DE102020201093A1 - Electric drive for a vehicle - Google Patents

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Abstract

Es wird ein elektrischer Antrieb für ein Fahrzeug mit zumindest einer elektrischen Maschine (1) mit einer Rotorwelle (2) als Antriebswelle vorgeschlagen, die über ein Getriebe mit zumindest zwei Schaltelementen (3, 14, 16, 19) zum Realisieren von zumindest zwei Gangstufen mit einem Abtriebsdifferential (4) zum Antrieb zumindest einer ersten Abtriebswelle (5) und einer zweiten Abtriebswelle (6) verbunden ist, wobei die Rotorwelle (2) und die Abtriebswellen (5, 6) achsparallel zueinander angeordnet sind und wobei als Getriebe zumindest eine Stirnradstufe (7) sowie zumindest ein Planetengetriebe (8) vorgesehen sind, wobei das Planetengetriebe (8) als Summiergetriebe zum Realisieren eines leistungsverzweigten Getriebes ausgeführt ist, wobei die Rotorwelle (2) zum Realisieren eines ersten Leistungspfades über eine erste Stirnradstufe (7) mit einem Element des Planetengetriebes (8) verbunden ist und wobei mehrere schaltbare Leistungspfade jeweils über ein zugeordnetes Schaltelement (3) vorgesehen sind. Ferner wird ein Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb vorgeschlagen.An electric drive for a vehicle with at least one electric machine (1) with a rotor shaft (2) as the drive shaft is proposed, which via a transmission with at least two shifting elements (3, 14, 16, 19) for realizing at least two gear steps an output differential (4) for driving at least one first output shaft (5) and one second output shaft (6) is connected, the rotor shaft (2) and the output shafts (5, 6) being arranged axially parallel to one another and with at least one spur gear stage ( 7) and at least one planetary gear (8) are provided, the planetary gear (8) being designed as a summing gear to implement a power-split gear, the rotor shaft (2) to implement a first power path via a first spur gear stage (7) with an element of the Planetary gear (8) is connected and wherein several switchable power paths are each provided via an associated switching element (3) are seen. A vehicle with an electric drive is also proposed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb für ein Fahrzeug mit zumindest einer elektrischen Maschine mit einer Rotorwelle als Antriebwelle gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit dem elektrischen Antrieb.The present invention relates to an electric drive for a vehicle with at least one electric machine with a rotor shaft as the drive shaft according to the type defined in more detail in the preamble of claim 1. The invention also relates to a vehicle with the electric drive.

Elektrische Antriebe für ein Fahrzeug mit einem Getriebe zum Realisieren mehrerer Gangstufen sind aus der Fahrzeugtechnik allgemein bekannt. Auslegungsrelevant für elektrische Antriebe sind zum einen das Anfahrmoment und die geforderte Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeuges. Diese Anforderungen sind durch ein Getriebeschema nur mit einem erheblichen Bauraumbedarf bei geringer Leistungsdichte und mit besonders hohen Belastungen an den Schaltelementen zu realisieren.Electric drives for a vehicle with a transmission for realizing several gear steps are generally known from vehicle technology. On the one hand, the starting torque and the required maximum speed of the vehicle are relevant to the design of electrical drives. These requirements can only be met by means of a transmission diagram with a considerable space requirement with low power density and with particularly high loads on the shifting elements.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Antrieb und ein Fahrzeug mit dem elektrischen Antrieb der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, welche ein Getriebe mit hoher Leistungsdichte und geringen Belastungen an den Schaltelementen aufweisen.The present invention is based on the object of proposing an electric drive and a vehicle with the electric drive of the type described at the outset, which have a transmission with high power density and low loads on the shifting elements.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 beziehungsweise 12 gelöst, wobei sich vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen aus den jeweiligen Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben.This object is achieved by the features of patent claim 1 or 12, with advantageous and claimed developments resulting from the respective subclaims and the description as well as the drawings.

Es wird ein elektrischer Antrieb für ein Fahrzeug mit zumindest einer elektrischen Maschine mit einer Rotorwelle als Antriebswelle vorgeschlagen, die über ein Getriebe mit zumindest zwei Schaltelementen zum Realisieren von zumindest zwei Gangstufen mit einem Abtriebsdifferential zum Antrieb zumindest einer ersten Abtriebswelle und einer zweiten Abtriebswelle verbunden ist. Die Rotorwelle und die Abtriebswellen sind achsparallel zueinander angeordnet, wobei als Getriebe zumindest eine Stirnradstufe sowie zumindest ein Planetengetriebe vorgesehen sind. Um einen besonders bauraumsparenden und geringe Schaltkräfte aufweisenden elektrischen Antrieb vorzuschlagen, ist vorgesehen, dass das Planetengetriebe als Summiergetriebe zum Realisieren eines leistungsverzweigten Getriebes ausgeführt ist, wobei die Rotorwelle zum Realisieren eines ersten Leistungspfades über eine erste Stirnradstufe mit einem Element des Planetengetriebes verbunden ist und wobei mehrere beziehungsweise zumindest zwei schaltbare Leistungspfade jeweils über ein zugeordnetes Schaltelement vorgesehen sind.An electric drive for a vehicle with at least one electric machine with a rotor shaft as the drive shaft is proposed, which is connected to an output differential for driving at least a first output shaft and a second output shaft via a transmission with at least two shifting elements for realizing at least two gear stages. The rotor shaft and the output shafts are arranged axially parallel to one another, with at least one spur gear stage and at least one planetary gear being provided as the gear. In order to propose an electric drive that saves space and has low shifting forces, it is provided that the planetary gear is designed as a summing gear to implement a power-split gear, the rotor shaft being connected to an element of the planetary gear via a first spur gear stage and several or at least two switchable power paths are each provided via an assigned switching element.

Aufgrund der vorgesehenen Leistungsverzweigung und der damit verbundenen Aufteilung der zu übertragenen Leistung zum Realisieren einer Gangstufe auf zumindest zwei Leistungspfade wird eine hohe Leistungsdichte und hohe Spreizungen bei dem Getriebe sowie gleichzeitig geringe Belastungen an den Schaltelementen realisiert und damit in vorteilhafter Weise nur geringe Schaltkräfte bei dem vorgeschlagenen elektrischen Antrieb benötigt, sodass die vorgesehenen Schaltelemente besonders kostengünstig elektrisch aktuiert werden können. Zudem ist es möglich auf einfachste Weise weitere Übersetzungen beziehungsweise Gangstufen zu realisieren, um dadurch den vorgeschlagenen elektrischen Antrieb universeller einsetzbar zu machen.Due to the intended power split and the associated distribution of the power to be transmitted to realize a gear step on at least two power paths, a high power density and high spreads in the transmission and at the same time low loads on the shifting elements are achieved and thus advantageously only low shifting forces in the proposed electric drive required, so that the switching elements provided can be electrically actuated particularly inexpensively. In addition, it is possible in the simplest possible way to implement further gear ratios or gear steps in order to make the proposed electric drive more universally applicable.

Als erster, nichtschaltbarer quasi fest verbundener Leistungspfad kann beispielsweise die Rotorwelle über die erste Stirnradstufe mit einem Hohlrad als Element des Planetengetriebes verbunden werden, wobei als Abtrieb ein Planetenradträger als Element des Planetengetriebes mit dem Abtriebsdifferential verbunden ist. Der schaltbare Leistungspfad kann bei dieser Ausführungsvariante z. B. über ein Sonnenrad als Element des Planetengetriebes in vielfältiger Weise realisiert werden.As a first, non-switchable, quasi-permanently connected power path, the rotor shaft, for example, can be connected to a ring gear as an element of the planetary gear via the first spur gear stage, with a planetary gear carrier as an element of the planetary gear being connected to the output differential as an output. The switchable power path can in this embodiment, for. B. can be implemented in a variety of ways via a sun gear as an element of the planetary gear.

Eine Möglichkeit, den schaltbaren Leistungspfad zu realisieren, wird dadurch erreicht, dass ein Element des Planetengetriebes über ein zugeordnetes Schaltelement mit einem Gehäuse des elektrischen Antriebes verbunden wird. Bei dieser möglichen Ausführung werden aufgrund der Leistungsverzweigung nur geringe Schaltkräfte bei dem zugeordneten Schaltelement erforderlich.One possibility of realizing the switchable power path is achieved in that an element of the planetary gear is connected to a housing of the electric drive via an assigned switching element. In this possible embodiment, only low switching forces are required for the associated switching element due to the power split.

Im Rahmen einer besonders bauraumsparenden Ausführung ohne weitere Stirnradstufen kann der schaltbare Leistungspfad beispielsweise dadurch realisiert werden, dass zwei Elemente des Planetengetriebes über ein zugeordnetes Schaltelement miteinander verbunden werden. Der dadurch realisierte Blockumlauf des Planetengetriebes erzeugt somit den schaltbaren Leistungspfad, während der erste Leistungspfad über die feste Verbindung zwischen Rotorwelle und Stirnradstufe und Hohlrad des Planetengetriebes realisiert wird. Auf diese Weise entstehen an dem Schaltelement zum Erzeugen des Blockumlaufes nur geringe Schaltkräfte.In the context of a particularly space-saving design without further spur gear stages, the switchable power path can be implemented, for example, in that two elements of the planetary gear are connected to one another via an assigned switching element. The block circulation of the planetary gear that is implemented in this way thus generates the switchable power path, while the first power path is implemented via the fixed connection between the rotor shaft and the spur gear stage and the ring gear of the planetary gear. In this way, only small switching forces arise on the switching element for generating the block circulation.

Eine weitere Möglichkeit, den schaltbaren Leistungspfad zu realisieren, wird dadurch erreicht, dass ein Element des Planetengetriebes über ein zugeordnetes Schaltelement mit einem Gehäuse des elektrischen Antriebes verbunden wird. Auch bei dieser möglichen Ausführung werden aufgrund der Leistungsverzweigung nur geringe Schaltkräfte bei dem zugeordneten Schaltelement erforderlich.Another possibility of realizing the switchable power path is achieved in that an element of the planetary gear is connected to a housing of the electric drive via an assigned switching element. In this possible embodiment, too, because of the power split, only low switching forces are required for the associated switching element.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass zum Realisieren des schaltbaren Leistungspfades zumindest eine weitere Stirnradstufe über ein zugeordnetes Schaltelement mit einem Element des Planetengetriebes verbunden wird. Durch die Verwendung einer weiteren Stirnradstufe kann die Übersetzung der Gangstufe an entsprechende Einsatzzwecke angepasst werden. Auch bei dieser Ausführung des schaltbaren Leistungspfades werden durch die Leistungsverzweigung geringe Kräfte bei dem zugeordneten Schaltelement erforderlich.Within the scope of a further embodiment variant, it can be provided that, in order to implement the switchable power path, at least one further spur gear stage via an assigned switching element with an element of the planetary gear is connected. By using a further spur gear stage, the translation of the gear stage can be adapted to the respective purposes. In this embodiment of the switchable power path, too, the power split means that low forces are required in the associated switching element.

Vorzugsweise können bei dem vorgeschlagenen elektrischen Antrieb zumindest zwei Gangstufen realisiert werden. Bei dem vorgeschlagenen elektrischen Antrieb kann hierzu vorgesehen werden, dass der nicht schaltbare, fest verbundene Leistungspfad mit einem der vorgeschriebenen schaltbaren Leistungszweigen beziehungsweise Leistungspfaden miteinander kombiniert wird, um eine Gangstufe zu realisieren. Jede weitere Gangstufe wird durch eine weitere Kombination von nicht schaltbaren Leistungspfad und einem beliebigen schaltbaren Leistungspfad realisiert. Demzufolge sind verschiedene Kombinationen möglich, um die zumindest zwei Gangstufen bei dem vorgeschlagenen elektrischen Antrieb zu realisieren.Preferably, at least two gear steps can be implemented in the proposed electric drive. In the proposed electric drive, it can be provided for this purpose that the non-switchable, permanently connected power path is combined with one of the prescribed switchable power branches or power paths in order to achieve a gear step. Each further gear step is realized by a further combination of non-switchable power path and any switchable power path. As a result, various combinations are possible in order to achieve the at least two gear steps in the proposed electric drive.

Ferner ist es bei dem vorgeschlagenen elektrischen Antrieb möglich, beispielsweise durch Verwendung weiterer Schaltelemente oder weiterer Stirnradstufen, ohne weiteres weitere Gangstufen vorzusehen.Furthermore, it is possible with the proposed electric drive, for example by using further shifting elements or further spur gear steps, to provide further gear steps without further ado.

Als Schaltelemente können sowohl formschlüssige, als auch reibschlüssige Schaltelemente eingesetzt werden, wobei bei der Verwendung von reibschlüssigen Schaltelementen eine uneingeschränkte Lastschaltfähigkeit bei dem Getriebe realisiert wird. Vorteilhafterweise kann jedoch das Schaltelement, welches für die erste Gangstufe verwendet wird, auch als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt werden, um somit zusätzlich Schleppverluste zu minimieren.Both positive-locking and frictional-locking shifting elements can be used as shifting elements, with the use of frictional-locking shifting elements realizing unrestricted powershifting capability in the transmission. Advantageously, however, the shifting element that is used for the first gear can also be designed as a form-fitting shifting element in order to additionally minimize drag losses.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Fahrzeug mit dem vorbeschriebenen elektrischen Antrieb zu beanspruchen. Hieraus ergeben sich die bereits beschriebenen und weitere Vorteile. Besonders bevorzugt ist es, das Fahrzeug mit dem elektrischen Antrieb als Achsantrieb auszuführen.Another aspect of the present invention is to claim a vehicle with the above-described electric drive. The advantages already described and other advantages result from this. It is particularly preferred to design the vehicle with the electric drive as an axle drive.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert.The present invention is further explained below with reference to the drawings.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen elektrischen Antriebes als Zweigangvariante für ein Fahrzeug;
  • 2 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsvariante des elektrischen Antriebes als Zweigangvariante für ein Fahrzeug;
  • 3 eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsvariante des elektrischen Antriebes als Dreigangvariante für ein Fahrzeug; und
  • 4 eine vierte Ausführungsvariante des elektrischen Antriebes als Dreigangvariante für ein Fahrzeug.
Show it:
  • 1 a schematic view of a first variant of an electric drive according to the invention as a two-speed variant for a vehicle;
  • 2 a schematic view of a second variant of the electric drive as a two-speed variant for a vehicle;
  • 3 a schematic view of a third variant of the electric drive as a three-speed variant for a vehicle; and
  • 4th a fourth variant of the electric drive as a three-speed variant for a vehicle.

In den 1 bis 4 sind schematische Ansichten eines erfindungsgemäßen Antriebes für ein Fahrzeug beispielhaft anhand verschiedener Ausführungsvarianten dargestellt.In the 1 until 4th schematic views of a drive according to the invention for a vehicle are shown by way of example using different design variants.

Unabhängig von den Ausführungsvarianten umfasst der elektrische Antrieb für ein Fahrzeug zumindest eine elektrische Maschine 1 mit einer Rotorwelle 2 als Antriebswelle, die über ein Getriebe mit zumindest zwei Schaltelementen 3, 14, 16, 19 zum Realisieren von zumindest zwei Gangstufen mit einem Abtriebsdifferential 4 zum Antrieb zumindest einer ersten Abtriebswelle 5 und einer zweiten Abtriebswelle 6 verbunden ist. Die Rotorwelle 2 und die Abtriebswellen 5, 6 sind achsparallel zueinander angeordnet, wobei als Getriebe zumindest eine Stirnradstufe 7 sowie zumindest ein Planetengetriebe 8 vorgesehen sind. Um eine besonders bauraumsparende und zugleich eine hohe Leistungsdichte aufweisende Anordnung des Getriebes des elektrischen Antriebes vorzuschlagen, bei dem zudem geringe Schaltkräfte zum Realisieren der Gangstufen vorgesehen sind, ist vorgesehen, dass das Planetengetriebe 8 als Summiergetriebe zum Realisieren eines leistungsverzweigten Getriebes ausgeführt ist, wobei die Rotorwelle 2 der elektrischen Maschine 1 zum Realisieren eines ersten Leistungspfades über eine erste Stirnradstufe 7 mit einem Element des Planetengetriebes 8 verbunden ist und wobei zumindest zwei schaltbare Leistungspfade jeweils über ein zugeordnetes Schaltelement 3, 14, 16, 19 vorgesehen sind.Regardless of the design variants, the electric drive for a vehicle includes at least one electric machine 1 with a rotor shaft 2 as a drive shaft that has a transmission with at least two shift elements 3 , 14th , 16 , 19th for realizing at least two gear steps with one output differential 4th for driving at least one first output shaft 5 and a second output shaft 6th connected is. The rotor shaft 2 and the output shafts 5 , 6th are arranged axially parallel to each other, with at least one spur gear stage as the gear 7th and at least one planetary gear 8th are provided. In order to propose an arrangement of the transmission of the electric drive that saves space and at the same time has a high power density, in which low shifting forces are also provided for realizing the gear steps, it is provided that the planetary transmission 8th is designed as a summing gear for realizing a power-split gear, the rotor shaft 2 of the electric machine 1 for realizing a first power path via a first spur gear stage 7th with an element of the planetary gear 8th is connected and wherein at least two switchable power paths each via an associated switching element 3 , 14th , 16 , 19th are provided.

Bei sämtlichen dargestellten Ausführungsvarianten ist der elektrische Antrieb als Achsantrieb des Fahrzeuges beispielhaft dargestellt. Weiterhin ist bei sämtlichen Ausführungsvarianten die Rotorwelle 2 über die erste Stirnradstufe 7 mit einem Hohlrad 9 als Element des Planetengetriebes 8 zum Realisieren des ersten fest verbundenen Leistungspfades verbunden. Ferner ist als Abtrieb ein Planetenradträger 10 als Element des Planetengetriebes 8 mit dem Abtriebsdifferential 4 verbunden und treibt somit die beiden Abtriebswellen 5, 6 an.In all of the embodiments shown, the electric drive is shown as an example of the vehicle's axle drive. Furthermore, the rotor shaft is in all design variants 2 via the first spur gear stage 7th with a ring gear 9 as an element of the planetary gear 8th connected to realize the first permanently connected power path. Furthermore, a planet carrier is used as an output 10 as an element of the planetary gear 8th with the output differential 4th connected and thus drives the two output shafts 5 , 6th on.

Zum Realisieren der Parksperrenfunktion kann eine Parksperre P den Planetenradträger 10 des Planetengetriebes 8 mit einem Gehäuse 11 verbinden, um somit die Abtriebswellen 5, 6 über das Abtriebsdifferential 4 zu sperren. Des Weiteren kann bei jeder Ausführungsvariante eine sogenannte Entkopplungseinheit 12 vorgesehen sein, mit dem der Abtrieb von dem Antrieb entkoppelbar ist.A parking lock can be used to implement the parking lock function P. the planet carrier 10 of the planetary gear 8th with a housing 11 connect to thus the output shafts 5 , 6th via the output differential 4th to lock. Furthermore can a so-called decoupling unit for each variant 12th be provided with which the output can be decoupled from the drive.

Insgesamt ergibt sich bei dem vorgeschlagenen elektrischen Antrieb eine hohe Spreizung von ca. 1,5 bis 2 bei einer maximalen Drehzahl der elektrischen Maschine 1 von 9000 bis 12000 Umdrehungen pro Minute bei einer Leistung von etwa 140 bis 150 KW sowie eine maximale Abtriebsdrehzahl von etwa 800 bis 2200 Umdrehungen pro Minute, während die maximale Standübersetzung des Planetengetriebes 8 bei etwa 4 liegt. Die Übersetzung einer ersten Gangstufe kann bei ca. 9 bis 14 und die Übersetzung einer zweiten Gangstufe kann bei 4 bis 7 liegen, wobei ohne weiteres weitere Gangstufen realisierbar sind.Overall, the proposed electric drive results in a high spread of approximately 1.5 to 2 at a maximum speed of the electric machine 1 from 9000 to 12000 revolutions per minute with an output of about 140 to 150 KW and a maximum output speed of about 800 to 2200 revolutions per minute, while the maximum stationary transmission of the planetary gear 8th is around 4. The gear ratio of a first gear step can be around 9 to 14 and the gear ratio of a second gear step can be 4 to 7, further gear steps being easily possible.

In 1 ist eine erste Ausführungsvariante des elektrischen Antriebes mit nur einer ersten Stirnradstufe 7 dargestellt. Bei der ersten Ausführungsvariante gemäß 1 ist zum Realisieren einer ersten Gangstufe die Rotorwelle 2 über die erste Stirnradstufe 7 mit dem Hohlrad 9 des Planetengetriebes 8 als erster Leistungspfad verbunden und das Sonnenrad 13 des Planetengetriebes 8 wird über ein erstes Schaltelement 3 mit dem Gehäuse 11 als schaltbarer Leistungspfad verbunden. Das erste Schaltelement 3 ist als formschlüssiges Schaltelement 3 bzw. Schaltklaue ausgeführt, wodurch die Schleppverluste minimiert werden.In 1 is a first variant of the electric drive with only one first spur gear stage 7th shown. In the first variant according to 1 is the rotor shaft for realizing a first gear stage 2 via the first spur gear stage 7th with the ring gear 9 of the planetary gear 8th connected as the first power path and the sun gear 13th of the planetary gear 8th is via a first switching element 3 with the case 11 connected as a switchable power path. The first switching element 3 is as a form-fitting switching element 3 or switching claw executed, whereby the drag losses are minimized.

Zum Realisieren einer zweiten Gangstufe ist bei der ersten Ausführungsvariante gemäß 1 der vorbeschriebene erste Leistungspfad vorgesehen, während als weiterer zweiter schaltbarer Leistungspfad ein Blockumlauf bei dem Planetengetriebe 8 durch die Verbindung zweier Elemente des Planetengetriebes 8 realisiert wird. Im Detail werden das Sonnenrad 13 und das Hohlrad 9 des Planetengetriebes 8 über ein zweites Schaltelement 14 miteinander verbunden. Somit ergibt sich ein 2-Gang-Getriebe, welches zudem leistungsverzweigt ist und aufgrund dessen nur geringe Schaltelemente benötigt, sodass das erste Schaltelement 3 und das zweite Schaltelement 14 elektrisch aktuierbar sind.In order to implement a second gear stage, according to the first variant embodiment 1 the above-described first power path is provided, while a block circulation in the planetary gear is provided as a further second switchable power path 8th by connecting two elements of the planetary gear 8th is realized. In detail are the sun gear 13th and the ring gear 9 of the planetary gear 8th via a second switching element 14th connected with each other. This results in a 2-speed transmission, which is also power-split and therefore requires only small shifting elements, so that the first shifting element 3 and the second switching element 14th are electrically actuatable.

Ferner ist nur eine erste Stirnradstufe 7 vorgesehen, die mit dem Planetengetriebe 8 axial versetzt ist, sodass eine bauraumsparende Anordnung ermöglicht wird, ohne dass die Übersetzung aufgrund der Abmessung eingeschränkt ist, da die erste Stirnradstufe 7 mit einer radial nach innen versetzten Verzahnung des Hohlrades 9 des Planetengetriebes 8 kämmt. Furthermore, there is only a first spur gear stage 7th provided with the planetary gear 8th is axially offset, so that a space-saving arrangement is made possible without the translation is limited due to the dimensions, since the first spur gear stage 7th with a toothing of the ring gear that is offset radially inward 9 of the planetary gear 8th combs.

In 2 ist eine zweite Ausführungsvariante des elektrischen Antriebes als Achsantrieb eines Fahrzeuges dargestellt. Die zweite Ausführungsvariante umfasst im Unterschied zur ersten Ausführungsvariante eine zweite Stirnradstufe 15, um eine zweite Gangstufe bei dieser beispielhaften Ausführung zu realisieren.In 2 a second variant of the electric drive is shown as an axle drive of a vehicle. In contrast to the first variant, the second variant comprises a second spur gear stage 15th in order to realize a second gear stage in this exemplary embodiment.

Auch bei der zweiten Ausführungsvariante wird der erste Leistungspfad bei den Gangstufen von der Rotorwelle 2 über die erste Stirnradstufe 7 und das Hohlrad 9 des Planetengetriebes 8 zum Abtriebsdifferential 4 realisiert. Die erste Gangstufe wird ebenso wie bei der ersten Ausführungsvariante durch das Gehäusefestsetzen des Sonnenrades 13 über das erste Schaltelement 3 als schaltbarer Leistungspfad realisiert. Bei der zweiten Gangstufe wird als schaltbarer Leistungspfad die Rotorwelle 2 über die zweite Stirnradstufe 15 und ein drittes Schaltelement 16 mit dem Sonnenrad 13 des Planetengetriebes 8 verbunden.In the second variant, too, the first power path for the gear steps is from the rotor shaft 2 via the first spur gear stage 7th and the ring gear 9 of the planetary gear 8th to the output differential 4th realized. As with the first variant, the first gear stage is achieved by fixing the sun gear in place 13th via the first switching element 3 realized as a switchable power path. In the second gear, the rotor shaft is used as a switchable power path 2 via the second spur gear stage 15th and a third switching element 16 with the sun gear 13th of the planetary gear 8th connected.

Aufgrund der gewählten Anordnung bei dem elektrischen Antrieb ergibt sich beispielsweise ein Achsabstand zwischen der Rotorwelle 2 und den Abtriebswellen 5, 6 von weniger als etwa 150 bis 200 mm, bei einem Durchmesser des Planetengetriebes 8 von etwa 200 mm.Due to the chosen arrangement in the case of the electric drive, there is, for example, a center distance between the rotor shaft 2 and the output shafts 5 , 6th of less than about 150 to 200 mm, with a diameter of the planetary gear 8th of about 200 mm.

Es wäre ohne weiteres denkbar, das zweite Schaltelement 14 bei der zweiten Ausführungsvariante zusätzlich vorzusehen, sodass eine zusätzliche Gangstufe durch den Blockumlauf realisiert werden könnte, bei dem das Hohlrad 9 über das zweite Schaltelement 14 mit dem Sonnenrad 13 verbunden wird. Diese Ausführung entspricht der dritten Ausführungsvariante, die beispielhaft in 3 dargestellt ist. Zum Schalten einer Gangstufe bei der 3-Gang-Variante ist das zugeordnete Schaltelement 3, 14, 16 zum Realisieren der jeweiligen Gangstufe geschlossen, während die beiden anderen Schaltelemente 3, 14, 16 geöffnet sind.It would be easily conceivable to use the second switching element 14th to be provided in addition in the second variant, so that an additional gear step could be realized by the block circulation, in which the ring gear 9 via the second switching element 14th with the sun gear 13th is connected. This version corresponds to the third version, which is exemplified in 3 is shown. The assigned shift element is used to shift a gear in the 3-gear variant 3 , 14th , 16 to realize the respective gear stage closed, while the other two shift elements 3 , 14th , 16 are open.

In 4 ist eine vierte Ausführungsvariante des elektrischen Antriebes schematisch angedeutet. Die elektrische Maschine 1 ist mit ihrer Rotorwelle 2 angedeutet, wobei der Rotorwelle 2 eine erste Stirnradstufe 7, eine zweite Stirnradstufe 15 und eine dritte Stirnradstufe 17 zugeordnet sind. Ferner sind einer Sonnenradwelle 18 des Sonnenrades 13 drei Schaltelemente 3, 14, 19 zugeordnet, sodass wiederum eine 3-Gang-Variante realisierbar ist.In 4th a fourth variant of the electric drive is indicated schematically. The electric machine 1 is with their rotor shaft 2 indicated, the rotor shaft 2 a first spur gear stage 7th , a second spur gear stage 15th and a third spur gear stage 17th assigned. Furthermore, a sun gear shaft 18th of the sun gear 13th three switching elements 3 , 14th , 19th assigned so that a 3-speed variant can again be implemented.

Der erste Leistungspfad wird wie bei den anderen Ausführungsvarianten über die erste Stirnradstufe 7 und dem Hohlrad 9 des Planetengetriebes 8 realisiert. Ein schaltbarer Leistungspfad kann beispielsweise bei der ersten Gangstufe durch das Festsetzen des Sonnenrades 13 über das erste Schaltelement 3 realisiert werden, mit dem das Sonnenrad 13 mit dem Gehäuse 11 verbunden wird. Bei einer zweiten Gangstufe wird der schaltbare Leistungspfad z. B. über die zweite Stirnradstufe 15 und dem zugeordneten dritten Schaltelement 16 realisiert, sodass die zweite Stirnradstufe 15 mit dem Sonnenrad 13 verbunden wird. Bei der Realisierung der dritten Gangstufe wird beispielsweise der schaltbare Leistungspfad durch die dritte Stirnradstufe 17 in Verbindung mit dem vierten Schaltelement 19 realisiert, mit dem die dritte Stirnradstufe 17 mit dem Sonnenrad 13 verbunden wird.As with the other design variants, the first power path is via the first spur gear stage 7th and the ring gear 9 of the planetary gear 8th realized. A switchable power path can, for example, be achieved in the first gear stage by locking the sun gear 13th via the first switching element 3 can be realized with the sun gear 13th with the case 11 is connected. In a second gear, the switchable power path z. B. via the second spur gear stage 15th and the associated third switching element 16 realized so that the second spur gear stage 15th with the sun gear 13th is connected. When implementing the third gear stage, for example, the switchable power path is through the third spur gear stage 17th in connection with the fourth switching element 19th realized with which the third spur gear stage 17th with the sun gear 13th is connected.

Unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten in den 1 bis 4 wird quasi eine Zwischenwelle dadurch eingespart, dass die Sonnenradwelle 18 dazu verwendet wird. Bei den gezeigten Ausführungsvarianten ist vorgesehen, dass das erste Schaltelement 3, das zweite Schaltelement 14, das dritte Schaltelement 16 und das vierte Schaltelement 19 der Sonnenradwelle 18 zugeordnet sind. Es ist aber ebenso möglich, das erste Schaltelement 3, das zweite Schaltelement 14, das dritte Schaltelement 16 und das vierte Schaltelement 19 der Rotorwelle 2 zuzuordnen. Dies würde bedeuten, dass die Festräder der Rotorwelle 2 der Stirnradstufen 7, 15, 17 zu Losrädern werden und die Losräder der Sonnenradwelle 18 zu Festrädern werden.Regardless of the respective design variants in the 1 until 4th an intermediate shaft is saved, as it were, by the fact that the sun gear shaft 18th is used for this. In the embodiment variants shown, it is provided that the first switching element 3 , the second switching element 14th , the third switching element 16 and the fourth switching element 19th the sun gear shaft 18th assigned. But it is also possible to use the first switching element 3 , the second switching element 14th , the third switching element 16 and the fourth switching element 19th the rotor shaft 2 assign. This would mean the fixed gears of the rotor shaft 2 of the spur gear stages 7th , 15th , 17th become loose gears and the loose gears of the sun gear shaft 18th become fixed gears.

Es sind auch beliebige Kombinationen der vorgeschlagenen Ausführungsvarianten untereinander möglich, sodass die vorgeschlagenen schaltbaren Leistungspfade bei dem elektrischen Antrieb beliebig miteinander kombiniert werden können.Any combinations of the proposed design variants with one another are also possible, so that the proposed switchable power paths in the electric drive can be combined with one another as desired.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
elektrische Maschineelectric machine
22
RotorwelleRotor shaft
33
erstes Schaltelementfirst switching element
44th
AbtriebsdifferentialOutput differential
55
erste Abtriebswellefirst output shaft
66th
zweite Abtriebswellesecond output shaft
77th
erste Stirnradstufefirst spur gear stage
88th
PlanetengetriebePlanetary gear
99
HohlradRing gear
1010
PlanetenradträgerPlanetary gear carrier
1111
Gehäusecasing
1212th
EntkopplungseinheitDecoupling unit
1313th
SonnenradSun gear
1414th
zweites Schaltelementsecond switching element
1515th
zweite Stirnradstufesecond spur gear stage
1616
drittes Schaltelementthird switching element
1717th
dritte Stirnradstufethird spur gear stage
1818th
SonnenradwelleSun gear shaft
1919th
viertes Schaltelementfourth switching element
PP.
ParksperreParking lock

Claims (13)

Elektrischer Antrieb für ein Fahrzeug mit zumindest einer elektrischen Maschine (1) mit einer Rotorwelle (2) als Antriebswelle, die über ein Getriebe mit zumindest zwei Schaltelementen (3, 14, 16, 19) zum Realisieren von zumindest zwei Gangstufen mit einem Abtriebsdifferential (4) zum Antrieb zumindest einer ersten Abtriebswelle (5) und einer zweiten Abtriebswelle (6) verbunden ist, wobei die Rotorwelle (2) und die Abtriebswellen (5, 6) achsparallel zueinander angeordnet sind und wobei als Getriebe zumindest eine Stirnradstufe (7) sowie zumindest ein Planetengetriebe (8) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (8) als Summiergetriebe zum Realisieren eines leistungsverzweigten Getriebes ausgeführt ist, wobei die Rotorwelle (2) zum Realisieren eines ersten Leistungspfades über eine erste Stirnradstufe (7) mit einem Element des Planetengetriebes (8) verbunden ist und wobei mehrere schaltbare Leistungspfade jeweils über ein zugeordnetes Schaltelement (3) vorgesehen sind.Electric drive for a vehicle with at least one electric machine (1) with a rotor shaft (2) as the drive shaft, which via a transmission with at least two shifting elements (3, 14, 16, 19) for realizing at least two gear stages with an output differential (4 ) is connected to drive at least a first output shaft (5) and a second output shaft (6), the rotor shaft (2) and the output shafts (5, 6) being arranged axially parallel to one another and with at least one spur gear stage (7) and at least as a gear unit a planetary gear (8) are provided, characterized in that the planetary gear (8) is designed as a summing gear to implement a power-split gear, the rotor shaft (2) to implement a first power path via a first spur gear stage (7) with an element of the planetary gear (8) is connected and with several switchable power paths each provided via an associated switching element (3) hen are. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (2) über die erste Stirnradstufe (7) mit einem Hohlrad (9) als Element des Planetengetriebes (8) zum Realisieren des ersten Leistungspfades verbunden ist und dass als Abtrieb ein Planetenradträger (10) als Element des Planetengetriebes (8) mit dem Abtriebsdifferential (4) verbunden ist.Electric drive according to Claim 1 , characterized in that the rotor shaft (2) is connected via the first spur gear stage (7) to a ring gear (9) as an element of the planetary gear (8) for realizing the first power path and that as an output a planetary gear carrier (10) as an element of the planetary gear (8) is connected to the output differential (4). Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Element des Planetengetriebes (8) über ein zugeordnetes Schaltelement (3) mit einem Gehäuse (11) zum Realisieren des schaltbaren Leistungspfades verbindbar ist.Electric drive according to Claim 1 or 2 , characterized in that an element of the planetary gear (8) can be connected via an associated switching element (3) to a housing (11) for realizing the switchable power path. Elektrischer Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Elemente des Planetengetriebes (8) über ein zugeordnetes Schaltelement (14) zum Realisieren des schaltbaren Leistungspfades miteinander verbindbar sind.Electric drive according to one of the preceding claims, characterized in that two elements of the planetary gear (8) can be connected to one another via an associated switching element (14) to implement the switchable power path. Elektrischer Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine zweite Stirnradstufe (15) über ein zugeordnetes Schaltelement (16) mit einem Element des Planetengetriebes (8) zum Realisieren des schaltbaren Leistungspfades verbindbar ist.Electric drive according to one of the preceding claims, characterized in that at least one second spur gear stage (15) can be connected via an associated switching element (16) to an element of the planetary gear (8) for realizing the switchable power path. Elektrischer Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem ersten Leistungspfad zum Realisieren einer Gangstufe ein Sonnenrad (13) als Element des Planetengetriebes (8) über ein erstes Schaltelement (3) mit dem Gehäuse (11) als schaltbarer Leistungspfad verbunden ist.Electric drive according to one of the preceding claims, characterized in that In addition to the first power path for realizing a gear stage, a sun gear (13) as an element of the planetary gear (8) is connected to the housing (11) as a switchable power path via a first switching element (3). Elektrischer Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem ersten Leistungspfad zum Realisieren einer weiteren Gangstufe das Sonnenrad (13) und das Hohlrad (9) des Planetengetriebes (8) über ein zweites Schaltelement (14) als schaltbarer Leistungspfad miteinander verbunden sind.Electric drive according to one of the preceding claims, characterized in that in addition to the first power path for realizing a further gear stage, the sun gear (13) and the ring gear (9) of the planetary gear (8) are connected to one another via a second shift element (14) as a switchable power path . Elektrischer Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem ersten Leistungspfad zum Realisieren einer weiteren Gangstufe die Rotorwelle (2) über eine zweite Stirnradstufe (15) und über ein drittes Schaltelement (16) mit dem Sonnenrad (13) des Planetengetriebes (8) als schaltbarer Leistungspfad verbunden ist.Electric drive according to one of the preceding claims, characterized in that in addition to the first power path for realizing a further gear stage, the rotor shaft (2) via a second spur gear stage (15) and via a third shift element (16) with the sun gear (13) of the planetary gear ( 8) is connected as a switchable power path. Elektrischer Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem ersten Leistungspfad zum Realisieren einer weiteren Gangstufe die Rotorwelle (2) über eine dritte Stirnradstufe (17) und über ein viertes Schaltelement (19) mit dem Sonnenrad (13) des Planetengetriebes (8) als schaltbarer Leistungspfad verbunden ist.Electric drive according to one of the preceding claims, characterized in that in addition to the first power path for realizing a further gear stage, the rotor shaft (2) via a third spur gear stage (17) and via a fourth shift element (19) with the sun gear (13) of the planetary gear ( 8) is connected as a switchable power path. Elektrischer Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Realisieren einer Gangstufe ein Schaltelement (3, 14, 16, 19) geschlossen und jedes weitere vorgesehene Schaltelement (3, 14, 16, 19) geöffnet ist.Electric drive according to one of the preceding claims, characterized in that a shift element (3, 14, 16, 19) is closed and each further provided shift element (3, 14, 16, 19) is opened to implement a gear step. Elektrischer Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das der ersten Gangstufe zugeordnete Schaltelement (3) als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt ist.Electric drive according to one of the preceding claims, characterized in that at least the shift element (3) assigned to the first gear stage is designed as a form-fitting shift element. Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche.Vehicle with an electric drive according to one of the preceding claims. Fahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb als Achsantrieb ausgeführt ist.Vehicle after Claim 12 , characterized in that the electric drive is designed as an axle drive.
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