DE102018129939B4 - Electromechanical drive - Google Patents

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DE102018129939B4 DE102018129939.7A DE102018129939A DE102018129939B4 DE 102018129939 B4 DE102018129939 B4 DE 102018129939B4 DE 102018129939 A DE102018129939 A DE 102018129939A DE 102018129939 B4 DE102018129939 B4 DE 102018129939B4
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Abstract

Elektromechanischer Antrieb (25, 27, 30, 31) zumindest mit:- einer ersten elektrischen Maschine (2) mit einer ersten Rotorwelle (20) und einer zweiten elektrischen Maschine (3) mit einer zweiten Rotorwelle (21)- einer ersten Kupplung (5), einer zweiten Kupplung (6) sowie einer dritten Kupplung (7)- einem Abtrieb (8)- einer schaltbaren ersten mechanischen Wirkverbindung zwischen der ersten elektrischen Maschine (2) und dem Abtrieb (8)- einer schaltbaren zweiten mechanischen Wirkverbindung zwischen der zweiten elektrischen Maschine (3) und dem Abtrieb (8) wobei- die erste mechanische Wirkverbindung durch eine an die erste Rotorwelle (20) der ersten elektrischen Maschine (2) angeschlossene erste Antriebswelle (9), durch ein mit der ersten Antriebswelle (9) wirkverbundenes erstes Zahnrad (11), durch ein auf einer ersten Zwischenwelle (13) sitzendes und mit dem ersten Zahnrad (11) im Zahneingriff stehendes erstes Zwischenrad (15) und durch ein auf der ersten Zwischenwelle (13) sitzendes sowie mit einem Antriebsrad (19) des Abtriebs (8) im Zahneingriff stehendes Abtriebsrad (18) und die der ersten Wirkverbindung zugeordnete erste Kupplung (5) gebildet ist, und wobei- die zweite mechanische Wirkverbindung zumindest durch eine an die zweite Rotorwelle (21) der zweiten elektrischen Maschine (3) angeschlossene zweite Antriebswelle (10), durch ein mit der zweiten Antriebswelle (10) wirkverbundenes zweites Zahnrad (12), durch ein auf der ersten Zwischenwelle (13) sitzendes zweites Zwischenrad (16) sowie durch das mit dem Antriebsrad (19) des Abtriebs (8) im Zahneingriff stehende Abtriebsrad (18) sowie durch die der zweiten Wirkverbindung zugeordnete zweite Kupplung (6) gebildet ist, wobei- eine der elektrischen Maschinen (2, 3) einen gegensinnigen Drehsinn zur anderen der elektrischen Maschinen (2, 3) aufweist, wobei der Drehsinn der jeweiligen Maschine (2, 3) eine erste Drehrichtung um die Rotationsachse der Rotorwelle (20, 21) der wenigstens einen elektrischen Maschine (2, 3) ist, wenn in Verlaufsrichtung der Rotationsachse auf eine Frontseite (22, 23) dieser einen elektrischen Maschine (2, 3) geblickt wird, und wobei die Frontseite (22, 23) die Seite der elektrischen Maschine (2, 3) ist, an welcher eine der Antriebswellen (9, 10) an diese Rotorwelle (20, 21) angeschlossen ist,- in der zweiten mechanischen Wirkverbindung zwischen dem zweiten Zahnrad (12) und dem zweiten Zwischenrad (16) das zweite Zahnrad (12) mit einem Umkehrrad (17) im Zahneingriff steht sowie ein Umkehrrad (17, 24) mit dem auf der ersten Zwischenwelle (13) sitzenden zweiten Zwischenrad (16) im Zahneingriff steht, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zahnrad (12) und das zweite Zwischenrad (16) über zwei Umkehrräder (17, 24) und eine zweite Zwischenwelle (14) miteinander wirkverbunden sind, wobei die Umkehrräder (17, 24) auf der zweiten Zwischenwelle (14) sitzen, wobei das zweite Zahnrad (12) mit dem ersten Umkehrrad (17) und das zweite Zwischenrad (16) mit dem zweiten Umkehrrad (24) im Zahneingriff stehen und wobei das erste Umkehrrad (17) und das zweite Umkehrrad (24) über die zweite Zwischenwelle (14) miteinander gekoppelt sind.Electromechanical drive (25, 27, 30, 31) at least with: - a first electrical machine (2) with a first rotor shaft (20) and a second electrical machine (3) with a second rotor shaft (21) - a first clutch (5 ), a second clutch (6) and a third clutch (7) - an output (8) - a switchable first mechanical operative connection between the first electrical machine (2) and the output (8) - a switchable second mechanical operative connection between the second Electrical machine (3) and the output (8) - the first mechanical operative connection through a first drive shaft (9) connected to the first rotor shaft (20) of the first electrical machine (2), through a operatively connected to the first drive shaft (9). first gear wheel (11), by a first intermediate wheel (15) seated on a first intermediate shaft (13) and meshing with the first gear wheel (11) and by a sow The output gear (18) meshing with a drive gear (19) of the output (8) and the first clutch (5) assigned to the first active connection is formed, and wherein the second mechanical active connection is formed at least by a shaft connected to the second rotor shaft (21) the second drive shaft (10) connected to the second electric machine (3), by a second gear wheel (12) operatively connected to the second drive shaft (10), by a second intermediate wheel (16) seated on the first intermediate shaft (13) and by the one with the The drive wheel (19) of the output (8) meshes with the output wheel (18) and is formed by the second clutch (6) associated with the second active connection, one of the electrical machines (2, 3) rotating in the opposite direction to the other of the electrical machines (2, 3), the direction of rotation of the respective machine (2, 3) having a first direction of rotation about the axis of rotation of the rotor shaft (20, 21) of the at least one electrical machine (2, 3) is when looking at a front side (22, 23) of this one electrical machine (2, 3) in the direction of the axis of rotation, and the front side (22, 23) is the side of the electrical machine (2, 3) on which one of the drive shafts (9, 10) is connected to this rotor shaft (20, 21), - in the second mechanical operative connection between the second gear (12) and the second intermediate gear (16), the second gear (12) has a reversing gear (17 ) is in toothed engagement and a reversing wheel (17, 24) is in toothed engagement with the second intermediate wheel (16) seated on the first intermediate shaft (13), characterized in that the second gear wheel (12) and the second intermediate wheel (16) have two Reversing gears (17, 24) and a second intermediate shaft (14) are operatively connected to one another, the reversing gears (17, 24) being seated on the second intermediate shaft (14), the second gear (12) being connected to the first reversing gear (17) and the second intermediate wheel (16) with the second reversing wheel (24) are in meshing gear and wherein the first reversing wheel (17) and the second reversing wheel (24) are coupled to one another via the second intermediate shaft (14).

Description

Gebiet der Erfindungfield of invention

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.
The invention relates to an electromechanical drive at least with:
  • - A first electrical machine with a first rotor shaft and a second electrical machine with a second rotor shaft
  • - A first clutch, a second clutch and a third clutch
  • - a downforce
  • - A switchable first mechanical operative connection between the first electrical machine and the output
  • - A switchable second mechanical operative connection between the second electrical machine and the output
whereby
  • - the first mechanical operative connection by a first drive shaft connected to the first rotor shaft of the first electrical machine, by a first gear wheel operatively connected to the first drive shaft, by a first intermediate wheel seated on an intermediate shaft and meshing with the first gear wheel, and by a first intermediate wheel on the an output gear that sits on the intermediate shaft and is in toothed engagement with a drive gear of the output and the first clutch assigned to the first operative connection is formed,
and where
  • - the second mechanical operative connection at least through a second drive shaft connected to the second rotor shaft of the second electrical machine, through a second gear wheel operatively connected to the second drive shaft, through a second intermediate wheel seated on the intermediate shaft, and through the output wheel meshing with the drive wheel of the output and is formed by the second clutch assigned to the second active connection,
whereby
  • - one of the electrical machines rotates in the opposite direction to the other of the electrical machines, with the sense of rotation of the respective machine being a first direction of rotation around the axis of rotation of the rotor shaft of the at least one electrical machine when looking at a front side of this one electrical machine in the direction of the axis of rotation , and the front side is the side of the electrical machine on which one of the drive shafts is connected to this rotor shaft.

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

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.The invention relates to electromechanical drives in hybrid vehicles or in exclusively electrically operated vehicles. If these drives have a manual gearbox, interruptions in tractive power may occur when shifting gears with synchronized clutches.

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.In DE 10 2011 056 929 A1 an electromechanical drive of the type is described. The electromechanical drive has two electrical machines whose axes of rotation are aligned coaxially with one another. In addition, the electromechanical drive is equipped with three clutches. The output to two vehicle wheels on one axle is via a differential. A first mechanical operative connection is provided in a first driving state. In this first mechanical operative connection, power flows from only one of the electrical machines via a spur gear stage to an intermediate shaft and from the intermediate shaft via a further spur gear stage and through a closed first clutch to the differential. The other two clutches of the electromechanical drive are open. In a second mechanical active connection, power from both of the electrical machines initially flows via separate branches from a first spur gear stage via the intermediate shaft and a second spur gear stage via the second or third clutch to the driven axle, where the power is finally combined. The differential is "short-circuited", ie the two clutches in this arrangement resemble a differential lock when engaged. The first clutch is open. As a result, when the second clutch and the third clutch are each fully engaged, the natural compensating movement of differential speeds of the differential is locked. Relative speeds between the two driven wheels of the axle are only possible by controlling the clutches in slip mode and/or by controlling the speeds of the electrical machines. This can possibly be associated with performance losses. The three clutches arranged on the driven axle also take up a lot of space, which is not always available.

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.The Post-Released DE 10 2018 203 456 A1 discloses an electromechanical drive of the type with two electrical machines with mutually opposite directions of rotation. In addition, the electromechanical Drive provided with a first clutch, a second clutch and a third clutch. A switchable mechanical active connection is formed between the electrical machines and an output. The first mechanical operative connection originates from a first drive shaft, which is connected to a rotor shaft of one electrical machine, and is effected by a first gear wheel that is operatively connected to the first drive shaft, by a first gear wheel that is seated on a first intermediate shaft and meshes with the first gear wheel Intermediate and formed by a seated on the first intermediate shaft and with a drive wheel of the output in meshing output gear and the first clutch. The other operative connection originates from a second drive shaft, which is connected to the rotor shaft of the other electrical machine, and is achieved by a second gear wheel that is operatively connected to the second drive shaft, by a second intermediate wheel that is seated on the first intermediate shaft, and by the wheel that is connected to the drive wheel of the output in meshing output gear and formed by the second clutch. In the second mechanical operative connection, the second gear meshes with a reversing gear and a reversing gear meshes with the second intermediate gear seated on the first intermediate shaft. The reversing gear meshes with both the second gear wheel and the second intermediate gear seated on the intermediate shaft.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

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.The object of the invention is to create an electric drive unit in which the drive power is transferred to the driven wheels as effectively as possible and which corresponds to a simple design that can be produced inexpensively.

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.The object is solved according to the subject matter of claim 1.
According to the invention, it is provided that the second gear wheel and the second intermediate wheel are operatively connected to one another via two reversing wheels and a second intermediate shaft. The reversing gears are firmly seated on the second intermediate shaft. Alternatively, one of the reversing gears can be connected to or disconnected from the second intermediate shaft in a switchable manner as a loose wheel via the second clutch. The second gear wheel meshes with the first reversing wheel and the second intermediate wheel on the first intermediate shaft meshes with the second reversing wheel. The first reversing gear and the second reversing gear are either rigidly coupled to one another via the second intermediate shaft or the connection to the second intermediate shaft and a respective one of the reversing gears can be engaged or disengaged via the second clutch. The two reversing gears preferably have different numbers of teeth compared to one another, so that a step-down or step-up can advantageously be integrated into the second operative connection. Alternatively, the number of teeth is the same, so that at this point only a reversal of the direction of rotation is required.

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.In general, an operative connection in the sense of the technical arrangements described is to be understood as meaning a rigid mechanical or kinematic operative connection (such as meshing between two gear wheels) or a clutch connection that can be engaged and disengaged repeatedly for the transmission of power. Accordingly, components and assemblies within the meaning of the invention are operatively connected to one another if power is transmitted at least temporarily between them, directly or with the interposition of other components such as shafts, gear wheels or clutches.

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.One embodiment of the invention provides that at least one of the electrical machines can be switched over in both directions of rotation. The direction of rotation or sense of rotation of electrical machines is defined according to DIN EN 60034-8. The direction of rotation is the one that results when you look at the drive side. The drive side is the side that has the shaft end of the rotor shaft to which the respective one of the two drive shafts is connected. The direction of rotation thus results when looking at a front side of this one electrical machine in the direction of the axis of rotation. The front side of the electric machine is the side on which the respective drive shaft is connected to the rotor shaft of the electric machine in question. This creates an electromechanical drive with which, despite the simplified design, different power transmission states can be implemented.

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.Accordingly, a further embodiment of the invention provides that a switchable third mechanical operative connection is formed between the first electrical machine and the second electrical machine. The third mechanical operative connection is switched via a clutch, which is arranged between the first electrical machine and the second electrical machine, ie between the drive shafts. The drive shafts can be connected to one another or separated from one another in a manner that transmits power via the third clutch. The power of the two electrical machines can advantageously be brought together on the first drive wheel. This means that the gearbox of the electric drive is more variable with regard to the tuning of the reduction or translation stages and a reverse gear can advantageously also be suitable ter translation and, if necessary, changing the direction of rotation of the electric machine are implemented.

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.A fourth mechanical operative connection between the second electrical machine and the output is claimed with a further embodiment of the invention. The fourth mechanical operative connection is produced by coupling the third operative connection to the first operative connection, in which the first clutch and the third clutch are closed at the same time and the second clutch is open at the same time. The power of the electrical machines is advantageously summed up for the purpose of higher drive torques of the drive or higher speeds of the vehicle.

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.The invention further provides that the second clutch is engaged in the second operative connection and the first clutch and the third clutch are disengaged.

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.An embodiment of the invention that is essential to the invention provides that at least one of the clutches is a freewheel. That means either only the first clutch or only the second clutch or only the third clutch or only the first and the second clutch or only the second and the third clutch or both the first clutch and the second clutch as well as the third clutch are freewheels. By definition, a freewheel is a clutch that only acts in one direction of rotation around the axis of rotation of the machine parts that are connected to one another via the clutch. However, a switchable freewheel is not excluded, which locks either in only one direction of rotation or only in the other opposite to the one acting direction of rotation. An overrunning clutch acts when the direction of rotation of one of the machine parts changes or when one machine part overtakes the other machine part with the same direction of rotation. Such freewheels can be self-switching freewheels but also switchable freewheels. In addition, all types of freewheels such as roller freewheels, sprag clutches or the so-called wedge clutches (switchable freewheels from the applicant, which are equipped with disks or disk segments as sprags) are provided.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen folgende Varianten vor:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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..
  5. 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..
  6. 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.
  7. 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.
Further configurations of the invention provide the following variants:
  1. A. The first gear operatively connected to the first drive shaft is an idler gear. The loose wheel is seated on the first drive shaft so as to be freely rotatable at least in one direction of rotation about the axis of rotation of the drive shaft. In this case, the loose wheel can be connected to the first drive shaft via the first clutch so as to transmit torque. The first operative connection results, in which the drive power of the electric machine flows from the rotor shaft via the first drive shaft and from there via the first gear wheel coupled to the first drive shaft. The first gear continues the operative connection because it is also in mesh with the first intermediate gear. The first intermediate wheel, in turn, is rigidly connected to the intermediate shaft, on which the driven wheel is also rigidly fastened. Finally, the output gear is in mesh with a drive gear of the output on the “final drive”. The power applied by the first electrical machine flows in the first operative connection via the closed first clutch to the first gear and from there to the first intermediate gear and further via the intermediate shaft to the output gear and finally to the output. The second clutch and the third clutch are open in the driving state of variant A.
  2. B. The first gear is rigidly operatively connected to the first drive shaft. The first intermediate wheel, which sits on the first intermediate shaft, is an idler wheel. This loose wheel sits on the first intermediate shaft so that it can rotate freely about the axis of rotation of the first intermediate shaft, at least in one direction of rotation. It can be connected to the first intermediate shaft by means of the first clutch in order to transmit torque. The drive power applied by the first electrical machine flows in analogy to A. and thus corresponds to an embodiment of variant A. The second clutch and the third clutch are open in the driving state of variant B.
  3. C. The second gear is an idler gear on the second input shaft and is operatively connected to the second input shaft via the second clutch. The second gear meshes with a first reverse gear and the second intermediate gear meshes with a second reverse gear. The reversing gears sit on a common second intermediate shaft. The result is an embodiment of the second operative connection in which the drive power of the second electrical machine is transmitted from the rotor shaft via the second drive shaft and from there via the second clutch to the second gear and from the second gear initially to the first reversing gear and from the first reversing wheel into which the second intermediate shaft flows. From there, the drive power flows to the second reversing wheel. From the second reversing wheel, the drive power continues to flow via the second intermediate wheel as in variant A. The first and third clutches are open in the driving state of variant D.
  4. D. Is an alternative to variant C. The second gear is firmly seated on the first drive shaft. Optionally, one of the reversing gears on the intermediate shaft is an idler gear, ie an operative connection between a reversing gear and the second intermediate shaft can be engaged or disengaged via the second clutch. Otherwise, this active connection then continues in the same way as variant C..
  5. E. Is another alternative to variant C. The second gear and the reversing gears are fixed on their respective shafts. The second intermediate wheel is a loose wheel and can be connected to the first intermediate shaft via the second clutch. Otherwise, the second active connection runs as in variant C..
  6. F. A third operative connection is established by engaging the third clutch. The two drive shafts are connected to each other. The transmission is variable with regard to the translation and the choice of the direction of rotation of the electrical machines. Depending on the direction of rotation, one of the electrical machines can be driven or dragged along.
  7. G. A fourth operative connection is established by a combination of the engaged third clutch and first clutch. The power of both electrical machines flows in the same way as A.. The second clutch is open.

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.In general, the output is preferably provided with a differential which is driven by the drive wheel and from which power is transmitted to driven vehicle wheels.

Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.The invention is explained below using exemplary embodiments.

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.
the 1 until 4 show a highly simplified schematic of an electromechanical drive 25, 27, 30 or 31. The electromechanical drives 25, 27, 30 or 31 each have the following machine elements or assemblies:
  • - a first electrical machine 2 with a first rotor shaft 20 and a second electrical machine 3 with a second rotor shaft 21,
  • - a first drive shaft 9, a second drive shaft 10, a first gear 11, a second gear 12, a first clutch 5, a second clutch 6 and a third clutch 7,
  • - a first intermediate shaft 13, a first intermediate wheel 15, a second intermediate wheel 16 and a driven wheel 18,
  • - a reversing wheel 17
  • - An output 8 with a drive wheel 19.

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.
In general, the clutches can be designed as desired, for example as multi-plate clutches or claw clutches. According to a preferred embodiment of the invention:
  • - The first clutch 5 is a first one-way clutch 5A.
  • - The second clutch 6 is a second one-way clutch 6A.
  • - The third clutch 7 is a third one-way clutch 7A.

Generell können die Freiläufe 5A, 6A oder 7A als selbst schaltend wahlweise jedoch auch als schaltbare Freiläufe ausgeführt sein.In general, the freewheels 5A, 6A or 7A can be designed as self-switching, but optionally also as switchable freewheels.

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.The first gear 11 sits on the first drive shaft 9. The first drive shaft 9 is connected to the first rotor shaft 20. The second gear 12 is seated on the second drive shaft 10. The second drive shaft 10 is connected to the second rotor shaft 21. A third clutch 7 is arranged coaxially between the drive shafts 9 and 10 and via which a drive connection between the first drive shaft 9 and the second drive shaft 10 is switched on or off. is disengageable. The third clutch is preferably a one-way clutch 7A. The rotor shaft 20 and 21 and the drive shafts 9 and 10 are arranged coaxially to one another in such a way that the first electrical machine 2 and the second electrical machine 3 face one another with the front sides 22 and 23 and the shafts 9, 10, 20 and 21 axially between the electrical machines 2 and 3 run. The first gear 11 meshes with the first intermediate gear 15. The second gear 12 meshes with the first reversing gear 17. The first intermediate gear 15, the second intermediate gear 16 and the output gear 18 are seated on the first intermediate shaft 13. The output gear 18 is firmly connected to the first intermediate shaft 13 and is in toothed engagement with the drive wheel 19. The output 8 is a differential, which is shown in greatly simplified form. The differential has two output shafts 32 and 33, each of which is connected to a vehicle wheel, not shown, which is driven via the respective drive 1, 25, 26, 27, 28, 29, 30 and 31, respectively.

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. 1 , 2 , 3 and 4 - The drive devices 25, 27, 30 and 31 have a second reversing wheel 24 on. The second reversing wheel 24 sits together with the first reversing wheel 17 on a second intermediate shaft 14. The second reversing wheel 24 meshes with the second intermediate wheel 16.

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. 1 - The clutches 5, 6 and 7 of the electromechanical drive 25 are in series and coaxially aligned with the drive shafts 9 and 10 and the rotor shafts 20 and 21 together. The first gear wheel 11 is a loose wheel which, when the first clutch 5 is open, can be rotated freely on the first drive shaft 9 about the axis of rotation of the first drive shaft 9 . The second gear wheel 12 is a loose wheel which can be rotated freely on the second drive shaft 10 when the second clutch is disengaged. The first reversing gear 17 and the second reversing gear 24 are fixed on the second intermediate shaft 14. The first intermediate gear 15 and the output gear 18 are fixed on the first intermediate shaft.

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. 2 - The first clutch 5 and the third clutch 7 of the electromechanical drives 26 and 27 are aligned in series and together coaxially with the drive shafts 9 and 10 and the rotor shafts 20 and 21. The first gear wheel 11 is a loose wheel which, when the first clutch 5 is open, can be rotated freely on the first drive shaft 9 about the axis of rotation of the first drive shaft 9 . The second gear 12 is firmly seated on the second drive shaft 10. The second clutch 6 is aligned coaxially with the first intermediate shaft 13. The second intermediate wheel 16 is a loose wheel which, when the second clutch 6 is open, can be rotated freely on the first intermediate shaft 13 about the axis of rotation of the first intermediate shaft 13 .

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. 3 - The two gears 11 and 12 of the electromechanical drives 29 and 30 are firmly seated on their respective drive shafts 9 and 10. The first clutch 5 and the second clutch 6 are aligned coaxially with the first intermediate shaft 13. The first intermediate wheel 15 and the second intermediate wheel 16 are each loose wheels, which are freely rotatably arranged on the first intermediate shaft 13 when the first clutch 5 or second clutch 6 is open.

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. 4 - The first clutch 5 and the third clutch 7 of the electromechanical drive 31 are aligned in series and together coaxially with the drive shafts 9 and 10 and the rotor shafts 20 and 21. The first gear wheel 11 is a loose wheel which, when the first clutch 5 is open, can be rotated freely on the first drive shaft 9 about the axis of rotation of the first drive shaft 9 . The second gear wheel 12 sits firmly on the second drive shaft 10. The first reversing wheel 17 is a loose wheel which can be rotated about the axis of rotation of the second intermediate shaft 14 about the second intermediate shaft 14 when the second clutch 6 is open.

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. 1 , 2 , 3 and 4 - In one embodiment of a first operative connection, the first clutch 5 is closed and the second and third clutches 6 and 7 are open. In this operating state, drive power of the first electrical machine 2 flows via the rotor shaft 20 to the first drive shaft 9 and from there via the first clutch 5 to the first gear wheel 11 and further via the meshing between the first gear wheel 11 and the first intermediate wheel 15 to the first intermediate shaft 13 and from there further via the first intermediate shaft 13 to the output gear 18 and from there via the drive gear 19 to the differential.

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. 1 - In a further embodiment of a second active connection, the second clutch 6 is closed and the first clutch 5 and the third clutch 6 and 7 are open. In this operating state, drive power of the second electric machine 3 flows via the rotor shaft 21 to the second drive shaft 10 and from there via the second clutch 6 to the second gear wheel 12. The power flows from the second gear wheel 12 via the meshing of the teeth of the second gear wheel 12 with the first reversing gear 17 to the first reversing gear 17 and thus to the second intermediate shaft 14. The power is transferred via the second intermediate shaft 14 to the second reversing gear 24 and via the meshing of the second reversing gear 24 with the second intermediate gear 16 to the first intermediate shaft 13 . From there, the power continues to flow via the first intermediate shaft 13 to the output gear 18 and from there via the drive gear 19 into the differential.

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. 2 and 3 - In one embodiment of a second operative connection, the second clutch 6 is closed and the first clutch 5 and the third clutch 6 and 7 are open. In this operating state, drive power of the second electrical machine 3 flows via the rotor shaft 21 to the second drive shaft 10 and from there to the second gear wheel 12. The power flows from the second gear wheel 12 via the meshing of the second gear wheel 12 with the first reversing wheel 17 to the first reversing gear 17 and thus to the second intermediate shaft 14. The power is transferred via the second intermediate shaft 14 to the second reversing gear 24 and via the meshing of the second reversing gear 24 with the second intermediate gear 16 via the second clutch 6 to the first intermediate shaft 13 . From there, the power continues to flow via the first intermediate shaft 13 to the output gear 18 and from there via the drive gear 19 into the differential.

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. 4 -In one embodiment of a second active connection, the second clutch 6 is closed and the first clutch 5 and the third clutch 6 and 7 are open. In this operating state, drive power of the second electrical machine 3 flows via the rotor shaft 21 to the second drive shaft 10 and from there to the second gear wheel 12. From the second gear wheel 12 flows the power via the meshing of the second gear 12 with the first reversing gear 17 to the first reversing gear 17 and from there via the second clutch 6 to the second intermediate shaft 14. The power is transmitted via the second intermediate shaft 14 to the second reversing gear 24 and via the Gear meshing of the second reversing gear 24 with the second intermediate gear 16 is transferred to the second intermediate gear and thus to the first intermediate shaft 13 . From there, the power continues to flow via the first intermediate shaft 13 to the output gear 18 and from there via the drive gear 19 into the differential. It is also conceivable that the second clutch 6 is connected between the second reversing wheel 24 and the second intermediate shaft 14 instead of between the first reversing wheel 17 and the second intermediate shaft 14 .

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. 1 , 2 , 3 and 4 - In one embodiment of a third active connection, the third clutch 7 is closed and thus the first electric machine 2 is connected to the electric machine 3 via the drive shafts 9 and 10 and the closed clutch 7 between the drive shafts 9 and 10. By appropriate control and polarity of the electrical machines 2 and 3 and the use of the first clutch 5 and second clutch 6, these common drive sources can be driven either individually or jointly.

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. 1 - The third operative connection results in a further embodiment of the invention, according to which a fourth operative connection is provided by coupling the first operative connection to the third operative connection. The first electrical machine 2 drives in a direction of rotation. The first freewheel 5A is closed and takes the first gear wheel 11 with it. The second electrical machine 3 rotates in the opposite direction of rotation. The second freewheel 6 opens and separates the second operative connection. The third freewheel 7 closes and connects the drive shafts 9 and 10. The drive power of both electrical machines 2 and 3 are added to the first gear wheel 11. The power flows from there as previously described with the first active connection. Another operative connection is also conceivable, in which the power via the closed clutches 6 and 7 is added to the second gear wheel 12 when the first clutch 5 is open.

BezugszeichenlisteReference List

11
elektromechanischer Antriebelectromechanical drive
22
erste elektrische Maschinefirst electric machine
33
zweite elektrische Maschinesecond electric machine
44
nicht belegtnot occupied
55
erste Kupplungfirst clutch
5A5A
erster Freilauffirst freewheel
66
zweite Kupplungsecond clutch
6A6A
zweiter Freilaufsecond freewheel
77
dritte Kupplungthird clutch
7A7A
dritter Freilaufthird freewheel
88th
Abtriebdownforce
99
erste Antriebswellefirst driveshaft
1010
zweite Antriebswellesecond driveshaft
1111
erstes Zahnradfirst gear
1212
zweites Zahnradsecond gear
1313
erste Zwischenwellefirst intermediate wave
1414
zweite Zwischenwellesecond intermediate wave
1515
erstes Zwischenradfirst intermediate wheel
1616
zweites Zwischenradsecond intermediate wheel
1717
erstes Umkehrradfirst reversing wheel
1818
Abtriebsradoutput gear
1919
Antriebsraddrive wheel
2020
erste Rotorwellefirst rotor shaft
2121
zweite Rotorwellesecond rotor shaft
2222
erste Frontseite der ersten elektrischen Maschinefirst front of the first electrical machine
2323
zweite Frontseite der zweiten elektrischen Maschinesecond front side of the second electrical machine
2424
zweites Umkehrradsecond reversing wheel
2525
elektromechanischer Antriebelectromechanical drive
2727
elektromechanischer Antriebelectromechanical drive
3030
elektromechanischer Antriebelectromechanical drive
3131
elektromechanischer Antriebelectromechanical drive
3232
Abtriebswelleoutput shaft
3333
Abtriebswelleoutput shaft

Claims (10)

Elektromechanischer Antrieb (25, 27, 30, 31) zumindest mit: - einer ersten elektrischen Maschine (2) mit einer ersten Rotorwelle (20) und einer zweiten elektrischen Maschine (3) mit einer zweiten Rotorwelle (21) - einer ersten Kupplung (5), einer zweiten Kupplung (6) sowie einer dritten Kupplung (7) - einem Abtrieb (8) - einer schaltbaren ersten mechanischen Wirkverbindung zwischen der ersten elektrischen Maschine (2) und dem Abtrieb (8) - einer schaltbaren zweiten mechanischen Wirkverbindung zwischen der zweiten elektrischen Maschine (3) und dem Abtrieb (8) wobei - die erste mechanische Wirkverbindung durch eine an die erste Rotorwelle (20) der ersten elektrischen Maschine (2) angeschlossene erste Antriebswelle (9), durch ein mit der ersten Antriebswelle (9) wirkverbundenes erstes Zahnrad (11), durch ein auf einer ersten Zwischenwelle (13) sitzendes und mit dem ersten Zahnrad (11) im Zahneingriff stehendes erstes Zwischenrad (15) und durch ein auf der ersten Zwischenwelle (13) sitzendes sowie mit einem Antriebsrad (19) des Abtriebs (8) im Zahneingriff stehendes Abtriebsrad (18) und die der ersten Wirkverbindung zugeordnete erste Kupplung (5) gebildet ist, und wobei - die zweite mechanische Wirkverbindung zumindest durch eine an die zweite Rotorwelle (21) der zweiten elektrischen Maschine (3) angeschlossene zweite Antriebswelle (10), durch ein mit der zweiten Antriebswelle (10) wirkverbundenes zweites Zahnrad (12), durch ein auf der ersten Zwischenwelle (13) sitzendes zweites Zwischenrad (16) sowie durch das mit dem Antriebsrad (19) des Abtriebs (8) im Zahneingriff stehende Abtriebsrad (18) sowie durch die der zweiten Wirkverbindung zugeordnete zweite Kupplung (6) gebildet ist, wobei - eine der elektrischen Maschinen (2, 3) einen gegensinnigen Drehsinn zur anderen der elektrischen Maschinen (2, 3) aufweist, wobei der Drehsinn der jeweiligen Maschine (2, 3) eine erste Drehrichtung um die Rotationsachse der Rotorwelle (20, 21) der wenigstens einen elektrischen Maschine (2, 3) ist, wenn in Verlaufsrichtung der Rotationsachse auf eine Frontseite (22, 23) dieser einen elektrischen Maschine (2, 3) geblickt wird, und wobei die Frontseite (22, 23) die Seite der elektrischen Maschine (2, 3) ist, an welcher eine der Antriebswellen (9, 10) an diese Rotorwelle (20, 21) angeschlossen ist, - in der zweiten mechanischen Wirkverbindung zwischen dem zweiten Zahnrad (12) und dem zweiten Zwischenrad (16) das zweite Zahnrad (12) mit einem Umkehrrad (17) im Zahneingriff steht sowie ein Umkehrrad (17, 24) mit dem auf der ersten Zwischenwelle (13) sitzenden zweiten Zwischenrad (16) im Zahneingriff steht, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zahnrad (12) und das zweite Zwischenrad (16) über zwei Umkehrräder (17, 24) und eine zweite Zwischenwelle (14) miteinander wirkverbunden sind, wobei die Umkehrräder (17, 24) auf der zweiten Zwischenwelle (14) sitzen, wobei das zweite Zahnrad (12) mit dem ersten Umkehrrad (17) und das zweite Zwischenrad (16) mit dem zweiten Umkehrrad (24) im Zahneingriff stehen und wobei das erste Umkehrrad (17) und das zweite Umkehrrad (24) über die zweite Zwischenwelle (14) miteinander gekoppelt sind.Electromechanical drive (25, 27, 30, 31) at least with: - a first electrical machine (2) with a first rotor shaft (20) and a second electrical machine (3) with a second rotor shaft (21) - a first clutch (5th ), a second clutch (6) and a third clutch (7) - an output (8) - a switchable first mechanical operative connection between the first electrical machine (2) and the output (8) - a switchable second mechanical operative connection between the second electrical machine (3) and the output (8) - the first mechanical operative connection through a first drive shaft (9) connected to the first rotor shaft (20) of the first electric machine (2), through a first operatively connected to the first drive shaft (9). Gear wheel (11), by a first intermediate wheel (15) seated on a first intermediate shaft (13) and meshing with the first gear wheel (11) and by a first intermediate wheel (15) seated on the first intermediate shaft (13) and connected to a drive wheel (19) of the output gear (18) in meshing engagement with the output (8) and the first clutch (5) assigned to the first operative connection, and wherein - the second mechanical operative connection is formed at least by one connected to the second rotor shaft (21) of the second electrical machine (3). second drive shaft (10), by a second gear wheel (12) operatively connected to the second drive shaft (10), by a second intermediate wheel (16) seated on the first intermediate shaft (13) and by da s driven gear (18) meshing with the drive wheel (19) of the driven gear (8) and by the second clutch (6) associated with the second operative connection, wherein - one of the electrical machines (2, 3) rotates in the opposite direction to the other of the electrical machines (2, 3), wherein the direction of rotation of the respective machine (2, 3) is a first direction of rotation around the axis of rotation of the rotor shaft (20, 21) of the at least one electrical machine (2, 3) when in the direction of extension of the axis of rotation onto a front side (22, 23) of this one electric machine (2, 3), and the front side (22, 23) being the side of the electric machine (2, 3) on which one of the drive shafts (9, 10) is connected to this rotor shaft (20, 21), - in the second mechanical operative connection between the second gear (12) and the second intermediate gear (16), the second gear (12) meshes with a reversing gear (17) and a reversing wheel (17, 24) with meshes with the second intermediate wheel (16) seated on the first intermediate shaft (13), characterized in that the second gear wheel (12) and the second intermediate wheel (16) are connected via two reversing wheels (17, 24) and a second intermediate shaft (14) are operatively connected to one another, the reversing gears (17, 24) being seated on the second intermediate shaft (14), the second gear (12) being connected to the first reversing gear (17) and the second intermediate gear (16) being connected to the second reversing gear (24) im Are meshing and wherein the first reversing wheel (17) and the second reversing wheel (24) via the second intermediate shaft (14) are coupled to each other. Elektromechanischer Antrieb (25, 27, 30, 31) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehsinn wenigstens einer der elektrischen Maschinen (2, 3) in eine zur ersten Drehrichtung um die Rotationsachse entgegengesetzte zweite Drehrichtung umschaltbar ist.Electromechanical drive (25, 27, 30, 31) according to claim 1 , characterized in that the direction of rotation of at least one of the electrical machines (2, 3) can be switched over to a second direction of rotation opposite to the first direction of rotation about the axis of rotation. Elektromechanische Antrieb (25, 27, 30, 31) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine schaltbare dritte mechanische Wirkverbindung zwischen der ersten elektrischen Maschine (2) und der zweiten elektrischen Maschine (3) ausgebildet ist, wobei die dritte mechanische Wirkverbindung über die dritte Kupplung (7) zwischen den Antriebswellen (9, 10) schaltbar ist.Electromechanical drive (25, 27, 30, 31) after claim 1 , characterized in that a switchable third mechanical operative connection is formed between the first electrical machine (2) and the second electrical machine (3), the third mechanical operative connection being switchable via the third clutch (7) between the drive shafts (9, 10). is. Elektromechanische Antrieb (25, 27, 30, 31) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine schaltbare vierte mechanische Wirkverbindung zwischen der zweiten elektrischen Maschine (3) und dem Abtrieb (8) ausgebildet ist, welche durch eine Koppelung der dritten Wirkverbindung mit der ersten Wirkverbindung herstellbar ist.Electromechanical drive (25, 27, 30, 31) after claim 3 , characterized in that a switchable fourth mechanical operative connection between the second electrical machine (3) and the output (8) is formed, which can be produced by coupling the third operative connection to the first operative connection. Elektromechanischer Antrieb (25, 27, 30, 31) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zahnrad (11) und die erste Antriebswelle (9) über die erste Kupplung (5) und/oder das zweite Zahnrad (12) und die zweite Antriebswelle (10) über die zweite Kupplung (6) miteinander wirkverbunden sind.Electromechanical drive (25, 27, 30, 31) according to claim 1 , characterized in that the first gear (11) and the first drive shaft (9) are operatively connected to one another via the first clutch (5) and/or the second gear (12) and the second drive shaft (10) via the second clutch (6). are. Elektromechanischer Antrieb (25, 27, 30, 31) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Wirkverbindung die zweite Kupplung (6) eingerückt ist sowie die erste Kupplung (5) und die dritte Kupplung (7) ausgerückt sind.Electromechanical drive (25, 27, 30, 31) according to claim 1 , characterized in that in the second operative connection the second clutch (6) is engaged and the first clutch (5) and the third clutch (7) are disengaged. Elektromechanische Antrieb (25, 27, 30, 31) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der dritten mechanischen Wirkverbindung die Antriebswellen (9, 10) über die dritte Kupplung (7) miteinander wirkverbunden sind sowie in einer vierten mechanischen Wirkverbindung die dritte Wirkverbindung mit der ersten Wirkverbindung gekoppelt ist, wobei in der vierten Wirkverbindung die erste Kupplung (5) und die dritte Kupplung (7) eingerückt sind und die zweite Kupplung (6) ausgerückt ist.Electromechanical drive (25, 27, 30, 31) after claim 3 , characterized in that in the third mechanical operative connection the drive shafts (9, 10) are operatively connected to one another via the third clutch (7) and in a fourth mechanical operative connection the third operative connection is coupled to the first operative connection, with the fourth operative connection being the first clutch (5) and the third clutch (7) are engaged and the second clutch (6) is disengaged. Elektromechanischer Antrieb (25, 27, 30, 31) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Kupplungen (5, 6, 7) ein Freilauf (5A, 6A, 7A) ist, welcher in Abhängigkeit der Drehrichtung wenigstens einer der Antriebswellen (9, 10) um die Rotationsachse der wenigstens einen der Antriebswellen (9, 10) selbst koppelnd bzw. selbst entkoppelnd ausgeführt ist.Electromechanical drive (25, 27, 30, 31) according to claim 1 , characterized in that at least one of the clutches (5, 6, 7) is a freewheel (5A, 6A, 7A) which, depending on the direction of rotation, rotates at least one of the drive shafts (9, 10) about the axis of rotation of the at least one of the drive shafts ( 9, 10) is self-coupling or self-decoupling. Elektromechanischer Antrieb (25, 27, 30, 31) nach Anspruch 8, in dem die Kupplungen (5, 6, 7) Freiläufe (5A, 6A, 7A) sind.Electromechanical drive (25, 27, 30, 31) according to claim 8 , in which the clutches (5, 6, 7) are freewheels (5A, 6A, 7A). Elektromechanischer Antrieb (25, 27, 30, 31) nach Anspruch 8 oder 9, in dem wenigstens einer der Freiläufe (5A) wahlweise in die eine und die andere Drehrichtung der gegensinnigen Drehrichtungen um die Rotationsachse wenigstens einer dieser Antriebswellen (9, 10) sowohl koppelbar und als auch entkoppelbar ist.Electromechanical drive (25, 27, 30, 31) according to claim 8 or 9 in which at least one of the freewheels (5A) can be coupled and decoupled either in one or the other direction of rotation of the opposite directions of rotation about the axis of rotation of at least one of these drive shafts (9, 10).
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Norm DIN EN 60034-8 Entspricht VDE 0530-8 und IEC 60034-8:2007+A1:2014. Drehende elektrische Maschinen - Teil 8: Anschlussbezeichnungen und Drehsinn.

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