WO2024083657A1 - Elektrische antriebseinrichtung für ein kraftfahrzeug, insbesondere für einen kraftwagen - Google Patents

Elektrische antriebseinrichtung für ein kraftfahrzeug, insbesondere für einen kraftwagen Download PDF

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WO2024083657A1
WO2024083657A1 PCT/EP2023/078425 EP2023078425W WO2024083657A1 WO 2024083657 A1 WO2024083657 A1 WO 2024083657A1 EP 2023078425 W EP2023078425 W EP 2023078425W WO 2024083657 A1 WO2024083657 A1 WO 2024083657A1
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WO
WIPO (PCT)
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sliding sleeve
gear
gear element
toothing
drive device
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/078425
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English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Hahn
Tobias Haerter
Original Assignee
Mercedes-Benz Group AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Mercedes-Benz Group AG filed Critical Mercedes-Benz Group AG
Publication of WO2024083657A1 publication Critical patent/WO2024083657A1/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D11/00—Clutches in which the members have interengaging parts
    • F16D11/08—Clutches in which the members have interengaging parts actuated by moving a non-rotating part axially
    • F16D11/10—Clutches in which the members have interengaging parts actuated by moving a non-rotating part axially with clutching members movable only axially
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D11/00—Clutches in which the members have interengaging parts
    • F16D2011/004—Clutches in which the members have interengaging parts using an internal or intermediate axially slidable sleeve, coupling both components together, whereby the intermediate sleeve is arranged internally at least with respect to one of the components

Definitions

  • Electric drive device for a motor vehicle in particular for a motor vehicle
  • the invention relates to an electric drive device for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle.
  • Electric drive devices for motor vehicles and motor vehicles with such electric drive devices are well known from the general state of the art.
  • the respective motor vehicle having the respective electric drive device can be driven by means of the electric drive device, in particular purely electrically. In this case, a particularly space-efficient design of the respective electric drive device is desirable.
  • the object of the present invention is therefore to provide an electric drive device for a motor vehicle, so that a particularly compact and thus space-saving design and at the same time a particularly advantageous operation of the electric drive device can be realized.
  • the invention relates to an electric drive device for a motor vehicle, also referred to simply as a vehicle, preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car.
  • a motor vehicle also referred to simply as a vehicle
  • the motor vehicle in its fully manufactured state has the electric drive device and can be driven by means of the electric drive device, in particular purely electrically.
  • the motor vehicle is thus preferably designed as a hybrid vehicle or as an electric vehicle, in particular as a battery-electric vehicle (BEV).
  • BEV battery-electric vehicle
  • the electric drive device has at least one electric machine, by means of which the motor vehicle, in particular purely electrically can be driven.
  • the electrical machine is a high-voltage component whose electrical voltage, in particular electrical operating or nominal voltage, is preferably greater than 50 volts, in particular greater than 60 volts, and most preferably amounts to several hundred volts.
  • the electric drive device has a first gear element, a second gear element and a third gear element.
  • the electric drive device has a transmission which comprises the transmission elements.
  • the electric drive device has a housing in which the transmission elements can be arranged.
  • the motor vehicle can be driven via the transmission or the transmission elements.
  • the motor vehicle in its fully manufactured state, has at least or exactly two vehicle axles arranged one after the other in the longitudinal direction of the vehicle and thus one behind the other, also simply referred to as axles.
  • the respective vehicle axle has at least or exactly two vehicle wheels, also simply referred to as wheels.
  • the respective vehicle wheels of the respective vehicle axle are arranged, for example, on opposite sides of the motor vehicle in the transverse direction of the motor vehicle.
  • the vehicle wheels are ground contact elements by means of which the motor vehicle can be or is supported downwards on a ground in the vertical direction of the motor vehicle.
  • the vehicle wheels roll, in particular directly, on the ground.
  • the electric drive device can drive the vehicle wheels of at least or exactly one of the vehicle axles or the vehicle wheels of both vehicle axles, in particular purely electrically.
  • the vehicle wheels that can be driven by the drive device are also referred to as drive wheels. When reference is made to the vehicle wheels below, this refers to the drive wheels unless otherwise stated.
  • the drive wheels can be driven by the electric drive device, in particular by the electric machine, via the transmission elements.
  • the electric machine has, for example, a stator and a rotor, which can be driven by means of the stator and can thus be rotated about a machine axis of rotation relative to the stator.
  • the electric machine can provide drive torques for driving the motor vehicle, in particular drive wheels, via its rotor.
  • the respective drive wheel based on an electric
  • the drive torque that can be provided or is provided by the machine via its rotor is transmitted to the vehicle wheels via the transmission or the transmission elements.
  • the transmission can provide the respective drive torque or a respective output torque resulting from the respective drive torque for driving the vehicle wheels via the transmission elements.
  • the gear elements are arranged coaxially to one another.
  • the respective gear element can thus be rotated relative to the housing about a gear element rotation axis common to the gear elements, also referred to simply as the rotation axis.
  • the gear elements when the gear elements are not connected to one another in a rotationally fixed manner, the gear elements can be rotated relative to one another, for example, about the gear element rotation axis.
  • the first gear element has an internal toothing.
  • the second gear element has a first external toothing which is arranged radially, i.e., viewed in the radial direction of the electric drive device, within the internal toothing.
  • the first external toothing is arranged further inward than the internal toothing in the radial direction of the electric drive device, the axial direction of which runs perpendicular to the radial direction.
  • the axial direction of the electric drive device coincides with that mentioned in the first embodiment (axis of rotation).
  • the third gear element has a second external toothing which is arranged radially, i.e., viewed in the radial direction of the drive device, within the internal toothing.
  • the second external toothing is also arranged further inward than the internal toothing in the radial direction of the electric drive device.
  • the electric drive device has a sliding sleeve, which is also simply referred to as a sleeve or shift sleeve.
  • the sliding sleeve is part of a switching device by means of which the electric drive device, in particular the transmission, can be advantageously switched, as will be explained in more detail below.
  • the sliding sleeve has an internal sliding sleeve toothing and an external sliding sleeve toothing.
  • the sliding sleeve is permanently connected to the first gear element in a rotationally fixed manner via the external sliding sleeve toothing and the internal toothing.
  • the feature that two components, such as the sliding sleeve and the first gear element, are connected to one another in a rotationally fixed manner is to be understood as meaning that the components connected to one another in a rotationally fixed manner are arranged coaxially to one another and, in particular when the components are driven, rotate together or simultaneously about a component rotation axis common to the components, such as the aforementioned rotation axis, at the same angular velocity, in particular relative to the housing.
  • the feature that the sliding sleeve external toothing permanently engages the internal toothing is to be understood as meaning that the drive device cannot be switched between an engagement state in which the sliding sleeve external toothing engages the internal toothing or vice versa and a non-engagement state in which the sliding sleeve external toothing does not engage the internal toothing, but rather the sliding sleeve external toothing always engages the internal toothing.
  • the sliding sleeve is displaceable, in particular along a sliding direction and/or relative to the housing, between at least one first insertion position, at least one second insertion position and at least one neutral position.
  • the sliding direction runs parallel to the axial direction or in the axial direction, or the sliding direction coincides with the axial Direction of the drive device.
  • the respective insertion position is also referred to as the inserted position
  • the neutral position is also referred to as the released position, for example.
  • the first insertion position is a first position or is also referred to as the first position
  • the second insertion position is a second position or is also referred to as the second position
  • the neutral position is a third position or is also referred to as the third position.
  • the sliding sleeve In the first insertion position, the sliding sleeve is connected to the second gear element in a rotationally fixed manner via the sliding sleeve internal teeth and the first external teeth. Furthermore, in the first insertion position, the sliding sleeve is connected to the first gear element in a rotationally fixed manner via the sliding sleeve external teeth and internal teeth, so that in the first insertion position the first gear element and the second gear element are connected to one another in a rotationally fixed manner by means of the sliding sleeve, so that the sliding sleeve, the first gear element and the second gear element form a first rotary unit which can be rotated as a block about the axis of rotation relative to the housing.
  • the first rotary unit can be rotated about the axis of rotation relative to the third gear element.
  • the sliding sleeve inner toothing does not engage in the second outer toothing, so that in the first insertion position the sliding sleeve inner toothing and thus the sliding sleeve is decoupled from the third gear element, so that the third gear element is decoupled from the first rotary unit and can thus rotate about the axis of rotation relative to the first rotary unit.
  • the sliding sleeve inner toothing engages exclusively in the first outer toothing with respect to the first outer toothing and the second outer toothing.
  • the sliding sleeve In the second insertion position, the sliding sleeve is connected to the third gear element in a rotationally fixed manner via the sliding sleeve internal toothing and the second external toothing, and in the second insertion position, the sliding sleeve is connected to the first gear element in a rotationally fixed manner via the sliding sleeve external toothing and the internal toothing.
  • the first gear element and the third gear element and the sliding sleeve are connected to one another in a rotationally fixed manner.
  • the first gear element and the third gear element are connected to one another in a rotationally fixed manner by means of the sliding sleeve, so that, for example, in the second insertion position, the sliding sleeve, the first gear element and the third Gear element form a second rotary unit which can be rotated as a block about the axis of rotation relative to the housing and in particular also relative to the second gear element.
  • the second gear element can be rotated relative to the second rotary unit, i.e. relative to the sliding sleeve, relative to the first gear element and relative to the third gear element.
  • the second gear element is decoupled from the sliding sleeve and also from the first gear element and from the third gear element, such that the second gear element can rotate about the axis of rotation relative to the second rotary unit.
  • the sliding sleeve inner toothing engages with the second outer toothing, but not with the first outer toothing.
  • the sliding sleeve inner toothing engages exclusively with the second outer toothing in relation to the first outer toothing and the second outer toothing, such that the second gear element is decoupled from the rotary unit and can rotate about the axis of rotation relative to the second rotary unit.
  • the sliding sleeve In the neutral position, the sliding sleeve is only or exclusively connected in a rotationally fixed manner to the first gear element in relation to the gear elements, in that the sliding sleeve is rotationally fixedly connected to the first gear element via the sliding sleeve external teeth and the internal teeth.
  • the sliding sleeve internal teeth engage neither the first external teeth nor the second external teeth, so that in the neutral position both the second gear element and the third gear element are decoupled from the sliding sleeve and thus from the first gear element.
  • the gear elements can rotate about the axis of rotation relative to one another.
  • the sliding sleeve internal teeth engage neither the first external teeth nor the second external teeth.
  • the sliding sleeve Since the sliding sleeve external toothing engages with the internal toothing, the sliding sleeve is permanently connected to the first gear element in a form-fitting, rotationally fixed manner. Since the sliding sleeve internal toothing engages with the external toothing in the respective insertion position, the sliding sleeve is positively connected to the second gear element or the third gear element in the respective insertion position, so that the sliding sleeve functions as a positive-locking switching element, in particular as a claw switching element.
  • a particularly compact design of the switching device comprising the sliding sleeve and thus the sliding sleeve external toothing and the sliding sleeve internal toothing and preferably the internal toothing and the external toothing, in particular the sliding sleeve itself, can be presented, so that a particularly compact design of the electrical drive device as a whole can be presented.
  • the sliding sleeve as a switching element can be arranged in a particularly space-saving manner, so that new, advantageous transmission structures can be presented in comparison to conventional solutions.
  • an axial travel range also referred to as adjustment or movement range
  • an axial length of the internal toothing of the first gear element extends axially, i.e. in the axial direction of the electric drive device and thus along the axis of rotation, from the first external toothing of the second gear element to the second external toothing of the third gear element.
  • a further embodiment is characterized in that the sliding sleeve has at least one web that runs radially, i.e. outwards in the radial direction of the drive device, which penetrates a slot in the first gear element.
  • the slot is preferably elongated in the axial direction of the drive device and/or along the sliding direction and is thus designed as an elongated hole, so that when the web is moved in the slot, particularly along the sliding direction, the sliding sleeve can be moved axially, i.e. in the axial direction of the drive device, between the positions via the web relative to the first gear element and, for example, also relative to the second gear element and relative to the third gear element. This allows the sliding sleeve to be moved in a particularly space-saving manner.
  • the first transmission element can be coupled to the second transmission element or to the third transmission element by means of the sliding sleeve.
  • a particularly advantageous switching of gears of the drive device, in particular of the transmission can be realized in a particularly space-saving manner. This allows for particularly advantageous drivability and thus particularly advantageous operation of the drive device.
  • At least or exactly two driving modes can be switched.
  • a first driving mode is engaged, i.e. switched or activated, while the second driving mode is disengaged, i.e. deactivated.
  • the second driving mode is engaged, i.e. activated, while the first driving mode is disengaged, i.e. deactivated, and therefore not engaged.
  • the driving modes differ from one another, for example, in the kinematic connection of an electric machine to the transmission, via which, for example, the mode of operation of the drive device, in particular of the electric machine and very particularly the rotor, to the vehicle wheels is determined.
  • the web penetrates the slot of the first gear element, the web penetrates the first gear element, so that the web crosses through or over the first gear element, so to speak. This allows the sliding sleeve to be moved and thus switched in a particularly space-efficient manner.
  • a further embodiment is characterized in that the web extends outward in the radial direction of the electric drive device away from a cylinder section of the sliding sleeve.
  • the cylinder section is cylindrical on the inner circumference and/or outer circumference, i.e. in the form of a straight circular cylinder, in particular a straight hollow cylinder.
  • the sliding sleeve internal toothing is provided on an inner side of the cylinder section that points radially, i.e. in the radial direction of the drive device inwards.
  • the cylinder section and the sliding sleeve internal toothing are formed integrally with one another, i.e. made from a single piece and thus formed by a monoblock or designed as a monoblock.
  • the sliding sleeve internal toothing and the cylinder section are formed separately from one another and connected to one another.
  • the sliding sleeve external toothing is provided on an outer side of the cylinder section that points radially, i.e. outwards in the radial direction of the drive device and thus points away from the inside.
  • the sliding sleeve external toothing and the cylinder section are integrally formed with one another, i.e. made from a single piece.
  • the sliding sleeve external toothing and the cylinder section are formed separately from one another. and connected to one another. This allows a particularly compact design of the drive device to be achieved.
  • a further embodiment of the invention provides an actuating element that can be moved axially, i.e. in the axial direction of the drive device and thus, for example, along the sliding direction, in particular relative to the housing, which can be designed, for example, as a shift fork.
  • the sliding sleeve can be moved relative to the housing.
  • the sliding sleeve can be moved axially between the positions by axially moving the actuating element.
  • the actuating element in order to move the sliding sleeve in the axial direction of the drive device, also referred to as the drive system, in particular relative to the housing, the actuating element is moved axially, i.e. in the axial direction of the drive device, in particular relative to the housing.
  • the sliding sleeve can be moved axially between the positions via the web by means of the actuating element while axially displacing the actuating element.
  • the web and the cylinder section are integrally formed with one another, i.e. formed from a single piece.
  • the cylinder section and the web are preferably not composed of parts that are formed separately from one another and connected to one another, but rather the cylinder section and the web are preferably formed from a single piece and thus formed by a monoblock or designed as a monoblock.
  • the web and the cylinder section are formed separately from one another and connected to one another, in particular in a rotationally fixed manner and/or in the axial direction of the drive device. This enables particularly simple assembly and thus a particularly compact design.
  • the actuating element In order to move the sliding sleeve axially, i.e. in the axial direction of the drive device and in particular relative to the housing, the actuating element is moved axially, in particular relative to the housing.
  • the actuating element interacts with the web, in particular in such a way that the actuating element is coupled to the web.
  • a force by means of which the Actuating element and via this the sliding sleeve is or is displaced is or is transferred from the actuating element to the web and thus via the web to the sliding sleeve, in order to thereby axially displace the sliding sleeve via the web by means of the actuating element, in particular by the actuating element being axially displaced.
  • the actuating element is designed, for example, as the aforementioned shift fork, it is conceivable that the shift fork engages around the web, in particular in the circumferential direction of the sliding sleeve running around the axial direction of the drive unit, in or over an angular range which is, for example, greater than 90 degrees.
  • the first gear element has a through opening which is continuous in particular in the radial direction of the drive device.
  • the actuating element reaches through the through opening of the first gear element, so that the through opening of the gear element is penetrated by the actuating element.
  • the actuating element engages in a corresponding recess in the sliding sleeve, which can be axially displaced between the positions by means of the actuating element relative to the first gear element by axially displacing the actuating element in the through opening.
  • the actuating element in order to axially displace the sliding sleeve between the positions in a particularly space-saving manner, the actuating element is axially displaced, wherein the actuating element is displaced in the through opening of the first gear element.
  • the through-opening of the first gear element is preferably elongated along the sliding direction or in the axial direction of the drive device and thus designed, for example, as an elongated hole, so that the actuating element, while it penetrates the through-opening of the first gear element, can be axially displaced in the through-opening of the first gear element and relative to the first gear element in order to axially displace the sliding sleeve.
  • a further embodiment of the invention provides an electromechanical or hydraulic actuating device by means of which the actuating element and, via the actuating element, the sliding sleeve can be axially displaced.
  • the first transmission element is designed as a rotor shaft of the rotor of the electric machine.
  • the second transmission element is designed as a first planetary gear set element of a planetary gear set, in particular of the transmission.
  • the third transmission element is designed as a second planetary gear set element of the planetary gear set.
  • the electric drive device in particular the aforementioned transmission, has the aforementioned planetary gear set, which is also simply referred to as a planetary set.
  • the planetary gear set has a sun gear, a planet carrier and a ring gear.
  • the planetary gear set has, for example, at least one planetary gear, which is rotatably held on the planet carrier and, in particular simultaneously, meshes with the sun gear and the ring gear.
  • the sun gear, the planet carrier and the ring gear are also referred to as gear elements or planetary gear set elements of the planetary gear set, so that the second gear element is a first of the planetary gear set elements of the planetary gear set and the third gear element is a second of the planetary gear set elements of the planetary gear set.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an electric drive device for a motor vehicle
  • Fig. 2 shows a partial schematic front view of a transmission of the drive device
  • Fig. 3 shows a partial schematic sectional view of the transmission along a section line A-A shown in Fig. 2;
  • Fig. 4 shows a partial schematic sectional view of the transmission along a section line B-B shown in Fig. 2.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an electric drive device 10 of a motor vehicle, also referred to simply as a vehicle, which is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car.
  • the drive device 10 is also referred to as a drive system.
  • the motor vehicle In its fully manufactured state, the motor vehicle has at least or exactly two vehicle axles arranged one after the other in the longitudinal direction of the motor vehicle and thus one behind the other, which are also referred to simply as axles.
  • the respective vehicle axle has at least or exactly two vehicle wheels, which are also referred to simply as wheels.
  • the respective vehicle wheels of the respective vehicle axle are arranged on opposite sides of the motor vehicle, also referred to as a vehicle, in the transverse direction of the motor vehicle.
  • the vehicle wheels of at least or exactly one of the vehicle axles or the vehicle wheels of both vehicle axles can be driven, in particular purely electrically, as a result of which the motor vehicle can be driven, in particular purely electrically.
  • the vehicle wheels that can be driven by means of the drive device 10 are shown particularly schematically in Fig. 1 and designated 12 and 14.
  • the vehicle axle comprising the vehicle wheels 12 and 14 is designated 16.
  • the electric drive device 10 has an electric machine 18, which is shown particularly schematically in Fig. 1 and has a stator 20 and a rotor 22.
  • the rotor 22 can be driven by means of the stator 20 and can thereby rotate about a machine rotation axis 24 relative to the stator 20 and relative to a particularly schematically illustrated housing 26 of the drive system. Via the rotor 22, the electric machine 18 can provide drive torques for driving the vehicle wheels 12 and 14.
  • the electric drive device 10 has a transmission 28, which has a first transmission element 30, a second transmission element 32 and a third transmission element 34, shown particularly schematically in Fig. 1.
  • the transmission 28 has a planetary gear set 36, which is also simply referred to as a planetary set.
  • the planetary gear set 36 has a sun gear, a planet carrier, which is also referred to as a web, and a ring gear.
  • the planetary gear set 36 has at least one or more planetary gears.
  • the respective planetary gear is rotatably mounted on the planet carrier and meshes, in particular simultaneously, with the sun gear and with the ring gear.
  • the sun gear, the planet carrier and the ring gear are also referred to as planetary gear set elements of the planetary gear set 36.
  • the rotor 22 has, for example, a rotor shaft, via which the rotor 22 can provide the respective drive torque.
  • the first transmission element 30 is, for example, the rotor shaft of the rotor 22.
  • the transmission element 32 is, for example, a first of the planetary gear set elements
  • the transmission element 34 is, for example, a second of the planetary gear set elements.
  • further transmission components of the transmission 28 provided in addition to the transmission elements 30, 32 and 34 are illustrated with 37.
  • An arrow 39 illustrates that the gear element 30 is connectable or connected to the further gear component 37 in a torque-transmitting, in particular rotationally fixed, manner.
  • the respective drive torque can be introduced into the planetary gear set 36 from the gear element 30.
  • the planetary gear set 36 can, for example, in particular via the gear element 32 or the gear element 34, provide a respective input torque resulting from the respective drive torque, which can be used to drive the vehicle wheels 12 and 14.
  • the gear elements 30, 32 and 34 are rotatable about the machine rotation axis 24, also simply referred to as the rotation axis, relative to the housing 26.
  • the gear elements 32, 34 and 30 are arranged in the housing 26.
  • the switching device 38 has a sliding sleeve 40 which can be moved along a sliding direction illustrated by a double arrow 42 relative to the housing 26 between at least one first insertion position, at least one second insertion position and at least one neutral position. It can be seen that the sliding direction runs in the axial direction of the drive system or coincides with the axial direction, so that the sliding sleeve 40 can be moved relative to the housing 26.
  • the first insertion position is also referred to as the first position
  • the second insertion position is also referred to as the second position
  • the neutral position is also referred to as the third position.
  • the sliding sleeve 40 can thus be moved axially between the positions relative to the housing 26.
  • Fig. 1 and 2 From a combination of Fig. 1 and 2 it can be seen that the gear elements 30, 32 and 34 are arranged coaxially to one another, with the sliding sleeve 40 being arranged coaxially to the gear elements 30, 32 and 34.
  • the switching device 38 is illustrated in more detail in Fig. 2 to 4. From Fig. 3 and 4 it can be seen that the sliding sleeve 40 has an internal sliding sleeve toothing 44 and an external sliding sleeve toothing 46.
  • the first gear element 30 has an internal toothing 48.
  • the second gear element 32 has a first external toothing 50, and the third gear element 34 has a second external toothing 52.
  • the sliding sleeve 40 is permanently connected in a rotationally fixed manner to the first gear element 30 via the external sliding sleeve toothing 46 and the internal toothing 48.
  • the sliding sleeve external toothing 46 is permanently in engagement with the internal toothing 48.
  • the sliding sleeve 40 is axially displaceable between the positions relative to the gear elements 30, 32 and 34 and thus relative to the internal toothing 48 and relative to the external toothing 50 and 52.
  • the neutral position is designated N.
  • the first insertion position is designated A
  • the second insertion position is designated B.
  • the sliding sleeve 40 is connected in a rotationally fixed manner to the second gear element 32 via the sliding sleeve internal toothing 44 and the first external toothing 50 and to the first gear element 30 via the sliding sleeve external toothing 46 and the internal toothing 48, in that the sliding sleeve internal toothing 44 engages in the first external toothing 50 and the sliding sleeve external toothing 46 engages in the internal toothing 48, while the gear element 34 is decoupled from the sliding sleeve 40 and thus from the gear elements 30 and 32 and is thus rotatable about the axis of rotation relative to the sliding sleeve 40 and relative to the gear elements 30 and 32.
  • This is achieved by the fact that in the In the first insertion position A, the sliding sleeve inner toothing 44 engages with the first outer toothing 50, but not with the second outer toothing 52.
  • the sliding sleeve 40 is connected in a rotationally fixed manner to the gear element 34 via the sliding sleeve inner toothing 44 and the second outer toothing 52 and to the first gear element 30 via the sliding sleeve outer toothing 46 and the inner toothing 48, while the gear element 32 is decoupled from the sliding sleeve 40 and from the gear elements 30 and 34 and is thus rotatable about the axis of rotation relative to the sliding sleeve 40 and relative to the gear elements 30 and 34.
  • This is achieved in that in the second insertion position B the sliding sleeve inner toothing 44 engages in the outer toothing 52, but not in the outer toothing 50.
  • the gear element 32 is connected to the gear element 30 in a rotationally fixed manner by means of the sliding sleeve 40, while the gear element 34 is rotatable about the axis of rotation relative to the gear elements 30 and 32 and relative to the sliding sleeve 40.
  • the gear element 34 is connected to the gear element 30 in a rotationally fixed manner by means of the sliding sleeve 40, while the gear element 32 is decoupled from the sliding sleeve 40 and from the gear elements 30 and 34 and is thus rotatable about the axis of rotation relative to the gear elements 30 and 34 and relative to the sliding sleeve 40.
  • the sliding sleeve 40 In the neutral position N, the sliding sleeve 40 is only connected in a rotationally fixed manner to the first gear element 30 with respect to the gear elements 30, 32 and 34, in that the sliding sleeve 40 is connected in a rotationally fixed manner to the gear element 30 via its sliding sleeve external toothing 46 and the internal toothing 48. In the neutral position N, the sliding sleeve internal toothing 44 engages neither the external toothing 50 nor the external toothing 52. Thus, all three gear elements 30, 32 and 34 are decoupled from one another in the neutral position N and can thus rotate relative to one another about the axis of rotation.
  • the sliding sleeve 40 is designed in two parts and has a first sleeve part 54 and a second sleeve part 56.
  • the sleeve parts 54 and 56 are designed separately from one another and are connected to one another, in particular in a rotationally fixed manner and in the axial direction of the drive device 10.
  • a connecting element 58 is provided, which is designed separately from the sleeve parts 54, 56.
  • the connecting element 58 is designed as a locking ring, by means of which the sleeve part 56 is attached to the sleeve part 54. is secured, in particular in such a way that relative rotations between the sleeve parts 54, 56 about the axis of rotation and relative movements between the sleeve parts 54, 56 in the axial direction of the drive device 10 are prevented.
  • the sleeve part 56 has a web 60, also referred to as a tab, which extends at least substantially in the radial direction of the drive system 10.
  • the sleeve part 56 has a cylinder section 62, which is cylindrical on the outer circumference and/or inner circumference.
  • the web 60 extends outwards from the cylinder section 62 in the radial direction of the drive device 10.
  • the first gear element 30 has a through opening 64, also referred to as a window, through which the web 60 penetrates.
  • the web 60 is thus arranged partly on a first side S1 and partly on a second side S2 of the first gear element 30, with the second side S2 pointing inwards in the radial direction of the drive device 10 and away from the side S2, so that the side S1 points outwards in the radial direction of the drive device 10 and in particular away from the external gears 50 and 52 and from the sliding sleeve internal gear 44.
  • a second part of the web 60 and the sleeve part 54 are arranged on the first side S1.
  • the through opening 64 is a slot.
  • the through opening 64 extends oblongly in the axial direction of the drive device 10, so that the web 60 can be displaced axially, i.e. in the axial direction of the drive device 10 in the through opening 64 relative to the gear element 30.
  • the sleeve part 56 and the sleeve part 54 and thus the sliding sleeve 40 as a whole can be moved axially relative to the gear elements 30, 32 and 34, whereby the sliding sleeve 40 can be moved axially and relative to the housing 26 and relative to the gear elements 30, 32 and 34 between the positions.
  • the external teeth 50 and 52 are arranged radially, i.e. viewed in the radial direction of the electric drive device 10, within the internal teeth 48.
  • the internal teeth 48 are also arranged on the side S2.
  • the web 60 also referred to as a tab, extends in the circumferential direction of the sliding sleeve 40 around the axis of rotation and thus around the axial direction of the drive device 10 over an angular range which is, for example, greater than 10 degrees.
  • the sliding sleeve internal teeth 44 are arranged at a the inner side 66 of the cylinder section 62 facing inwards in the radial direction of the drive device 10, and the sliding sleeve external toothing 46 is provided on an outer side 68 of the cylinder section 62 facing outwards in the radial direction of the drive device 10.
  • the sliding sleeve 40 has several, in particular at least or exactly three webs 60, which are arranged evenly distributed, for example, in the circumferential direction of the drive device 10 and thus of the sliding sleeve 40.
  • the gear element 30 has several, in particular at least or exactly three through-openings 64, which are penetrated by the respective webs 60 in the radial direction and are arranged evenly distributed in the circumferential direction.
  • the through-opening 64 viewed in the radial outward direction, has such a large extension that the radially outward extension of the through-opening 64 is greater than or equal to an radially outward extension of the web 60.
  • the web 60 can be inserted into the through-opening 64 in the axial direction, so that the sleeve part 56 can be mounted in the axial direction on the sleeve part 54 and secured, for example, by means of the connecting element 58.
  • the external gear teeth 50 and 52, the internal gear teeth 48 as well as the sliding sleeve external gear teeth 46 and the sliding sleeve internal gear teeth 44 are preferably designed as sliding gear teeth, which enable the sliding sleeve 40 to be displaced axially between the positions relative to the gear elements 30, 32 and 34.
  • the connecting element 58 and web 60 could alternatively be replaced by several cylindrical pins, for example three cylindrical pins, which are arranged perpendicular to the axis of rotation, i.e. in a radial direction, and which connect the sleeve part 54 and the sleeve part 56 in a rotationally fixed and axially fixed manner and thus prevent relative movements.
  • both sleeve parts 54 and 56 and the first gear element 30 are then connected to the cylindrical pins in a rotationally fixed manner via the through opening 64, which is designed, for example, as an elongated hole or slot, or both sleeve parts 54 and 56 and the first gear element 30 are connected to the cylindrical pins in a rotationally fixed manner via several through openings 64.
  • the sliding sleeve 40 in particular the sleeve part 54, has a recess 70, for example designed as a groove.
  • the recess 70 is, for example, an annular groove which runs, for example, in the circumferential direction of the drive device 10 and thus of the sliding sleeve 40, in particular completely, running around the axial direction.
  • the drive device 10 has, for example, an actuating element 72, shown particularly schematically in Fig. 3, which is designed separately from the sliding sleeve 40. It can be seen that the actuating element 72 engages in the recess 70, whereby the actuating element 72 interacts with the sliding sleeve 40.
  • the actuating element 72 is a shift fork which engages in the recess 70 over an angular range running in the circumferential direction and thereby encompasses the sliding sleeve 40 over the angular range.
  • the angular range is preferably greater than 90 degrees. In particular, the angular range can be less than or equal to 180 degrees.
  • the actuating element 72 can be moved axially relative to the housing 26 and relative to the gear elements 30, 32 and 34, i.e. in the axial direction of the drive device 10. Since the actuating element 72 engages in the recess 70, the actuating element 72 is positively coupled to the sliding sleeve 40, so that by axially moving the actuating element 72, the sliding sleeve 40 is moved axially with the actuating element 72 relative to the gear elements 30, 32 and 34. The sliding sleeve 40 can thus be moved axially between the positions by axially moving the actuating element 72.
  • an actuating device 74 is provided, which is shown particularly schematically in Fig.
  • the actuating device 74 By means of the actuating device 74, the actuating element 72 and with it the sliding sleeve 40 can be axially displaced in order to be able to realize a space-efficient and needs-based displacement of the sliding sleeve 40.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem ersten Getriebeelement (30), welches eine Innenverzahnung (48) aufweist, mit einem koaxial zum ersten Getriebeelement (30) angeordneten, zweiten Getriebeelement (32), welches eine radial innerhalb der Innenverzahnung (48) angeordnete, erste Außenverzahnung (50) aufweist, mit einem koaxial zu dem ersten Getriebeelement (30) und koaxial zu dem zweiten Getriebeelement (32) angeordneten, dritten Getriebeelement (34), welches eine radial innerhalb der Innenverzahnung (48) angeordnete, zweite Außenverzahnung (52) aufweist, und mit einer Schiebemuffe (40), welche eine Schiebemuffeninnenverzahnung (44) und eine Schiebemuffenaußenverzahnung (46) aufweist. Über die Schiebemuffenaußenverzahnung (46) und die Innenverzahnung (48) ist die Schiebemuffe (40) permanent drehfest mit dem ersten Getriebeelement (30) verbunden.

Description

Elektrische Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen
Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen.
Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind elektrische Antriebseinrichtungen für Kraftfahrzeuge sowie Kraftfahrzeuge mit solchen elektrischen Antriebseinrichtungen hinlänglich bekannt. Das jeweilige, die jeweilige elektrische Antriebseinrichtung aufweisende Kraftfahrzeug kann mittels der elektrischen Antriebseinrichtung, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden. Dabei ist ein besonders bauraumgünstiger Aufbau der jeweiligen elektrischen Antriebseinrichtung wünschenswert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine elektrische Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, sodass eine besonders kompakte und somit bauraumgünstige Bauweise sowie gleichzeitig ein besonders vorteilhafter Betrieb der elektrischen Antriebseinrichtung realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinrichtung für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes, vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die elektrische Antriebseinrichtung aufweist und mittels der elektrischen Antriebseinrichtung, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Somit ist das Kraftfahrzeug vorzugsweise als ein Hybridfahrzeug oder aber als ein Elektrofahrzeug, insbesondere als ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV) ausgebildet. Beispielsweise weist die elektrische Antriebseinrichtung wenigstens eine elektrische Maschine auf, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Vorzugsweise ist die elektrische Maschine eine Hochvoltkomponente, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebsoder Nennspannung, vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist und ganz vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt.
Die elektrische Antriebseinrichtung weist ein erstes Getriebeelement, ein zweites Getriebeelement und ein drittes Getriebeelement auf. Insbesondere weist die elektrische Antriebseinrichtung ein Getriebe auf, welches die Getriebeelemente umfasst.
Beispielsweise weist die elektrische Antriebseinrichtung ein Gehäuse auf, in welchem die Getriebeelemente angeordnet sein können. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug über das Getriebe beziehungsweise die Getriebeelemente angetrieben werden. Das Kraftfahrzeug weist beispielsweise in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung aufeinanderfolgend und somit hintereinander angeordnete, einfach auch als Achsen bezeichnete Fahrzeugachsen auf. Die jeweilige Fahrzeugachse weist wenigstens oder genau zwei einfach auch als Räder bezeichnete Fahrzeugräder auf. Die jeweiligen Fahrzeugräder der jeweiligen Fahrzeugachse sind beispielsweise auf in Fahrzeugquerrichtung des Kraftfahrzeugs einander gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs angeordnet. Die Fahrzeugräder sind Bodenkontaktelemente, über welche das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs nach unten hin an einem Boden abstützbar oder abgestützt ist. Wird das Kraftfahrzeug entlang des Bodens gefahren, während das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten hin über die Bodenkontaktelemente an dem Boden abgestützt ist, so rollen die Fahrzeugräder, insbesondere direkt, an dem Boden ab. Dabei kann beispielsweise die elektrische Antriebseinrichtung die Fahrzeugräder wenigstens oder genau einer der Fahrzeugachsen oder die Fahrzeugräder beider Fahrzeugachsen, insbesondere rein, elektrisch antreiben. Die mittels der Antriebseinrichtung antreibbaren Fahrzeugräder werden auch als Antriebsräder bezeichnet. Wenn im Folgenden die Rede von den Fahrzeugrädern ist, so sind darunter, falls nichts anderes angegeben ist, die Antriebsräder zu verstehen. Beispielsweise können die Antriebsräder über die Getriebeelemente von der elektrischen Antriebseinrichtung, insbesondere von der elektrischen Maschine, angetrieben werden.
Die elektrische Maschine weist beispielsweise einen Stator und einen Rotor auf, welcher beispielsweise mittels des Stators antreibbar und dadurch um eine Maschinendrehachse relativ zu dem Stator drehbar ist. Insbesondere kann die elektrische Maschine über ihren Rotor Antriebsdrehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs, insbesondere Antriebsräder, bereitstellen. Beispielsweise kann das jeweilige, auf einer elektrischen Maschine über ihren Rotor bereitstellbare oder bereitgestellte Antriebsdrehmoment über das Getriebe beziehungsweise über die Getriebeelemente auf die Fahrzeugräder übertragen werden. Somit kann beispielsweise das Getriebe über die Getriebeelemente das jeweilige Antriebsdrehmoment oder ein jeweiliges, aus dem jeweiligen Antriebsdrehmoment resultierendes Abtriebsdrehmoment zum Antreiben der Fahrzeugräder bereitstellen.
Die Getriebeelemente sind koaxial zueinander angeordnet. Dies bedeutet, dass das zweite Getriebeelement koaxial zu dem ersten Getriebeelement angeordnet ist, und das dritte Getriebeelement ist koaxial zu dem ersten Getriebeelement und koaxial zu dem zweiten Getriebeelement angeordnet. Somit ist das jeweilige Getriebeelement um eine den Getriebeelementen gemeinsame, einfach auch als Drehachse bezeichnete Getriebeelementdrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar. Insbesondere dann, wenn die Getriebeelemente nicht drehfest miteinander verbunden sind, können die Getriebeelemente beispielsweise um die Getriebeelementdrehachse relativ zueinander gedreht werden.
Das erste Getriebeelement weist eine Innenverzahnung auf. Das zweite Getriebeelement weist eine erste Außenverzahnung auf, welche radial, das heißt in radialer Richtung der elektrischen Antriebseinrichtung betrachtet innerhalb der Innenverzahnung angeordnet ist. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass die erste Außenverzahnung in radialer Richtung der elektrischen Antriebseinrichtung, deren axiale Richtung senkrecht zur radialen Richtung verläuft, weiter innen angeordnet ist als die Innenverzahnung. Insbesondere fällt die axiale Richtung der elektrischen Antriebseinrichtung mit der genannten gemäß der ersten Ausführungsform (Drehachse) zusammen. Das dritte Getriebeelement weist eine zweite Außenverzahnung auf, welche radial, das heißt in radialer Richtung der Antriebseinrichtung betrachtet, innerhalb der Innenverzahnung angeordnet ist. Somit ist auch die zweite Außenverzahnung in radialer Richtung der elektrischen Antriebseinrichtung betrachtet, weiter innen angeordnet als die Innenverzahnung.
Die elektrische Antriebseinrichtung weist eine Schiebemuffe auf, welche auch einfach als Muffe oder Schaltmuffe bezeichnet wird. Insbesondere ist die Schiebemuffe Bestandteil einer Schalteinrichtung, mittels welcher die elektrische Antriebseinrichtung, insbesondere das Getriebe, vorteilhaft geschaltet werden kann, wie im Folgenden noch genauer erläutert wird. Die Schiebemuffe weist eine Schiebemuffeninnenverzahnung und eine Schiebemuffenaußenverzahnung auf. Über die Schiebemuffenaußenverzahnung und die Innenverzahnung ist die Schiebemuffe permanent drehfest mit dem ersten Getriebeelement verbunden. Dies bedeutet, dass die Schiebemuffenaußenverzahnung, insbesondere permanent, in die Innenverzahnung eingreift, wodurch das erste Getriebeelement und die Schiebemuffe, permanent drehfest miteinander verbunden sind. Somit ist die Schiebemuffe koaxial zu den Getriebeelementen angeordnet, und die Schiebemuffe ist um die Drehachse in dem ersten Getriebeelement mitdrehbar.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente, wie beispielsweise die Schiebemuffe und das erste Getriebeelement 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 Bauelementdrehachse wie beispielsweise die zuvor genannte Drehachse mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit, insbesondere relativ zu dem Gehäuse, drehen. Unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente permanent drehfest miteinander verbunden sind, ist zu verstehen, dass nicht etwa ein Schaltelement vorgesehen ist, welches zwischen einem die Bauelemente drehfest miteinander verbindenden Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umschaltbar ist, in welchem die Bauelemente voneinander entkoppelt und relativ zueinander drehbar sind, sodass keine Drehmomente zwischen den Bauelementen über das Schaltelement übertragen werden können, sondern die Bauelemente sind stets beziehungsweise immer mithin permanent drehfest miteinander verbunden. Unter dem Merkmal, dass die Schiebemuffenaußenverzahnung permanent in die Innenverzahnung eingreift, ist zu verstehen, dass die Antriebseinrichtung nicht etwa zwischen einem Eingriffszustand, in welchem die Schiebemuffenaußenverzahnung in die Innenverzahnung beziehungsweise umgekehrt eingreift, und einem Nicht-Eingriffszustand umschaltbar ist, in welchem die Schiebemuffenaußenverzahnung nicht in die Innenverzahnung eingreift, sondern die Schiebemuffenaußenverzahnung greift immer beziehungsweise stets in die Innenverzahnung ein.
Die Schiebemuffe ist, insbesondere entlang einer Schieberichtung und/oder relativ zu dem Gehäuse, zwischen wenigstens einer ersten Einlegestellung, wenigstens einer zweiten Einlegestellung und wenigstens einer Neutralstellung verschiebbar. Beispielsweise verläuft die Schieberichtung parallel zur axialen Richtung beziehungsweise in axialer Richtung, oder die Schieberichtung fällt mit der axialen Richtung der Antriebseinrichtung zusammen. Die jeweilige Einlegestellung wird auch als Eingelegtstellung bezeichnet, und die Neutralstellung wird beispielsweise auch als Ausgelegtstellung bezeichnet. Die erste Einlegestellung ist eine erste Stellung oder wird auch als erste Stellung bezeichnet, die zweite Einlegestellung ist eine zweite Stellung oder wird auch als zweite Stellung bezeichnet, und die Neutralstellung ist eine dritte Stellung oder wird auch als dritte Stellung bezeichnet.
In der ersten Einlegestellung ist die Schiebemuffe über die Schiebemuffeninnenverzahnung und die erste Außenverzahnung drehfest mit dem zweiten Getriebeelement verbunden. Des Weiteren ist in der ersten Einlegestellung die Schiebemuffe über die Schiebemuffenaußenverzahnung und Innenverzahnung drehfest mit dem ersten Getriebeelement verbunden, sodass in der ersten Einlegestellung das erste Getriebeelement und das zweite Getriebeelement mittels der Schiebemuffe drehfest miteinander verbunden sind, sodass die Schiebemuffe, das erste Getriebeelement und das zweite Getriebeelement eine erste Dreheinheit bilden, die sozusagen als Block um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar ist. Außerdem ist die erste Dreheinheit um die Drehachse relativ zu dem dritten Getriebeelement drehbar. Somit ist es insbesondere vorgesehen, dass in der ersten Einlegestellung die Schiebemuffeninnenverzahnung nicht in die zweite Außenverzahnung eingreift, sodass in der ersten Einlegestellung die Schiebemuffeninnenverzahnung und somit die Schiebemuffe von dem dritten Getriebeelement entkoppelt ist, sodass das dritte Getriebeelement von der ersten Dreheinheit entkoppelt und somit um die Drehachse relativ zu der ersten Dreheinheit drehbar ist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist es in der ersten Einlegestellung vorgesehen, dass die Schiebemuffeninnenverzahnung bezogen auf die erste Außenverzahnung und die zweite Außenverzahnung ausschließlich in die erste Außenverzahnung eingreift.
In der zweiten Einlegestellung ist die Schiebemuffe über die Schiebemuffeninnenverzahnung und die zweite Außenverzahnung drehfest mit dem dritten Getriebeelement verbunden, und in der zweiten Einlegestellung ist die Schiebemuffe über die Schiebemuffenaußenverzahnung und die Innenverzahnung drehfest mit dem ersten Getriebeelement verbunden. Somit sind in der zweiten Einlegestellung das erste Getriebeelement und das dritte Getriebeelement und die Schiebemuffe drehfest miteinander verbunden. Mit anderen Worten sind in der zweiten Einlegestellung das erste Getriebeelement und das dritte Getriebeelement mittels der Schiebemuffe drehfest miteinander verbunden, sodass beispielsweise in der zweiten Einlegestellung die Schiebemuffe, das erste Getriebeelement und das dritte Getriebeelement eine zweite Dreheinheit bilden, die sozusagen als Block um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse und insbesondere auch relativ zu dem zweiten Getriebeelement drehbar ist. Somit ist in der zweiten Einlegestellung das zweite Getriebeelement relativ zu der zweiten Dreheinheit, das heißt relativ zu der Schiebemuffe, relativ zu dem ersten Getriebeelement und relativ zu dem dritten Getriebeelement drehbar.
Somit ist es in der zweiten Einlegestellung vorgesehen, dass das zweite Getriebeelement von der Schiebemuffe und auch von dem ersten Getriebeelement und von dem dritten Getriebeelement entkoppelt ist, sodass das zweite Getriebeelement um die Drehachse relativ zu der zweiten Dreheinheit drehbar ist. In der zweiten Einlegestellung greift die Schiebemuffeninnenverzahnung in die zweite Außenverzahnung, jedoch nicht in die erste Außenverzahnung ein. Mit anderen Worten ist es beispielsweise in der zweiten Einlegestellung vorgesehen, dass die Schiebemuffeninnenverzahnung bezogen auf die erste Außenverzahnung und die zweite Außenverzahnung ausschließlich in die zweite Außenverzahnung eingreift, sodass das zweite Getriebeelement von der Dreheinheit entkoppelt und um die Drehachse relativ zu der zweiten Dreheinheit drehbar ist.
In der Neutralstellung ist die Schiebemuffe bezogen auf die Getriebeelemente lediglich beziehungsweise ausschließlich mit dem ersten Getriebeelement drehfest verbunden, indem die Schiebemuffe über die Schiebemuffenaußenverzahnung und die Innenverzahnung drehfest mit dem ersten Getriebeelement verbunden ist. Dies bedeutet, dass in der Neutralstellung die Schiebemuffeninnenverzahnung weder in die erste Außenverzahnung noch in die zweite Außenverzahnung eingreift, sodass in der Neutralstellung sowohl das zweite Getriebeelement als auch das dritte Getriebeelement von der Schiebemuffe und somit von dem ersten Getriebeelement entkoppelt sind. Somit sind die Getriebeelemente in der Neutralstellung um die Drehachse relativ zueinander drehbar. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt greift in der Neutralstellung die Schiebemuffeninnenverzahnung weder in die erste Außenverzahnung noch in die zweite Außenverzahnung ein.
Da die Schiebemuffenaußenverzahnung in die Innenverzahnung eingreift, ist die Schiebemuffe mit dem ersten Getriebeelement formschlüssig permanent drehfest verbunden. Da in der jeweiligen Einlegestellung die Schiebemuffeninnenverzahnung in die jeweilige Außenverzahnung eingreift, ist in der jeweiligen Einlegestellung die Schiebemuffe formschlüssig drehfest mit dem zweiten Getriebeelement beziehungsweise mit dem dritten Getriebeelement verbunden, sodass die Schiebemuffe als ein formschlüssiges Schaltelement, insbesondere als ein Klauenschaltelement, ausgebildet ist. Bei der Erfindung kann dabei eine besonders kompakte Bauweise der die Schiebemuffe und somit die Schiebemuffenaußenverzahnung und die Schiebemuffeninnenverzahnung sowie vorzugsweise die Innenverzahnung und die Außenverzahnung umfassenden Schalteinrichtung, insbesondere der Schiebemuffe an sich, dargestellt werden, sodass eine besonders kompakte Bauweise der elektrischen Antriebseinrichtung insgesamt darstellbar ist. Insbesondere ist die Schiebemuffe als Schaltelement besonders bauraumgünstig anordenbar, sodass im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen neue, vorteilhafte Getriebestrukturen dargestellt werden können.
Um eine besonders kompakte Bauweise realisieren zu können, ist es in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass ein axialer, auch als Verstell- oder Bewegungsbereich bezeichneter Verfahrbereich, innerhalb dessen die Schiebemuffe zwischen den Stellungen verschiebbar ist, und/oder eine axiale Länge der Innenverzahnung des ersten Getriebeelements sich axial, das heißt in axialer Richtung der elektrischen Antriebseinrichtung und somit entlang der Drehachse betrachtet von der ersten Außenverzahnung des zweiten Getriebeelements bis zu der zweiten Außenverzahnung des dritten Getriebeelements erstreckt.
Eine weitere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Schiebemuffe mindestens einen radial, das heißt in radialer Richtung der Antriebseinrichtung nach außen verlaufenden Steg aufweist, welcher einen Schlitz des ersten Getriebeelements durchdringt. Der Schlitz ist vorzugsweise in axialer Richtung der Antriebseinrichtung und/oder entlang der Schieberichtung länglich und somit als Langloch ausgebildet, sodass unter insbesondere entlang der Schieberichtung erfolgendem Verschieben des Stegs in dem Schlitz die Schiebemuffe über den Steg relativ zu dem ersten Getriebeelement und beispielsweise auch relativ zu dem zweiten Getriebeelement und relativ zu dem dritten Getriebeelement zwischen den Stellungen axial, das heißt in axialer Richtung der Antriebseinrichtung verschiebbar ist. Dadurch kann die Schiebemuffe besonders bauraumgünstig verschoben werden.
Es ist erkennbar, dass mittels der Schiebemuffe das erste Getriebeelement wahlweise mit dem zweiten Getriebeelement oder mit dem dritten Getriebeelement gekoppelt werden kann. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte und bedarfsgerechte Schaltung der Antriebseinrichtung realisiert werden. Insbesondere kann beispielsweise eine besonders vorteilhafte Schaltung von Gängen der Antriebseinrichtung, insbesondere des Getriebes, realisiert werden, und dies auf besonders bauraumgünstige Weise. Somit können eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit und somit ein besonders vorteilhafter Betrieb der Antriebseinrichtung dargestellt werden.
Beispielsweise können wenigstens oder genau zwei Fahrmodi geschaltet werden. Beispielsweise ist in der ersten Einlegestellung ein erster Fahrmodus eingelegt, das heißt geschaltet oder aktiviert, während der zweite Fahrmodus ausgelegt, das heißt deaktiviert ist. In der zweiten Einlegestellung ist beispielsweise der zweite Fahrmodus eingelegt, das heißt aktiviert, während der erste Fahrmodus ausgelegt, das heißt deaktiviert, mithin nicht geschaltet ist. Die Fahrmodi unterscheiden sich beispielsweise in der kinematischen Anbindung einer E-Maschine an das Getriebe voneinander, über welche beispielsweise die Wirkungsweise der Antriebseinrichtung, insbesondere von der elektrischen Maschine und ganz insbesondere dem Rotor, zu den Fahrzeugrädern bestimmt wird.
Da der Steg den Schlitz des ersten Getriebeelements durchdringt, durchdringt der Steg das erste Getriebeelement, sodass der Steg sozusagen das erste Getriebeelement durchkreuzt oder überkreuzt. Dadurch kann die Schiebemuffe besonders bauraumgünstig verschoben und somit geschaltet werden.
Eine weitere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass sich der Steg in radialer Richtung der elektrischen Antriebseinrichtung nach außen hin von einem Zylinderabschnitt der Schiebemuffe weg erstreckt. Der Zylinderabschnitt ist innenumfangsseitig und/oder außenumfangsseitig zylindrisch, das heißt in Form eines geraden Kreiszylinders, insbesondere eines geraden Hohlzylinders, ausgebildet. Dabei ist die Schiebemuffeninnenverzahnung an einer radial, das heißt in radialer Richtung der Antriebseinrichtung nach innen weisenden Innenseite des Zylinderabschnitts vorgesehen. Vorzugsweise sind der Zylinderabschnitt und die Schiebemuffeninnenverzahnung einstückig miteinander ausgebildet, das heißt aus einem einzigen Stück gebildet und somit durch einen Monoblock gebildet oder als ein Monoblock ausgebildet. Ferner ist es denkbar, dass die Schiebemuffeninnenverzahnung und der Zylinderabschnitt separat voneinander ausgebildet und miteinander verbunden sind. Die Schiebemuffenaußenverzahnung ist an einer radial, das heißt in radialer Richtung der Antriebseinrichtung nach außen weisenden und somit von der Innenseite weg weisenden Außenseite des Zylinderabschnitts vorgesehen. Dabei ist es denkbar, dass die Schiebemuffenaußenverzahnung und der Zylinderabschnitt einstückig miteinander ausgebildet, das heißt aus einem einzigen Stück gebildet sind. Ferner ist es denkbar, dass die Schiebemuffenaußenverzahnung und der Zylinderabschnitt separat voneinander ausgebildet und miteinander verbunden sind. Dabei kann eine besonders kompakte Bauweise der Antriebseinrichtung dargestellt werden.
Um die Schiebemuffe besonders bauraumgünstig verschieben zu können, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ein axial, das heißt in axialer Richtung der Antriebseinrichtung und somit beispielsweise entlang der Schieberichtung insbesondere relativ zu dem Gehäuse verschiebbares Betätigungselement vorgesehen, welches beispielsweise als eine Schaltgabel ausgebildet sein kann. Insbesondere ist die Schiebemuffe relativ zu dem Gehäuse verschiebbar.
Mittels des Betätigungselements ist unter axialem Verschieben des Betätigungselements die Schiebemuffe axial zwischen den Stellungen verschiebbar. Mit anderen Worten, um die Schiebemuffe in axialer Richtung der auch als Antriebssystem bezeichneten Antriebseinrichtung insbesondere relativ zu dem Gehäuse zu verschieben, wird das Betätigungselement axial, das heißt in axialer Richtung der Antriebseinrichtung, insbesondere relativ zu dem Gehäuse, verschoben.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Schiebemuffe über den Steg mittels des Betätigungselements unter axialem Verschieben des Betätigungselements axial zwischen den Stellungen verschiebbar ist.
Vorzugsweise sind der Steg und der Zylinderabschnitt einstückig miteinander ausgebildet, das heißt aus einem einzigen Stück gebildet. Dies bedeutet, dass der Zylinderabschnitt und der Steg vorzugsweise nicht aus separat voneinander ausgebildeten und miteinander verbundenen Teilen zusammengesetzt sind, sondern vorzugsweise sind der Zylinderabschnitt und der Steg aus einem einzigen Stück gebildet und somit durch einen Monoblock gebildet oder als ein Monoblock ausgebildet. Ferner ist es denkbar, dass der Steg und der Zylinderabschnitt separat voneinander ausgebildet und, insbesondere drehfest und/oder in axialer Richtung der Antriebseinrichtung, miteinander verbunden sind. Dadurch kann eine besonders einfache Montage und somit eine besonders kompakte Bauweise realisiert werden.
Um die Schiebemuffe axial, das heißt in axialer Richtung der Antriebseinrichtung und insbesondere relativ zu dem Gehäuse zu verschieben, wird das Betätigungselement axial, insbesondere relativ zu dem Gehäuse, verschoben. Dabei wirkt das Betätigungselement mit dem Steg zusammen, insbesondere derart, dass das Betätigungselement mit dem Steg gekoppelt ist. Dies bedeutet, dass eine Kraft, mittels welcher das Betätigungselement und über dieses die Schiebemuffe verschiebbar ist oder verschoben wird, von dem Betätigungselement auf den Steg und somit über den Steg auf die Schiebemuffe übertragbar ist oder übertragen wird, um dadurch die Schiebemuffe über den Steg mittels des Betätigungselements axial zu verschieben, insbesondere dadurch, dass das Betätigungselement axial verschoben wird. Dadurch kann eine besonders kompakte Bauweise dargestellt werden.
Ist das Betätigungselement beispielsweise als die genannte Schaltgabel ausgebildet, so ist es denkbar, dass die Schaltgabel den Steg umgreift, insbesondere in um die axiale Richtung der Antriebseinheit verlaufender Umfangsrichtung der Schiebemuffe betrachtet in einem oder über einen Winkelbereich, welcher beispielsweise größer als 90 Grad ist.
Um eine besonders kompakte Bauweise der Schiebemuffe realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das erste Getriebeelement eine Durchgangsöffnung aufweist, welche insbesondere in radialer Richtung der Antriebseinrichtung durchgängig ist. Das Betätigungselement greift durch die Durchgangsöffnung des ersten Getriebeelements hindurch, sodass die Durchgangsöffnung des Getriebeelements von dem Betätigungselement durchdrungen ist. Das Betätigungselement greift dabei in eine korrespondierende Ausnehmung der Schiebemuffe ein, welche unter axialem Verschieben des Betätigungselements in der Durchgangsöffnung mittels des Betätigungselements relativ zu dem ersten Getriebeelement zwischen den Stellungen axial verschiebbar ist. Mit anderen Worten, um hierbei die Schiebemuffe besonders bauraumgünstig zwischen den Stellungen axial zu verschieben, wird das Betätigungselement axial verschoben, wobei das Betätigungselement in der Durchgangsöffnung des ersten Getriebeelements verschoben wird. Die Durchgangsöffnung des ersten Getriebeelements ist dabei vorzugsweise entlang der Schieberichtung beziehungsweise in axialer Richtung der Antriebseinrichtung länglich und somit beispielsweise als ein Langloch ausgebildet, sodass das Betätigungselement, während es die Durchgangsöffnung des ersten Getriebeelements durchdringt, in der Durchgangsöffnung des ersten Getriebeelements und relativ zu dem ersten Getriebeelement axial verschoben werden kann, um hierdurch die Schiebemuffe axial zu verschieben. Dadurch kann der Bauraumbedarf der Schalteinrichtung und somit der Antriebseinrichtung insgesamt besonders gering gehalten werden.
Um eine besonders vorteilhafte, bauraumgünstige und bedarfsgerechte Verschiebung der Schiebemuffe realisieren zu können, ist bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine elektromechanische oder hydraulische Betätigungseinrichtung vorgesehen, mittels welcher das Betätigungselement und über das Betätigungselement die Schiebemuffe axial verschiebbar ist.
Schließlich hat es sich zur Realisierung eines besonders geringen Bauraumbedarfs als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das erste Getriebeelement als eine Rotorwelle des Rotors der elektrischen Maschine ausgebildet ist. Vorzugsweise ist dabei das zweite Getriebeelement als ein erstes Planetenradsatzelement eines Planentenradsatzes, insbesondere des Getriebes, ausgebildet. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das dritte Getriebeelement als ein zweites Planetenradsatzelement des Planentenradsatzes ausgebildet ist. Mit anderen Worten, vorzugsweise weist die elektrische Antriebseinrichtung, insbesondere das zuvor genannte Getriebe den genannten Planentenradsatz auf, welcher auch einfach als Planetensatz bezeichnet wird. Der Planentenradsatz weist ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad auf. Außerdem weist der Planentenradsatz beispielsweise wenigstens ein Planentenrad auf, welches drehbar an dem Planetenträger gehalten ist und, insbesondere gleichzeitig, mit dem Sonnenrad und mit dem Hohlrad kämmt. Das Sonnenrad, der Planetenträger und das Hohlrad werden auch als Getriebeelemente oder Planetenradsatzelemente des Planentenradsatzes bezeichnet, sodass das zweite Getriebeelement ein erstes der Planetenradsatzelemente des Planentenradsatzes und das dritte Getriebeelement ein zweites der Planetenradsatzelemente des Planentenradsatzes ist. Dadurch kann auf besonders bauraumgünstige Weise eine besonders vorteilhafte Schaltbarkeit und in der Folge eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit und ein besonders vorteilhafter Betrieb der Antriebseinrichtung dargestellt werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels 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 elektrischen Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug; Fig. 2 ausschnittsweise eine schematische Vorderansicht eines Getriebes der Antriebseinrichtung;
Fig. 3 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht des Getriebes entlang einer in Fig. 2 gezeigten Schnittlinie A-A; und
Fig. 4 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht des Getriebes entlang einer in Fig. 2 gezeigten Schnittlinie B-B.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine elektrische Antriebseinrichtung 10 eines einfach auch als Fahrzeug bezeichneten Kraftfahrzeugs, welches vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet ist. Die Antriebseinrichtung 10 wird auch als Antriebssystem bezeichnet. Das Kraftfahrzeug weist in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung des Kraftfahrzeugs aufeinanderfolgend und somit hintereinander angeordnete Fahrzeugachsen auf, welche auch einfach als Achsen bezeichnet werden. Die jeweilige Fahrzeugachse weist wenigstens oder genau zwei Fahrzeugräder auf, welche auch einfach als Räder bezeichnet werden. Die jeweiligen Fahrzeugräder der jeweiligen Fahrzeugachse sind auf in Fahrzeugquerrichtung des Kraftfahrzeugs aneinander gegenüberliegenden Seiten des auch als Fahrzeug bezeichneten Kraftfahrzeugs angeordnet. Mittels des Antriebssystems sind die Fahrzeugräder wenigstens oder genau einer der Fahrzeugachsen oder die Fahrzeugräder beider Fahrzeugachsen, insbesondere rein, elektrisch antreibbar, wodurch das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Die mittels der Antriebseinrichtung 10 antreibbaren Fahrzeugräder sind in Fig. 1 besonders schematisch dargestellt und mit 12 und 14 bezeichnet. Dabei ist die die Fahrzeugräder 12 und 14 umfassende Fahrzeugachse mit 16 bezeichnet.
Die elektrische Antriebseinrichtung 10 weist eine in Fig. 1 besonders schematisch dargestellte, elektrische Maschine 18 auf, welche einen Stator 20 und einen Rotor 22 aufweist. Der Rotor 22 ist mittels des Stators 20 antreibbar und dadurch um eine Maschinendrehachse 24 relativ zu dem Stator 20 und relativ zu einem in Fig. 1 besonders schematisch dargestellten Gehäuse 26 des Antriebssystems drehbar. Über den Rotor 22 kann die elektrische Maschine 18 Antriebsdrehmomente zum Antreiben der Fahrzeugräder 12 und 14 bereitstellen.
Die elektrische Antriebseinrichtung 10 weist ein Getriebe 28 auf, welches ein in Fig. 1 besonders schematisch dargestelltes, erstes Getriebeelement 30, ein zweites Getriebeelement 32 und ein drittes Getriebeelement 34 aufweist. Beispielsweise weist das Getriebe 28 einen Planentenradsatz 36 auf, welcher auch einfach als Planetensatz bezeichnet wird. Der Planentenradsatz 36 weist ein Sonnenrad, einen Planetenträger, welcher auch als Steg bezeichnet wird, und ein Hohlrad auf. Beispielsweise weist der Planentenradsatz 36 wenigstens ein oder mehrere Planentenräder auf. Das jeweilige Planentenrad ist drehbar an dem Planetenträger gelagert und kämmt, insbesondere gleichzeitig, mit dem Sonnenrad und mit dem Hohlrad. Das Sonnenrad, der Planetenträger und das Hohlrad werden auch als Planetenradsatzelemente des Planentenradsatzes 36 bezeichnet. Der Rotor 22 weist beispielsweise eine Rotorwelle auf, über welche der Rotor 22 das jeweilige Antriebsdrehmoment bereitstellen kann. Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel ist das erste Getriebeelement 30 beispielsweise die Rotorwelle des Rotors 22. Das Getriebeelement 32 ist beispielsweise ein erstes der Planetenradsatzelemente, und das Getriebeelement 34 ist beispielsweise ein zweites der Planetenradsatzelemente. In Fig. 1 sind weitere, zusätzlich zu den Getriebeelementen 30, 32 und 34 vorgesehene Getriebekomponenten des Getriebes 28 mit 37 veranschaulicht.
Durch einen Pfeil 39 ist veranschaulicht, dass das Getriebeelement 30 mit der weiteren Getriebekomponente 37 drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, verbindbar oder verbunden ist. Somit kann beispielsweise von dem Getriebeelement 30 das jeweilige Antriebsdrehmoment in den Planentenradsatz 36 eingeleitet werden. Der Planentenradsatz 36 kann beispielsweise, insbesondere über das Getriebeelement 32 oder das Getriebeelement 34, ein jeweiliges, aus dem jeweiligen Antriebsdrehmoment resultierendes Eingangsdrehmoment bereitstellen, welches zum Antreiben der Fahrzeugräder 12 und 14 verwendbar ist. Die Getriebeelemente 30, 32 und 34 sind um die einfach auch als Drehachse bezeichnete Maschinendrehachse 24 relativ zu dem Gehäuse 26 drehbar. Beispielsweise sind die Getriebeelemente 32, 34 und 30 in dem Gehäuse 26 angeordnet.
Um nun das erste Getriebeelement 30 wahlweise mit dem Getriebeelement 32 oder dem
Getriebeelement 34 drehfest verbinden zu können, ist eine Schalteinrichtung 38 vorgesehen, die im Folgenden noch genauer erläutert wird. Die Schalteinrichtung 38 weist eine Schiebemuffe 40 auf, welche entlang einer durch einen Doppelpfeil 42 veranschaulichten Schieberichtung relativ zu dem Gehäuse 26 zwischen wenigstens einer ersten Einlegestellung, wenigstens einer zweiten Einlegestellung und wenigstens einer Neutralstellung verschiebbar ist. Es ist erkennbar, dass die Schieberichtung in axialer Richtung des Antriebssystems verläuft oder mit der axialen Richtung zusammenfällt, sodass die Schiebemuffe 40 relativ zu dem Gehäuse 26 verschiebbar ist. Die erste Einlegestellung wird auch als erste Stellung bezeichnet, die zweite Einlegestellung wird auch als zweite Stellung bezeichnet, und die Neutralstellung wird auch als dritte Stellung bezeichnet. Somit kann die Schiebemuffe 40 axial zwischen den Stellungen relativ zu dem Gehäuse 26 verschoben werden.
Aus einer Zusammenschau von Fig. 1 und 2 ist erkennbar, dass die Getriebeelemente 30, 32 und 34 koaxial zueinander angeordnet sind, wobei die Schiebemuffe 40 koaxial zu den Getriebeelementen 30, 32 und 34 angeordnet ist. In Fig. 2 bis 4 ist die Schalteinrichtung 38 näher veranschaulicht. Aus Fig. 3 und 4 ist erkennbar, dass die Schiebemuffe 40 eine Schiebemuffeninnenverzahnung 44 und eine Schiebemuffenaußenverzahnung 46 aufweist. Das erste Getriebeelement 30 weist eine Innenverzahnung 48 auf. Das zweite Getriebeelement 32 weist eine erste Außenverzahnung 50 auf, und das dritte Getriebeelement 34 weist eine zweite Außenverzahnung 52 auf. Über die Schiebemuffenaußenverzahnung 46 und die Innenverzahnung 48 ist die Schiebemuffe 40 permanent drehfest mit dem ersten Getriebeelement 30 verbunden. Hierzu steht die Schiebemuffenaußenverzahnung 46 permanent in Eingriff mit der Innenverzahnung 48. Die Schiebemuffe 40 ist zwischen den Stellungen relativ zu den Getriebeelementen 30, 32 und 34 und somit relativ zu der Innenverzahnung 48 und relativ zu den Außenverzahnungen 50 und 52 axial verschiebbar. In Fig. 3 ist die Neutralstellung mit N bezeichnet. Die erste Einlegestellung ist mit A bezeichnet, und die zweite Einlegestellung ist mit B bezeichnet. In der ersten Einlegestellung A ist die Schiebemuffe 40 über die Schiebemuffeninnenverzahnung 44 und die erste Außenverzahnung 50 drehfest mit dem zweiten Getriebeelement 32 und über die Schiebemuffenaußenverzahnung 46 und die Innenverzahnung 48 drehfest mit dem ersten Getriebeelement 30 verbunden, indem die Schiebemuffeninnenverzahnung 44 in die erste Außenverzahnung 50 und die Schiebemuffenaußenverzahnung 46 in die Innenverzahnung 48 eingreift, während das Getriebeelement 34 von der Schiebemuffe 40 und somit von den Getriebeelementen 30 und 32 entkoppelt und somit um die Drehachse relativ zu der Schiebemuffe 40 und relativ zu den Getriebeelementen 30 und 32 drehbar ist. Dies ist dadurch realisiert, dass in der ersten Einlegestellung A die Schiebemuffeninnenverzahnung 44 zwar in die erste Außenverzahnung 50, nicht jedoch auch in die zweite Außenverzahnung 52 eingreift.
In der zweiten Einlegestellung B ist die Schiebemuffe 40 über die Schiebemuffeninnenverzahnung 44 und die zweite Außenverzahnung 52 drehfest mit dem Getriebeelement 34 und über die Schiebemuffenaußenverzahnung 46 und die Innenverzahnung 48 drehfest mit dem ersten Getriebeelement 30 verbunden, während das Getriebeelement 32 von der Schiebemuffe 40 und von den Getriebeelementen 30 und 34 entkoppelt und somit um die Drehachse relativ zu der Schiebemuffe 40 und relativ zu den Getriebeelementen 30 und 34 drehbar ist. Dies ist dadurch realisiert, dass in der zweiten Einlegestellung B die Schiebemuffeninnenverzahnung 44 in die Außenverzahnung 52, nicht jedoch auch in die Außenverzahnung 50 eingreift. Somit ist in der ersten Einlegestellung A das Getriebeelement 32 mittels der Schiebemuffe 40 drehfest mit dem Getriebeelement 30 verbunden, während das Getriebeelement 34 um die Drehachse relativ zu den Getriebeelementen 30 und 32 und relativ zu der Schiebemuffe 40 drehbar ist. In der zweiten Einlegestellung B ist das Getriebeelement 34 mittels der Schiebemuffe 40 drehfest mit dem Getriebeelement 30 verbunden, während das Getriebeelement 32 von der Schiebemuffe 40 und von den Getriebeelementen 30 und 34 entkoppelt und somit um die Drehachse relativ zu den Getriebeelementen 30 und 34 und relativ zu der Schiebemuffe 40 drehbar ist.
In der Neutralstellung N ist die Schiebemuffe 40 bezogen auf die Getriebeelemente 30, 32 und 34 lediglich mit dem ersten Getriebeelement 30 drehfest verbunden, indem die Schiebemuffe 40 über ihre Schiebemuffenaußenverzahnung 46 und die Innenverzahnung 48 drehfest mit dem Getriebeelement 30 verbunden ist. In der Neutralstellung N greift die Schiebemuffeninnenverzahnung 44 weder in die Außenverzahnung 50 noch in die Außenverzahnung 52 ein. Somit sind alle drei Getriebeelemente 30, 32 und 34 in der Neutralstellung N voneinander entkoppelt und somit um die Drehachse relativ zueinander drehbar.
Besonders gut aus Fig. 3 ist erkennbar, dass bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel die Schiebemuffe 40 zweiteilig ausgebildet ist und dabei ein erstes Muffenteil 54 und ein zweites Muffenteil 56 aufweist. Die Muffenteile 54 und 56 sind separat voneinander ausgebildet und, insbesondere drehfest und in axialer Richtung der Antriebseinrichtung 10, miteinander verbunden. Hierfür ist beispielsweise ein Verbindungselement 58 vorgesehen, welches beispielsweise separat von den Muffenteilen 54, 56 ausgebildet ist. Beispielsweise ist das Verbindungselement 58 als ein Sicherungsring ausgebildet, mittels welchem das Muffenteil 56 an dem Muffenteil 54 gesichert ist, insbesondere derart, dass um die Drehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen den Muffenteilen 54, 56 und in axialer Richtung der Antriebseinrichtung 10 erfolgende Relativbewegungen zwischen den Muffenteilen 54, 56 unterbunden sind.
Es ist erkennbar, dass das Muffenteil 56 einen auch als Lasche bezeichneten Steg 60 aufweist, welcher sich zumindest im Wesentlichen in radialer Richtung des Antriebssystems 10 erstreckt. Dabei weist das Muffenteil 56 einen Zylinderabschnitt 62 auf, welcher außenumfangsseitig und/oder innenumfangsseitig zylindrisch ausgebildet ist. Der Steg 60 erstreckt sich in radialer Richtung der Antriebseinrichtung 10 nach außen von dem Zylinderabschnitt 62 weg. Das erste Getriebeelement 30 weist eine auch als Fenster bezeichnete Durchgangsöffnung 64 auf, welche von dem Steg 60 durchdrungen ist. Der Steg 60 ist somit teilweise auf einer ersten Seite S1 und teilweise auf einer zweiten Seite S2 des ersten Getriebeelements 30 angeordnet, wobei die zweite Seite S2 in radialer Richtung der Antriebseinrichtung 10 nach innen und von der Seite S2 weg weist, sodass die Seite S1 in radialer Richtung der Antriebseinrichtung 10 nach außen und insbesondere von den Außenverzahnungen 50 und 52 und von der Schiebemuffeninnenverzahnung 44 weg weist. Dies bedeutet, dass die Außenverzahnungen 50 und 52 und die Schiebemuffeninnenverzahnung 44 auf der Seite S2 angeordnet sind, wobei auch der Zylinderabschnitt 62 und ein erster Teil des Stegs 60 auf der Seite S2 angeordnet sind. Ein zweiter Teil des Stegs 60 und das Muffenteil 54 sind auf der ersten Seite S1 angeordnet. Beispielsweise ist die Durchgangsöffnung 64 ein Schlitz. Insbesondere erstreckt sich die Durchgangsöffnung 64 in axialer Richtung der Antriebseinrichtung 10 länglich, sodass der Steg 60 axial, das heißt in axialer Richtung der Antriebseinrichtung 10 in der Durchgangsöffnung 64 relativ zu dem Getriebeelement 30 verschoben werden kann. Mit dem Steg 60 sind das Muffenteil 56 und das Muffenteil 54 und somit die Schiebemuffe 40 insgesamt axial relativ zu den Getriebeelementen 30, 32 und 34 mitverschiebbar, wodurch die Schiebemuffe 40 axial und relativ zum Gehäuse 26 und relativ zu den Getriebeelementen 30, 32 und 34 zwischen den Stellungen verschoben werden kann.
Es ist erkennbar, dass die Außenverzahnungen 50 und 52 radial, das heißt in radialer Richtung der elektrischen Antriebseinrichtung 10 betrachtet, innerhalb der Innenverzahnung 48 angeordnet sind. Dabei ist auch die Innenverzahnung 48 auf der Seite S2 angeordnet. Besonders gut aus Fig. 2 ist erkennbar, dass sich der auch als Lasche bezeichnete Steg 60 in um die Drehachse und somit um die axiale Richtung der Antriebseinrichtung 10 verlaufender Umfangsrichtung der Schiebemuffe 40 über einen Winkelbereich erstreckt, welcher beispielsweise größer als 10 Grad ist. Des Weiteren ist aus Fig. 3 und 4 erkennbar, dass die Schiebemuffeninnenverzahnung 44 an einer in radialer Richtung der Antriebseinrichtung 10 nach innen weisenden Innenseite 66 des Zylinderabschnitts 62 vorgesehen ist, und die Schiebemuffenaußenverzahnung 46 ist an einer in radialer Richtung der Antriebseinrichtung 10 nach außen weisenden Außenseite 68 des Zylinderabschnitts 62 vorgesehen. Dadurch kann eine besonders kompakte Bauweise realisiert werden.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Schiebemuffe 40 mehrere, insbesondere wenigstens oder genau drei Stege 60 aufweist, welche beispielsweise in Umfangsrichtung der Antriebseinrichtung 10 und somit der Schiebemuffe 40 gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Demzufolge weist beispielsweise das Getriebeelement 30 mehrere, insbesondere wenigstens oder genau drei Durchgangsöffnungen 64 auf, welche von den jeweiligen Stegen 60 in radialer Richtung durchdrungen sind und in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Die Durchgangsöffnung 64 weist in radialer Richtung nach außen hin betrachtet eine solch große Erstreckung auf, dass die in radialer Richtung nach außen verlaufende Erstreckung der Durchgangsöffnung 64 größer oder gleich einer in radialer Richtung nach außen verlaufenden Erstreckung des Stegs 60 ist. Dadurch kann der Steg 60 in axialer Richtung in die Durchgangsöffnung 64 eingesteckt werden, sodass das Muffenteil 56 in axialer Richtung an dem Muffenteil 54 montiert und beispielsweise mittels des Verbindungselements 58 gesichert werden kann. Dadurch kann eine einfache und kostengünstige Montage gewährleistet werden. Die Außenverzahnungen 50 und 52, die Innenverzahnung 48 sowie die Schiebemuffenaußenverzahnung 46 und die Schiebemuffeninnenverzahnung 44 sind vorzugsweise als Schiebeverzahnungen ausgebildet, welche es ermöglichen, dass die Schiebemuffe 40 zwischen den Stellungen axial relativ zu den Getriebeelementen 30, 32 und 34 verschoben werden kann.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung könnten aber auch alternativ Verbindungselement 58 und Steg 60 durch mehrere Zylinderstifte, beispielsweise drei Zylinderstifte, ersetzt werden, die senkrecht zur Drehachse, also in einer radialen Richtung angeordnet sind und das Muffenteil 54 sowie das Muffenteil 56 drehfest und axial fest verbinden und somit Relativbewegungen unterbinden. Ebenso werden dann beide Muffenteile 54 und 56 und das erste Getriebeelement 30 mit den Zylinderstiften drehfest über die Durchgangsöffnung 64, welche beispielsweise als Langloch oder Schlitz ausgeführt ist, verbunden, oder es werden beide Muffenteile 54 und 56 und das erste Getriebeelement 30 mit den Zylinderstiften drehfest über mehrere Durchgangsöffnungen 64 verbunden. Die Schiebemuffe 40, insbesondere das Muffenteil 54, weist eine beispielsweise als Nut ausgebildete Ausnehmung 70 auf. Die Ausnehmung 70 ist beispielsweise eine Ringnut, welche beispielsweise in um die axiale Richtung verlaufender Umfangsrichtung der Antriebseinrichtung 10 und somit der Schiebemuffe 40, insbesondere vollständig, umläuft. Die Antriebseinrichtung 10 weist beispielsweise ein in Fig. 3 besonders schematisch dargestelltes Betätigungselement 72 auf, welches separat von der Schiebemuffe 40 ausgebildet ist. Es ist erkennbar, dass das Betätigungselement 72 in die Ausnehmung 70 eingreift, wodurch das Betätigungselement 72 mit der Schiebemuffe 40 zusammenwirkt. Beispielsweise ist das Betätigungselement 72 eine Schaltgabel, die über einen in Umfangsrichtung verlaufenden Winkelbereich in die Ausnehmung 70 eingreift und dadurch die Schiebemuffe 40 über den Winkelbereich umgreift. Vorzugsweise ist der Winkelbereich größer als 90 Grad. Insbesondere kann der Winkelbereich kleiner oder gleich 180 Grad sein. Das Betätigungselement 72 kann relativ zu dem Gehäuse 26 und relativ zu den Getriebeelementen 30, 32 und 34 axial, das heißt in axialer Richtung der Antriebseinrichtung 10 verschoben werden. Da das Betätigungselement 72 in die Ausnehmung 70 eingreift, ist das Betätigungselement 72 formschlüssig mit der Schiebemuffe 40 gekoppelt, sodass durch axiales Verschieben des Betätigungselements 72 die Schiebemuffe 40 axial mit dem Betätigungselement 72 relativ zu den Getriebeelementen 30, 32 und 34 mitverschoben wird. Somit kann die Schiebemuffe 40 durch axiales Verschieben des Betätigungselements 72 axial zwischen den Stellungen verschoben werden. Vorgesehen ist dabei beispielsweise eine in Fig. 3 besonders schematisch dargestellte Betätigungseinrichtung 74, welche beispielsweise elektromechanisch oder hydraulisch betreibbar und somit als elektromechanische oder hydraulische Betätigungseinrichtung ausgebildet ist. Mittels der Betätigungseinrichtung 74 können das Betätigungselement 72 und mit diesem die Schiebemuffe 40 axial verschoben werden, um dadurch eine bauraumgünstige und bedarfsgerechte Verschiebung der Schiebemuffe 40 realisieren zu können.
Bezugszeichenliste
10 elektrische Antriebseinrichtung
12 Fahrzeugrad
14 Fahrzeugrad
16 Fahrzeugachse
18 elektrische Maschine
20 Stator
22 Rotor
24 Maschinendrehachse
26 Gehäuse
28 Getriebe
30 erstes Getriebeelement
32 zweites Getriebeelement
34 drittes Getriebeelement
36 Planentenradsatz
37 Getriebekomponente
38 Schalteinrichtung
39 Pfeil
40 Schiebemuffe
42 Doppelpfeil
44 Schiebemuffeninnenverzahnung
46 Schiebemuffenaußenverzahnung
48 Innenverzahnung
50 erste Außenverzahnung
52 zweite Außenverzahnung
54 Muffenteil
56 Muffenteil
58 Verbindungselement
60 Steg
62 Zylinderabschnitt
64 Durchgangsöffnung
66 Innenseite
68 Außenseite
70 Nut
72 Betätigungselement
74 Betätigungseinrichtung S1 Seite
S2 Seite
A erste Einlegestellung
B zweite Einlegestellung
N Neutralstellung

Claims

Patentansprüche Elektrische Antriebseinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem ersten Getriebeelement (30), welches eine Innenverzahnung (48) aufweist, mit einem koaxial zum ersten Getriebeelement (30) angeordneten, zweiten Getriebeelement (32), welches eine radial innerhalb der Innenverzahnung (48) angeordnete, erste Außenverzahnung (50) aufweist, mit einem koaxial zu dem ersten Getriebeelement (30) und koaxial zu dem zweiten Getriebeelement (32) angeordneten, dritten Getriebeelement (34), welches eine radial innerhalb der Innenverzahnung (48) angeordnete, zweite Außenverzahnung (52) aufweist, und mit einer Schiebemuffe (40), welche:
- eine Schiebemuffeninnenverzahnung (44) aufweist;
- eine Schiebemuffenaußenverzahnung (46) aufweist;
- über die Schiebemuffenaußenverzahnung (46) und die Innenverzahnung (48) permanent drehfest mit dem ersten Getriebeelement (30) verbunden ist; und
- verschiebbar ist zwischen: o wenigstens einer ersten Einlegestellung (A) als erster Stellung, in welcher die Schiebemuffe (40) über die Schiebemuffeninnverzahnung (44) und die erste Außenverzahnung (50) drehfest mit dem zweiten Getriebeelement (32) und über die Schiebemuffenaußenverzahnung (46) und die Innenverzahnung (48) drehfest mit dem ersten Getriebeelement (30) verbunden ist; o wenigstens einer zweiten Einlegestellung (B) als zweiter Stellung, in welcher die Schiebemuffe (40) über die Schiebemuffeninnverzahnung (44) und die zweite Außenverzahnung (52) drehfest mit dem dritten Getriebeelement (34) und über die Schiebemuffenaußenverzahnung (46) und die Innenverzahnung (48) drehfest mit dem ersten Getriebeelement (30) verbunden ist; und o wenigstens einer Neutralstellung (N) als dritter Stellung aufweist, in welcher die Schiebemuffe (40) bezogen auf die Getriebeelemente (30, 32, 34) lediglich mit dem ersten Getriebeelement (30) drehfest verbunden ist, indem die Schiebemuffe (40) über die Schiebemuffenaußenverzahnung (46) und die Innenverzahnung (48) drehfest mit dem ersten Getriebeelement (30) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungselement (58) und ein Steg (60) oder mehrere Zylinderstifte vorgesehen sind und ein erstes Muffenteil (54) und ein zweites Muffenteil (56) der Schiebemuffe (40) drehfest und axial fest verbinden, wobei die Muffenteile (54, 56) und das erste Getriebeelement (30) mit den Zylinderstiften oder mit Verbindungselement (58) und Steg (60) über zumindest eine Durchgangsöffnung (64) in dem ersten Getriebeelement (30) verbunden werden. Elektrische Antriebseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein axialer Verfahrbereich, innerhalb dessen die Schiebemuffe (40) zwischen den Stellungen verschiebbar ist, und/oder eine axiale Länge der Innenverzahnung (48) des ersten Getriebeelements (30) sich axial von der ersten Außenverzahnung (50) des zweiten Getriebeelements (32) bis zur zweiten Außenverzahnung (52) des dritten Getriebeelements (34) erstreckt. Elektrische Antriebseinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Steg (60) in radialer Richtung nach außen von einem Zylinderabschnitt (62) der Schiebemuffe (40) wegerstreckt, wobei die Schiebemuffeninnenverzahnung (44) an einer radial nach innen weisenden Innenseite (66) des Zylinderabschnitts (62) vorgesehen ist, und wobei die Schiebemuffenaußenverzahnung (46) an einer radial nach außen weisenden Außenseite (68) des Zylinderabschnitts (62) vorgesehen ist. Elektrische Antriebseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine axial verschiebbares Betätigungselement (72), mittels welchem unter axialem Verschieben des Betätigungselements (72) die Schiebemuffe (40) axial zwischen den Stellungen verschiebbar ist. Elektrische Antriebseinrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebemuffe (40) über den Steg (60) mittels des Betätigungselements (72) unter axialem Verschieben des Betätigungselements (72) axial zwischen den Stellungen verschiebbar ist. Elektrische Antriebseinrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Getriebeelement (30) eine Durchgangsöffnung (64) aufweist, durch welche das Betätigungselement (72) hindurchgreift, welches in eine korrespondierende Ausnehmung (70) der Schiebemuffe (40) eingreift, welche unter axialem Verschieben des Betätigungselements (72) in der Durchgangsöffnung (64) mittels des Betätigungselements (72) relativ zu dem ersten Getriebeelement (30) zwischen den Stellungen axial verschiebbar ist. Elektrische Antriebseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch eine elektromechanische oder hydraulische Betätigungseinrichtung (74), mittels welcher das Betätigungselement (72) axial verschiebbar ist. Elektrische Antriebseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass:
- das erste Getriebeelement (30) als eine Rotorwelle eines Rotors (22) einer elektrischen Maschine (18) der elektrischen Antriebseinrichtung (10) ausgebildet ist;
- das zweite Getriebeelement (32) als ein erstes Planetenradsatzelement eines Planetenradsatzes (36) ausgebildet ist; und
- das dritte Getriebeelement (34) als ein zweites Planetenradsatzelement des Planetenradsatzes (36) ausgebildet ist.
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