WO2023089171A1

WO2023089171A1 - Elektrischer achsantrieb für eine achse eines kraftfahrzeugs, insbesondere eines kraftwagens, sowie kraftfahrzeug, insbesondere kraftwagen

Info

Publication number: WO2023089171A1
Application number: PCT/EP2022/082600
Authority: WO
Inventors: Frank Steffens; Jens Luckmann; Marc Stroelin; Marc Klein; Florian Vincon
Original assignee: Daimler Truck AG
Priority date: 2021-11-22
Filing date: 2022-11-21
Publication date: 2023-05-25
Also published as: DE102021005765A1; CA3232257A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Achsantrieb (10) für eine zwei Fahrzeugräder (12, 14) umfassende Achse (16) eines Kraftfahrzeugs, mit einer elektrischen Maschine (18), welche einen Stator (20) und einen Rotor (22) aufweist, und mit einem Planetenradsatz (26), welcher ein Hohlrad (30), einen Planetenträger (32) und ein Sonnenrad (28) als Antrieb (34) aufweist, über welchen von dem Rotor (22) bereitstellbare Antriebsdrehmomente in den Planetenradsatz (26) einleitbar sind, wobei eine erste Abtriebswelle (36), von welcher ein erstes der Fahrzeugräder (12, 14) antreibbar ist, drehmomentübertragend mit dem Hohlrad (30) als erstem Abtrieb (38) des Planetenradsatzes (26) verbunden ist. Eine zweite Abtriebswelle (40), von welcher das zweite Fahrzeugrad (14) antreibbar ist, ist drehmomentübertragend mit dem Planetenträger (32) als zweitem Abtrieb (42) des Planetenradsatzes (26) verbunden ist, über dessen Abtriebe (38, 42) jeweilige, aus den jeweiligen Antriebsdrehmomenten resultierende Abtriebsdrehmomente zum Antreiben der Fahrzeugräder (12, 14) aus dem Planetenradsatz (26) abführbar sind.

Description

Elektrischer Achsantrieb für eine Achse eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, sowie Kraftfahrzeug, insbesondere Kraftwagen

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Achsantrieb für eine Achse eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen, mit wenigstens einem solchen elektrischen Achsantrieb.

Der DE 10 2019 205 750 A1 ist ein Getriebe als bekannt zu entnehmen, umfassend eine Eingangswelle, eine erste Ausgangswelle, eine zweite Ausgangswelle, einen ersten Planetenradsatz sowie einen mit dem ersten Planetenradsatz verbundenen, zweiten Planetenradsatz. Aus der US 5 845 732 ist ein Antriebsstrang für ein Elektrofahrzeug bekannt. Außerdem offenbart die WO 2020/216504 A1 ein Getriebe.

Weiterhin zeigt die DE 10 2011 102 749 A1 eine Getriebeanordnung mit einer elektrischen Maschine sowie einer Getriebeeinrichtung mit zwei stirnverzahnten Planetengetrieben. Eine solche Getriebeanordnung ist auch aus der US 2015 / 0 152 947 A1 bekannt.

Darüber hinaus ist aus der DE 102017 128 448 A1 ein Differenzialgetriebe für ein Kraftfahrzeug bekannt mit einem Antriebselement und zwei Abtriebselementen, wobei das Antriebselement über einen ersten Leistungszweig mit dem ersten Abtriebselement und über einen zweiten Leistungszweig mit dem zweiten Abtriebselement verbunden ist, und wobei ein Drehzahlunterschied zwischen den beiden Leistungszweigen ermöglicht ist.

Die DE 10 2012 110269 A1 zeigt einen Antriebsstrang eines elektrischen Kraftfahrzeugs, welcher eine Elektromaschine sowie ein Getriebe mit zwei Getriebeausgangswellen aufweist, welche einer Fahrzeugachse zugeordnet sind, aufweist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Achsantrieb für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen elektrischen Achsantrieb zu schaffen, sodass auf besonders bauraum- und gewichtsgünstige Weise ein besonders vorteilhafter Antrieb des Kraftfahrzeugs realisiert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Achsantrieb mit den Merkmalen des Patenanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patenanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen elektrischen Achsantrieb für eine wenigstens oder genau zwei Fahrzeugräder umfassende, auch als Fahrzeugachse bezeichnete Achse eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Nutzfahrzeug, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die genannte Achse und die genannten Fahrzeugräder der Achse sowie den elektrischen Achsantrieb aufweist, welcher auch als elektrische Antrieb, elektrische Antriebseinrichtung oder elektrisches Antriebssystem bezeichnet wird. Dabei sind die Fahrzeugräder der Achse mittels des elektrischen Achsantriebs, insbesondere rein, elektrisch antreibbar, wodurch das Kraftfahrzeug insgesamt, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Die mittels des elektrischen Antriebssystems antreibbaren Fahrzeugräder, welche auch einfach als Räder bezeichnet werden, werden auch als angetriebene Fahrzeugräder, antreibbare Fahrzeugräder, angetriebene Räder oder antreibbare Räder bezeichnet. Wenn im Folgenden die Rede von den Fahrzeugrädern ist, so sind darunter, falls nichts anderes angegeben ist, die antreibbaren Fahrzeugräder zu verstehen. Die Fahrzeugräder sind Bodenkontaktelemente des Kraftfahrzeugs, welches in Fahrzeughochrichtung nach unten hin über die Bodenkontaktelemente an einem Boden abstützbar oder abgestützt ist. Wird das Kraftfahrzeug entlang des Bodens gefahren und dabei beispielsweise mittels des elektrischen Achsantriebs angetrieben, während das Fahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten hin über die Bodenkontaktelemente (Fahrzeugräder) an dem Boden abgestützt ist, so rollen die Fahrzeugräder, insbesondere direkt, an dem Boden ab. Die Fahrzeugräder werden auch als erste Räder oder erste Fahrzeugräder bezeichnet, und die Achse wird auch als erste Achse oder erste Fahrzeugachse bezeichnet. Beispielsweise weist das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung aufeinanderfolgend und somit hintereinander angeordnete Achsen auf, nämlich die erste Achse und wenigstens eine weitere Achse. Dabei weist beispielsweise die weitere Achse wenigstens oder genau zwei weitere Fahrzeugräder auf, welche weitere Bodenkontaktelemente sind. Die Fahrzeugräder sind vorzugsweise auf in Fahrzeugquerrichtung einander gegenüberliegenden Seiten der Achse und somit des Kraftfahrzeugs angeordnet. Dementsprechend sind vorzugsweise auch die weiteren Fahrzeugräder auf in Fahrzeugquerrichtung einander gegenüberliegenden Seiten der Achse und somit des Kraftfahrzeugs angeordnet.

Der elektrische Achsantrieb weist wenigstens eine elektrische Maschine auf, welche auch als erste elektrische Maschine, Elektromotor oder erster Elektromotor bezeichnet wird. Die erste elektrische Maschine weist einen Stator auf, welcher auch als erster Stator bezeichnet wird. Des Weiteren weist die elektrische Maschine einen Rotor auf, welcher auch als erster Rotor bezeichnet wird. Insbesondere ist der Rotor mittels des Stators antreibbar und dadurch um eine Maschinendrehachse der elektrischen Maschine relativ zu dem Stator drehbar. Insbesondere kann die elektrische Maschine über ihren Rotor Antriebsdrehmomente zum Antreiben der Fahrzeugräder bereitstellen. Der elektrische Achsantrieb weist außerdem, insbesondere genau, einen Planetenradsatz auf, welcher, insbesondere genau, ein Hohlrad, insbesondere genau, einen Planetenträger und, insbesondere genau, ein Sonnenrad als, insbesondere einziger Antrieb des Planetenradsatzes aufweist. Mit anderen Worten ist das einfach auch als Sonne bezeichnete Sonnenrad ein Antrieb, insbesondere der einzige Antrieb, des Planetenradsatzes, wobei über den Antrieb, mithin über das Sonnenrad des Planetenradsatzes die von dem Rotor bereitstellbaren Antriebsdrehmomente zum Antreiben der Fahrzeugräder in den Planetenradsatz einleitbar sind. Ganz insbesondere ist der Planetenradsatz als einfacher Planetenradsatz ausgebildet. Der Planetenträger wird auch als Steg bezeichnet. Beispielsweise weist der Planetenradsatz Planetenräder auf, welche beispielsweise drehbar an dem Planetenträger gelagert sind. Das jeweilige Planetenrad steht in Eingriff mit dem Sonnenrad und, insbesondere gleichzeitig, in Eingriff mit dem Hohlrad, wobei vorzugsweise das Sonnenrad nicht in Eingriff mit dem Hohlrad steh, sind die Planetenräder als ungestufte Planetenräder ausgebildet. Die Planetenräder bilden einen Satz Planetenräder. Die Fahrzeugräder sind, wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, über den Planetenradsatz von dem Rotor und somit von der elektrischen Maschine, insbesondere mittels des jeweiligen Antriebsdrehmoments, antreibbar. Um nun einen besonders vorteilhaften Antrieb der Fahrzeugräder und somit des Kraftfahrzeugs auf besonders gewichts- und bauraumgünstige Weise realisieren zu können, weist der elektrische Achsantrieb eine erste Abtriebswelle auf, von beziehungsweise mittels welcher ein erstes der Fahrzeugräder antreibbar ist. Beispielsweise sind die Fahrzeugräder Bestandteile des Achsantriebs. Beispielsweise ist dabei die erste Abtriebswelle drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem ersten Fahrzeugrad verbindbar oder verbunden. Insbesondere ist beispielsweise die erste Abtriebswelle permanent drehmomentübertragend mit dem ersten Fahrzeugrad verbunden. Die erste Abtriebswelle, von welcher das erste Fahrzeugrad antreibbar ist, ist, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit dem Hohlrad verbunden, welches ein zu der ersten Abtriebswelle gehörender oder gehöriger, erster Abtrieb des Planetenradsatzes ausgebildet ist. Der elektrische Achsantrieb umfasst außerdem eine zweite Abtriebswelle, von welcher das zweite Fahrzeugrad antreibbar ist. Hierzu ist beispielsweise die zweite Abtriebswelle, insbesondere permanent, drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem zweiten Fahrzeugrad verbunden. Ferner ist es denkbar, dass die zweite Abtriebswelle drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem zweiten Fahrzeugrad verbindbar ist. Somit ist es denkbar, dass die erste Abtriebswelle, insbesondere permanent, drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem ersten Fahrzeugrad verbunden ist. Ferner ist es denkbar, dass die erste Abtriebswelle drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem ersten Fahrzeugrad verbindbar ist. Die zweite Abtriebswelle, von welcher das zweite Fahrzeugrad antreibbar ist, ist, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit dem Planetenträger des Planetenradsatzes verbunden. Der Planetenträger ist als ein zweiter Abtrieb des Planetenradsatzes ausgebildet, wobei der zweite Abtrieb zu der zweiten Abtriebswelle gehört, mithin zu der zweiten Abtriebswelle gehörig oder gehörend ist. Mit anderen Worten ist der erste Abtrieb der ersten Abtriebswelle zugeordnet, sodass der erste Abtrieb zu der ersten Abtriebswelle gehört. Der zweite Abtrieb ist der zweiten Abtriebswelle zugeordnet, sodass der zweite Abtrieb zu der zweiten Abtriebswelle gehört. Über die Abtriebe des Planetenradsatzes können jeweilige, aus den jeweiligen Antriebsdrehmomenten resultierende Abtriebsdrehmomente zum Antreiben der Fahrzeugräder aus dem Planetenradsatzes abgeführt werden. Insbesondere ist es denkbar, dass der Planetenradsatz genau zwei Abtriebe, nämlich den ersten Abtrieb in Form des Hohlrads und den zweiten Abtrieb in Form des Planetenträgers aufweist. Dabei können, insbesondere ausschließlich, über die Abtriebe des Planetenradsatzes jeweilige, aus den jeweiligen, in dem Planetenradsatz über dessen Antrieb eingeleiteten Antriebsdrehmomente resultierende Abtriebsdrehmomente aus dem Planetenradsatz ausgeleitet, das heißt abgeführt werden, mithin von dem Planetenradsatz bereitgestellt werden. Insbesondere ist es denkbar, dass der Planetenradsatz genau einen Antrieb, nämlich den zuvor genannten Antrieb in Form des Sonnenrads aufweist, wobei beispielsweise die Antriebsdrehmomente, insbesondere ausschließlich, über den Antrieb des Planetenradsatzes in den Planetenradsatz eingeleitet werden können.

Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass, insbesondere genau, eine der Abtriebswellen mit dem zu der einen Abtriebswelle gehörenden Abtrieb des Planetenradsatzes über ein Zwischenelement, insbesondere permanent, drehmomentübertragend verbunden ist, mittels welchem eine Drehrichtungsumkehrt der einen Abtriebswelle bezogen auf den zu der einen Abtriebswelle gehörenden Abtrieb des Planetenradsatzes bewirkbar ist. Hierunter ist insbesondere Folgendes zu verstehen. Stellt die elektrische Maschine über ihren Rotor das jeweilige Antriebsdrehmoment bereit, welches über den Antrieb in den Planetenradsatz eingeleitet wird, so werden der Planetenradsatz und insbesondere dessen Abtriebe angetrieben. Der Antrieb wird von dem Rotor angetrieben, und der Antrieb treibt die Abtriebe an. Der Antrieb, mithin das Sonnenrad, sowie die Abtriebe, mithin das Hohlrad und der Planetenträger sind Getriebeelemente des Planetenradsatzes. Das jeweilige Getriebeelement kann insbesondere dann, wenn das jeweilige Getriebeelement nicht drehfest mit einem Gehäuse des elektrischen Achsantriebs verbunden ist, um eine jeweilige Planetenradsatzdrehachse relativ zu dem Gehäuse gedreht werden, insbesondere wenn der Planetenradsatz angetrieben wird. Dabei ist beispielsweise der Planetenradsatz in dem Gehäuse angeordnet. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Getriebeelemente koaxial zueinander angeordnet sind, sodass die Planetenradsatzdrehachsen zusammenfallen. Werden nun der Planetenradsatz und somit die Abtriebe insbesondere über den Antrieb angetrieben, so drehen sich die Abtriebe, insbesondere gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig und/oder mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit und/oder Drehzahl, um die Planetenradsatzdrehachse, insbesondere relativ zu dem Gehäuse. Dabei drehen sich die Abtriebe gegensinnig. Dies bedeutet, dass sich beispielsweise der erste Abtrieb um eine erste Drehrichtung um die Planetenradsatzdrehachse relativ zu dem Gehäuse dreht, während sich der zweite Abtrieb um eine zweite Drehrichtung um die Planetenradsatz relativ zu dem Gehäuse dreht, wobei die zweite Drehrichtung der ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist.

Würden sich nun beispielsweise der erste Abtrieb und die erste Abtriebswelle gleichsinnig drehen, und würden sich der zweite Abtrieb und die zweite Abtriebswelle gleichsinnig drehen, so würden sich die Abtriebswellen, welche beispielsweise koaxial zueinander angeordnet sind, gegensinnig drehen, sodass sich beispielsweise auch die Fahrzeugräder gegensinnig drehen würden. Dies kann nun jedoch durch das Zwischenelement vermieden werden, derart, dass sich die eine Abtriebswelle und der zu der einen Abtriebswelle gehörende Abtrieb gegensinnig drehen. In der Folge drehen sich die Abtriebswellen gleichsinnig, das heißt in die gleiche Drehrichtung und insbesondere um einen den Abtriebswellen gemeinsame Abtriebswellendrehachse relativ zu dem Gehäuse des elektrischen Achsantriebs, insbesondere wenn der Planetenradsatz angetrieben wird. Somit ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der elektrische Achsantrieb dazu ausgebildet ist, dass sich bei einem über den Antrieb erfolgenden Antreiben des Planetenradsatzes und somit der Abtriebe die Abtriebe gegensinnig drehen, während sich die Abtriebswellen gleichsinnig drehen, insbesondere dadurch, dass mittels des Zwischenelements eine beziehungsweise die zuvor genannte Drehrichtungsumkehr der einen Abtriebswelle bezogen auf den zu der einen Abtriebswelle gehörenden Abtrieb des Planetenradsatzes bewirkbar ist, das heißt bewirkt wird.

Des Weiteren fungiert bei der Erfindung der auch als Planetengetriebe bezeichnete und als Planetengetriebe ausgebildete Planetenradsatz, welcher auch einfach als Planetensatz bezeichnet wird, als Differential, mithin als Differentialgetriebe, welches auch als Achsdifferential bezeichnet wird. Dabei weist der als Differentialgetriebe ausgebildete oder fungierende Planetenradsatz die bereits aus dem allgemeinen Stand der Technik hinlänglich bekannte Funktion auf, dass das jeweilige, von der elektrischen Maschine über ihren Rotor bereitgestellte Antriebsdrehmoment mittels des Planetenradsatzes auf die Abtriebe und somit auf die auch als Seitenwände bezeichneten und als Seitenwände ausgebildeten Abtriebswellen übertragen, insbesondere aufgeteilt oder verzweigt, wird, insbesondere derart, dass aus dem jeweiligen Antriebsdrehmoment das jeweilige Abtriebsdrehmoment resultiert. Außerdem lässt der Planetenradsatz beispielsweise bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs unterschiedliche Drehzahlen der Fahrzeugräder zu, insbesondere derart, dass sich das kurvenäußere Fahrzeugrad mit einer höheren Drehzahl dreht oder drehen kann oder das kurveninnere Fahrzeugrad, insbesondere während die Fahrzeugräder über den Planetenradsatz von dem Rotor antreibbar sind oder angetrieben werden, mithin drehmomentübertragend mit dem Rotor verbunden sind.

Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist unter dem Merkmal, das zwei Bauelemente drehfest miteinander verbunden sind, zu verstehen, dass die drehfest miteinander verbundenen Bauelemente koaxial zueinander angeordnet sind und sich insbesondere dann, wenn die Bauelemente angetrieben werden, gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig um eine den Bauelementen gemeinsame Bauelementendrehachse mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit, insbesondere relativ zu dem Gehäuse, drehen. Unter dem Merkmal, dass zwei Bauteile drehmomentübertragend miteinander verbunden sind, ist zu verstehen, dass die Bauteile derart miteinander gekoppelt sind, dass Drehmomente zwischen den Bauteilen übertragen werden können, wobei dann, wenn die Bauteile drehtest miteinander verbunden sind, die Bauteile auch drehmomentübertragend miteinander verbunden sind. Unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente permanent drehmomentübertragend miteinander verbunden sind, ist zu verstehen, dass nicht etwa ein Schaltelement vorgesehen ist, welches zwischen einem die Bauelemente drehmomentübertragend miteinander verbindenden Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umschaltbar ist, in welchem keine Drehmomente zwischen dem Bauelementen übertragen werden können, sondern die Bauelemente sind stets beziehungsweise immer und somit permanent drehmomentübertragend, das heißt derart miteinander verbunden, dass ein Drehmoment zwischen den Bauelementen übertragen werden kann. Somit ist beispielsweise eines der Bauelemente von dem jeweils anderen Bauelement antreibbar beziehungsweise umgekehrt. Insbesondere ist unter dem Merkmal, dass die Bauelemente oder Bauteile permanent drehtest miteinander verbunden sind, zu verstehen, dass nicht etwa ein Schaltelement vorgesehen ist, welches zwischen einem die Bauteile beziehungsweise Bauelemente drehtest miteinander verbindenden Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umschaltbar ist, in welchem die Bauteile beziehungsweise Bauelemente voneinander entkoppelt und relativ zueinander drehbar sind, sondern die Bauteile beziehungsweise Bauelemente sind stets beziehungsweise immer, mithin permanent, miteinander verbunden oder gekoppelt. Unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente drehtest oder drehmomentübertragend miteinander verbindbar oder koppelbar sind, ist insbesondere zu verstehen, dass den Bauelementen ein Schaltelement zugeordnet ist, welche zwischen wenigstens einem Koppelzustand und wenigstens einem Entkoppelzustand umschaltbar ist. In dem Koppelzustand sind die Bauelemente mittels des Schaltelements drehtest beziehungsweise drehmomentübertragend miteinander verbunden. In dem Entkoppelzustand sind die Bauelemente voneinander entkoppelt, sodass in dem Entkoppelzustand die Bauelemente relativ zueinander, insbesondere um die Bauelementdrehachse drehbar sind beziehungsweise keine Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können.

Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Bei elektrischen Antrieben ist es von Vorteil, wenn die Drehzahl des Rotors und somit der elektrischen Maschine auf eine gegenüber der Drehzahl geringere Raddrehzahl reduziert wird, mit welcher sich beispielsweise die jeweilige Abtriebswelle und/oder das jeweilige Fahrzeugrad dreht. Üblicherweise werden hierfür Getriebestufen insbesondere in Form von Planetensätzen und/oder Zahnradstufen, insbesondere Stirnradstufen verwendet. Um einen Drehzahlausgleich zwischen den Fahrzeugrädern zu erzeugen, mithin unterschiedliche Drehzahlen zwischen verschiedenen Fahrzeugrädern zuzulassen, werden üblicherweise Differentiale verwendet, welche beispielsweise als Kegeldifferentiale ausgebildet sind, wobei die Differentiale üblicherweise zusätzlich zu den Getriebestufen zum Einsatz kommen. Die Erfindung ermöglicht es nun, insbesondere durch Verwendung des Zwischenelements, den Planetenradsatz sowohl als Differentialgetriebe, welches einen Drehzahlausgleich zwischen den Fahrzeugrädern zulässt beziehungsweise bewirkt, als auch als Getriebestufe oder Getriebe zu verwenden, mittels welchem beispielsweise eine Drehzahl des Antriebs, der sich insbesondere dann mit der Drehzahl insbesondere um die Planetenradsatzdrehachse und/oder relativ zu einem Gehäuse dreht, wenn das Planetengetriebe angetrieben wird, auf eine gegenüber der Drehzahl andere, insbesondere geringere, Raddrehzahl zu verändern, insbesondere zu reduzieren, mit welcher sich der jeweilige Abtrieb und dabei insbesondere die jeweilige Abtriebswelle und dabei beispielsweise das jeweilige Fahrzeugrad dreht. Somit ist vorzugsweise von dem Antrieb hin zu dem jeweiligen Abtrieb des Planetenradsatzes eine jeweilige Übersetzung ins Langsame vorgesehen. Hierdurch kann die Verwendung eines zusätzlichen Differentialgetriebes vermieden werden, sodass die Teileanzahl, das Gewicht, die Kosten und der Bauraumbedarf des elektrischen Achsantriebs in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden können. Insbesondere ist es vorgesehen, dass der Rotor, insbesondere permanent, drehfeste mit dem Antrieb verbunden ist. Ferner ist es denkbar, dass der Planetenradsatz von dem Antrieb hin zu dem ersten Abtrieb betrachtet eine erste Übersetzung und von dem Antrieb hin zu dem zweiten Abtrieb betrachtet eine zweite Übersetzung aufweist, wobei vorzugsweise die erste Übersetzung und die zweite Übersetzung gleich sind. Ferner ist beispielsweise eine insbesondere dritte Übersetzung von dem zu der einen Abtriebswelle gehörenden Abtrieb über das Zwischenelement hin zu der einen Abtriebswelle betrachtet vorgesehen, wobei vorzugsweise die dritte Übersetzung 1 ist. Insbesondere ist der elektrische Achsantrieb dazu ausgebildet, dass sich dann, wenn sich der Antrieb mit einer jeweiligen Antriebsdrehzahl dreht, insbesondere um die Planetenradsatzdrehachse und/oder relativ zu dem Gehäuse, sich die Abtriebswellen, insbesondere gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig, mit der gleichen Abtriebswellendrehzahl und dabei insbesondere gleichsinnig drehen, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder relativ zu einem der den Abtriebswellen gemeinsamen Abtriebswellendrehachse. Der Rotor der elektrischen Maschine ist beispielsweise, insbesondere permanent, drehmomentübertragend, insbesondere drehtest, mit dem Antrieb verbunden. Ferner ist es denkbar, dass der Rotor drehmomentübertragend, insbesondere drehtest, mit dem Antrieb verbindbar ist. Somit ist die auch als Elektromotor bezeichnete, elektrische Maschine über den Antrieb, mithin über das Sonnenrad an den einfach auch als Planetensatz bezeichneten Planetenradsatz angebunden oder anbindbar. Als die Abtriebe des Planetenradsatzes werden, insbesondere gleichzeitig, der einfach auch als Träger bezeichnete Planetenträger und das Hohlrad verwendet.

Während sich somit beispielsweise die eine Abtriebswelle und der zu der einen Abtriebswelle gehörende Abtrieb gegensinnig drehen, ist es beispielsweise vorgesehen, dass sich die andere Abtriebswelle und der zu der anderen Abtriebswelle gehörende Abtrieb gleichsinnig drehen, sodass vorzugsweise eine Drehrichtungsumkehr der anderen Abtriebswelle bezogen auf den zur anderen Abtriebswelle gehörenden Abtriebs des Planetenradsatzes unterbleibt. Beispielsweise ist der zweite Abtrieb, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit der zweiten Abtriebswelle verbunden, wobei es insbesondere denkbar ist, dass der zweite Abtrieb, insbesondere permanent, drehmomentübertragend über die zweite Abtriebswelle mit dem zweiten Fahrzeugrad verbunden ist. Ferner ist es denkbar, dass der erste Abtrieb, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit der ersten Abtriebswelle verbunden ist, wobei es insbesondere denkbar ist, dass der erste Abtrieb wie die erste Abtriebswelle, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit dem ersten Fahrzeugrad gekoppelt ist. Die Abtriebe werden auch als Abtriebsseiten bezeichnet, sodass eine der Abtriebsseiten das Zwischenelement und somit die durch das Zwischenelement bewegte oder bewegbare Drehrichtungsumkehr zugeordnet sind. In der Folge treiben die beiden Abtriebe in die gleiche Drehrichtung an. Mit anderen Worten treiben die Abtriebe die Abtriebswellen und somit insbesondere auch die Fahrzeugräder derart an, dass sich die Abtriebswellen und somit insbesondere auch die Fahrzeugräder, insbesondere gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig, in die gleiche Drehrichtung drehen.

Insbesondere ist es vorzugsweise vorgesehen, dass eine Gesamtübersetzung von dem Antrieb über den ersten Abtrieb bis hin zu der ersten Abtriebswelle, insbesondere bis hin zu dem ersten Fahrzeugrad, betrachtet und eine zweite Gesamtübersetzung von dem Antrieb über den zweiten Abtrieb bis hin zu der zweiten Abtriebswelle, insbesondere bis hin zu dem zweiten Fahrzeugrad betrachtet, derart aufeinander abgestimmt sind, insbesondere gleich sind, dass sich die Abtriebswellen, insbesondere die Fahrzeugräder, mit der gleichen, auch als Abtriebsdrehzahl bezeichneten Drehzahl, insbesondere gleichsinnig, drehen, wenn der Antrieb sich mit einer jeweiligen, auch als Antriebsdrehzahl bezeichneten Drehzahl dreht beziehungsweise angetrieben wird, wobei es vorzugsweise vorgesehen ist, dass die jeweilige Abtriebsdrehzahl geringer als die Antriebsdrehzahl ist.

Durch die Nutzung des Planetenradsatzes sowohl als Differentialgetriebe als auch als Getriebe, insbesondere zur Drehzahlreduktion auf bauraum-, gewichts- und kostengünstige Weise eine besonders starke, besonders vorteilhafte Drehzahlreduktion realisiert werden, sodass gegebenenfalls keine zusätzliche Getriebestufe beispielsweise zwischen dem jeweiligen Fahrzeugrad und der jeweiligen Abtriebswelle erforderlich ist. Insbesondere kann beispielsweise durch den nur einen Planetenradsatz eine Übersetzung von 5 bis 10 realisiert werden. Die Erfindung eignet sich besonders vorteilhaft als Querantrieb, das heißt als Quereinbau, sodass beispielsweise im vollständig hergestellten Zustand des Kraftfahrzeugs die Planetenradsatzdrehachse und/oder die Maschinendrehachse in Fahrzeugquerrichtung, das heißt parallel zur Fahrzeugquerrichtung verlaufen. Insbesondere ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Maschinendrehachse mit der Planetenradsatzdrehachse zusammenfällt, sodass die elektrische Maschine koaxial zu dem Planetenradsatz angeordnet sein kann. Ferner ermöglicht es die Erfindung, dass sich Querkräfte von Zahnrädern, insbesondere Antriebsrädern, insbesondere in dem Planetenradsatz gegenseitig aufheben, sodass eine besonders vorteilhafte Lagerung und eine kompakte Bauweise darstellbar sind. Ferner ermöglicht die Erfindung eine genaue Anpassung von einzelnen Übersetzungen zu den Fahrzeugrädern hin, wodurch eine optimierte Lastverteilung im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen darstellbar ist, insbesondere im Hinblick auf ein Längsdifferential mit unterschiedlicher Achszahl zwischen einer Vorderachse und einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs.

Um dabei einen besonders vorteilhaften Antrieb auf besonders gewichts-, bauraum- und kostengünstige Weise zu realisieren, ist es weiterhin erfindungsgemäß vorgesehen, dass mittels des Schaltelements der zweite Rotor der zweiten elektrischen Maschine unter Umgehung des Antriebs des Planetenradsatzes drehmomentübertragen, insbesondere drehfest, mit dem Zwischenelement verbindbar ist. Stellt dann der zweite Rotor das jeweilige, zweite Antriebselement bereit, so ist bezogen auf einen Drehmomentenfluss, entlang welchem das jeweilige, zweite Antriebsdrehmoment von dem zweiten Rotor auf das Zwischenelement übertragbar ist, der Antrieb nicht in den Drehmomentenfluss oder jedenfalls nicht in dem Drehmomentenfluss zwischen dem zweiten Rotor und dem Zwischenzahnrad angeordnet. Durch dieses drehmomentübertragende, insbesondere drehfestes, Verbinden des zweiten Rotors mit dem Zwischenelements mittels des Schaltelements ist beispielsweise die zuvor genannte Drehmomentenverteilungsfunktion darstellbar, mithin die gegensinnige Rotation der Abtriebswellen bewirkbar.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Zwischenelement als ein Zwischenzahnrad ausgebildet, wodurch eine besonders gewichts- und kostengünstige Bauweise darstellbar ist.

Eine weitere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die eine Abtriebswelle, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit dem zu der einen Abtriebswelle gehörenden Abtrieb des Planetenradsatzes über, insbesondere genau oder wenigstens, eine erste Stirnradstufe verbunden ist. Dabei ist es vorzugsweise ferner vorgesehen, dass die andere Abtriebswelle, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit dem zu der anderen Abtriebswelle gehörenden Abtrieb des Planetenradsatzes über, insbesondere wenigstens oder genau, eine zweite Stirnradstufe verbunden ist. Dadurch kann eine besonders kompakte Bauweise dargestellt werden, da insbesondere ein in axialer Richtung des Planetenradsatzes verlaufende Länge des elektrischen Achsantriebs besonders gering gehalten werden kann. Außerdem kann hier die besonders kompakte Weise eine vorteilhafte Übersetzung realisiert werden, insbesondere von dem Antrieb über den jeweiligen Abtrieb hin zu der jeweiligen Abtriebswelle, insbesondere hin zu dem jeweiligen Fahrzeugrad, betrachtet.

Um dabei die zuvor beschriebene Drehrichtungsumkehr auf besonders bauraum-, gewichts- und kostengünstige Weise realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die erste Stirnradstufe ein, insbesondere permanent, drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem zu der einen Abtriebswelle gehörenden Abtrieb des Planetenradsatzes verbunden ist, erstes Stirnrad sowie das Zwischenzahnrad als zweites Stirnrad aufweist, welches in Eingriff mit dem ersten Stirnrad steht. Das zweite Stirnrad (Zwischenzahnrad) steht auch in Eingriff mit einem, insbesondere permanent, drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit der einen Abtriebswelle verbundenen, dritten Stirnrad einer dritten Stirnradstufe, welche das zweite Stirnrad (Zwischenzahnrad) und das dritte Stirnrad umfasst. Über die dritte Stirnradstufe ist die eine Abtriebswelle, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit dem zu der einen Abtriebswelle gehörenden Abtrieb des Planetenradsatzes verbunden. Mit anderen Worten ist bei dieser Ausgestaltung die eine Abtriebswelle, über die dritte Stirnradstufe, insbesondere permanent, drehmomentübertragend, mit der zweiten Stirnradstufe und somit mit dem zu der einen Abtriebswelle gehörenden Abtrieb verbunden, wobei die dritte Stirnradstufe über die erste Stirnradstufe, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit dem zu der einen Abtriebswelle gehörenden Abtrieb verbunden ist. Hierdurch können auf besonders bauraumgünstige Weise die Drehrichtungsumkehr sowie eine besonders vorteilhafte Übersetzung dargestellt werden.

Um eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit des Kraftfahrzeugs realisieren zu können, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine zusätzlich zu der elektrischen Maschine vorgesehene, zweite elektrische Maschine vorgesehen, welche einen zweiten Stator und einen zweiten Rotor aufweist. Über den zweiten Rotor kann die zweite elektrische Maschine zweite Antriebsdrehmomente bereitstellen. Insbesondere kann der zweite Rotor mittels des zweiten Stators angetrieben und dadurch um eine zweite Maschinendrehachse relativ zu dem zweiten Stator gedreht werden. Es ist denkbar, dass die elektrischen Maschinen und somit die Rotoren koaxial zueinander angeordnet sind, sodass die Maschinendrehachsen zusammenfallen.

Eine weitere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der zweite Rotor drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem Antrieb des Planetenradsatzes verbindbar oder verbunden ist. Somit ist es denkbar, dass der zweite Rotor, insbesondere permanent, drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem Antrieb des Planetenradsatzes verbunden ist. Über den Antrieb des Planetenradsatzes können die von dem zweiten Rotor und somit von der zweiten elektrischen Maschine bereitgestellten oder bereitstellbaren, zweiten Antriebsdrehmomente in den Planetenradsatz eingeleitet werden. Dabei sind die vorigen und folgenden Ausführungen zur ersten elektrischen Maschine und zu dem Planetenradsatz ohne Weiteres auch auf die zweite elektrische Maschine und dem Planetenradsatz übertragbar und umgekehrt. Insbesondere dann, wenn über den Antrieb die zweiten Antriebsdrehmomente in einen Planetenradsatz eingeleitet werden, können die Abtriebswellen und somit die Fahrzeugräder, insbesondere gleichzeitig, mittels beider elektrischer Maschinen angetrieben werden, sodass auf besonders bauraumgünstige Weise ein besonders starker Antrieb darstellbar ist.

Beispielsweise kann die erste elektrische Maschine das jeweilige, erste Antriebsdrehmoment und insbesondere gleichzeitig die zweite elektrische Maschine das jeweilige, zweite Antriebsdrehmoment bereitstellen. Das erste Antriebsdrehmoment und das zweite Antriebsdrehmoment werden somit beispielsweise, insbesondere gleichzeitig, über den angetriebenen Planetenradsatz eingeleitet, sodass das jeweilige Abtriebsdrehmoment aus dem jeweiligen, ersten Antriebsdrehmoment und aus dem jeweiligen, zweiten Antriebsdrehmoment resultiert. Hierdurch kann ein besonders starker Antrieb auf bauraumgünstige Weise dargestellt werden.

Um auf besonders kosten-, bauraum- und gewichtsgünstige Weise einen besonders vorteilhaften und insbesondere bedarfsgerechten Betrieb beziehungsweise Antrieb des Kraftfahrzeugs realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der elektrische Achsantrieb dazu ausgebildet ist, eine der elektrischen Maschinen derart zu betreiben und dadurch das Planetengetriebe derart zu beeinflussen, dass bei einem durch die andere elektrische Maschine bewirkten Antreiben der Abtriebswellen eine gegensinnige Rotation der Abtriebswellen erfolgt. Beispielsweise ist der Achsantrieb dazu ausgebildet, die von einem der Rotoren bereitstellbaren oder bereitgestellten Antriebsdrehmomente derart auf zumindest oder genau eine der Abtriebswellen zu übertragen, insbesondere derart in den Planetenradsatz einzuleiten, dass bei einem durch den anderen Rotor bewegten, das heißt bei einem durch die den anderen Rotor aufweisende, elektrische Maschine über den anderen Rotor bewirkten Antreiben der Fahrzeugräder eine gegensinnige Rotation der Abtriebswellen und somit insbesondere eine gegensinnige Rotation der Abtriebswellen erfolgt. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der elektrische Achsantrieb in einem Betriebsmodus betreibbar ist, in welchem die den anderen Rotor aufweisende, elektrische Maschine über den anderen Rotor den Antrieb und somit den Planetenradsatz und die Abtriebswellen und die Fahrzeugräder antreibt, wobei in dem Betriebsmodus die eine elektrische zumindest eine der Abtriebswellen, insbesondere über den Planetenradsatz, derart beeinflusst, dass sich die Abtriebswellen und somit vorzugsweise auch die Fahrzeugräder gegensinnig drehen. Unter dem gegensinnigen Drehen der Abtriebswellen beziehungsweise der Fahrzeugräder ist zu verstehen, dass sich beispielsweise die eine Abtriebswelle in eine erste Abtriebswellendrehrichtung um die Abtriebswellendrehachse dreht, während sich die andere Abtriebswelle um eine zweite Abtriebswellendrehrichtung um die Abtriebswellendrehachse dreht, wobei die zweite Abtriebswellendrehrichtung der ersten Abtriebswellendrehrichtung entgegengesetzt ist. Hierdurch kann eine Drehmomentenverteilungsfunktion, mithin eine Drehmomentenverteilung realisiert werden, wobei die Drehmomentenverteilungsfunktion auch als Torque-Vectoring Funktion beziehungsweise die Drehmomentenverteilung auch als Torque-Vectoring bezeichnet wird. Somit ist der Betriebsmodus ein Drehmomentenverteilungsbetriebsmodus, durch welchen beispielsweise eine Kurvenfahrt oder ein Wendemanöver des Kraftfahrzeugs mit einem besonders geringen Wendekreis realisiert werden kann. Insbesondere dadurch, dass der Planetenradsatz als Umlaufgetriebe ausgebildet ist, kann beispielsweise eines der Getriebeelemente, insbesondere einer der Abtriebe, mittels des einen Rotors derart beeinflusst werden, dass sich die Abtriebe, insbesondere bezogen aufeinander und/oder relativ zueinander, derart drehen, dass daraus resultiert, dass sich die Abtriebswellen gegensinnig drehen, insbesondere trotz des Zwischenelements. Dieses Beeinflussen des einen Getriebeelements erfolgt beispielsweise derart, dass das jeweilige, von dem einen Rotor bereitgestellte oder bereitstellbare Antriebsdrehmoment, insbesondere direkt, auf das eine Getriebeelement übertragen wird. Hierdurch kann beispielsweise das eine Getriebeelement, welches beispielsweise als einer der Abtriebe ausgebildet ist, relativ zu wenigstens einem anderen der Getriebeelemente, insbesondere relativ zu dem Abtrieb, beschleunigt oder abgebremst werden, woraus die gegensinnige Rotation der Abtriebswellen erfolgt. Diese Ausgestaltung der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde:

Vorteilhafter Weise sollte ein maximaler Wendekreis eines Kraftfahrzeugs nicht überschritten werden, insbesondere dann, wenn das Kraftfahrzeug als ein Lastkraftwagen (LKW) ausgebildet ist. Mit zunehmendem Radstand, insbesondere bei Sattelzugmaschinen, wird dies jedoch immer schwieriger einzuhalten, ohne Sondermaßnahmen wie beispielsweise eine gelenkte Hinterachse etc. zu verwenden. Um den Wendekreis hinreichend gering zu halten, kann beispielsweise ein Bremseingriff am kurveninneren Fahrzeugrad erfolgen, wodurch der Wendekreis jedoch nur bedingt gering gehalten werden kann. Um nun auf besonders bauraumgünstige Weise den Wendekreis besonders gering halten zu können, kann beispielsweise der andere Rotor beziehungsweise die den anderen Rotor aufweisende, elektrische Maschine den Planetenradsatz und über diesen die Abtriebswellen und somit beispielsweise die Fahrzeugräder antreiben, wobei beispielsweise der eine Rotor und somit die den einen Rotor aufweisende, elektrische Maschine eine Lastaufteilung oder eine Lastverzweigung, mithin eine Aufteilung oder Verzweigung des jeweiligen, von dem anderen Rotor bereitgestellten, in den Planetenradsatz eingeleiteten und zum Antreiben der Abtriebswellen und insbesondere der Fahrzeugräder vorgesehenen Antriebsdrehmoment auf die Abtriebswellen, insbesondere auf die Abtriebe, verändert oder beeinflusst, insbesondere derart, dass sich die Abtriebswellen gegensinnig drehen, mithin dass im Vergleich zu einem Normalbetriebsmodus, in welchem beispielsweise beide elektrische Maschinen gleichzeitig oder nur eine der elektrischen Maschinen die Abtriebswellen derart antreiben, dass sich die Abtriebswellen gleichsinnig drehen, eine Drehrichtungsumkehr bewirkt wird, sodass sich die Abtriebswellen gegensinnig drehen, das heißt sodass sich beispielsweise eine der Abtriebswellen, die sich in dem Normalbetriebsmodus um die Abtriebswellendrehachse in die erste Abtriebswellendrehrichtung dreht, sich in dem Betriebsmodus in die zweite Abtriebswellendrehrichtung dreht, wobei sich beispielsweise die andere Abtriebswelle sowohl in dem Normalbetriebsmodus als auch in dem Betriebsmodus in die erste Abtriebswellendrehrichtung dreht. Beispielsweise kann wahlweise eine Drehrichtungsumkehr der ersten Abtriebswelle oder eine Drehrichtungsumkehr der zweiten Abtriebswelle bewirkt werden, sodass beispielsweise bei einer jeweiligen Kurvenfahrt eine Drehrichtungsumkehr des kurveninneren Fahrzeugrads bewirkt wird. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass beispielsweise bei einer jeweiligen Kurvenfahrt das jeweils kurveninnere Fahrzeugrad rückwärts gedreht wird, insbesondere während das kurvenäußere Fahrzeugrad vorwärts gedreht wird, wodurch der Wendekreis besonders gering gehalten werden kann. Darunter, dass das jeweilige Fahrzeugrad rückwärts gedreht wird, ist zu verstehen, dass eine Rückwärtsdrehung des jeweiligen Fahrzeugrads durchgeführt wird, dessen Rückwärtsdrehung eigentlich für eine Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Mithin kann eine Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs bewirkt werden, wenn die Fahrzeugräder, insbesondere gleichzeitig, rückwärts gedreht werden. Eine solche Drehrichtungsumkehr beziehungsweise Rückwärtsdrehung des insbesondere kurveninneren Fahrzeugrads ist durch einen herkömmlichen Bremseingriff nicht möglich, sodass der Wendekreis besonders gering gehalten werden kann.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich durch ein Schaltelement aus, mittels welchem der zweite Rotor drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem Antrieb des Planetenradsatzes verbindbar ist.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Nutzfahrzeug, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches wenigstens einen elektrischen Achsantrieb gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines elektrischen Achsantriebs für ein Kraftfahrzeug;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Achsantriebs;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Drehzahlaufteilung bei einer Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs, welches bei der Geradeausfahrt mittels des elektrischen Achsantriebs angetrieben wird;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Drehzahlaufteilung bei einer Fahrt des Kraftfahrzeugs durch eine Linkskurve, wobei das Kraftfahrzeug mittels des Achsantriebs angetrieben wird;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Drehzahlaufteilung bei einer Fahrt des Kraftfahrzeugs durch eine Rechtskurve, wobei das Kraftfahrzeug mittels des Achsantriebs angetrieben wird;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des elektrischen Achsantriebs;

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform des elektrischen Achsantriebs; und

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform des elektrischen Achsantriebs.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen elektrischen Achsantrieb 10 für eine wenigstens oder genau zwei Fahrzeugräder 12 und 14 umfassende Achse 16 eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens. Beispielsweise ist der Kraftwagen als ein Nutzfahrzeug ausgebildet. Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform des Achsantriebs 10. Bei der ersten Ausführungsform weist der Achsantrieb 10, insbesondere genau, eine elektrische Maschine 18 auf, welche einen Stator 20 und einen Rotor 22 aufweist. Der Rotor 22 ist mittels des Stators 20 antreibbar und dadurch, insbesondere um eine erste Maschinendrehachse, relativ zu einem in Fig. 1 besonders schematisch dargestellten Gehäuse 24 des Achsantriebs 10 drehbar. Der Achsantrieb 10 weist außerdem, insbesondere genau, einen Planetenradsatz 26 auf, welcher als einfacher Planetenradsatz ausgebildet ist und auch als Planetensatz bezeichnet wird. Der Planetenradsatz 26 weist, insbesondere genau, ein Sonnenrad 28 auf. Des Weiteren weist der Planetenradsatz 26, insbesondere genau, ein Hohlrad 30 auf. Der Planetenradsatz 26 weist außerdem, insbesondere genau, einen Planetenträger 32 auf, welcher auch als Steg bezeichnet wird. Das Sonnenrad 28, das Hohlrad 30 und der Planetenträger 32 sind Getriebeelemente des Planetenradsatzes 26, wobei die Getriebeelemente relativ zu dem Gehäuse 24 um eine Planetenradsatzdrehachse drehbar sind. Bei der ersten Ausführungsform ist die elektrische Maschine 18 koaxial zu dem Planetenradsatz 26 angeordnet, sodass die Maschinendrehachse mit der Planetenradsatzdrehachse zusammenfällt. Das Sonnenrad 28 ist ein Antrieb des Planetenradsatzes 26, welcher bei der ersten Ausführungsform genau einen Antrieb, nämlich den als das Sonnenrad 28 ausgebildeten Antrieb aufweist. Der Antrieb ist mit 34 bezeichnet. Über den Antrieb 34 können von dem Rotor 22, das heißt von der elektrischen Maschine 18 über den Rotor 22 bereitstellbare oder bereitgestellte Antriebsdrehmomente, welche zum Antreiben der Fahrzeugräder 12 und 14 vorgesehen sind, in den Planetenradsatz 26 eingeleitet werden. Bezogen auf einen Drehmomentenfluss, über weichen das jeweilige Antriebsdrehmoment von dem Rotor 22 auf den Antrieb 34 übertragen und somit in den auch als Planetengetriebe bezeichneten Planetenradsatz 26 eingeleitet werden kann, ist das Sonnenrad 28 das erste der Getriebeelemente, mithin stromauf alle anderen Getriebeelemente des Planetenradsatzes 26 angeordnet.

Um nun auf besonders bauraum-, gewichts- und kostengünstige Weise einen besonders vorteilhaften Antrieb des Kraftfahrzeugs realisieren zu können, weist der elektrische Achsantrieb 10 eine erste Abtriebswelle 36 auf, von oder mittels welcher das Fahrzeugrad 12, welches auch als erstes Fahrzeugrad bezeichnet wird, antreibbar ist. Die erste Abtriebswelle 36 ist drehmomentübertragend mit dem Hohlrad 30 verbunden. Das Hohlrad 30 ist ein erster Abtrieb 38 des Planetenradsatzes 26. Da die Abtriebswelle 36 von dem Hohlrad 30, mithin von dem Abtrieb 38 antreibbar ist, derart, dass das Hohlrad 38, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit dem Abtrieb 38 verbunden ist, gehört der Abtrieb 38 zu der Abtriebswelle 36. Der Achsantrieb 10 weist eine zweite Abtriebswelle 40 auf, von oder mittels welcher das Fahrzeugrad 14, welches als zweites Fahrzeugrad bezeichnet wird, antreibbar ist. Beispielsweise ist das Fahrzeugrad 12, insbesondere permanent, drehmomentübertragend, insbesondere drehtest, mit der Abtriebswelle 36 verbunden oder verbindbar. Ferner ist das Fahrzeugrad 14 beispielsweise, insbesondere permanent, drehmomentübertragend, insbesondere drehtest, mit der Abtriebswelle 40 verbunden oder verbindbar. Die zweite Abtriebswelle 40 ist, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit dem Planetenträger 32 verbunden, sodass die Abtriebswelle 40 von dem Planetenträger 32 antreibbar ist. Der Planetenträger 32 ist somit ein zweiter Abtrieb 42 des Planetenradsatzes 26, welcher genau zwei Abtriebe, nämlich die Abtriebe 38 und 42 aufweist. Da die Abtriebswelle 40 von dem Abtrieb 42 antreibbar ist, insbesondere dadurch, dass die Abtriebswelle 40, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit dem Abtrieb 42 verbunden ist, gehört der Abtrieb 42 zur Abtriebswelle 40. Über die Abtriebe 38 und 42 können jeweilige, aus den jeweiligen Antriebsdrehmomenten resultierende Abtriebsdrehmomente zum Antreiben der Fahrzeugräder 12 und 14 von dem Planetenradsatz 26 abgeführt, das heißt aus dem Planetenradsatz 26 (Planetengetriebe) herausgeleitet werden. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt kann das Planetengetriebe über seine Abtriebe die Abtriebsdrehmomente bereitstellen. Es ist erkennbar, dass das Fahrzeugrad 12 über die Abtriebswelle 36 von dem Abtrieb 38 antreibbar ist, und das Fahrzeugrad 14 ist über die Abtriebswelle 40 von dem Abtrieb 42 antreibbar. Die Abtriebswellen 36 und 40 sind koaxial zueinander angeordnet und somit um eine gemeinsame Abtriebswellendrehachse relativ zu dem Gehäuse 24 drehbar.

Bei der ersten Ausführungsform ist der Abtriebswelle 36 und somit dem Abtrieb 38 ein als Zwischenzahnrad 44 ausgebildetes Zwischenelement zugeordnet, welches auch einfach als Zwischenrad bezeichnet wird. Somit ist die Abtriebswelle 36 über das Zwischenzahnrad 44, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit dem Abtrieb 38 verbunden. Mittels des Zwischenzahnrads 44 ist eine Drehrichtungsumkehr der Abtriebswelle 36 bezogen auf den zur Abtriebswelle 36 gehörenden Abtrieb 38 bewirkbar, derart, dass dann, wenn das Planetengetriebe angetrieben wird, sich die Abtriebe 38 und 42 gegensinnig um die Planetenradsatzdrehachse relativ zu dem Gehäuse 24 drehen, wobei oder während sich die Abtriebswellen 36 und 40 um die Abtriebswellendrehachse relativ zu dem Gehäuse 24 gleichsinnig drehen, sodass sich auch die Fahrzeugräder 12 und 14 gleichsinnig drehen. Hierdurch fungiert der Planetenradsatz 26 sowohl als Differentialgetriebe, welches insbesondere bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs unterschiedliche Drehzahlen der Fahrzeugräder 12 und 14 zulässt, insbesondere werden die Fahrzeugräder 12 und 14 über den Planetenradsatz 26 mittels der elektrischen Maschine 18 antreibbar sind oder angetrieben werden. Außerdem kann der Planetenradsatz 26 als Getriebe oder Getriebestufe verwendet werden, um eine Drehzahlwandlung, insbesondere Drehzahlreduktion, zu realisieren, insbesondere derart, dass sich dann, wenn die Fahrzeugräder 12 und 14 mittels des Rotors 22 angetrieben werden, welcher sich mit einer Antriebsdrehzahl relativ zu dem Gehäuse 24 um die Maschinendrehachse dreht, sich die Abtriebswellen 36 und 40 mit einer jeweiligen Abtriebsdrehzahl relativ zu dem Gehäuse 24 um die Abtriebswellendrehachse drehen, wobei vorzugsweise die Abtriebsdrehzahl geringer als die Antriebsdrehzahl ist, und wobei vorzugsweise sich die Abtriebswellen 36 und 40 mit der gleichen Abtriebsdrehzahl und dabei insbesondere gleichsinnig drehen, insbesondere in einem Normalbetriebsmodus.

Aus Fig. 1 ist erkennbar, dass bei der ersten Ausführungsform die Abtriebswelle 36, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit dem Abtrieb 38 über eine erste Stirnradstufe 46 verbunden ist. Die Abtriebswelle 40 ist, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit dem Abtrieb 42 über, insbesondere genau, eine zweite Stirnradstufe 49 verbunden. Bei der ersten Ausführungsform umfasst die erste Stirnradstufe 46 ein, insbesondere permanent, drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem Abtrieb 38 verbundenes, erstes Stirnrad 48 und das Zwischenzahnrad 44 als zweites Stirnrad, welches in Eingriff mit dem Stirnrad 48 steht. Vorgesehen ist auch eine dritte Stirnradstufe 50, über welche die Abtriebswelle 36, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit dem Abtrieb 38 verbunden ist. Die dritte Stirnradstufe 50 umfasst das Zwischenzahnrad 44 (zweites Stirnrad) und ein drittes Stirnrad 52, welches in Eingriff mit dem Zwischenzahnrad 44 steht. Das dritte Stirnrad 52 ist, insbesondere permanent, drehmomentübertragen, insbesondere drehfest, mit der Abtriebswelle 36 verbunden. Die zweite Stirnradstufe 49 weist ein viertes Stirnrad 54 auf, welches, insbesondere permanent, drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem Abtrieb 42 verbunden ist. Des Weiteren umfasst die Stirnradstufe 49 ein fünftes Stirnrad 56, welches in Eingriff mit dem Stirnrad 54 steht und, insbesondere permanent, drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit der Abtriebswelle 40 verbunden ist.

Bei der ersten Ausführungsform ist das Hohlrad 30 beziehungsweise eine mit dem Hohlrad 30, insbesondere permanent, drehfest verbundene Hohlradwelle 58, als Hohlwelle ausgebildet, die von dem Planetenträger 32 beziehungsweise von einer, insbesondere permanent, drehtest mit dem Planetenträger 32 verbundenen Planetenträgerwelle 60 durchdrungen ist. Dabei ist beispielsweise das Stirnrad 54, insbesondere permanent, drehtest mit der Planetenträgerwelle 60 verbunden. Somit ist die Stirnradstufe 49 in axialer Richtung des Planetenradsatzes 26 betrachtet auf einer ersten Seite des Sonnenrads 28, insbesondere der Stirnradstufen 46 und 50 angeordnet, während die elektrische Maschine 18 auf einer in axialer Richtung des Planetenradsatzes 26 von der ersten Seite abgewandten, zweiten Seite des Sonnenrads 28 angeordnet ist beziehungsweise während das Sonnenrad 28 auf einer in axialer Richtung des Planetenradsatzes 26 betrachtet von der ersten Seite abgewandten, zweiten Seite der Stirnradstufen 46 und 50 angeordnet ist. Mit anderen Worten sind die Stirnradstufen 46 und 50 in axialer Richtung des Planetenradsatzes 26 betrachtet zwischen der Stirnradstufe 49 und dem Sonnenrad 28 angeordnet. Dabei ist die elektrische Maschine 18 auf Seiten des Fahrzeugrads 12 angeordnet, und die Stirnradstufe 49 ist auf Seiten des Fahrzeugrads 14 angeordnet.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform des Achsantriebs 10. Bei der zweiten Ausführungsform sind die Stirnradstufen 46, 49 und 50 sowie die elektrische Maschine 18 in axialer Richtung des Planetenradsatzes 26 betrachtet auf derselben Seite des Planetenradsatzes 26 angeordnet, derart, dass in axialer Richtung des Planetenradsatzes 26 betrachtet die Stirnradstufe 49 zwischen der elektrischen Maschine 18 und der Stirnradstufe 46 beziehungsweise 50 und die Stirnradstufe 46 beziehungsweise 50 zwischen der Stirnradstufe 49 und dem Planetenradsatz 26 angeordnet sind beziehungsweise ist.

Außerdem ist erkennbar, dass eine Drehrichtungsumkehr des zweiten Abtriebs 42 unterbleibt, sodass sich die Abtriebe 38 und 42 gegensinnig, die Abtriebswellen 36 und 40 jedoch gleichsinnig drehen, wenn das Planetengetriebe und über dieses die Abtriebswellen 36 und 40 von der elektrischen Maschine 18 angetrieben werden.

Fig. 3 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Drehzahlaufteilung bei einer Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs, welches bei seiner Geradeausfahrt in Fahrzeuglängsrichtung geradeausfährt. Durch einen Pfeil 62 ist eine Hohlraddrehzahl des Hohlrads 30 und eine Drehrichtung des Hohlrads 30 veranschaulicht. Durch einen Pfeil 64 ist eine Trägerdrehzahl des Planetenträgers 32 und eine Drehrichtung des Planetenträgers 32 veranschaulicht. Außerdem ist durch einen Pfeil 66 die zuvor genannte Antriebsdrehzahl des Antriebs 34 (Sonnenrad 28) und eine Drehrichtung des Antriebs 34 veranschaulicht. Wie aus Figuren 1 bis 3 besonders gut erkennbar ist, weist der Planetenradsatz 26 außerdem Planetenräder 68 auf, welche, insbesondere allesamt, als ungestufte Planetenräder ausgebildet sind. Das jeweilige Planetenrad 68 steht in Eingriff mit dem Sonnenrad 28 (Antrieb 34). Außerdem steht das jeweilige Planetenrad 68 in Eingriff mit dem Hohlrad 30 (Abtrieb 38). Das jeweilige Planetenrad 68 ist außerdem an dem Planetenträger 32 (Abtrieb 42) drehbar gelagert.

Fig. 4 zeigt eine Drehzahlaufteilung des Planetenradsatzes 26 bei einer Linkskurve, das heißt dann, wenn das Kraftfahrzeug durch eine Linkskurve hindurchgefahren wird. Beispielsweise ist bei der Linkskurve das Fahrzeugrad 12 das kurveninnere Fahrzeugrad, sodass das Fahrzeugrad 14 das kurvenäußere Fahrzeugrad ist. Außerdem zeigt Fig. 5 eine Drehzahlaufteilung des Planetenradsatzes 26 bei einer Rechtskurve, mithin wenn das Kraftfahrzeug durch eine Restkurve hindurch gefahren wird. Bei der Rechtskurve ist beispielsweise das Fahrzeugrad 14 das kurveninnere Fahrzeugrad, während das Fahrzeugrad 12 das kurvenäußere Fahrzeugrad ist. Besonders gut aus Fig. 3 bis 5 ist eine Differenzialfunktion des Planetenradsatzes 26 erkennbar. Mit anderen Worten kann besonders gut aus Fig. 3 bis 5 erkannt werden, dass insbesondere bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs das Planetengetriebe als Differenzial, das heißt als Differenzialgetriebe fungiert. Insbesondere ist beispielsweise sowohl bei der in Fig. 4 veranschaulichten Linkskurve als auch bei der in Fig. 5 gezeigten Rechtskurve die Antriebsdrehzahl des Antriebs 34 (Sonnenrad 28) gleich.

Fig. 6 zeigt in einer schematischen Darstellung eine dritte Ausführungsform des elektrischen Achsantriebs 10. Bei der dritten Ausführungsform weist der elektrische Achsantrieb 10 eine zweite elektrische Maschine 70 auf, welche einen zweiten Stator 72 und einen zweiten Rotor 74 aufweist. Der zweite Rotor 74 ist mittels des zweiten Stators 72 antreibbar und dadurch um eine zweite Maschinendrehachse relativ zu dem Stator 72 drehbar. Es ist denkbar, dass die Maschinendrehachsen parallel zueinander verlaufen und voneinander beabstandet sind. Ferner ist es denkbar, dass die Maschinendrehachsen zusammenfallen, sodass beispielsweise die elektrischen Maschinen 70 und 18 koaxial zueinander angeordnet seien können. Andere Lagen oder Orientierungen der elektrischen Maschinen 18 und 70 und somit ihrer Rotoren 22 und 74 sind grundsätzlich denkbar. Die elektrische Maschine 70 kann über ihren zweiten Rotor 74 zweite Antriebsdrehmomente bereitstellen, sodass beispielsweise in dem zuvor genannten Normalbetriebsmodus die Fahrzeugräder 12 und 14, insbesondere gleichzeitig, mittels beider elektrischer Maschinen 18 und 70 angetrieben werden, derart, dass sich die Abtriebswellen 36 und 40 und somit insbesondere auch die Fahrzeugräder 12 und 14 gleichsinnig, mithin in die gleiche Raddrehrichtung oder Abtriebswellendrehrichtung drehen. Um beispielsweise insbesondere in dem Normalbetriebsmodus das Planetengetriebe und über dieses die Fahrzeugräder 12 und 14 mittels beider elektrischer Maschinen 18 und 70 antreiben zu können, insbesondere um das Kraftfahrzeug vorwärts, insbesondere geradeaus vorwärts, zu fahren, ist beispielsweise der zweite Rotor 74 insbesondere permanent, drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem Antrieb 34 (Sonnenrad 28) verbindbar oder verbunden, sodass die von dem zweiten Rotor 74, das heißt von der elektrischen Maschine 70 über den zweiten Rotor 72 bereitstellbaren oder bereitgestellten, zweiten Antriebsdrehmomente über den Antrieb 34 in den Planetenradsatz 26 eingeleitet werden können.

Alternativ oder zusätzlich ist der elektrische Achsantrieb 10 beispielsweise dazu ausgebildet, die elektrischen Maschinen 18 und 70 derart zu betreiben, insbesondere die von einem der Rotoren 22 und 74, insbesondere die von dem Rotor 74, bereitgestellten oder bereitstellbaren, insbesondere zweiten, Antriebsdrehmomente derart auf zumindest eine der Abtriebswellen 36 und 40, zu übertragen, dass bei einem durch den jeweils anderen Rotor 74, 22, insbesondere durch den Rotor 22 bewirkten Antreiben der Abtriebswellen 36 und 40 und somit der Fahrzeugräder 12 und 14 eine gegensinnige Rotation der Abtriebswellen 36 und 40 erfolgt, mithin dass sich die Abtriebswellen 36 und 40 gegensinnig drehen. Insbesondere kann der elektrische Achsantrieb beispielsweise wahlweise in einem ersten Kurvenmodus oder in einem zweiten Kurvenmodus betrieben werden, wobei der jeweilige Kurvenmodus ein jeweiliger Drehmomentenverteilungsmodus ist. In dem ersten Kurvenmodus werden beispielsweise die von dem einen der Rotoren 22, 74 bereitgestellten Antriebsdrehmomente derart auf die zumindest eine Abtriebswelle 36, 40 übertragen, dass sich beispielsweise die Abtriebswelle 36 und somit das Fahrzeugrad 12 um die Abtriebswellendrehachse in eine erste Raddrehrichtung oder Abtriebswellendrehrichtung drehen, während sich die Abtriebswelle 40 und somit das Fahrzeugrad 14 in eine zweite Raddrehrichtung oder Abtriebswellendrehrichtung drehen, wobei die zweite Abtriebswellendrehrichtung beziehungsweis die zweite Raddrehrichtung der ersten Abtriebswellendrehrichtung beziehungsweise ersten Raddrehrichtung entgegengesetzt ist. In dem Normalbetriebsmodus und/oder dann, wenn das Kraftfahrzeug, insbesondere geradeaus, vorwärts gefahren und dabei mittels wenigstens einer der elektrischen Maschinen 18 und 70, oder gleichzeitig mittels beider elektrischen Maschine 18 und 70 angetrieben wird, drehen sich beispielsweise die Abtriebswellen 36 und 40 und somit die Fahrzeugräder 12 und 14 in die erste Abtriebswellendrehrichtung, mithin in die erste Raddrehrichtung. In dem zweiten Kurvenmodus werden beispielsweise die von dem einen der Rotoren 22, 74 bereitstellbaren oder bereitgestellten Antriebsdrehmomente derart auf die zumindest eine Abtriebswelle 36, 40 übertragen, dass sich die Abtriebswelle 40 und somit das Fahrzeugrad 14 in die erste Abtriebswellendrehrichtung und somit in die erste Raddrehrichtung nicht Raddrehachse drehen, während sich die Abtriebswelle 36 und somit das Fahrzeugrad 12 in zweite Abtriebswellendrehrichtung beziehungsweise in die zweite Raddrehrichtung drehen. Der erste Kurvenmodus wird beispielsweise durchgeführt oder eingestellt, wenn das Kraftfahrzeug eine Rechtskurve fährt, mithin durch eine Rechtskurve hindurchfährt, sodass dann das Fahrzeugrad 12 das kurvenäußere Fahrzeugrad und das Fahrzeugrad 14 das kurveninnere Fahrzeugrad ist. Der zweite Kurvenmodus wird beispielsweise durchgeführt oder eingestellt, wenn das Kraftfahrzeug eine Linkskurve fährt, mithin durch eine Linkskurve hindurchfährt, wobei das Fahrzeugrad 12 das kurveninnere Fahrzeugrad und das Fahrzeugrad 14 das kurvenäußere Fahrzeugrad ist. Somit ist es beispielsweise in dem jeweiligen Kurvenmodus vorgesehen, dass das jeweils kurveninnere Fahrzeugrad rückwärts gedreht wird und somit im Vergleich zu dem Normalbetriebsmodus, das heißt im Vergleich zu einem Betriebszustand, in welchem sich die Abtriebswellen 36 und 40 und somit die Fahrzeugräder 12 und 14 gleichzeitig und dabei vorwärts drehen, um das Kraftfahrzeug beispielsweise vorwärts, insbesondere geradeaus vorwärts, zu fahren, eine Drehrichtungsumkehr erfährt. Zur Realisierung der Drehrichtungsumkehr ist beispielsweise der zweite Rotor 74 an den Antrieb 34 oder an einen der Abtriebe anbindbar oder angebunden, mithin mit dem Antrieb 34 oder mit, insbesondere genau, einem der Abtriebe 38 und 42 Drehmoment übertragen, insbesondere drehfest, verbunden oder verbindbar. Somit kann beispielsweise speziell bei kleinen Leitungen eine Lastpunktanhebung an einer der elektrischen Maschinen 18 und 70 erfolgen und insbesondere gleichzeitig kann jeweils an der elektrischen Maschine 70 beziehungsweise 18 in einem generatorischen Betrieb betrieben werden und somit Leistung aufnehmen.

Allgemeiner ausgedrückt ist alternativ oder zusätzlich der elektrische Achsantrieb 10 dazu ausgebildet, eine der elektrischen Maschinen 18 und 70, insbesondere die elektrische Maschine 70, und somit einen der Rotoren 22 und 44, insbesondere den Rotor 74 derart zu betreiben und dadurch das Planetengetriebe (Planetenradsatz 26) derart zu beeinflussen, dass bei einem durch die andere elektrische Maschine 70, 18, insbesondere durch die elektrische Maschine 18, und somit durch den anderen Rotor 74, 22, insbesondere durch den Rotor 22, bewirkten antreiben der Fahrzeugräder 12 und 14 und somit der Abtriebswellen 36 und 40 eine gegensinnige Rotation der Abtriebswellen 36 und 40, insbesondere um die Abtriebswellendrehachse und/oder relativ zu dem Gehäuse 24, erfolgt. Bei der dritten Ausführungsform ist der Rotor 74, insbesondere permanent, drehmomentübertragend, insbesondere drehtest, mit dem Sonnenrad 28 verbunden.

Fig. 7 zeigt eine vierte Ausführungsform des Achsantriebs 10. Bei der vierten Ausführungsform ist ein Schaltelement S1 vorgesehen, welches zwischen wenigstens zwei Schaltzuständen L und N umschaltbar, insbesondere relativ zu dem Gehäuse 24 und/oder translatorisch, bewegbar ist. Bei der vierten Ausführungsform ist das Schaltelement S1 der elektrischen Maschine 70 zugeordnet, wobei die vorherigen und folgenden Ausführungen zum Schaltelement S1 in Bezug auf die elektrische Maschine 70 ohne weiteres auch in Bezug die elektrische Maschine 18 gesetzt werden können und umgekehrt. Somit könnte alternativ das Schaltelement S1 der elektrischen Maschine 18 zugeordnet sein. Ferner ist es denkbar, dass auch der elektrischen Maschine 18 ein Schaltelement wie das Schaltelement S1 zugeordnet ist.

Das Schaltelement S1 ist zwischen zwei Schaltzuständen L und N umschaltbar, insbesondere relativ zu dem Gehäuse 24 und/oder translatorisch bewegbar. In dem Schaltzustand L ist der Rotor 74 mittels des Schaltelements S1 drehfest mit dem Sonnenrad 28 (Antrieb 34) verbunden. In dem Schaltzustand N ist der Rotor 74 von dem Sonnenrad 28 entkoppelt, sodass das Schaltelement S1 insbesondere um die Planetenradsatzdrehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen dem Rotor 74 und dem Sonnenrad 28 zulässt und insbesondere keine Drehmomente zwischen dem Sonnenrad 28 und dem Rotor 74 übertragen werden können. Somit kann in dem Schaltzustand L ein zwei-Motor-Betrieb realisiert werden, durch welchen beispielsweise eine erste Variante des Normalbetriebsmodus darstellbar ist. In dem zwei-Motor-Betrieb können die Abtriebswellen 36 und 40 und somit die Fahrzeugräder 12 und 14, insbesondere gleichzeitig, mittels beider elektrischer Maschinen 18 und 70 angetrieben werden. In dem Schaltstand N ist beispielsweise ein ein-Motor-Betrieb möglich, welcher beispielsweise eine zweite Variante des Normalbetriebsmodus ist. In dem ein-Motor- Betrieb werden die Abtriebswellen 36 und 40 und somit die Fahrzeugräder 12 und 14 bezogen auf die elektrischen Maschinen 18 und 70 ausschließlich mittels der elektrischem Maschine 18 angetrieben. Dabei drehen sich vorzugsweise die Abtriebswellen 36 und 40 und somit vorzugsweise auch die Fahrzeugräder 12 und 14 in dem ein-Motor-Betrieb und in dem zwei-Motor-Betrieb gleichsinnig. Das Schaltelement S1 ermöglicht es insbesondere, beispielsweise in einem Teillastbetrieb nur eine der elektrischen Maschinen 18 und 70 und dabei insbesondere der elektrischen Maschine 18 zu verwenden, um die Fahrzeugräder 12 und 14 anzutreiben. Ganz vorzugsweise ist das Schaltelement S1 ein formschlüssiges Schaltelement, insbesondere ein Klauenschaltelement, mittels welchem in dem Schaltzustand L der Rotor 74 formschlüssig drehtest mit dem Sonnenrad 28 verbunden ist. Insbesondere steht beispielsweise in dem Schaltstand N die elektrische Maschine 70 beziehungsweise deren Rotor 74, sodass dieser vorzugweise nicht angetrieben wird. Durch den Planetenradsatz 26 als Differenzial erfolgt eine Momentenaufteilung an oder auf das linke Fahrzeugrad 12 und das rechte Fahrzeugrad 14. Da sich an einem klassischen Planetenradsatz die Drehmomente nicht gleich verhalten und in dieser Verknüpfung unterschiedliche Drehrichtungen besitzen, wird in oder einem Momentenpfad eine Drehrichtungsumkehr verwendet, welche vorliegend durch das Zwischenzahnrad 44 bewirkt oder bewirkbar ist. Vorliegend ist die Drehrichtungsumkehr an dem Planetenträger 32 vorgesehen, sie wäre jedoch alternativ an dem Hohlrad 30 möglich. Hinsichtlich einer Anbindung der jeweiligen elektrischen Maschine 18 beziehungsweise 70 insbesondere zum Bewirken des jeweiligen Kurvenmodus sind beide Positionen möglich. Mit anderen Worten ist es denkbar, die elektrische Maschine 18 beziehungsweise 70 zu Realisierung des jeweiligen Kurvenmodus an den Abtrieb 38 oder den Abtrieb 42 anzubinden. Zum Bewirken des Kurvenmodus wird beispielsweise lediglich die Drehrichtung der jeweiligen, den Kurvenmodus bewirkenden elektrischen Maschine 18, 70 angepasst. Ein Momentenausgleich beispielsweise zur Erfüllung einer insbesondere genau hälftigen Aufteilung des jeweiligen Antriebsdrehmoments auf die Abtriebswellen 36 und 40 erfolgt beispielsweise über unterschiedliche Übersetzungsstufen zwischen der jeweiligen Abtriebswelle 36, 40 und dem Planetenradsatz 26, beispielsweise vorliegend durch die Stirnradstufen 46 und 50 zwischen dem Planetenradsatz 26 und der Abtriebswelle 36 und durch die Stirnradstufe 49 zwischen der Abtriebswelle 40 und dem Planetenradsatz 26.

Da das Zwischenzahnrad 44 zur Drehrichtungsumkehr verwendet wird, bietet sich dieses Zwischenzahnrad 44 als zusätzlicher Momentenpfad an, um den Kurvenmodus beziehungsweise beide Kurvenmodi realisieren zu können. Durch einen Eingriff nur an einem Drehmomentenpfad beziehungsweise an einer Radseite kann die Momentenverteilung von 50/50 verändert werden. Beispielsweise ein Bremsmoment am Zwischenzahnrad 44 reduziert das Drehmoment an diesem Rad. Ein Antriebsmoment erhöht das Radmoment am Rad des Zwischenrades. Das Radmoment kann sogar momentenfrei beziehungsweise durch den Antrieb in die entgegengesetzte Richtung angetrieben werden. Mit dieser Momentenschnittstelle können die Räder in unterschiedliche Richtungen angetrieben werden. Dies führt dazu, dass der Kurvenradius des Fahrzeuges verkleinert wird, indem das kurveninnere Rad rückwärts und das kurvenäußere Rad vorwärts fährt beziehungsweise dreht. Schließlich zeigt Fig. 8 eine fünfte Ausführungsform. Bei der fünften Ausführungsform kann das Schaltelement S1 in einem dritten Schaltzustand R geschaltet, insbesondere bewegt, werden. In dem dritten Schaltzustand ist der Rotor 22 der elektrischen Maschine 18 unter Umgehung des Antriebs 34 Drehmoment übertragen, mit dem Zwischenzahnrad 44 gekoppelt. Hierzu ist das Zwischenzahnrad 44, insbesondere permanent, drehfest mit einer Zwischenwelle 76 verbunden, mit welcher auch ein insbesondere als Stirnrad ausgebildetes Zahnrad 78, insbesondere permanent, drehfest verbunden ist. Das Zahnrad 78 steht in Eingriff mit einem Zahnrad 80, welches beispielsweise als Stirnrad ausgebildet ist. In dem dritten Schaltzustand ist der Rotor 22 mittels des Schaltelements S1 , drehfest mit dem Zahnrad 80 verbunden und somit über die Zahnräder 78 und 80 und über die Zwischenwelle 76 Drehmoment übertragend mit dem Zwischenzahnrad 44 verbunden. In dem Schaltzustand L und in dem Schaltzustand N ist der Rotor 22 von dem Zahnrad 80 entkoppelt. Insbesondere in dem Schaltzustand R können der Rotor 22 und somit die elektrische Maschine 18 über die Zahnräder 78 und 80 und über die Zwischenwelle 76 das Zwischenzahnrad 44 und beispielsweise über dieses den Abtrieb 42 und somit den Planetenradsatz 26 derart beeinflussen, dass dann, wenn die elektrische Maschine 70 über den Rotor 74 die Abtriebswellen 36 und 40 und somit die Fahrzeugräder 12 und 14 antreibt, eine gegensinnige Rotation der Abtriebswellen 36 und 40 und somit der Fahrzeugräder 12 und 14 erfolgt, sodass wahlweise der erste Kurvenmodus oder zweite Kurvenmodus durchgeführt werden kann. Somit ist der Schaltzustand R zum wahlweisen Durchführen des jeweiligen Kurvenmodus vorgesehen.

Bezugszeichenliste

Elektrischer Achsantrieb

Fahrzeugrad

Achse elektrische Maschine

Stator

Rotor

Gehäuse

Planetenradsatz

Sonnenrad

Hohlrad

Planetenträger

Antrieb

Abtriebswelle erster Abtrieb

Abtriebswelle zweiter Abtrieb

Zwischenzahnrad

Stirnradstufe

Stirnrad

Stirnradstufe

Stirnrad

Hohlradwelle

Planetenträgerwelle

Pfeil

Planetenrad zweite elektrische Maschine zweiter Stator zweiter Rotor

Zwischenwelle 78 Zahnrad

80 Zahnrad

L Schaltzustand

N Schaltzustand

R Schaltzustand

S1 Schaltelement

Claims

29

Patentansprüche Elektrischer Achsantrieb (10) für eine zwei Fahrzeugräder (12, 14) umfassende Achse (16) eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einer elektrischen Maschine (18), welche einen Stator (20) und einen Rotor (22) aufweist, und mit einem Planetenradsatz (26), weicher ein Hohlrad (30), einen Planetenträger (32) und ein Sonnenrad (28) als Antrieb (34) aufweist, über welchen von dem Rotor (22) bereitstellbare Antriebsdrehmomente zum Antreiben der Fahrzeugräder (12, 14) in den Planetenradsatz (26) einleitbar sind, wobei:

- eine erste Abtriebswelle (36), von welcher ein erstes der Fahrzeugräder (12, 14) antreibbar ist, drehmomentübertragend mit dem Hohlrad (30) als zu der ersten Abtriebswelle (36) zugehörigem, erstem Abtrieb (38) des Planetenradsatzes (26) verbunden ist,

- eine zweite Abtriebswelle (40), von welcher das zweite Fahrzeugrad (14) antreibbar ist, drehmomentübertragend mit dem Planetenträger (32) als zu der zweiten Abtriebswelle (40) zugehörigem, zweitem Abtrieb (42) des Planetenradsatzes (26) verbunden ist, über dessen Abtriebe (38, 42) jeweilige, aus den jeweiligen Antriebsdrehmomenten resultierende Abtriebsdrehmomente zum Antreiben der Fahrzeugräder (12, 14) aus dem Planetenradsatz (26) abführbar sind, und

- eine der Abtriebswellen (36, 40) mit dem zu der einen Abtriebswelle (36, 40) gehörenden Abtrieb (38, 42) des Planetenradsatzes (26) über ein Zwischenelement (44) drehmomentübertragend verbunden ist, mittels welchem eine Drehrichtungsumkehr der einen Abtriebswelle (36, 40) bezogen auf den zur einen Abtriebswelle (36, 40) gehörenden Abtrieb (38, 42) des Planetenradsatzes (26) bewirkbar ist, 30 dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Schaltelements (S1) der zweite Rotor (74) unter Umgehung des Antriebs (34) des Planetenradsatzes (26) drehmomentübertragend mit dem Zwischenelement (44) verbindbar ist. Elektrischer Achsantrieb (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (44) als ein Zwischenzahnrad (44) ausgebildet ist. Elektrischer Achsantrieb (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass:

- die eine Abtriebswelle (36, 40) drehmomentübertragend mit dem zu der einen Abtriebswelle (36, 40) gehörenden Abtrieb (38, 42) des Planetenradsatzes (26) über eine erste Stirnradstufe (46) verbunden ist, und

- die andere Abtriebswelle (40, 36) drehmomentübertragend mit dem zu der anderen Abtriebswelle /36, 40) gehörenden Abtrieb (38, 42) des Planetenradsatzes (26) über eine zweite Stirnradstufe (49) verbunden ist. Elektrischer Achsantrieb (10) nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stirnradstufe (48) ein drehmomentübertragend mit dem zu der einen Abtriebswelle (36, 40) gehörenden Abtrieb (38, 42) des Planetenradsatzes (26) verbundenes, erstes Stirnrad (48) und das in Eingriff mit dem ersten Stirnrad (48) stehende Zwischenzahnrad (44) als zweites Stirnrad aufweist, welches in Eingriff mit einem drehmomentübertragend mit der einen Abtriebswelle (36, 40) verbundenen, dritten Stirnrad (52) einer das zweite Stirnrad und das dritte Stirnrad (52) umfassenden, dritten Stirnradstufe (50) steht, über welche die eine Abtriebswelle (36, 40) drehmomentübertragend mit dem zu der einen Abtriebswelle (36, 40) gehörenden Abtrieb (38, 42) des Planetenradsatzes (26) verbunden ist. Elektrischer Achsantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zweite elektrische Maschine (70), welche einen zweiten Stator (72) und einen zweiten Rotor (74) aufweist, von welchem zweite Antriebsdrehmomente bereitstellbar sind. Elektrischer Achsantrieb (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Rotor (74) drehmomentübertragend mit dem Antrieb (34) des Planetenradsatzes (26) verbindbar oder verbunden ist, über dessen Antrieb (34) die von dem zweiten Rotor (74) bereitstellbaren, zweiten Antriebsdrehmomente in den Planetenradsatz (26) einleitbar sind. Elektrischer Achsantrieb (10) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Achsantrieb (10) dazu ausgebildet ist, eine der elektrischen Maschinen (18, 70) derart zu betreiben und dadurch der Planetenradsatz (26) derart zu beeinflussen, dass bei einem durch die andere elektrische Maschine (70, 18) bewirkten Antreiben der Abtriebswellen (36, 40) eine gegensinnige Rotation der Abtriebswellen (36, 40) erfolgt. Elektrischer Achsantrieb (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch wenigstens ein Schaltelement (S1), mittels welchem der zweite Rotoren (74) drehmomentübertragend mit dem Antrieb (34) des Planetenradsatzes (26) verbindbar ist. Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem elektrischen Achsantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.