WO2021151845A1 - Elektrischer antrieb für ein fahrzeug - Google Patents

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WO2021151845A1
WO2021151845A1 PCT/EP2021/051649 EP2021051649W WO2021151845A1 WO 2021151845 A1 WO2021151845 A1 WO 2021151845A1 EP 2021051649 W EP2021051649 W EP 2021051649W WO 2021151845 A1 WO2021151845 A1 WO 2021151845A1
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electric drive
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planetary gear
switching element
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PCT/EP2021/051649
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Martin Ruider
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Zf Friedrichshafen Ag
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Definitions

  • the present invention relates to an electric drive for a vehicle with at least one electric machine with a rotor shaft as the drive shaft according to the type defined in more detail in the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a vehicle with the electric drive.
  • Electric drives for a vehicle with a transmission for realizing several gear stages are generally known from vehicle technology.
  • the starting torque and the required maximum speed of the vehicle are relevant to the design of electrical drives. These requirements can only be met by means of a transmission diagram with a considerable space requirement with low power density and with particularly high loads on the shifting elements.
  • the present invention has for its object to propose an electric drive and a vehicle with the electric drive of the type described above, which have a transmission with high power density and low loads on the Wegele elements.
  • An electric drive for a vehicle with at least one electric machine with a rotor shaft as the drive shaft is proposed, which is connected to an output differential for driving at least a first output shaft and a second output shaft via a transmission with at least two shifting elements for realizing at least two gear stages .
  • the rotor shaft and the output shafts are axially parallel to each other angeord net, with at least one spur gear stage and at least one planetary gear being provided as the gear.
  • the planetary gear is designed as a summing gear to implement a power-split gear, where the rotor shaft is connected to an element of the planetary gear via a first spur gear stage to implement a first power path and wherein several or at least two switchable power paths are each provided via an assigned switching element. Due to the envisaged power split and the associated distribution of the power to be transmitted to realize a gear step on at least two power paths, a high power density and high spreads in the transmission and at the same time low loads on the shifting elements are achieved and thus advantageously only low shifting forces in the proposed electric drive is required, so that the switching elements provided can be electrically actuated particularly inexpensively. In addition, it is possible in the simplest possible way to implement further gear ratios or gear steps in order to make the proposed electric drive universally usable.
  • the rotor shaft can be connected to a ring gear as an element of the planetary gear via the first spur gear stage, with a planetary gear carrier as an element of the planetary gear being connected to the output differential as an output.
  • the switchable power path can in this embodiment, for. B. can be implemented in a sun gear as an element of the planetary gear in a variety of ways.
  • the switchable power path can be implemented, for example, in that two elements of the planetary gear are connected to one another via an assigned switching element.
  • the thus realized block circulation of the planetary gear generates the switchable power path, while the first power path is realized via the fixed connection between the rotor shaft and the spur gear stage and the ring gear of the planetary gear. In this way, only small switching forces arise on the switching element for generating the block circulation.
  • At least two gear stages can be implemented in the proposed electric drive.
  • the non-switchable, permanently connected power path is combined with one of the prescribed switchable power branches or power paths in order to realize a gear step.
  • Each further gear step is realized by a further combination of non-switchable power path and any switchable power path.
  • Both positive-locking and frictional-locking shifting elements can be used as shifting elements, with the use of frictional-locking shifting elements realizing unrestricted powershifting capability in the transmission.
  • the shifting element that is used for the first gear can also be designed as a form-fitting shifting element in order to additionally minimize drag losses.
  • Another aspect of the present invention is to claim a vehicle with the above-described electric drive. This results in the already described and other advantages. It is particularly preferred to run the vehicle with the electrical drive rule as an axle drive.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a first embodiment variant of an electric drive according to the invention as a two-speed variant for a vehicle
  • Fig. 2 is a schematic view of a second embodiment of the electric drive as a two-speed variant for a vehicle
  • FIG. 3 shows a schematic view of a third embodiment of the electric drive as a three-speed variant for a vehicle; and
  • FIG. 4 shows a fourth variant embodiment of the electric drive as a three-speed variant for a vehicle.
  • FIGS. 1 to 4 schematic views of a drive according to the invention for a vehicle are shown by way of example on the basis of various design variants.
  • the electric drive for a vehicle comprises at least one electric machine 1 with a rotor shaft 2 as the drive shaft, which via a transmission with at least two shifting elements 3, 14, 16, 19 for realizing at least two gear stages with an output differential 4 for driving at least a first output shaft 5 and a second output shaft 6 is connected.
  • the rotor shaft 2 and the drive shafts 5, 6 are arranged axially parallel to one another, with at least one spur gear stage 7 and at least one planetary gear 8 being provided as the gear.
  • the planetary transmission 8 is carried out as a summing transmission for realizing a power-split transmission , the rotor shaft 2 of the electrical machine 1 being connected to an element of the planetary gear 8 via a first spur gear stage 7 to implement a first power path, and at least two switchable power paths each being provided via an assigned switching element 3, 14, 16, 19.
  • the electric drive is shown as an example of the vehicle's axle drive.
  • the rotor shaft 2 is connected via the first spur gear stage 7 to a ring gear 9 as an element of the planetary gear 8 for realizing the first permanently connected power path.
  • a planetary gear carrier 10 is connected as an element of the planetary gear 8 to the output differential 4 and thus drives the two output shafts 5, 6.
  • a parking lock P can connect the planetary gear carrier 10 of the planetary gear 8 to a housing 11 in order to lock the output shafts 5, 6 via the output differential 4.
  • a so-called decoupling unit 12 can be provided in each embodiment variant, with which the output can be decoupled from the drive.
  • the proposed electric drive has a high spread of about 1.5 to 2 at a maximum speed of the electric machine 1 of 9000 to 12000 revolutions per minute at a power of about 140 to 150 KW and a maximum output speed of about 800 up to 2200 revolutions per minute, while the maximum stationary transmission of the planetary gear 8 is around 4.
  • the gear ratio of a first gear step can be around 9 to 14 and the gear ratio of a second gear step can be 4 to 7, further gear steps being easily possible.
  • FIG. 1 a first variant of the electric drive with only one first spur gear stage 7 is shown.
  • the rotor shaft 2 is connected via the first spur gear stage 7 to the ring gear 9 of the planetary gear 8 as the first power path and the sun gear 13 of the planetary gear 8 is connected to the housing via a first switching element 3 to implement a first gear stage 11 connected as a switchable power path.
  • the first switching element 3 is designed as a form-fitting switching element 3 or switching claw, which minimizes the drag losses who the.
  • the first embodiment variant according to FIG. 1 provides the first power path described above, while a block circulation is implemented in the planetary gear 8 by connecting two elements of the planetary gear 8 as a further second switchable power path.
  • the sun gear 13 and the ring gear 9 of the planetary gear 8 are connected to one another via a second switching element 14. This results in a 2-speed transmission which is also power-split and therefore requires only small shifting elements, so that the first shifting element 3 and the second shifting element 14 can be actuated electrically.
  • a first spur gear stage 7 is provided, which is axially offset with the planetary gear 8, so that a space-saving arrangement is made possible without the transmission being restricted due to the dimensions, since the first spur gear stage 7 with a radially inwardly offset toothing of the ring gear 9 of the planetary gear 8 meshes.
  • a second variant of the electric drive is shown as an axle drive of a vehicle.
  • the second embodiment variant comprises a second spur gear stage 15 in order to implement a second gear stage in this exemplary embodiment.
  • the first power path in the gear stages is implemented from the rotor shaft 2 via the first spur gear stage 7 and the ring gear 9 of the planetary gear 8 to the output differential 4.
  • the first gear stage is implemented by fixing the housing of the sun gear 13 via the first switching element 3 as a switchable power path.
  • the rotor shaft 2 is connected as a switchable power path via the second spur gear stage 15 and a third switching element 16 to the sun gear 13 of the planetary gear 8.
  • FIG 4 a fourth variant of the electric drive is indicated schematically.
  • the electrical machine 1 is indicated with its rotor shaft 2, with the Rotorwel le 2 being assigned a first spur gear stage 7, a second spur gear stage 15 and a third spur gear stage 17.
  • three switching elements 3, 14, 19 are assigned to a sun gear shaft 18 of the sun gear 13, so that a 3-speed variant can again be implemented.
  • the first power path is implemented as in the other design variants via the first spur gear stage 7 and the ring gear 9 of the planetary gear 8.
  • a switchable power path can be implemented, for example, in the first gear stage by fixing the sun gear 13 via the first switching element 3, with which the sun gear 13 is connected to the housing 11.
  • the switchable power path z. B. via the second spur gear stage 15 and the associated third switching element 16. siert so that the second spur gear stage 15 is connected to the sun gear 13.
  • the switchable power path is implemented through the third spur gear stage 17 in conjunction with the fourth shift element 19, with which the third spur gear stage 17 is connected to the sun gear 13.
  • an intermediate shaft is, as it were, saved in that the sun gear shaft 18 is used for this purpose.
  • the first shift element 3, the second shift element 14, the third shift element 16 and the fourth shift element 19 are assigned to the sun gear shaft 18.

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Abstract

Es wird ein elektrischer Antrieb für ein Fahrzeug mit zumindest einer elektrischen Maschine (1) mit einer Rotorwelle (2) als Antriebswelle vorgeschlagen, die über ein Getriebe mit zumindest zwei Schaltelementen (3, 14, 16, 19) zum Realisieren von zumindest zwei Gangstufen mit einem Abtriebsdifferential (4) zum Antrieb zumindest einer ersten Abtriebswelle (5) und einer zweiten Abtriebswelle (6) verbunden ist, wobei die Rotorwelle (2) und die Abtriebswellen (5, 6) achsparallel zueinander angeordnet sind und wobei als Getriebe zumindest eine Stirnradstufe (7) sowie zumindest ein Planetengetriebe (8) vorgesehen sind, wobei das Planetengetriebe (8) als Summiergetriebe zum Realisieren eines leistungsverzweigten Getriebes ausgeführt ist, wobei die Rotorwelle (2) zum Realisieren eines ersten Leistungspfades über eine erste Stirnradstufe (7) mit einem Element des Planetengetriebes (8) verbunden ist und wobei mehrere schaltbare Leistungspfade jeweils über ein zugeordnetes Schaltelement (3) vorgesehen sind. Ferner wird ein Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb vorgeschlagen.

Description

Elektrischer Antrieb für ein Fahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb für ein Fahrzeug mit zumindest einer elektrischen Maschine mit einer Rotorwelle als Antriebwelle gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit dem elektrischen Antrieb.
Elektrische Antriebe für ein Fahrzeug mit einem Getriebe zum Realisieren mehrerer Gang stufen sind aus der Fahrzeugtechnik allgemein bekannt. Auslegungsrelevant für elektrische Antriebe sind zum einen das Anfahrmoment und die geforderte Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeuges. Diese Anforderungen sind durch ein Getriebeschema nur mit einem erheblichen Bauraumbedarf bei geringer Leistungsdichte und mit besonders hohen Belastungen an den Schaltelementen zu realisieren.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Antrieb und ein Fahrzeug mit dem elektrischen Antrieb der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, welche ein Getriebe mit hoher Leistungsdichte und geringen Belastungen an den Schaltele menten aufweisen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 beziehungsweise 12 ge löst, wobei sich vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen aus den jeweiligen Unteran- sprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben.
Es wird ein elektrischer Antrieb für ein Fahrzeug mit zumindest einer elektrischen Maschine mit einer Rotorwelle als Antriebswelle vorgeschlagen, die über ein Getriebe mit zumindest zwei Schaltelementen zum Realisieren von zumindest zwei Gangstufen mit einem Abtriebs differential zum Antrieb zumindest einer ersten Abtriebswelle und einer zweiten Abtriebswelle verbunden ist. Die Rotorwelle und die Abtriebswellen sind achsparallel zueinander angeord net, wobei als Getriebe zumindest eine Stirnradstufe sowie zumindest ein Planetengetriebe vorgesehen sind. Um einen besonders bauraumsparenden und geringe Schaltkräfte aufwei senden elektrischen Antrieb vorzuschlagen, ist vorgesehen, dass das Planetengetriebe als Summiergetriebe zum Realisieren eines leistungsverzweigten Getriebes ausgeführt ist, wo bei die Rotorwelle zum Realisieren eines ersten Leistungspfades über eine erste Stirnradstu fe mit einem Element des Planetengetriebes verbunden ist und wobei mehrere beziehungs weise zumindest zwei schaltbare Leistungspfade jeweils über ein zu geordnetes Schaltele ment vorgesehen sind. Aufgrund der vorgesehenen Leistungsverzweigung und der damit verbundenen Aufteilung der zu übertragenen Leistung zum Realisieren einer Gangstufe auf zumindest zwei Leis tungspfade wird eine hohe Leistungsdichte und hohe Spreizungen bei dem Getriebe sowie gleichzeitig geringe Belastungen an den Schaltelementen realisiert und damit in vorteilhafter Weise nur geringe Schaltkräfte bei dem vorgeschlagenen elektrischen Antrieb benötigt, so- dass die vorgesehenen Schaltelemente besonders kostengünstig elektrisch aktuiert werden können. Zudem ist es möglich auf einfachste Weise weitere Übersetzungen beziehungswei se Gangstufen zu realisieren, um dadurch den vorgeschlagenen elektrischen Antrieb univer seller einsetzbar zu machen.
Als erster, nichtschaltbarer quasi fest verbundener Leistungspfad kann beispielsweise die Rotorwelle über die erste Stirnradstufe mit einem Hohlrad als Element des Planetengetriebes verbunden werden, wobei als Abtrieb ein Planetenradträger als Element des Planetengetrie bes mit dem Abtriebsdifferential verbunden ist. Der schaltbare Leistungspfad kann bei dieser Ausführungsvariante z. B. über ein Sonnenrad als Element des Planetengetriebes in vielfälti ger Weise realisiert werden.
Eine Möglichkeit, den schaltbaren Leistungspfad zu realisieren, wird dadurch erreicht, dass ein Element des Planetengetriebes über ein zugeordnetes Schaltelement mit einem Gehäu se des elektrischen Antriebes verbunden wird. Bei dieser möglichen Ausführung werden auf grund der Leistungsverzweigung nur geringe Schaltkräfte bei dem zugeordneten Schaltele ment erforderlich.
Im Rahmen einer besonders bauraumsparenden Ausführung ohne weitere Stirnradstufen kann der schaltbare Leistungspfad beispielsweise dadurch realisiert werden, dass zwei Ele mente des Planetengetriebes über ein zugeordnetes Schaltelement miteinander verbunden werden. Der dadurch realisierte Blockumlauf des Planetengetriebes erzeugt somit den schaltbaren Leistungspfad, während der erste Leistungspfad über die feste Verbindung zwi schen Rotorwelle und Stirnradstufe und Hohlrad des Planetengetriebes realisiert wird. Auf diese Weise entstehen an dem Schaltelement zum Erzeugen des Blockumlaufes nur geringe Schaltkräfte.
Eine weitere Möglichkeit, den schaltbaren Leistungspfad zu realisieren, wird dadurch er reicht, dass ein Element des Planetengetriebes über ein zugeordnetes Schaltelement mit einem Gehäuse des elektrischen Antriebes verbunden wird. Auch bei dieser möglichen Aus führung werden aufgrund der Leistungsverzweigung nur geringe Schaltkräfte bei dem zuge ordneten Schaltelement erforderlich. Im Rahmen einer weiteren Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass zum Realisie ren des schaltbaren Leistungspfades zumindest eine weitere Stirnradstufe über ein zugeord netes Schaltelement mit einem Element des Planetengetriebes verbunden wird. Durch die Verwendung einer weiteren Stirnradstufe kann die Übersetzung der Gangstufe an entspre chende Einsatzzwecke angepasst werden. Auch bei dieser Ausführung des schaltbaren Leistungspfades werden durch die Leistungsverzweigung geringe Kräfte bei dem zugeordne ten Schaltelement erforderlich.
Vorzugsweise können bei dem vorgeschlagenen elektrischen Antrieb zumindest zwei Gang stufen realisiert werden. Bei dem vorgeschlagenen elektrischen Antrieb kann hierzu vorge sehen werden, dass der nicht schaltbare, fest verbundene Leistungspfad mit einem der vor geschriebenen schaltbaren Leistungszweigen beziehungsweise Leistungspfaden miteinan der kombiniert wird, um eine Gangstufe zu realisieren. Jede weitere Gangstufe wird durch eine weitere Kombination von nicht schaltbaren Leistungspfad und einem beliebigen schalt baren Leistungspfad realisiert. Demzufolge sind verschiedene Kombinationen möglich, um die zumindest zwei Gangstufen bei dem vorgeschlagenen elektrischen Antrieb zu realisieren.
Ferner ist es bei dem vorgeschlagenen elektrischen Antrieb möglich, beispielsweise durch Verwendung weiterer Schaltelemente oder weiterer Stirnradstufen, ohne weiteres weitere Gangstufen vorzusehen.
Als Schaltelemente können sowohl formschlüssige, als auch reibschlüssige Schaltelemente eingesetzt werden, wobei bei der Verwendung von reibschlüssigen Schaltelementen eine uneingeschränkte Lastschaltfähigkeit bei dem Getriebe realisiert wird. Vorteilhafterweise kann jedoch das Schaltelement, welches für die erste Gangstufe verwendet wird, auch als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt werden, um somit zusätzlich Schleppverluste zu minimieren.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Fahrzeug mit dem vorbe schriebenen elektrischen Antrieb zu beanspruchen. Hieraus ergeben sich die bereits be schriebenen und weitere Vorteile. Besonders bevorzugt ist es, das Fahrzeug mit dem elektri schen Antrieb als Achsantrieb auszuführen.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemä ßen elektrischen Antriebes als Zweigangvariante für ein Fahrzeug;
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsvariante des elektrischen An triebes als Zweigangvariante für ein Fahrzeug;
Fig. 3 eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsvariante des elektrischen Antrie bes als Dreigangvariante für ein Fahrzeug; und Fig. 4 eine vierte Ausführungsvariante des elektrischen Antriebes als Dreigangvariante für ein Fahrzeug.
In den Figuren 1 bis 4 sind schematische Ansichten eines erfindungsgemäßen Antriebes für ein Fahrzeug beispielhaft anhand verschiedener Ausführungsvarianten dargestellt.
Unabhängig von den Ausführungsvarianten umfasst der elektrische Antrieb für ein Fahrzeug zumindest eine elektrische Maschine 1 mit einer Rotorwelle 2 als Antriebswelle, die über ein Getriebe mit zumindest zwei Schaltelementen 3, 14, 16, 19 zum Realisieren von zumindest zwei Gangstufen mit einem Abtriebsdifferential 4 zum Antrieb zumindest einer ersten Ab triebswelle 5 und einer zweiten Abtriebswelle 6 verbunden ist. Die Rotorwelle 2 und die Ab triebswellen 5, 6 sind achsparallel zueinander angeordnet, wobei als Getriebe zumindest eine Stirnradstufe 7 sowie zumindest ein Planetengetriebe 8 vorgesehen sind. Um eine be sonders bauraumsparende und zugleich eine hohe Leistungsdichte aufweisende Anordnung des Getriebes des elektrischen Antriebes vorzuschlagen, bei dem zudem geringe Schaltkräf te zum Realisieren der Gangstufen vorgesehen sind, ist vorgesehen, dass das Planetenge triebe 8 als Summiergetriebe zum Realisieren eines leistungsverzweigten Getriebes ausge führt ist, wobei die Rotorwelle 2 der elektrischen Maschine 1 zum Realisieren eines ersten Leistungspfades über eine erste Stirnradstufe 7 mit einem Element des Planetengetriebes 8 verbunden ist und wobei zumindest zwei schaltbare Leistungspfade jeweils über ein zuge ordnetes Schaltelement 3, 14, 16, 19 vorgesehen sind.
Bei sämtlichen dargestellten Ausführungsvarianten ist der elektrische Antrieb als Achsantrieb des Fahrzeuges beispielhaft dargestellt. Weiterhin ist bei sämtlichen Ausführungsvarianten die Rotorwelle 2 über die erste Stirnradstufe 7 mit einem Hohlrad 9 als Element des Plane tengetriebes 8 zum Realisieren des ersten fest verbundenen Leistungspfades verbunden. Ferner ist als Abtrieb ein Planetenradträger 10 als Element des Planetengetriebes 8 mit dem Abtriebsdifferential 4 verbunden und treibt somit die beiden Abtriebswellen 5, 6 an. Zum Realisieren der Parksperrenfunktion kann eine Parksperre P den Planetenradträger 10 des Planetengetriebes 8 mit einem Gehäuse 11 verbinden, um somit die Abtriebswellen 5, 6 über das Abtriebsdifferential 4 zu sperren. Des Weiteren kann bei jeder Ausführungsvariante eine sogenannte Entkopplungseinheit 12 vorgesehen sein, mit dem der Abtrieb von dem Antrieb entkoppelbar ist.
Insgesamt ergibt sich bei dem vorgeschlagenen elektrischen Antrieb eine hohe Spreizung von ca. 1,5 bis 2 bei einer maximalen Drehzahl der elektrischen Maschine 1 von 9000 bis 12000 Umdrehungen pro Minute bei einer Leistung von etwa 140 bis 150 KW sowie eine maximale Abtriebsdrehzahl von etwa 800 bis 2200 Umdrehungen pro Minute, während die maximale Standübersetzung des Planetengetriebes 8 bei etwa 4 liegt. Die Übersetzung einer ersten Gangstufe kann bei ca. 9 bis 14 und die Übersetzung einer zweiten Gangstufe kann bei 4 bis 7 liegen, wobei ohne weiteres weitere Gangstufen realisierbar sind.
In Figur 1 ist eine erste Ausführungsvariante des elektrischen Antriebes mit nur einer ersten Stirnradstufe 7 dargestellt. Bei der ersten Ausführungsvariante gemäß Figur 1 ist zum Reali sieren einer ersten Gangstufe die Rotorwelle 2 über die erste Stirnradstufe 7 mit dem Hohl rad 9 des Planetengetriebes 8 als erster Leistungspfad verbunden und das Sonnenrad 13 des Planetengetriebes 8 wird über ein erstes Schaltelement 3 mit dem Gehäuse 11 als schaltbarer Leistungspfad verbunden. Das erste Schaltelement 3 ist als formschlüssiges Schaltelement 3 bzw. Schaltklaue ausgeführt, wodurch die Schleppverluste minimiert wer den.
Zum Realisieren einer zweiten Gangstufe ist bei der ersten Ausführungsvariante gemäß Fi gur 1 der vorbeschriebene erste Leistungspfad vorgesehen, während als weiterer zweiter schaltbarer Leistungspfad ein Blockumlauf bei dem Planetengetriebe 8 durch die Verbindung zweier Elemente des Planetengetriebes 8 realisiert wird. Im Detail werden das Sonnenrad 13 und das Hohlrad 9 des Planetengetriebes 8 über ein zweites Schaltelement 14 miteinander verbunden. Somit ergibt sich ein 2-Gang-Getriebe, welches zudem leistungsverzweigt ist und aufgrund dessen nur geringe Schaltelemente benötigt, sodass das erste Schaltelement 3 und das zweite Schaltelement 14 elektrisch aktuierbar sind.
Ferner ist nur eine erste Stirnradstufe 7 vorgesehen, die mit dem Planetengetriebe 8 axial versetzt ist, sodass eine bauraumsparende Anordnung ermöglicht wird, ohne dass die Über setzung aufgrund der Abmessung eingeschränkt ist, da die erste Stirnradstufe 7 mit einer radial nach innen versetzten Verzahnung des Hohlrades 9 des Planetengetriebes 8 kämmt. In Figur 2 ist eine zweite Ausführungsvariante des elektrischen Antriebes als Achsantrieb eines Fahrzeuges dargestellt. Die zweite Ausführungsvariante umfasst im Unterschied zur ersten Ausführungsvariante eine zweite Stirnradstufe 15, um eine zweite Gangstufe bei die ser beispielhaften Ausführung zu realisieren.
Auch bei der zweiten Ausführungsvariante wird der erste Leistungspfad bei den Gangstufen von der Rotorwelle 2 über die erste Stirnradstufe 7 und das Hohlrad 9 des Planetengetriebes 8 zum Abtriebsdifferential 4 realisiert. Die erste Gangstufe wird ebenso wie bei der ersten Ausführungsvariante durch das Gehäusefestsetzen des Sonnenrades 13 über das erste Schaltelement 3 als schaltbarer Leistungspfad realisiert. Bei der zweiten Gangstufe wird als schaltbarer Leistungspfad die Rotorwelle 2 über die zweite Stirnradstufe 15 und ein drittes Schaltelement 16 mit dem Sonnenrad 13 des Planetengetriebes 8 verbunden.
Aufgrund der gewählten Anordnung bei dem elektrischen Antrieb ergibt sich beispielsweise ein Achsabstand zwischen der Rotorwelle 2 und den Abtriebswellen 5, 6 von weniger als etwa 150 bis 200 mm, bei einem Durchmesser des Planetengetriebes 8 von etwa 200 mm.
Es wäre ohne weiteres denkbar, das zweite Schaltelement 14 bei der zweiten Ausführungs variante zusätzlich vorzusehen, sodass eine zusätzliche Gangstufe durch den Blockumlauf realisiert werden könnte, bei dem das Hohlrad 9 über das zweite Schaltelement 14 mit dem Sonnenrad 13 verbunden wird. Diese Ausführung entspricht der dritten Ausführungsvariante, die beispielhaft in Figur 3 dargestellt ist. Zum Schalten einer Gangstufe bei der 3-Gang- Variante ist das zugeordnete Schaltelement 3, 14, 16 zum Realisieren der jeweiligen Gang stufe geschlossen, während die beiden anderen Schaltelemente 3, 14, 16 geöffnet sind.
In Figur 4 ist eine vierte Ausführungsvariante des elektrischen Antriebes schematisch ange deutet. Die elektrische Maschine 1 ist mit ihrer Rotorwelle 2 angedeutet, wobei der Rotorwel le 2 eine erste Stirnradstufe 7, eine zweite Stirnradstufe 15 und eine dritte Stirnradstufe 17 zugeordnet sind. Ferner sind einer Sonnenradwelle 18 des Sonnenrades 13 drei Schaltele mente 3, 14, 19 zugeordnet, sodass wiederum eine 3-Gang-Variante realisierbar ist.
Der erste Leistungspfad wird wie bei den anderen Ausführungsvarianten über die erste Stirn radstufe 7 und dem Hohlrad 9 des Planetengetriebes 8 realisiert. Ein schaltbarer Leistungs pfad kann beispielsweise bei der ersten Gangstufe durch das Festsetzen des Sonnenrades 13 über das erste Schaltelement 3 realisiert werden, mit dem das Sonnenrad 13 mit dem Gehäuse 11 verbunden wird. Bei einer zweiten Gangstufe wird der schaltbare Leistungspfad z. B. über die zweite Stirnradstufe 15 und dem zugeordneten dritten Schaltelement 16 reali- siert, sodass die zweite Stirnradstufe 15 mit dem Sonnenrad 13 verbunden wird. Bei der Re alisierung der dritten Gangstufe wird beispielsweise der schaltbare Leistungspfad durch die dritte Stirnradstufe 17 in Verbindung mit dem vierten Schaltelement 19 realisiert, mit dem die dritte Stirnradstufe 17 mit dem Sonnenrad 13 verbunden wird.
Unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten in den Figuren 1 bis 4 wird quasi eine Zwischenwelle dadurch eingespart, dass die Sonnenradwelle 18 dazu verwendet wird. Bei den gezeigten Ausführungsvarianten ist vorgesehen, dass das erste Schaltelement 3, das zweite Schaltelement 14, das dritte Schaltelement 16 und das vierte Schaltelement 19 der Sonnenradwelle 18 zugeordnet sind. Es ist aber ebenso möglich, das erste Schaltelement 3, das zweite Schaltelement 14, das dritte Schaltelement 16 und das vierte Schaltelement 19 der Rotorwelle 2 zuzuordnen. Dies würde bedeuten, dass die Festräder der Rotorwelle 2 der Stirnradstufen 7, 15, 17 zu Losrädern werden und die Losräder der Sonnenradwelle 18 zu Festrädern werden.
Es sind auch beliebige Kombinationen der vorgeschlagenen Ausführungsvarianten unterei nander möglich, sodass die vorgeschlagenen schaltbaren Leistungspfade bei dem elektri schen Antrieb beliebig miteinander kombiniert werden können.
Bezuqszeichen
1 elektrische Maschine Rotorwelle
3 erstes Schaltelement Abtriebsdifferential
5 erste Abtriebswelle
6 zweite Abtriebswelle
7 erste Stirnradstufe
8 Planetengetriebe
9 Hohlrad
10 Planetenradträger
11 Gehäuse
12 Entkopplungseinheit
13 Sonnenrad
14 zweites Schaltelement
15 zweite Stirnradstufe
16 drittes Schaltelement
17 dritte Stirnradstufe
18 Sonnenradwelle
19 viertes Schaltelement
P Parksperre

Claims

Patentansprüche
1. Elektrischer Antrieb für ein Fahrzeug mit zumindest einer elektrischen Maschine (1) mit einer Rotorwelle (2) als Antriebswelle, die über ein Getriebe mit zumindest zwei Schaltele menten (3, 14, 16, 19) zum Realisieren von zumindest zwei Gangstufen mit einem Abtriebs differential (4) zum Antrieb zumindest einer ersten Abtriebswelle (5) und einer zweiten Ab triebswelle (6) verbunden ist, wobei die Rotorwelle (2) und die Abtriebswellen (5, 6) achspa- rallel zueinander angeordnet sind und wobei als Getriebe zumindest eine Stirnradstufe (7) sowie zumindest ein Planetengetriebe (8) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (8) als Summiergetriebe zum Realisieren eines leistungsverzweigten Getriebes ausgeführt ist, wobei die Rotorwelle (2) zum Realisieren eines ersten Leistungs pfades über eine erste Stirnradstufe (7) mit einem Element des Planetengetriebes (8) ver bunden ist und wobei mehrere schaltbare Leistungspfade jeweils über ein zugeordnetes Schaltelement (3) vorgesehen sind.
2. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (2) über die erste Stirnradstufe (7) mit einem Hohlrad (9) als Element des Planetengetriebes (8) zum Realisieren des ersten Leistungspfades verbunden ist und dass als Abtrieb ein Plane tenradträger (10) als Element des Planetengetriebes (8) mit dem Abtriebsdifferential (4) ver bunden ist.
3. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Element des Planetengetriebes (8) über ein zugeordnetes Schaltelement (3) mit einem Gehäuse (11) zum Realisieren des schaltbaren Leistungspfades verbindbar ist.
4. Elektrischer Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Elemente des Planetengetriebes (8) über ein zugeordnetes Schaltelement (14) zum Realisieren des schaltbaren Leistungspfades miteinander verbindbar sind.
5. Elektrischer Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine zweite Stirnradstufe (15) über ein zugeordnetes Schaltelement (16) mit einem Element des Planetengetriebes (8) zum Realisieren des schaltbaren Leistungspfades verbindbar ist.
6. Elektrischer Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem ersten Leistungspfad zum Realisieren einer Gangstufe ein Sonnenrad (13) als Element des Planetengetriebes (8) über ein erstes Schaltelement (3) mit dem Gehäuse (11) als schaltbarer Leistungspfad verbunden ist.
7. Elektrischer Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem ersten Leistungspfad zum Realisieren einer weiteren Gangstufe das Son nenrad (13) und das Hohlrad (9) des Planetengetriebes (8) über ein zweites Schaltelement (14) als schaltbarer Leistungspfad miteinander verbunden sind.
8. Elektrischer Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem ersten Leistungspfad zum Realisieren einer weiteren Gangstufe die Rotor welle (2) über eine zweite Stirnradstufe (15) und über ein drittes Schaltelement (16) mit dem Sonnenrad (13) des Planetengetriebes (8) als schaltbarer Leistungspfad verbunden ist.
9. Elektrischer Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem ersten Leistungspfad zum Realisieren einer weiteren Gangstufe die Rotor welle (2) über eine dritte Stirnradstufe (17) und über ein viertes Schaltelement (19) mit dem Sonnenrad (13) des Planetengetriebes (8) als schaltbarer Leistungspfad verbunden ist.
10. Elektrischer Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass zum Realisieren einer Gangstufe ein Schaltelement (3, 14, 16, 19) geschlossen und jedes weitere vorgesehene Schaltelement (3, 14, 16, 19) geöffnet ist.
11. Elektrischer Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass zumindest das der ersten Gangstufe zugeordnete Schaltelement (3) als form schlüssiges Schaltelement ausgeführt ist.
12. Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche.
13. Fahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb als Achsantrieb ausgeführt ist.
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