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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Elektromechanischer Antrieb zumindest mit:
- - einer ersten elektrischen Maschine mit einer ersten Rotorwelle und einer zweiten elektrischen Maschine mit einer zweiten Rotorwelle
- - einer ersten Kupplung, einer zweiten Kupplung sowie einer dritten Kupplung
- - einem Abtrieb
- - einer schaltbaren ersten mechanischen Wirkverbindung zwischen der ersten elektrischen Maschine und dem Abtrieb
- - einer schaltbaren zweiten mechanischen Wirkverbindung zwischen der zweiten elektrischen Maschine und dem Abtrieb
wobei - - die erste mechanische Wirkverbindung durch eine an die erste Rotorwelle der ersten elektrischen Maschine angeschlossene erste Antriebswelle, durch ein mit der ersten Antriebswelle wirkverbundenes erstes Zahnrad, durch ein auf einer Zwischenwelle sitzendes und mit dem ersten Zahnrad im Zahneingriff stehendes erstes Zwischenrad und durch ein auf der Zwischenwelle sitzendes sowie mit einem Antriebsrad des Abtriebs im Zahneingriff stehendes Abtriebsrad und die der ersten Wirkverbindung zugeordnete erste Kupplung gebildet ist,
und wobei - - die zweite mechanische Wirkverbindung zumindest durch eine an die zweite Rotorwelle der zweiten elektrischen Maschine angeschlossene zweite Antriebswelle, durch ein mit der zweiten Antriebswelle wirkverbundenes zweites Zahnrad, durch ein auf der Zwischenwelle sitzendes zweites Zwischenrad sowie durch das mit dem Antriebsrad des Abtriebs im Zahneingriff stehende Abtriebsrad sowie durch die der zweiten Wirkverbindung zugeordnete zweite Kupplung gebildet ist,
wobei - - eine der elektrischen Maschinen einen gegensinnigen Drehsinn zur anderen der elektrischen Maschinen aufweist, wobei der Drehsinn der jeweiligen Maschine eine erste Drehrichtung um die Rotationsachse der Rotorwelle der wenigstens einen elektrischen Maschine ist, wenn in Verlaufsrichtung der Rotationsachse auf eine Frontseite dieser einen elektrischen Maschine geblickt wird, und wobei die Frontseite die Seite der elektrischen Maschine ist, an welcher eine der Antriebswellen an diese Rotorwelle angeschlossen ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft elektromechanische Antriebe in Hybridfahrzeugen oder in ausschließlich elektrisch betriebenen Fahrzeugen. Wenn diese Antriebe ein Schaltgetriebe aufweisen, ist bei der Schaltung der Gänge mit Synchronkupplungen unter Umständen mit Zugkraftunterbrechungen zu rechnen.
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In
DE 10 2011 056 929 A1 ist ein elektromechanischer Antrieb der Gattung beschrieben. Der elektromechanische Antrieb weist zwei elektrische Maschinen auf, deren Rotationsachsen koaxial zueinander ausgerichtet sind. Darüber hinaus ist der elektromechanische Antrieb mit drei Kupplungen versehen. Der Abtrieb zu zwei Fahrzeugrädern einer Achse geht über ein Differenzial. In einem ersten Fahrzustand ist eine erste mechanische Wirkverbindung vorgesehen. In dieser ersten mechanischen Wirkverbindung fließt Leistung von nur einer der elektrischen Maschinen über eine Stirnradstufe auf eine Zwischenwelle und von der Zwischenwelle aus über eine weitere Stirnradstufe und durch eine geschlossene erste Kupplung zu dem Differenzial. Dabei sind die anderen beiden Kupplungen des elektromechanischen Antriebs geöffnet. In einer zweiten mechanischen Wirkverbindung fließt Leistung von beiden der elektrischen Maschinen zunächst über getrennte Zweige von jeweils einer ersten Stirnradstufe über die Zwischenwelle und einer zweiten Stirnradstufe über die zweite bzw. dritte Kupplung auf die angetriebene Achse, an der schließlich die Leistung zusammengeführt wird. Das Differenzial ist dabei „kurzgeschlossen“, d. h., die beiden Kupplungen in dieser Anordnung gleichen im eingerückten Zustand einer Differenzialsperre. Die erste Kupplung ist offen. Daraus ergibt sich, dass, wenn die zweite Kupplung und die dritte Kupplung jeweils vollständig eingerückt sind, die natürliche Ausgleichsbewegung von Differenzdrehzahlen des Differenzials gesperrt ist. Relativdrehzahlen zwischen beiden angetriebenen Rädern der Achse sind nur durch Ansteuerung der Kupplungen im Schlupfbetrieb und/oder durch Regelung der Drehzahlen der elektrischen Maschinen möglich. Das kann gegebenenfalls mit Leistungsverlusten verbunden sein. Die drei an der angetriebenen Achse angeordneten Kupplungen beanspruchen außerdem viel Bauraum, der nicht in jedem Fall zur Verfügung steht.
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Die nachveröffentlichte
DE 10 2018 203 456 A1 offenbart einen elektromechanischen Antrieb der Gattung mit zwei elektrischen Maschinen mit zueinander gegensinnigem Drehsinn. Außerdem ist der elektromechanische Antrieb mit einer ersten Kupplung, einer zweiten Kupplung sowie mit einer dritten Kupplung versehen. Zwischen den elektrischen Maschinen und einem Abtrieb ist je eine schaltbare mechanische Wirkverbindung ausgebildet. Die erste mechanische Wirkverbindung geht von einer ersten Antriebswelle aus, welche an eine Rotorwelle der einen elektrischen Maschine angeschlossen ist, und ist durch ein mit der ersten Antriebswelle wirkverbundenes erstes Zahnrad, durch ein auf einer ersten Zwischenwelle sitzendes und mit dem ersten Zahnrad im Zahneingriff stehendes erstes Zwischenrad und durch ein auf der ersten Zwischenwelle sitzendes sowie mit einem Antriebsrad des Abtriebs im Zahneingriff stehendes Abtriebsrad sowie die erste Kupplung gebildet. Die andere Wirkverbindung geht von einer zweiten Antriebswelle aus, welche an die Rotorwelle der anderen elektrischen Maschine angeschlossen ist, und ist durch ein mit der zweiten Antriebswelle wirkverbundenes zweites Zahnrad, durch ein auf der ersten Zwischenwelle sitzendes zweites Zwischenrad sowie durch das mit dem Antriebsrad des Abtriebs im Zahneingriff stehende Abtriebsrad sowie durch die zweite Kupplung gebildet. In der zweiten mechanischen Wirkverbindung steht das zweite Zahnrad mit einem Umkehrrad im Zahneingriff und ein Umkehrrad steht mit dem auf der ersten Zwischenwelle sitzenden zweiten Zwischenrad im Zahneingriff. Dabei steht das Umkehrrad sowohl mit dem zweiten Zahnrad als auch mit dem auf der Zwischenwelle sitzenden zweiten Zwischenrad im Zahneingriff.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Antriebseinheit zu schaffen, in der die Antriebsleistung möglichst effektiv zu den angetriebenen Rädern transferiert wird und die einer einfachen und kostengünstig herzustellende Bauart entsprechen.
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Die Aufgabe ist nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass das zweite Zahnrad und das zweite Zwischenrad über zwei Umkehrräder und eine zweite Zwischenwellen miteinander wirkverbunden sind. Die Umkehrräder sitzen fest auf der zweiten Zwischenwelle. Alternativ ist wahlweise eines der Umkehrräder als Losrad über die zweite Kupplung schaltbar mit der zweiten Zwischenwelle zu verbinden oder zu trennen. Dabei befindet sich das zweite Zahnrad mit dem ersten Umkehrrad im Zahneingriff und das auf der ersten Zwischenwelle sitzende zweite Zwischenrad steht mit dem zweiten Umkehrrad im Zahneingriff. Das erste Umkehrrad und das zweite Umkehrrad sind entweder starr über die zweite Zwischenwelle miteinander gekoppelt oder die Verbindung mit der zweiten Zwischenwelle und einem jeweiligen der Umkehrräder kann über die zweite Kupplung ein- bzw. ausgekuppelt werden. Die beiden Umkehrräder weisen verglichen miteinander vorzugsweise unterschiedliche Zähnezahlen auf, sodass sich vorteilhaft in die zweite Wirkverbindung eine Unter- bzw. Übersetzung integrieren lässt. Alternativ sind die Zähnezahlen gleich, sodass an dieser Stelle lediglich eine Umkehr der Drehrichtung veranlasst ist.
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Generell ist unter einer Wirkverbindung im Sinne der beschriebenen technischen Anordnungen eine starre mechanische bzw. kinematische Wirkverbindung (wie Zahneingriff zweier Zahnräder) oder eine wiederholt ein- und ausrückbare Kupplungsverbindungen zur Übertragung von Leistung zu verstehen. Dementsprechend sind Bauelemente und Baugruppen im Sinne der Erfindung miteinander wirkverbunden, wenn zwischen diesen direkt oder unter Zwischenschaltung weiterer Bauelemente, wie Wellen, Zahnrädern oder Kupplungen, zumindest zeitweise Leistung übertragen wird.
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Mit einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine der elektrischen Maschinen in beide Drehrichtungen umschaltbar ist. Die Drehrichtung bzw. der Drehsinn von elektrischen Maschinen ist gemäß DIN EN 60034-8 definiert. Der Drehsinn ist der, der sich bei Blick auf die Antriebsseite ergibt. Die Antriebsseite ist jeweils die Seite, die das Wellenende der Rotorwelle aufweist, an die die jeweilige der beiden Antriebswellen angeschlossen ist. Der Drehsinn ergibt sich also, wenn in Verlaufsrichtung der Rotationsachse auf eine Frontseite dieser einen elektrischen Maschine geblickt wird. Die Frontseite die Seite der elektrischen Maschine ist die Seite, an welcher die jeweilige Antriebswelle an die Rotorwelle der betreffenden elektrischen Maschine angeschlossen ist. Dadurch ist ein elektromechanischer Antrieb geschaffen, mit dem trotz vereinfachter Bauweise verschiedene Leistungsübertragungszustände umsetzbar sind.
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Dementsprechend ist mit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass eine schaltbare dritte mechanische Wirkverbindung zwischen der ersten elektrischen Maschine und der zweiten elektrischen Maschine ausgebildet ist. Die dritte mechanische Wirkverbindung wird über eine Kupplung geschaltet, welche zwischen der ersten elektrischen Maschine und der zweiten elektrischen Maschine, d. h., zwischen den Antriebswellen, angeordnet ist. Über die dritte Kupplung können die Antriebswellen Leistungen übertragend miteinander verbunden bzw. voneinander getrennt werden. Die Leistung der beiden elektrischen Maschinen kann vorteilhaft am ersten Antriebsrad zusammengeführt werden. Damit ist das Schaltgetriebe des elektrischen Antriebs hinsichtlich der Abstimmung der Untersetzung- bzw. Übersetzungsstufen variabler und ein Rückwärtsgang kann vorteilhaft mit geeigneter Übersetzung und gegebenenfalls Änderung der Drehrichtung der elektrischen Maschine umgesetzt werden.
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Mit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine vierte mechanische Wirkverbindung zwischen der zweiten elektrischen Maschine und dem Abtrieb beansprucht. Die vierte mechanische Wirkverbindung wird durch eine Kopplung der dritten Wirkverbindung mit der ersten Wirkverbindung hergestellt, in dem zugleich die erste Kupplung und die dritte Kupplung geschlossen und die zweite Kupplung dabei geöffnet ist. Die Leistungen der elektrischen Maschinen werden vorteilhaft zwecks höherer Antriebsmomente des Antriebs bzw. höherer Geschwindigkeiten des Fahrzeugs summiert.
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Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass die zweite Kupplung in der zweiten Wirkverbindung eingerückt ist sowie die erste Kupplung und die dritte Kupplung ausgerückt sind.
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Eine erfindungswesentliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens eine der Kupplungen ein Freilauf ist. Das heißt, entweder nur die erste Kupplung oder nur die zweite Kupplung bzw. nur die dritte Kupplung oder nur die erste und die zweite Kupplung oder nur die zweite und die dritte Kupplung bzw. sowohl die erste Kupplung sowie die zweite Kupplung als auch die dritte Kupplung sind Freiläufe. Ein Freilauf ist zunächst nach Definition eine Kupplung, die nur in eine Drehrichtung um die Rotationsachse der über die Kupplung miteinander verbundenen Maschinenteile wirkt. Dabei ist jedoch ein schaltbarer Freilauf nicht ausgeschlossen, der wahlweise in nur die eine oder in nur die andere entgegengesetzt zu der einen wirkende Drehrichtung sperrt. Eine Freilaufkupplung wirkt bei Änderung der Drehrichtung eines der Maschinenteile bzw. wenn das eine Maschinenteil das andere Maschinenteil bei gleichem Drehsinn überholt. Derartige Freiläufe können selbstschaltende Freiläufe aber auch schaltbare Freiläufe sein. Darüber hinaus sind alle Typen von Freiläufen wie Rollenfreiläufe, Klemmkörperfreiläufe oder die sogenannten Wedge-Clutches (schaltbare Freiläufe der Anmelderin, die mit Scheiben bzw. Scheibensegmenten als Klemmkörpern ausgerüstet sind) vorgesehen.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen folgende Varianten vor:
- A. Das erste Zahnrad, welches mit der ersten Antriebswelle wirkverbunden ist, ist ein Losrad. Das Losrad sitzt zumindest in eine Drehrichtung um die Rotationsachse der Antriebswelle frei rotierbar auf der ersten Antriebswelle. Dabei kann das Losrad über die erste Kupplung Drehmomente übertragend mit der ersten Antriebswelle verbunden werden. Es ergibt sich die erste Wirkverbindung, in der die Antriebsleistung der elektrischen Maschine von der Rotorwelle aus über die erste Antriebswelle und von da aus über das mit der ersten Antriebswelle gekoppelte erste Zahnrad fließt. Das erste Zahnrad setzt die Wirkverbindung fort, weil es zugleich im Zahneingriff mit dem ersten Zwischenrad steht. Das erste Zwischenrad wiederum ist starr mit der Zwischenwelle verbunden, auf welcher ebenfalls starr das Abtriebsrad befestigt ist. Das Abtriebsrad steht schließlich am „Final Drive“ im Zahneingriff mit einem Antriebsrad des Abtriebs. Die von der ersten elektrischen Maschine aufgebrachte Leistung fließt in der ersten Wirkverbindung über die geschlossene erste Kupplung auf das erste Zahnrad und von da aus in das erste Zwischenrad und weiter über die Zwischenwelle auf das Abtriebsrad und schließlich in den Abtrieb. Die zweite Kupplung und die dritte Kupplung sind im Fahrzustand der Variante A. geöffnet.
- B. Das erste Zahnrad ist starr mit der ersten Antriebswelle wirkverbunden. Das erste Zwischenrad, das auf der ersten Zwischenwelle sitzt, ist ein Losrad. Dieses Losrad sitzt zumindest in eine Drehrichtung um die Rotationsachse der ersten Zwischenwelle frei rotierbar auf der ersten Zwischenwelle. Es kann mittels der ersten Kupplung Drehmomente übertragend mit der ersten Zwischenwelle verbunden werden. Die von der ersten elektrischen Maschine aufgebrachte Antriebsleistung fließt analog A. und entspricht damit einer Ausgestaltung der Variante A.. Die zweite Kupplung und die dritte Kupplung sind im Fahrzustand der Variante B. geöffnet.
- C. Das zweite Zahnrad ist ein Losrad auf der zweiten Antriebswelle und ist über die zweite Kupplung mit der zweiten Antriebswelle wirkverbunden. Das zweite Zahnrad steht in einem Zahneingriff mit einem ersten Umkehrrad und das zweite Zwischenrad steht im Zahneingriff mit einem zweiten Umkehrrad. Die Umkehrräder sitzen auf einer gemeinsamen zweiten Zwischenwelle. Es ergibt sich eine Ausgestaltung der zweiten Wirkverbindung, in der die Antriebsleistung der zweiten elektrischen Maschine von der Rotorwelle aus über die zweite Antriebswelle und von da über die zweite Kupplung auf das zweite Zahnrad und von dem zweiten Zahnrad aus zunächst auf das erste Umkehrrad und von dem ersten Umkehrrad aus in die die zweite Zwischenwelle fließt. Von dort fließt die Antriebsleistung auf das zweite Umkehrrad. Von dem zweitem Umkehrrad aus fließt die Antriebsleistung über das zweite Zwischenrad weiter wie nach Variante A.. Die erste und die dritte Kupplung sind im Fahrzustand der Variante D. geöffnet.
- D. Ist eine Alternative zu der Variante C.. Das zweite Zahnrad sitzt fest auf der ersten Antriebswelle. Wahlweise eines der Umkehrräder auf der Zwischenwelle ist ein Losrad, d. h., über die zweite Kupplung kann eine Wirkverbindung zwischen einem Umkehrrad und der zweiten Zwischenwelle eingerückt bzw. ausgerückt werden. Diese Wirkverbindung verläuft ansonsten dann weiter analog Variante C..
- E. Ist eine weitere Alternative zu der Variante C.. Das zweite Zahnrad und die Umkehrräder sitzen fest auf ihrer jeweiligen Welle. Das zweite Zwischenrad ist ein Losrad und kann über die zweite Kupplung mit der ersten Zwischenwelle verbunden werden. Ansonsten verläuft die zweite Wirkverbindung wie nach Variante C..
- F. Eine dritte Wirkverbindung wird durch Einrücken der dritten Kupplung hergestellt. Dabei werden die beiden Antriebswellen miteinander verbunden. Das Getriebe ist hinsichtlich der Übersetzung und der Wahl des Drehsinns der elektrischen Maschinen variabel. Eine der elektrischen Maschinen kann je nach Drehsinn angetrieben oder mitgeschleppt werden.
- G. Eine vierte Wirkverbindung wird durch eine Kombination der eingerückten dritten Kupplung und ersten Kupplung hergestellt. Dabei fließt die Leistung beider elektrischen Maschinen analog A.. Die zweite Kupplung ist geöffnet.
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Generell ist der Abtrieb vorzugsweise mit einem Differenzial versehen, welches durch das Antriebsrad angetrieben wird und von welchem aus die Leistung auf angetriebene Fahrzeugräder übertragen wird.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.
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Die 1 bis 4 zeigen schematisch stark vereinfacht jeweils einen elektromechanischen Antrieb 25, 27, 30 bzw. 31. Die elektromechanischen Antriebe 25, 27, 30 bzw. 31 weisen jede jeweils folgende Maschinenelemente bzw. Baugruppen auf:
- - eine erste elektrische Maschine 2 mit einer ersten Rotorwelle 20 sowie eine zweite elektrische Maschine 3 mit einer zweiten Rotorwelle 21,
- - eine erste Antriebswelle 9, eine zweite Antriebswelle 10, ein erstes Zahnrad 11, ein zweites Zahnrad 12, eine erste Kupplung 5, eine zweite Kupplung 6 sowie eine dritte Kupplung 7,
- - eine erste Zwischenwelle 13, ein erstes Zwischenrad 15, ein zweites Zwischenrad 16 sowie ein Abtriebsrad 18,
- - ein Umkehrrad 17
- - einen Abtrieb 8 mit einem Antriebsrad 19.
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Generell können die Kupplungen beliebig, zum Beispiel als Lamellenkupplungen oder Klauenkupplungen ausgeführt sein. Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung gilt:
- - Die erste Kupplung 5 ist ein erster Freilauf 5A.
- - Die zweite Kupplung 6 ist ein zweiter Freilauf 6A.
- - Die dritte Kupplung 7 ist ein dritter Freilauf 7A.
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Generell können die Freiläufe 5A, 6A oder 7A als selbst schaltend wahlweise jedoch auch als schaltbare Freiläufe ausgeführt sein.
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Das erste Zahnrad 11 sitzt auf der ersten Antriebswelle 9. Die erste Antriebswelle 9 ist mit der ersten Rotorwelle 20 verbunden. Das zweite Zahnrad 12 sitzt auf der zweiten Antriebswelle 10. Die zweite Antriebswelle 10 ist mit der zweiten Rotorwelle 21 verbunden. Koaxial zwischen den Antriebswellen 9 und 10 ist eine dritte Kupplung 7 angeordnet, über die eine Antriebsverbindung zwischen der ersten Antriebswelle 9 und der zweiten Antriebswelle 10 ein-bzw. ausrückbar ist. Die dritte Kupplung ist vorzugsweise ein Freilauf 7A. Die Rotorwelle 20 und 21 sowie die Antriebswellen 9 und 10 sind so zueinander koaxial angeordnet, dass sich die erste elektrische Maschine 2 und die zweite elektrische Maschine 3 mit den Frontseiten 22 und 23 einander gegenüberliegen und die Wellen 9, 10, 20 sowie 21 axial zwischen den elektrischen Maschinen 2 und 3 verlaufen. Das erste Zahnrad 11 steht im Zahneingriff mit dem ersten Zwischenrad 15. Das zweite Zahnrad 12 steht im Zahneingriff mit dem ersten Umkehrrad 17. Das erste Zwischenrad 15, das zweite Zwischenrad 16 sowie das Abtriebsrad 18 sitzen auf der ersten Zwischenwelle 13. Das Abtriebsrad 18 ist fest mit der ersten Zwischenwelle 13 verbunden und steht im Zahneingriff mit dem Antriebsrad 19. Der Abtrieb 8 ist ein Differenzial, welches stark vereinfacht dargestellt ist. Das Differenzial weist zwei Abtriebswellen 32 und 33 auf, von denen jede an ein nicht dargestelltes und über den jeweiligen Antrieb 1, 25, 26, 27, 28, 29, 30 bzw. 31 angetriebenes Fahrzeuggrad angeschlossen ist.
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1, 2, 3 und 4 - Die Antriebsvorrichtungen 25, 27, 30 und 31 weisen ein zweites Umkehrrad 24 auf. Das zweite Umkehrrad 24 sitzt gemeinsam mit dem ersten Umkehrrad 17 auf einer zweiten Zwischenwelle 14. Das zweite Umkehrrad 24 steht im Zahneingriff mit dem zweiten Zwischenrad 16.
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1 - Die Kupplungen 5, 6 und 7 des elektromechanischen Antriebs 25 sind in Reihe und gemeinsam koaxial mit den Antriebswellen 9 und 10 sowie den Rotorwellen 20 und 21 ausgerichtet. Das erste Zahnrad 11 ist ein Losrad, welches bei der geöffneten ersten Kupplung 5 frei auf der ersten Antriebswelle 9 um die Rotationsachse der ersten Antriebswelle 9 rotierbar ist. Das zweite Zahnrad 12 ist ein Losrad, welches bei geöffneter zweiter Kupplung frei auf der zweiten Antriebswelle 10 rotierbar ist. Das erste Umkehrrad 17 und das zweite Umkehrrad 24 sitzen fest auf der zweiten Zwischenwelle 14. Das erste Zwischenrad 15 und das Abtriebsrad 18 sitzen fest auf der ersten Zwischenwelle.
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2 - Die erste Kupplung 5 und die dritte Kupplung 7 der elektromechanischen Antriebe 26 und 27 sind in Reihe und gemeinsam koaxial mit den Antriebswellen 9 und 10 sowie den Rotorwellen 20 und 21 ausgerichtet. Das erste Zahnrad 11 ist ein Losrad, welches bei der geöffneten ersten Kupplung 5 frei auf der ersten Antriebswelle 9 um die Rotationsachse der ersten Antriebswelle 9 rotierbar ist. Das zweite Zahnrad 12 sitzt fest auf der zweiten Antriebswelle 10. Die zweite Kupplung 6 ist koaxial zur ersten Zwischenwelle 13 ausgerichtet. Das zweite Zwischenrad 16 ist ein Losrad, welches bei der geöffneten zweiten Kupplung 6 frei auf der ersten Zwischenwelle 13 um die Rotationsachse der ersten Zwischenwelle 13 rotierbar ist.
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3 - Die beiden Zahnräder 11 und 12 der elektromechanischen Antriebe 29 und 30 sitzen fest auf ihrer jeweiligen Antriebswelle 9 bzw. 10. Die erste Kupplung 5 und die zweite Kupplung 6 sind koaxial zur ersten Zwischenwelle 13 ausgerichtet. Das erste Zwischenrad 15 und das zweite Zwischenrad 16 sind jeweils Losräder, die bei ihrer jeweiligen geöffneten ersten Kupplung 5 bzw. zweiten Kupplung 6 frei auf der ersten Zwischenwelle 13 rotierbar angeordnet sind.
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4 - Die erste Kupplung 5 und die dritte Kupplung 7 des elektromechanischen Antriebs 31 sind in Reihe und gemeinsam koaxial mit den Antriebswellen 9 und 10 sowie den Rotorwellen 20 und 21 ausgerichtet. Das erste Zahnrad 11 ist ein Losrad, welches bei der geöffneten ersten Kupplung 5 frei auf der ersten Antriebswelle 9 um die Rotationsachse der ersten Antriebswelle 9 rotierbar ist. Das zweite Zahnrad 12 sitzt fest auf der zweiten Antriebswelle 10. Das erste Umkehrrad 17 ist ein Losrad, welches bei der geöffneten zweiten Kupplung 6 um die Rotationsachse der zweiten Zwischenwelle 14 um die zweite Zwischenwelle 14 rotierbar ist.
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1, 2, 3 und 4 - In einer Ausgestaltung einer ersten Wirkverbindung ist die erste Kupplung 5 geschlossen und die zweite und dritte Kupplung 6 und 7 sind geöffnet. In diesem Betriebszustand fließt Antriebsleistung der ersten elektrischen Maschine 2 über die Rotorwelle 20 auf die erste Antriebswelle 9 und von dort aus über die erste Kupplung 5 auf das erste Zahnrad 11 und weiter über den Zahneingriff zwischen dem ersten Zahnrad 11 und dem ersten Zwischenrad 15 auf die erste Zwischenwelle 13 und von dort aus weiter über die erste Zwischenwelle 13 zum Abtriebsrad 18 sowie von da aus über das Antriebsrad 19 in das Differenzial.
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1 - In einer weiteren Ausgestaltung einer zweiten Wirkverbindung ist die zweite Kupplung 6 geschlossen und die erste Kupplung 5 und die dritte Kupplung 6 und 7 sind geöffnet. In diesem Betriebszustand fließt Antriebsleistung der zweiten elektrischen Maschine 3 über die Rotorwelle 21 auf die zweite Antriebswelle 10 und von dort aus über die zweite Kupplung 6 auf das zweite Zahnrad 12. Von dem zweiten Zahnrad 12 aus fließt die Leistung über den Zahneingriff des zweiten Zahnrades 12 mit dem ersten Umkehrrad 17 auf das erste Umkehrrad 17 und damit auf die zweite Zwischenwelle 14. Die Leistung wird über die zweite Zwischenwelle 14 auf das zweite Umkehrrad 24 sowie über den Zahneingriff des zweiten Umkehrrads 24 mit dem zweiten Zwischenrad 16 auf die erste Zwischenwelle 13 transferiert. Von dort aus fließt die Leistung weiter über die erste Zwischenwelle 13 zum Abtriebsrad 18 sowie von da aus über das Antriebsrad 19 in das Differenzial.
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2 und 3 - In einer Ausgestaltung einer zweiten Wirkverbindung ist die zweite Kupplung 6 geschlossen und die erste Kupplung 5 und die dritte Kupplung 6 und 7 sind geöffnet. In diesem Betriebszustand fließt Antriebsleistung der zweiten elektrischen Maschine 3 über die Rotorwelle 21 auf die zweite Antriebswelle 10 und von dort aus auf das zweite Zahnrad 12. Von dem zweiten Zahnrad 12 aus fließt die Leistung über den Zahneingriff des zweiten Zahnrades 12 mit dem ersten Umkehrrad 17 auf das erste Umkehrrad 17 und damit auf die zweite Zwischenwelle 14. Die Leistung wird über die zweite Zwischenwelle 14 auf das zweite Umkehrrad 24 sowie über den Zahneingriff des zweiten Umkehrrads 24 mit dem zweiten Zwischenrad 16 über die zweite Kupplung 6 auf die erste Zwischenwelle 13 transferiert. Von dort aus fließt die Leistung weiter über die erste Zwischenwelle 13 zum Abtriebsrad 18 sowie von da aus über das Antriebsrad 19 in das Differenzial.
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4 -In einer Ausgestaltung einer zweiten Wirkverbindung ist die zweite Kupplung 6 geschlossen und die erste Kupplung 5 und die dritte Kupplung 6 und 7 sind geöffnet. In diesem Betriebszustand fließt Antriebsleistung der zweiten elektrischen Maschine 3 über die Rotorwelle 21 auf die zweite Antriebswelle 10 und von dort aus auf das zweite Zahnrad 12. Von dem zweiten Zahnrad 12 aus fließt die Leistung über den Zahneingriff des zweiten Zahnrades 12 mit dem ersten Umkehrrad 17 auf das erste Umkehrrad 17 und von da aus über die zweite Kupplung 6 auf die zweite Zwischenwelle 14. Die Leistung wird über die zweite Zwischenwelle 14 auf das zweite Umkehrrad 24 sowie über den Zahneingriff des zweiten Umkehrrads 24 mit dem zweiten Zwischenrad 16 auf das zweite Zwischenrad und damit auf die die erste Zwischenwelle 13 transferiert. Von dort aus fließt die Leistung weiter über die erste Zwischenwelle 13 zum Abtriebsrad 18 sowie von da aus über das Antriebsrad 19 in das Differenzial. Denkbar ist auch, dass die zweite Kupplung 6 anstelle zwischen das erste Umkehrrad 17 und die zweite Zwischenwelle 14 zwischen das zweite Umkehrrad 24 und die zweite Zwischenwelle 14 geschaltet ist.
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1, 2, 3 und 4 - in einer Ausgestaltung einer dritten Wirkverbindung ist die dritte Kupplung 7 geschlossen und somit die erste elektrische Maschine 2 mit der elektrischen Maschine 3 über die Antriebswellen 9 und 10 und die geschlossene Kupplung 7 zwischen den Antriebswellen 9 und 10 miteinander verbunden. Durch geeignete Steuerung und Polung der elektrischen Maschinen 2 und 3 und Verwendung der ersten Kupplung 5 und zweiten Kupplung 6 sind diese gemeinsame Antriebsquelle bzw. wahlweise einzeln oder gemeinsam angetrieben.
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1 - Durch die dritte Wirkverbindung ergibt sich eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, nach der eine vierte Wirkverbindung durch eine Kopplung der ersten Wirkverbindung mit der dritten Wirkverbindung vorgesehen ist. Die erste elektrische Maschine 2 treibt in einem Drehsinn an. Der erste Freilauf 5A ist geschlossen und nimmt das erste Zahnrad 11 mit. Die die zweite elektrische Maschine 3 dreht im umgekehrten Drehsinn. Der zweite Freilauf 6 öffnet und trennt die zweite Wirkverbindung. Der dritte Freilauf 7 schließt und verbindet die Antriebswellen 9 und 10. Die Antriebsleistung beider elektrischen Maschinen 2 und 3 werden an dem ersten Zahnrad 11 summiert. Die Leistung fließt von da aus wie zuvor mit der ersten Wirkverbindung beschrieben. Denkbar ist auch eine weitere Wirkverbindung, in der die Leistung über die geschlossenen Kupplungen 6 und 7 bei einer geöffneten ersten Kupplung 5 an dem zweiten Zahnrad 12 summiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektromechanischer Antrieb
- 2
- erste elektrische Maschine
- 3
- zweite elektrische Maschine
- 4
- nicht belegt
- 5
- erste Kupplung
- 5A
- erster Freilauf
- 6
- zweite Kupplung
- 6A
- zweiter Freilauf
- 7
- dritte Kupplung
- 7A
- dritter Freilauf
- 8
- Abtrieb
- 9
- erste Antriebswelle
- 10
- zweite Antriebswelle
- 11
- erstes Zahnrad
- 12
- zweites Zahnrad
- 13
- erste Zwischenwelle
- 14
- zweite Zwischenwelle
- 15
- erstes Zwischenrad
- 16
- zweites Zwischenrad
- 17
- erstes Umkehrrad
- 18
- Abtriebsrad
- 19
- Antriebsrad
- 20
- erste Rotorwelle
- 21
- zweite Rotorwelle
- 22
- erste Frontseite der ersten elektrischen Maschine
- 23
- zweite Frontseite der zweiten elektrischen Maschine
- 24
- zweites Umkehrrad
- 25
- elektromechanischer Antrieb
- 27
- elektromechanischer Antrieb
- 30
- elektromechanischer Antrieb
- 31
- elektromechanischer Antrieb
- 32
- Abtriebswelle
- 33
- Abtriebswelle
