischen dem Elektromotor und dem Achsantrieb angeordnetes Getriebe zur Schaltung der
unterschiedlich übersetzten Vorwärtsgetriebegänge verstanden werden. Unter einer „Planetenradstufe" soll weiter insbesondere eine Zahnradstufe verstanden werden, die durch einen Zahneingriff zwischen einem Sonnenrad und einem von einem
Planetenradträger geführten Planetenrad und/oder einen Zahneingriff zwischen einem von einem Planetenradträger geführten Planetenrad und einem Hohlrad definiert ist. Grundsätzlich können die Planetenradstufen zumindest teilweise einstückig ausgeführt werden. Insbesondere ist es denkbar, dass zwei der Planetenradstufen ein gemeinsames Hohlrad und getrennte Sonnenräder oder ein gemeinsames Sonnenrad und getrennte Hohlräder aufweisen. Unter einem„Achsantrieb" soll insbesondere eine Wirkverbindung zwischen dem Getriebeausgangselement des Mehrstufengetriebes und zumindest einem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs verstanden werden. Der Achsantrieb kann für eine permanente drehfeste Verbindung zwischen dem Getriebeausgangselement und dem Antriebsrad vorgesehen sein. Alternativ kann der Achsantrieb auch ein
Differentialgetriebe aufweisen, das dazu vorgesehen ist, zwei Antriebsräder parallel an das Getriebeausgangselement anzubinden.
Die Planetenradstufen sind im Folgenden mit„erste Planetenradstufe",„zweite
Planetenradstufe" und„dritte Planetenradstufe" bezeichnet. Die Bezeichnungen„erste", „zweite" und„dritte" Planetenradstufe sind insbesondere zur Festlegung einer axialen Anordnung vorgesehen, wobei eine axiale Reihenfolge der Planetenradstufen von der Nummerierung abweichen kann. Grundsätzlich ist eine geänderte Anordnung der Planetenradstufen und/oder eine gestapelte Anordnung, bei der die Planetenradstufen zumindest teilweise radial ineinander geschachtelt sind, denkbar. Insbesondere durch eine räumliche Umordnung der Schalteinheiten, durch eine geänderte Anordnung von Getriebeelementen und/oder durch Vertauschung der Sonnenräder, Planetenräder und/oder Hohlräder sind verschiedene kinematisch äquivalente Getriebestrukturen realisierbar. Unter„kinematisch äquivalenten Getriebestrukturen" sollen dabei
Getriebestrukturen verstanden werden, welche eine gleiche Anzahl von Schalteinheiten sowie identische Schaltschemata zur Schaltung der Vorwärtsgetriebegänge und der Rückwärtsgetriebegänge aufweisen.
Unter einer„Schalteinheit" soll weiter insbesondere eine Einheit mit genau zwei relativ zueinander drehbaren Kopplungselementen, die zur drehfesten Verbindung miteinander vorgesehen sind, verstanden werden. Eine Schalteinheit kann wahlweise als Kupplung oder Bremse ausgebildet werden. Unter einer Schalteinheit, die als„Kupplung" ausgebildet ist, soll insbesondere eine Schalteinheit verstanden werden, die in einem Leistungsfluss zwischen zwei der Planetenradstufen angeordnet ist und die dazu vorgesehen ist, ihre zwei drehbar angeordneten Kopplungselemente, die in einem geöffneten Zustand unabhängig voneinander verdrehbar sind, in einem geschlossenen Zustand drehfest miteinander zu verbinden. Unter einer Schalteinheit, die als„Bremse" ausgebildet ist, soll insbesondere eine Schalteinheit verstanden werden, die
wirkungsmäßig zwischen einer der Planetenradstufen und einem Getriebegehäuse angeordnet ist und die dazu vorgesehen ist, ihr drehbares Kopplungselement, das in einem geöffneten Zustand unabhängig von dem Getriebegehäuse verdrehbar ist, in einem geschlossenen Zustand mit ihrem drehfest mit dem Getriebegehäuse verbundenen Kopplungselement drehfest zu verbinden. Unter„drehfest verbunden" soll insbesondere eine Verbindung verstanden werden, bei der ein Leistungsfluss über eine vollständige Umdrehung gemittelt mit einem unveränderten Drehmoment, einer unveränderten Drehrichtung und/oder einer unveränderten Drehzahl übertragen wird.
Unter einer Schalteinheit soll in diesem Zusammenhang insbesondere keine Kupplung verstanden werden, die einem durch die Planetenradstufen ausgebildeten Zahnradsatz vorgeschaltet oder nachgeschaltet ist. Unter einer„dem Zahnradsatz vorgeschalteten Kupplung" soll insbesondere eine Kupplung verstanden werden, die in zumindest einem Getriebegang in einem Leistungsfluss zwischen dem Elektromotor und dem
Getriebeeingangselement angeordnet ist, wie beispielsweise eine Trennkupplung oder eine Anfahrkupplung. Unter einer„dem Zahnradsatz nachgeschalteten Kupplung" soll insbesondere eine Kupplung verstanden werden, die in zumindest einem Getriebegang in einem Leistungsfluss zwischen dem Getriebeausgangselement und einem Achsantrieb angeordnet ist, wie beispielsweise eine Allradkupplung. Grundsätzlich kann eine
Schaltbarkeit des ehrstufengetriebes durch eine dem Zahnradsatz vorgeschaltete oder nachgeschaltete Kupplungseinheit erhöht werden. Unter einem
„Getriebeeingangselement " soll dabei insbesondere ein Getriebeelement, das zumindest konstruktiv zur drehfesten Anbindung eines Rotors des Elektromotors vorgesehen ist, verstanden werden. Unter einem„Getriebeausgangselement" soll insbesondere ein Getriebeelement, das zumindest konstruktiv zur drehfesten Anbindung eines
Achsantriebs vorgesehen ist, verstanden werden. Unter einem„Getriebeelement" soll insbesondere eine Ausgestaltung verstanden werden, die zur permanenten drehfesten Verbindung zwischen den Sonnenrädern, Planetenradträgern, Hohlrädern und/oder Kopplungselementen vorgesehen ist.
Unter„zumindest konstruktiv" soll insbesondere verstanden werden, dass konstruktiv eine entsprechende Ausgestaltung vorgesehen ist, in einem eventuellen Ausführungsbeispiel aber von einer funktionellen Nutzung der konstruktiven Ausgestaltung abgesehen werden kann. Unter„konstruktiv zur Schaltung eines Getriebegangs vorgesehen" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass mittels der Schalteinheiten und Planetenradstufen mechanisch ein entsprechender Getriebegang grundsätzlich bildbar ist, unabhängig davon, ob im Rahmen einer Schaltstrategie auf die Schaltung des
Getriebegangs verzichtet wird oder nicht. Beispielsweise können in einer Ausgestaltung die Schalteinheiten konstruktiv zur Schaltung von mehr Vorwärtsgetriebegängen vorgesehen sein, als es sinnvoll sein kann, sie im Rahmen einer Betriebsstrategie für das Mehrstufengetriebe zu schalten.
Unter dem„Verblocken einer Planetenradstufe" soll insbesondere verstanden werden, dass das Sonnenrad, der Planetenradträger und das Hohlrad einer einzelnen
Planetenradstufe drehfest miteinander verbunden sind, wodurch sie in einem solchen Betriebszustand stets eine gleiche Drehzahl und eine gleiche Drehrichtung aufweisen. Unter einer„Schalteinheit zum Verblocken einer Planetenradstufe" soll eine einzelne Schalteinheit mit zwei Kopplungselementen verstanden werden, die jeweils mit dem Sonnenrad, dem Planetenradträger oder dem Hohlrad der entsprechenden
Planetenradstufe permanent drehfest verbunden sind, wodurch mittels Schließen dieser einen Schalteinheit die entsprechende Planetenradstufe verblockt werden kann.
Grundsätzlich kann die einzelne Kupplungseinheit zum Verblocken der Planetenradstufe auch durch zwei hintereinander geschaltete Kupplungseinheiten ersetzt werden.
Vorzugsweise ist ein Teil der Schalteinheiten formschlüssig ausgebildet. Dadurch kann ein Schleppverlust gering gehalten werden, wodurch ein Leistungsverlust innerhalb des Mehrstufengetriebes vorteilhaft verringert werden kann. Insbesondere ist es möglich, zwei der drei Schalteinheiten formschlüssig auszubilden. Unter einer„formschlüssig
ausgebildeten Schalteinheit" soll dabei insbesondere eine Schalteinheit 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. Die Schalteinheiten können grundsätzlich reibschlüssig oder formschlüssig ausgebildet sein. Unter einer„reibschlüssig ausgebildeten
Schalteinheit" soll dabei insbesondere eine Schalteinheit 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. Eine reibschlüssig ausgebildete Kupplungseinheit ist vorzugsweise als eine Lamellenkupplungseinheit und eine reibschlüssig ausgebildete Bremseinheit ist vorzugsweise als eine Lamellenbremseinheit ausgebildet. Eine formschlüssig
ausgebildete Kupplungseinheit ist vorzugsweise als eine Klauenkupplungseinheit und eine formschlüssig ausgebildete Bremseinheit ist vorzugsweise als eine
Klauenbremseinheit ausgebildet. Eine formschlüssig ausgebildete Schalteinheit ist vorteilhaft über eine Schiebemuffe schaltbar. Dabei sind die formschlüssig ausgebildeten Schalteinheiten vorzugsweise ohne eine reibschlüssige Synchronisierung ausgeführt, können grundsätzlich aber auch eine reibschlüssige Synchronisierung aufweisen.
Vorzugsweise umfasst das Mehrstufengetriebe Aktuatoren zur automatisierten Schaltung der Schalteinheiten. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, zumindest einen Teil der Schalteinheiten zumindest teilweise selbstständig schaltend auszuführen. Eine selbstständig schaltende Kupplungseinheit bzw. Bremseinheit ist vorzugsweise als ein Freilauf ausgebildet. Zudem kann auch eine Ausgestaltung der Planetenradstufen mit Einfachplanetenradsätzen oder Doppelplanetenradsätzen von den dargestellten
Ausführungsbeispielen abweichen. In kinematisch äquivalenter Weise ist es
beispielsweise möglich, einen Einfachplanetenradsatz durch einen
Doppelplanetenradsatz zu ersetzen, wobei für eine kinematisch gleiche Wirkweise zusätzlich insbesondere eine Standübersetzung der Planetenradstufe angepasst werden muss. Insbesondere bei einer Ausbildung mittels eines Doppelplanetenradsatzes kann grundsätzlich auch eine Anbindung von einem Sonnenrad und einem Planetenradträger, einem Hohlrad und einem Planetenradträger oder einem Sonnenrad und einem Hohlrad getauscht werden, wobei für eine kinematisch gleiche Wirkweise zusätzlich insbesondere eine Standübersetzung der Planetenradstufe angepasst werden muss.
Die Begriffe„axial" und„radial" sind im Folgenden insbesondere auf die
Hauptrotationsachse des Mehrstufengetriebes bezogen, so dass der Ausdruck„axial" insbesondere eine Richtung bezeichnet, die parallel oder koaxial zu der
Hauptrotationsachse verläuft. Ferner bezeichnet der Ausdruck„radial" insbesondere eine Richtung, die senkrecht zu der Hauptrotationsachse verläuft. Unter einer
„getriebeeingangsseitigen Anordnung" soll insbesondere verstanden werden, dass das genannte Bauteil auf einer Seite des weiteren Bauteils angeordnet ist, welche dem Getriebeeingangselement und/oder dem Elektromotor zugewandt ist. Unter einer „getriebeausgangsseitigen Anordnung" soll insbesondere verstanden werden, dass das genannte Bauteil auf einer Seite des weiteren Bauteils angeordnet ist, welche dem Getriebeeingangselement und/oder dem Elektromotor abgewandt ist, auch wenn das weitere Bauteil in axialer Richtung nach dem Getriebeausgangselement angeordnet ist, beispielsweise weil das Getriebeausgangselement zwischen zwei Planetenradstufen angeordnet ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele sind die Bezugszeichen der folgenden Figurenbeschreibung durch die Buchstaben a bis c ergänzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, soll grundsätzlich auf die Beschreibung und/oder die Zeichnungen des ersten Ausführungsbeispiels mit dem Buchstaben a verwiesen werden. Die Beschreibungen der weiteren Ausführungsbeispiele beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen. 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 ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebsvorrichtung, die einen Elektromotor und ein
Mehrstufengetriebe aufweist,
Fig. 2 ein Getriebeschema des Mehrstufengetriebes,
Fig. 3 ein Schaltschema für das Mehrstufengetriebe aus Fig. 2,
Fig. 4 ein Getriebeschema mit Planetenradstufen in einer geänderten Anordnung, und
Fig. 5 ein Getriebeschema mit Planetenradstufen, die teilweise gestapelt sind.
Figur 1 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebsvorrichtung. Die Antriebsvorrichtung ist für einen elektromotorischen Antrieb des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Das Kraftfahrzeug kann als ein reines Elektrofahrzeug ausgebildet sein. Die Antriebsvorrichtung ist lediglich für den elektromotorischen Antrieb vorgesehen. Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Antriebsvorrichtung mit einer zweiten Antriebsvorrichtung für einen
verbrennungsmotorischen Antrieb kombiniert wird. Beispielsweise kann die
vorgeschlagene Antriebsvorrichtung, die für den elektromotorischen Antrieb vorgesehen ist, auf eine erste Antriebsachse des Kraftfahrzeugs wirken, während die
Antriebsvorrichtung, die für den verbrennungsmotorischen Antrieb vorgesehen ist, auf eine zweite Antriebsachse des Kraftfahrzeugs wirkt. Wird die vorgeschlagene
Antriebsvorrichtung mit einer verbrennungsmotorischen Antriebsvorrichtung kombiniert, ist es auch denkbar, dass das Kraftfahrzeug ein zusätzliches Summier- und/oder Auswahlgetriebe aufweist, das den beiden Antriebsvorrichtungen nachgeschaltet ist und das dazu vorgesehen ist, beide Antriebsvorrichtungen an eine einzige Antriebsachse anzubinden.
Die Antriebsvorrichtung umfasst einen Elektromotor 10a, einen Achsantrieb 11a und ein zwischen dem Elektromotor 10a und dem Achsantrieb 11 a angeordnetes
Mehrstufengetriebe 12a (vgl. Figur 2). Der Elektromotor 10a kann eine permanenterregte Synchronmaschine oder eine permanenterregte Asynchronmaschine sein. Das
Mehrstufengetriebe 12a ist zumindest konstruktiv zur Schaltung von drei unterschiedlich übersetzten Vorwärtsgetriebegängen V1 a, V2a, V3a vorgesehen. Das
Mehrstufengetriebe 12a weist genau drei Planetenradstufen Pia, P2a, P3a auf. Das Mehrstufengetriebe 12a weist eine Hauptrotationsachse auf, zu der die erste
Planetenradstufe Pia, die zweite Planetenradstufe P2a und die dritte Planetenradstufe P3a koaxial angeordnet sind. Das Mehrstufengetriebe 12a ist konstruktiv dazu
vorgesehen, genau drei unterschiedlich übersetzte Vorwärtsgetriebegänge V1a, V2a, V3a zu schalten. Eine Anzahl der tatsächlich verwendeten Vorwärtsgetriebegänge V1a, V2a, V3a kann in Abhängigkeit von einer Betriebsstrategie eingeschränkt sein, beispielsweise elektronisch durch eine entsprechend programmierte Steuer- und Regeleinheit.
Grundsätzlich ist auch eine Antriebsvorrichtung denkbar, bei der das Mehrstufengetriebe 12a mit einer Antriebseinheit in Form eines Verbrennungsmotors kombiniert ist. Der Verbrennungsmotor ersetzt dann entweder den Elektromotor 12a als Antriebseinheit oder der Verbrennungsmotor wird zusammen mit dem Elektromotor 12a als Antriebseinheit eingesetzt.
Das Mehrstufengetriebe 12a weist genau drei Schalteinheiten S1a, S2a, S3a auf, die zur Schaltung der Vorwärtsgetriebegänge V1 a, V2a, V3a vorgesehen sind. Das
Mehrstufengetriebe 12a weist ein Getriebegehäuse 15a auf, das die Planetenradstufen Pi a, P2a, P3a und die Schalteinheiten S1a, S2a, S3a aufnimmt. Die Schalteinheiten S1a, S2a, S3a sind wirkungsmäßig innerhalb eines durch die Planetenradstufen Pia, P2a, P3a ausgebildeten Zahnradsatzes angeordnet, d.h. die Schalteinheiten S1a, S2a, S3a sind dazu vorgesehen, unterschiedliche Wirkverbindungen zwischen den Planetenradstufen Pia, P2a, P3a untereinander und/oder zwischen den Planetenradstufen Pia, P2a, P3a und dem Getriebegehäuse 15a herzustellen.
Das in Figur 3 dargestellte Schaltschema zeigt, wie durch Schließen der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a die Vorwärtsgetriebegänge V1 a, V2a, V3a geschaltet werden. Die Vorwärtsgetriebegänge V1a, V2a, V3a werden jeweils durch Schließen von einer der insgesamt drei Schalteinheiten S1a, S2a, S3a geschaltet. Jede der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a ist genau einem der Vorwärtsgetriebegänge V1a, V2a, V3a zugeordnet. Eine Lastschaltung zwischen zwei der Vorwärtsgetriebegänge V1a, V2a, V3a ist dabei insbesondere immer dann möglich, wenn in einem Schaltvorgang höchstens eine der Schalteinheiten S1 a, S2a, S3a geschlossen wird und/oder höchstens eine der
Schalteinheiten S1a, S2a, S3a geöffnet wird, d.h. wenn ein Leistungsfluss von einer der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a an eine andere der Schalteinheiten S1 a, S2a, S3a übergeben wird oder wenn ein Schaltzustand von lediglich einer der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a verändert wird. Die drei Vorwärtsgetriebegänge V1a, V2a, V3a sind
untereinander grundsätzlich vollständig lastschaltbar.
Das Mehrstufengetriebe 12a verbindet den Elektromotor 10a mit dem Achsantrieb 1 1a des Kraftfahrzeugs. Mittels des Mehrstufengetriebes 12a kann ein
Übersetzungsverhältnis zwischen dem Elektromotor 10a und dem Achsantrieb 1 1a verändert werden. Das Mehrstufengetriebe 12a weist ein Getriebeeingangselement 13a auf, das dazu vorgesehen ist, das von dem Elektromotor 10a abgegebene
Antriebsmoment in das Mehrstufengetriebe 12a einzuleiten. Der Elektromotor 10a umfasst einen Rotor, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel permanent drehfest mit dem Getriebeeingangselement 13a verbunden ist. Das Getriebeeingangselement 13a kann unterschiedlich ausgebildet sein, wie beispielsweise als eine Welle oder als ein Flansch.
Weiter weist das Mehrstufengetriebe 12a ein Getriebeausgangselement 14a auf, das dazu vorgesehen ist, ein Antriebsmoment aus dem Mehrstufengetriebe 12a auszuleiten. Der Achsantrieb 11a weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein
Differentialgetriebe auf, dessen Eingang permanent drehfest mit dem
Getriebeausgangselement 14a verbunden ist. Der Achsantrieb 11a ist dazu vorgesehen, das von dem Elektromotor 10a bereitgestellte Antriebsmoment auf die zwei Antriebsräder der Antriebsachse zu verteilen. Alternativ ist es auch denkbar, dass das
Getriebeausgangselement 14a permanent drehfest mit einer Achswelle und/oder einem der Antriebsräder verbunden ist. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug zwei der
Antriebsvorrichtungen aufweisen, die jeweils direkt auf ein Antriebsrad des Kraftfahrzeugs wirken. Zusätzlich kann zwischen dem Getriebeausgangselement 14a und dem
Achsantrieb 11 a zumindest ein weiteres Modul angeordnet sein, wie beispielsweise ein Allradantriebsmodul, das das Antriebsmoment auf zwei verschiedene Antriebsachsen verteilt. Das Getriebeausgangselement 14a kann unterschiedlich ausgebildet sein, wie beispielsweise als eine Welle, als ein Stirnrad oder als ein Ritzel.
Das Getriebeeingangselement 13a und das Getriebeausgangselement 14a sind koaxial zu der Hauptrotationsachse angeordnet. Das Getriebeeingangselement 13a ist auf einer dem Elektromotor 10a zugewandten Seite des Mehrstufengetriebes 12a angeordnet. Für das Getriebeausgangselement 14a sind in axialer Richtung grundsätzlich
unterschiedliche Anordnungen denkbar. In dem dargestellten Mehrstufengetriebe 12a sind die Planetenradstufen Pi a, P2a, P3a zwischen dem Getriebeeingangselement 13a und dem Getriebeausgangselement 14a angeordnet. Grundsätzlich ist eine Umordnung der Planetenradstufen Pi a, P2a, P3a möglich, bei der das Getriebeausgangselement 14a zwischen zwei der Planetenradstufen Pi a, P2a, P3a angeordnet ist. Die
Planetenradstufen Pi a, P2a, P3a sind in axialer Richtung hintereinander angeordnet. Zur Umgestaltung des Mehrstufengetriebes 12a ist es möglich, eine Reihenfolge der
Planetenradstufen Pi a, P2a, P3a entlang der Hauptrotationsachse zu ändern. Das Mehrstufengetriebe 12a weist drei Ebenen auf, in denen die Planetenradstufen Pi a, P2a, P3a angeordnet sind. Eine Nummerierung der Ebene entspricht einer Reihenfolge der Ebenen, die im Folgenden auf das Getriebeeingangselement 13a bezogen ist. Die erste Ebene weist einen kleineren Abstand zu dem Elektromotor 10a auf als die dritte Ebene.
Die erste Planetenradstufe Pi a ist entlang der Hauptrotationsachse in der ersten Ebene angeordnet. Die erste Planetenradstufe Pi a weist einen Einfachplanetenradsatz auf und umfasst ein Sonnenrad P1 1 a, ein Hohlrad P13a und einen Planetenradträger P12a. Der Planetenradträger P12a führt Planetenräder P14a auf einer Kreisbahn. Die Planetenräder P14a kämmen mit dem Sonnenrad P1 1 a und mit dem Hohlrad P13a. Die Planetenräder P14a sind drehbar auf dem Planetenradträger P12a gelagert.
Die zweite Planetenradstufe P2a ist entlang der Hauptrotationsachse in der zweiten Ebene angeordnet. Die zweite Planetenradstufe P2a ist entlang der Hauptrotationsachse auf einer dem Getriebeeingangselement 13a abgewandten Seite der ersten
Planetenradstufe Pi a angeordnet. Die zweite Planetenradstufe P2a weist einen
Einfachplanetenradsatz auf und umfasst ein Sonnenrad P21 a, ein Hohlrad P23a und einen Planetenradträger P22a. Der Planetenradträger P22a führt Planetenräder P24a auf einer Kreisbahn. Die Planetenräder P24a kämmen mit dem Sonnenrad P21 a und mit dem Hohlrad P23a. Die Planetenräder P24a sind drehbar auf dem Planetenradträger P22a gelagert. Die dritte Planetenradstufe P3a ist entlang der Hauptrotationsachse in der dritten Ebene angeordnet. Die dritte Planetenradstufe P3a ist entlang der Hauptrotationsachse auf einer dem Getriebeeingangselement 13a abgewandten Seite der zweiten Planetenradstufe P2a angeordnet. Die dritte Planetenradstufe P3a weist einen Einfachplanetenradsatz auf und umfasst ein Sonnenrad P31a, ein Hohlrad P33a und einen Planetenradträger P32a. Der Planetenradträger P32a führt Planetenräder P34a auf einer Kreisbahn. Die Planetenräder P34a kämmen mit dem Sonnenrad P31a und mit dem Hohlrad P33a. Die Planetenräder P34a sind drehbar auf dem Planetenradträger P32a gelagert.
Zwei der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a sind als Bremsen ausgebildet. Die als Bremsen ausgebildeten Schalteinheiten S1a, S2a weisen jeweils ein drehbar gelagertes
Kopplungselement S11 a, S21a und ein gehäusefest angeordnetes Kopplungselement S12a, S22a auf. Die Schalteinheiten S1a, S2a sind jeweils dazu vorgesehen, ihr drehbar gelagertes Kopplungselement S11 a, S21 a drehfest mit dem Getriebegehäuse 15a zu verbinden. Jedes der drehbar gelagerten Kopplungselemente S1 1 a, S21a der
Schalteinheiten S1a, S2a ist mit zumindest einem der Sonnenräder P11 a, P21a, P31a, einem der Planetenradträger P12a, P22a, P32a und/oder einem der Hohlräder P13a, P23a, P33a permanent drehfest verbunden. Die gehäusefest angeordneten
Kopplungselemente S12a, S22a der Schalteinheiten S1a, S2a sind permanent drehfest mit dem Getriebegehäuse 15a verbunden.
Die verbleibende Schalteinheit S3a ist als Kupplung ausgebildet. Die als Kupplung ausgebildete Schalteinheit S3a weist ein erstes drehbar gelagertes Kopplungselement S31a und ein zweites drehbar gelagertes Kopplungselement S32a auf. Die Schalteinheit S3a ist dazu vorgesehen, ihre beiden Kopplungselemente S31a, S32a drehfest miteinander zu verbinden. Jedes der Kopplungselemente S31 a, S32a der Schalteinheit S3a ist mit zumindest einem der Sonnenräder P11a, P21a, P31a, einem der
Planetenradträger P12a, P22a, P32a und/oder einem der Hohlräder P13a, P23a, P33a permanent drehfest verbunden.
Zur Verbindung der Planetenradstufen Pia, P2a, P3a untereinander und mit den
Kopplungselementen S11 a, S12a, S21a, S22a, S31a, S32a umfasst das
Mehrstufengetriebe 12a eine Mehrzahl von Getriebeelementen 16a, 17a, 18a, 19a. Die vier Getriebeelemente 16a, 17a, 18a, 19a sind dazu vorgesehen, Drehmomente und/oder Drehbewegungen innerhalb des durch die Planetenradstufen Pia, P2a, P3a
ausgebildeten Zahnradsatzes abzustützen und/oder zu übertragen. Jedes der
Getriebeelemente 16a, 17a, 18a, 19a verbindet zumindest zwei der Sonnenräder P1 1a, P21a, P31a, Planetenradträger P12a, P22a, P32a, Hohlräder P13a, P23a, P33a und/oder Kopplungselemente S1 1a, S12a, S21a, S22a, S31a, S32a permanent drehfest miteinander oder stützt zumindest eines der Sonnenräder P1 1a, P21 a, P31 a,
Planetenradträger P12a, P22a, P32a und/oder Hohlräder P 3a, P23a, P33a permanent gegen das Getriebegehäuse 15a ab.
Das Getriebeeingangselement 13a bildet eine Getriebeeingangswelle aus, die das Getriebeeingangselement 13a und das Sonnenrad P21a der zweiten Planetenradstufe P2a permanent drehfest miteinander verbindet. Das Getriebeeingangselement 13a ist eingangsseitig an das Sonnenrad P21a angebunden.
Das Getriebeausgangselement 14a bildet eine Getriebeausgangswelle aus, die das Getriebeausgangselement 14a und den Planetenradträger P32a der dritten
Planetenradstufe P3a permanent drehfest miteinander verbindet. Die durch das
Getriebeausgangselement 14a ausgebildete Getriebeausgangswelle durchsetzt das Sonnenrad P31 a der dritten Planetenradstufe P3a und ist für die Anbindung des
Planetenradträgers P32a zwischen der zweiten Planetenradstufe P2a und der dritten Planetenradstufe P3a radial nach außen geführt.
Das Getriebeelement 16a bildet eine Zwischenwelle aus, die das erste Kopplungselement S1 1a der ersten Schalteinheit S1a, den Planetenradträger P22a der zweiten
Planetenradstufe P2a und das Hohlrad P33a der dritten Planetenradstufe P3a permanent drehfest miteinander verbindet. Die durch das Getriebeelement 16a ausgebildete
Zwischenwelle durchsetzt die Planetenradstufe Pia. Zwischen der ersten
Planetenradstufe Pia und der zweiten Planetenradstufe P2a sowie der zweiten
Planetenradstufe P2a und der dritten Planetenradstufe P3a ist das Getriebeelement 16a jeweils radial nach außen geführt. Die durch das Getriebeelement 16a ausgebildete Zwischenwelle begrenzt den Zahnradsatz getriebeeingangsseitig.
Das Getriebeelement 17a bildet eine Zwischenwelle aus, die das Sonnenrad P31a der dritten Planetenradstufe P3a, das zweite Kopplungselement S32a der dritten
Schalteinheit S3a, das erste Kopplungselement S21a der zweiten Schalteinheit S2a und das Hohlrad P23a der zweiten Planetenradstufe P2a permanent drehfest miteinander verbindet. Die durch das Getriebeelement 17a ausgebildete Zwischenwelle umschließt die Planetenradstufen P2a, P3a. Sie begrenzt den Zahnradsatz ausgangsseitig. Das Getriebeelement 18a bildet eine Zwischenwelle aus, die das Sonnenrad P1 1a der ersten Planetenradstufe Pi a und das Hohlrad P23a der zweiten Planetenradstufe P2a permanent drehfest miteinander verbindet. Das Getriebeelement 18a ist zwischen den Planetenradstufen Pia, P2a radial nach außen geführt.
Das Getriebeelement 19a bildet eine Anbindung aus, die den Planetenradträger P22a der zweiten Planetenradstufe P2a und das Getriebegehäuse 15a permanent drehfest miteinander verbindet. Der Planetenradträger P22a ist dadurch gehäusefest angeordnet.
Die erste Schalteinheit S1a ist in axialer Richtung getriebeeingangsseitig der ersten Planetenradstufe Pia angeordnet. Die zweite Schalteinheit S2a ist axial in Höhe der ersten Planetenradstufe Pi a angeordnet. Die dritte Schalteinheit S3a ist axial
getriebeausgangsseitig der dritten Planetenradstufe P3a angeordnet. Grundsätzlich ist auch eine andere räumliche Anordnung der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a möglich.
Die erste Schalteinheit S1a ist dazu vorgesehen, den Planetenradträger P22a der zweiten Planetenradstufe P2a und das Hohlrad P33a der dritten Planetenradstufe P3a
gehäusefest anzuordnen. Die zweite Schalteinheit S2a ist dazu vorgesehen, das Hohlrad P23a der zweiten Planetenradstufe P2a und das Sonnenrad P31a der dritten
Planetenradstufe P3a gehäusefest anzuordnen. Die dritte Schalteinheit S3a ist dazu vorgesehen, das Sonnenrad P31 a der dritten Planetenradstufe P3a und den
Planetenradträger P32a der dritten Planetenradstufe P3a drehfest miteinander zu verbinden. Ist die dritte Schalteinheit S3a geschlossen, sind das Sonnenrad P31a und der Planetenradträger P32a der dritten Planetenradstufe P3a drehfest miteinander
verbunden. Die dritte Planetenradstufe P3a ist dadurch verblockt. Alternativ kann die dritte Schalteinheit S3a auch dazu vorgesehen sein, das Sonnenrad P31a und das Hohlrad P33a der dritten Planetenradstufe P3a oder den Planetenradträger P32a und das Hohlrad P33a der dritten Planetenradstufe P3a permanent drehfest miteinander zu verbinden.
Sämtliche Schalteinheiten S1a, S2a, S3a sind außenliegend ausgeführt, d.h. eine
Betätigungsmittelversorgung der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a ist ohne Durchführung von Betriebsmittelleitungen durch ein drehbar gelagertes Bauteil realisierbar. Keine der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a ist innenliegend ausgeführt, d.h. erfordert eine
Betriebsmitteldurchführung durch ein drehbar gelagertes Bauteil. Sämtliche
Schalteinheiten S1 a, S2a, S3a sind hydraulisch betätigt. In der beschriebenen Ausgestaltung weist der Achsantrieb 1 1 a das Differentialgetriebe auf, dessen Abtriebe koaxial zu der Hauptrotationsachse des Mehrstufengetriebes 12a angeordnet sind (vgl. Figur 1 ). In der beschriebenen Ausgestaltung umfasst der
Achsantrieb 1 1 a zudem zwei Achswellen zum Antrieb der Antriebsräder einer
Antriebsachse. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Achsantrieb 1 1 a eine Hauptrotationsachse auf, die koaxial zu der Hauptrotationsachse des
Mehrstufengetriebes 12a angeordnet ist. Vorzugsweise durchsetzt eine der Achswellen zumindest das Getriebeeingangselement 13a und den Elektromotor 10a. Insbesondere ist es möglich, den Achsantrieb 1 1 a zumindest teilweise in das Mehrstufengetriebe 12a zu integrieren. Eine Schachtelung des Mehrstufengetriebes 12a und des Achsantriebs 1 1 a hängt insbesondere von einer Position des Differentialgetriebes entlang der
Hauptrotationsachse des Mehrstufengetriebes 12a ab. Ist das Differentialgetriebe zwischen dem Getriebeeingangselement 13a und dem Getriebeausgangselement 14a angeordnet, durchsetzt eine der Achswellen das Getriebeeingangselement 13a und den Elektromotor 10a, während die andere Achswelle das Getriebeausgangselement 14a durchsetzt. Ist das Differentialgetriebe des Achsantriebs 1 1 a getriebeausgangsseitig angeordnet, durchsetzt vorzugsweise eine der Achswellen das Getriebeausgangselement 14a, das Getriebeeingangselement 13a und den Elektromotor 10a. Auch in einer
Ausgestaltung, in der der Achsantrieb 1 1 a für eine direkte Anbindung von lediglich einem Antriebsrad vorgesehen ist, ist es denkbar, das Getriebeausgangselement 14a in Form einer Innenwelle durch das Getriebeeingangselement 13a und den Elektromotor 10a hindurchzuführen, wodurch der Elektromotor 10a zwischen dem Antriebsrad und dem Mehrstufengetriebe 12a angeordnet ist.
Figur 4 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel ein Getriebeschema eines
Mehrstufengetriebes 12b für eine Antriebsvorrichtung mit einem Elektromotor und einem Achsantrieb. Das Mehrstufengetriebe 12b ist zumindest konstruktiv zur Schaltung von drei Vorwärtsgetriebegängen vorgesehen. Das Getriebeschema gleicht strukturell dem des ersten Ausführungsbeispiels.
Das Mehrstufengetriebe 12b umfasst ein Getriebeeingangselement 13b zur drehfesten Anbindung des Elektromotors und ein Getriebeausgangselement 14b zur drehfesten Anbindung des Achsantriebs. Zudem umfasst das Mehrstufengetriebe 12b einen
Zahnradsatz mit einer ersten Planetenradstufe P1 b, einer zweiten Planetenradstufe P2b und einer dritten Planetenradstufe P3b, die jeweils ein Sonnenrad P1 1 b, P21 b, P31 b, ein Hohlrad P13b, P23b, P33b und einen Planetenradträger P12b, P22b, P32b, welcher Planetenräder P14b, P24b, P34b in einer Kreisbahn um das entsprechende Sonnenrad P11 b, P21 b, P31 b führt, aufweisen. Weiter umfasst das Mehrstufengetriebe 12b drei Schalteinheiten S1 b, S2b, S3b, die jeweils zwei Kopplungselemente S11 b, S12b, S21 b, S22b, S31 b, S32b aufweisen. Zur Übertragung von Leistungsflüssen zwischen den Planetenradstufen P1 b, P2b, P3b und/oder zur Abstützung gegen ein Getriebegehäuse 15b umfasst das Mehrstufengetriebe 12b eine Mehrzahl von Getriebeelementen 16b, 17b, 18b, 19b.
Das Mehrstufengetriebe 12b unterscheidet sich insbesondere in einer Anordnung der Planetenradstufen P1 b, P2b, P3b von dem des ersten Ausführungsbeispiel. Das
Mehrstufengetriebe 12b weist drei Ebenen auf, in denen die Planetenradstufen P1 b, P2b, P3b angeordnet sind. Die zweite Planetenradstufe P2b ist in der ersten Ebene
angeordnet. Die erste Planetenradstufe P1 b ist in der zweiten Eben angeordnet. Die dritte Planetenradstufe P3b ist in der dritten Ebene angeordnet. Die erste Planetenradstufe P1 b ist in axialer Richtung zwischen der zweiten Planetenradstufe P2b und der dritten
Planetenradstufe P3b angeordnet. Durch die Umordnung der Planetenradstufen P1 b, P2b ergibt sich eine geänderte Anordnung der Getriebeelemente 16b, 17b, 18b, 19b. Die erste Schalteinheit S1 b ist getriebeeingangsseitig der zweiten Planetenradstufe P2b angeordnet. Die Schalteinheit S2b ist axial in Höhe der zweiten Planetenradstufe P2b angeordnet.
Figur 5 zeigt als drittes Ausführungsbeispiel ein Getriebeschema eines
Mehrstufengetriebes 12c für eine Antriebsvorrichtung mit einem Elektromotor und einem Achsantrieb. Das Mehrstufengetriebe 12c ist zumindest konstruktiv zur Schaltung von drei Vorwärtsgetriebegängen vorgesehen. Das Getriebeschema gleicht strukturell dem des ersten Ausführungsbeispiels.
Das Mehrstufengetriebe 12c umfasst ein Getriebeeingangselement 13c zur drehfesten Anbindung des Elektromotors und ein Getriebeausgangselement 14c zur drehfesten Anbindung des Achsantriebs. Zudem umfasst das Mehrstufengetriebe 12c einen
Zahnradsatz mit einer ersten Planetenradstufe P1c, einer zweiten Planetenradstufe P2c und einer dritten Planetenradstufe P3c, die jeweils ein Sonnenrad P11c, P21 c, P31c, ein Hohlrad P13c, P23c, P33c und einen Planetenradträger P12c, P22c, P32c, welcher Planetenräder P14c, P24c, P34c in einer Kreisbahn um das entsprechende Sonnenrad P11c, P21c, P31c führt, aufweisen. Weiter umfasst das Mehrstufengetriebe 12c drei Schalteinheiten Sic, S2c, S3c, die jeweils zwei Kopplungselemente S1 1c, S12c, S21c, S22c, S31 c, S32c aufweisen. Zur Übertragung von Leistungsflüssen zwischen den Planetenradstufen P1 c, P2c, P3c und/oder zur Abstützung gegen ein Getriebegehäuse 15c umfasst das Mehrstufengetriebe 12c eine Mehrzahl von Getriebeelementen 16c, 17c, 18c, 19c.
Das Mehrstufengetriebe 12c unterscheidet sich insbesondere in einer Anordnung der Planetenradstufen P1c, P2c, P3c von dem des ersten Ausführungsbeispiels. Im
Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel sind die erste Planetenradstufe P1c und die dritte Planetenradstufe P3c gestapelt angeordnet. Das Mehrstufengetriebe 12c weist zwei Ebenen auf, in denen die Planetenradstufen P1 c, P2c, P3c angeordnet sind. Die zweite Planetenradstufe P2c ist in der ersten Ebene angeordnet. Die erste
Planetenradstufe P1 c und die dritte Planetenradstufe P3c sind in der zweiten Ebene angeordnet. Die erste Planetenradstufe P1c ist radial innerhalb der dritten
Planetenradstufe P3c angeordnet. Die erste Schalteinheit Sic ist in axialer Richtung getriebeeingangsseitig der zweiten Planetenradstufe P2c angeordnet. Die zweite
Schalteinheit S2c und die dritte Schalteinheit S3c sind in axialer Richtung zwischen der ersten Ebene, in der die zweite Planetenradstufe P2c angeordnet ist, und der zweiten Ebene, in der die Planetenradstufen P1 c, P3c angeordnet sind, angeordnet.
Es hat sich gezeigt, dass jeweils die erste Schalteinheit S1a, S1 b, Sic besonders vorteilhafter Weise als formschlüssige Schalteinheit ausgebildet ist. Durch die Ausbildung als der ersten Schalteinheit S1a, S1 b, Sic als formschlüssige Schalteinheit zeigt sich, dass ein Wirkungsgrad der Antriebsvorrichtung erhöht werden kann, wobei insgesamt immer noch ein akzeptabler Schaltkomfort erreicht werden kann. Weiterhin kann der Wirkungsgrad der Antriebsvorrichtung dadurch weiter erhöht werden, dass jeweils die dritte Schalteinheit S3a, S3b, S3c als formschlüssige Schalteinheit ausgebildet ist. Auch hiermit kann noch ein akzeptabler Schaltkomfort erreicht werden. Nach eingehender Untersuchung aller Vor- und Nachteile erweist es sich als besonders vorteilhaft, jeweils sowohl die erste Schalteinheit S1 a, S1 b, Sic als auch die dritte Schalteinheit S3a, S3b, S3c als formschlüssige Schalteinheit auszubilden und jeweils die zweite Schalteinheit S2a, S2b, S2c als reibschlüssige Schalteinheit auszubilden. Bezugszeichenliste
10 Elektromotor
11 Achsantrieb
12 Mehrstufengetriebe
13 Getriebeeingangselement
14 Getriebeausgangselement
15 Getriebegehäuse
16 Getriebeelement
17 Getriebeelement
18 Getriebeelement
19 Getriebeelement
P1 Planetenradstufe
P11 Sonnenrad
P12 Planetenradträger
P13 Hohlrad
P14 Planetenräder
P2 Planetenradstufe
P21 Sonnenrad
P22 Planetenradtäger
P23 Hohlrad
P24 Planetenräder
P3 Planetenrastufe
P31 Sonnenrad
P32 Planetenradträger
P33 Hohlrad
P34 Planetenräder
S1 Schalteinheit
S1 1 Kopplungselement
S12 Kopplungselement
S2 Schalteinheit
S21 Kopplungselement
S22 Kopplungselement
S3 Schalteinheit
S31 Kopplungselement
S32 Kopplungselement
V1 Vorwärtsgetriebegang V2 Vorwärtsgetriebegang V3 Vorwärtsgetriebegang

Claims

Patentansprüche
1. Antriebsvorrichtung mit zumindest einer Antriebseinheit, mit zumindest einem
Achsantrieb (1 1a-c) und mit einem zwischen der Antriebseinheit und dem
Achsantrieb (11 a-c) angeordneten, zumindest konstruktiv zur Schaltung von drei Vorwärtsgetriebegängen (V1 a-c, V2a-c, V3a-c) vorgesehenen Mehrstufengetriebe (12a-c), das genau drei wirkungsmäßig miteinander verbundene Planetenradstufen (P1a-c, P2a-c, P3a-c) mit Sonnenrädern (P1 1a-c, P21a-c, P31 a-c), Hohlrädern (P13a-c, P23a-c, P33a-c) und Planetenradträgern (P12a-c, P22a-c, P32a-c), drei Schalteinheiten (S1a-c, S2a-c, S3a-c) mit jeweils zwei drehfest miteinander verbindbaren Kopplungselementen (S11a-c, S12a-c, S21a-c, S22a-c, S31a-c, S32a-c), ein Getriebeeingangselement (13a-c) zur drehfesten Anbindung der Antriebseinheit und ein Getriebeausgangselement (14a-c) zur drehfesten
Anbindung des Achsantriebs (11 a-c) aufweist, wobei das Getriebeeingangselement (13a-c) permanent drehfest mit dem Sonnenrad (P21 a-c) der zweiten
Planetenradstufe (P2a-c) verbunden ist, das Getriebeausgangselement (14a-c) permanent drehfest zumindest mit dem Planetenradträger (P32a-c) der dritten Planetenradstufe (P3a-c) verbunden ist und die dritte Schalteinheit (S3a-c) dazu vorgesehen ist, die dritte Planetenradstufe (P3a-c) zu verblocken, der
Planetenradträger (P22a-c) der zweiten Planetenradstufe (P2a-c) und das Hohlrad (P33a-c) der dritten Planetenradstufe (P3a-c) permanent drehfest miteinander verbunden sind, der Planetenradträger (P12a-c) der ersten Planetenradstufe (P1a- c) gehäusefest angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Sonnenrad (P11a-c) der ersten Planetenradstufe (P1 a-c) und das Hohlrad (P23a-c) der zweiten Planetenradstufe (P2a-c) permanent drehfest miteinander verbunden sind.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Antriebseinheit einen Elektromotor (10a-c) aufweist.
3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die dritte Schalteinheit (S3a-c) als eine formschlüssige Schalteinheit ausgebildet ist.
4. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Schalteinheit (S1a-c) dazu vorgesehen ist, den Planetenradträger (P22a- c) der zweiten Planetenradstufe (P2a-c) und das Hohlrad (P33a-c) der dritten Planetenradstufe (P3a-c) gehäusefest anzuordnen.
5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Schalteinheit (S1a-c) als eine formschlüssige Schalteinheit ausgebildet ist.
6. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Schalteinheit (S2a-c) dazu vorgesehen ist, das Hohlrad (P13a-c) der ersten Planetenradstufe (P1a-c) und das Sonnenrad (P31a-c) der dritten
Planetenradstufe (P3a-c) gehäusefest anzuordnen.
7. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Schalteinheit (S2a-c) als eine reibschlüssige Schalteinheit ausgebildet ist.
8. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Planetenradstufe (P1 c) und die dritte Planetenradstufe (P3c) gestapelt angeordnet sind.
9. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass
jede der Schalteinheiten (S1a-c, S2a-c, S3a-c) genau einem der
Vorwärtsgetriebegänge (V1a, V2a, V3a) zugeordnet ist.
10. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Achsantrieb (11 a) zumindest eine Achswelle aufweist, die das
Getriebeeingangselement (13a), das Getriebeausgangselement (14a) und/oder den Elektromotor (10a) durchsetzt.
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