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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Antrieb einer Achse eines Elektrofahrzeuges, wobei die Anordnung entweder eine elektrische Maschine mit einem Teilgetriebe oder zwei elektrische Maschinen mit zwei Teilgetrieben umfasst.
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Durch die
WO 2019/035042 A1 wurde eine Anordnung zum Antrieb einer Achse eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges bekannt, wobei die Antriebsanordnung zwei elektrische Maschinen, im Folgenden kurz E-Maschinen genannt, nämlich eine erste und eine zwei E-Maschine, eine erste und eine zweite Getriebeeinrichtung sowie eine Achse mit zwei Halbachsen und Antriebsrädern aufweist. Die erste elektrische Maschine treibt über die erste Getriebeeinrichtung über die erste Halbachse das erste Antriebsrad an, und die zweite elektrische Maschine treibt über die zweite Getriebeeinrichtung die zweite Halbachse und das zweite Antriebsrad an. Beide Getriebeeinrichtungen umfassen jeweils eine Stirnradstufe als Antriebskonstante sowie ein Zweigang-Schaltgetriebe. Es handelt sich somit um zwei voneinander getrennte Antriebsstränge, wobei jedes Antriebsrad einer Achse von einer E-Maschine angetrieben wird, damit liegt ein so genannter radindividueller elektrischer Antrieb vor. Aufgrund der Trennung beider Antriebsstränge müssen die Schaltungen, d. h. ein Wechsel von einem in den anderen Gang, gleichzeitig erfolgen um zu vermeiden, dass ein Giermoment auftritt, welches durch Gegensteuern ausgeglichen werden müsste. Darüber hinaus tritt aufgrund der gleichzeitigen Schaltung auf der rechten und der linken Radseite eine Zugkraftunterbrechung auf.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Anordnung zum Antrieb einer Achse eines Elektrofahrzeuges weitere Potenziale auszuschöpfen.
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Die Erfindung umfasst die Merkmale des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß weist die Anordnung zum Antrieb einer Achse eines Elektrofahrzeuges zwei Alternativen auf: Gemäß der ersten Alternative umfasst die Antriebsanordnung eine E-Maschine mit einem Teilgetriebe, welches eine Stirnradstufe und ein Zweigang-Schaltgetriebe aufweist, sowie ein Achsdifferenzial, wobei die E-Maschine über das Teilgetriebe in das Achsdifferenzial eintreibt, von welchem die Antriebsleistung auf beide Räder verteilt wird. Gemäß der zweiten Alternative sind zwei E-Maschinen, zwei Teilgetriebe, welche jeweils eine Stirnradstufe und ein Zweigang-Schaltgetriebe aufweisen, sowie ein Achsdifferenzial vorgesehen, wobei die erste E-Maschine über das erste Teilgetriebe und die zweite E-Maschine über das zweite Teilgetriebe gemeinsam in das Achsdifferenzial eintreiben, von welchem die Antriebsleistung auf beide Antriebsräder verteilt wird. Somit sind zwei Antriebsstränge vorgesehen, welche gemeinsam oder auch einzeln das Achsdifferenzial antreiben, welches die Antriebsleistung zu gleichen Drehmomentanteilen auf die Antriebsräder verteilt. Beide E-Maschinen sind somit über das Gehäuse des Achsdifferenzials drehzahlgekoppelt. Vorteilhaft bei der Alternative mit zwei E-Maschinen ist, dass ohne Zugkraftunterbrechung geschaltet werden kann, weil die Schaltung, d. h. der Gangwechsel sequenziell erfolgt. Sequenziell bedeutet in diesem Falle, dass - beispielsweise bei einem Gangwechsel vom ersten in den zweiten Gang - zunächst nur in einem Antriebsstrang bzw. in einem Schaltgetriebe geschaltet wird, während im anderen Antriebsstrang bzw. im anderen Schaltgetriebe der aktuelle Gang eingelegt bleibt. Erst wenn der nächste, hier der zweite Gang auf der einen Radseite eingelegt ist, kann der Gangwechsel auch auf der anderen Seite vollzogen werden. Aufgrund dieser sequentiellen Schaltung tritt keine Zugkraftunterbrechung auf, da jeweils die nicht an der Schaltung beteiligte E-Maschine während des Schaltvorganges auf der anderen Seite stützt. Ein weiterer Vorteil der Alternative mit zwei E-Maschinen besteht darin, dass aufgrund des Achsdifferenzials auch mit nur einer E-Maschine gefahren werden kann, beispielsweise, wenn nicht die volle Antriebsleistung erforderlich ist. Dies hat auch den Vorteil, dass die E-Maschine, welche allein für den Antrieb eingesetzt wird, in einem günstigeren Wirkungsgradbereich betrieben werden kann.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Alternative mit zwei E-Maschinen besteht darin, dass Leistung für Nebenantriebe, und zwar unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit, entnommen werden kann, und zwar über bevorzugte Wellen des Teilgetriebes, so genannte Zapfwellen.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Drehachsen der E-Maschinen parallel zu der Achse des Elektrofahrzeuges, d. h. zu den Radachsen angeordnet. Damit wird der Vorteil eines kompakten Achsantriebes erreicht, wobei sämtliche Komponenten des Achsantriebes, nämlich die E-Maschinen und die Teilgetriebe im unmittelbaren Bereich der Fahrzeugachse angeordnet sind.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Drehachsen der E-Maschinen in Längsrichtung des Elektrofahrzeuges, d. h. senkrecht zu den Radachsen angeordnet. Damit ergibt sich unter anderem der Vorteil, dass E-Maschinen mit einem größeren Durchmesser verwendet werden können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sich auf der nicht antreibenden Seite der E-Maschine ein günstiger Zugang für den Anschluss eines Nebenantriebes über eine Zapfwelle ergibt.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Teilgetriebe in Antriebsrichtung hinter der E-Maschine jeweils eine Übersetzungsstufe, auch Konstante genannt, auf, womit eine Reduzierung der Drehzahl der E-Maschinen respektive eine Erhöhung des Drehmoments erreicht werden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Übersetzungsstufe oder Konstante als Stirnradstufe ausgebildet, wobei ein Ritzel auf der Rotorwelle angeordnet ist. Die Anordnung von Stirnradstufen bringt Bauraumvorteile bei achsparalleler Anordnung der E-Maschinen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Übersetzungsstufen oder Konstanten als Kegelrad- oder Hypoidstufen ausgebildet, wobei ein Kegelradritzel auf der Rotorwelle angeordnet ist. Der Einbau von Winkeltrieben ist besonders vorteilhaft, wenn die Drehachsen der E-Maschinen in Fahrzeuglängsrichtung, also senkrecht zu den Radachsen angeordnet sind.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen die Teilgetriebe jeweils ein Mehrgang-, insbesondere ein Zweigang-Schaltgetriebe, welches der Konstanten nachgeschaltet ist. Die beiden Gangstufen bestehen im Wesentlichen aus zwei Paaren von Los- und Festrädern, wobei die Losräder auf einer Getriebewelle, der Eingangswelle des Schaltgetriebes, angeordnet sind. Die Eingangswelle wird über die Konstante angetrieben.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Gangstufen mittels eines Schaltelements, welches zwischen den beiden Losrädern angeordnet und vorzugsweise als Klauenschaltelement ausgebildet ist, schaltbar, d. h. mit der Eingangswelle koppelbar. Das Schaltelement kann drei Schaltpositionen einnehmen, nämlich eine erste Position, in welcher der erste Gang eingelegt ist, eine zweite Position, in welcher der zweite Gang eingelegt ist, und eine dritte Position, eine Neutralposition, in welcher keiner der beiden Gänge eingelegt ist. In diesem Falle ist die antreibende E-Maschine vom Antrieb des Achsdifferenzials bzw. der Antriebsräder abgekoppelt.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Gangstufen - wie erwähnt - Festräder auf, welche mit den Losrädern kämmen, wobei die Festräder direkt auf dem Gehäuse oder Käfig des Achsdifferenzials angeordnet und befestigt sind. Die Festräder der Gangstufen sind somit koaxial zu den Differenzialausgangswellen, auch Achswellen genannt, angeordnet. Insofern weisen die beiden Schaltgetriebe, also das erste Schaltgetriebe, welches von der ersten E-Maschine angetrieben wird, und das zweite Schaltgetriebe, welches von der zweiten E-Maschine angetrieben wird, gemeinsame Festräder auf.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Achsdifferenzial zwei Differenzialausgangswellen auf, welche auch als erste und zweite Achswellen bezeichnet werden. Zwischen einer Achswelle und dem zugehörigen Antriebsrad ist eine radnahe Übersetzungsstufe angeordnet, d. h. eine Übersetzungsstufe, welche sich in unmittelbarer Nähe des Antriebsrades befindet oder direkt in die Radnabe integriert ist. Durch die radnahen Übersetzungsstufen wird eine weitere Reduktion der Drehzahl der E-Maschinen erreicht.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die radnahen Übersetzungsstufen als erste Planetenradsätze, auch kurz Planetensätze genannt, ausgebildet, wobei jeweils die Sonnenwelle von einer Achswelle angetrieben, die Hohlradwelle festgehalten ist und der Steg die Abtriebswelle zum Antrieb des Antriebsrades bildet.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist - in Leistungsflussrichtung gesehen - zwischen beiden Teilgetrieben und dem Achsdifferenzial ein dritter Planetensatz als Übersetzungsstufe angeordnet. Damit entfallen die vorgenannten beiden ersten, radnah angeordneten Planetensätze, sie sind zu einem Planetensatz zusammengefasst. Damit ergibt sich ein Bauraumgewinn.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der dritte Planetenradsatz eine Sonnenwelle, eine Hohlradwelle und eine Stegwelle auf; die Sonnenwelle wird entweder von dem einen Teilgetriebe oder von beiden Teilgetrieben angetrieben, die Hohlradwelle ist festgehalten.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Sonnenwelle als Hohlwelle ausgebildet, in welche die Festräder der beiden Gangstufen integriert sind. Durch diese Integration der Bauteile werden Bauraum, Gewicht und Fertigungskosten eingespart, da drei Verzahnungen für zwei Festräder und ein Sonnenrad an einem Werkstück hergestellt werden können.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können an bevorzugte Wellen, welche in Leistungsflussrichtung gesehen vor dem Schaltgetriebe angeordnet sind, Nebenantriebe, welche sich an Bord des Elektrofahrzeuges befinden, mittels so genannter Zapfwellen angeschlossen werden. Insbesondere kann eine erste Zapfwelle an die Stirnradstufe oder direkt an eine der Rotorwellen angeschlossen werden, wobei die betreffende Stirnradstufe oder die antreibende E-Maschine abgekoppelt ist. Damit kann ein Nebenantrieb unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit des Elektrofahrzeuges, z. B. mit konstanter Drehzahl betrieben werden. Der Nebenantrieb oder das Nebenaggregat kann beispielsweise eine Pumpe, eine Straßenkehreinrichtung oder eine Winde sein. Bei einer Anordnung der E-Maschinen in Längsrichtung des Elektrofahrzeuges lässt sich eine Zapfwelle besonders günstig auf der nicht antreibenden Seite der E-Maschine anschließen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Achse des Elektrofahrzeuges, auch Fahrzeugachse genannt, als Portalachse ausgebildet, wobei die Radachsen gegenüber den Achswellen einen Achsversatz aufweisen. Die Portalachse bietet den Vorteil einer größeren Bodenfreiheit für das Elektrofahrzeug.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind bei einer ersten Variante für eine Portalachse die radnahen Übersetzungsstufen als vierte Planetensätze ausgebildet, bei denen die Stegwelle festgehalten und ein Planetenrad angetrieben wird, während der Abtrieb über die Hohlradwelle erfolgt. Der Achsversatz ergibt sich aus dem Abstand zwischen der antreibenden Achswelle und der abtreibenden Hohlradwelle. Darüber hinaus ergeben sich aufgrund der Vielzahl von Planeten auf dem Umfang eine Leistungsteilung und damit eine geringere Belastung für die Verzahnungen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind bei einer zweiten Variante der Portalachse die radnahen Übersetzungsstufen als Stirnradstufen ausgebildet, welche jeweils ein Antriebszahnrad, zwei Zwischenzahnräder und ein Abtriebszahnrad aufweisen. Auch hier findet eine Leistungsteilung über die Zwischenzahnräder statt. Der Achsversatz ergibt sich aus dem Achsabstand des Antriebszahnrades und des Abtriebszahnrades.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen
- 1 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Anordnung 1 zum Antrieb einer Achse eines Elektrofahrzeuges, im Folgenden kurz Antriebsanordnung 1 genannt. Die Achse des Elektrofahrzeuges, kurz Fahrzeugachse enannt, umfasst im Wesentlichen ein Achsdifferenzial DI mit zwei Differenzialausgangswellen, im Folgenden erste Achswelle AW1 zum Antrieb eines ersten Antriebsrades R1 und zweite Achswelle AW2 zum Antrieb eines zweiten Antriebsrades R2 genannt. Die Antriebsräder R1, R2, kurz Räder R1, R2 genannt, weisen koaxiale Radachsen a1, a2 auf, welche identisch mit den Achsen der ersten und zweiten Achswellen AW1, AW2 sind. Symmetrisch zu beiden Seiten der Radachsen a1, a2 sind eine erste elektrische Maschine EM1, kurz E-Maschine EM1 genannt, mit einer Drehachse e1 und einer ersten Rotorwelle RO1 sowie eine zweite elektrische Maschine EM2, kurz E-Maschine EM2 genannt, mit einer Drehachse e2 und einer zweiten Rotorwelle RO2 angeordnet, und zwar im gleichen Abstand. Die beiden E-Maschinen EM1, EM2 sind somit in Längs- oder Fahrtrichtung des Elektrofahrzeuges gesehen, vor und hinter den Radachsen a1, a2 angeordnet. Zwischen der ersten E-Maschine EM1 und dem Achsdifferenzial DI ist ein erstes Teilgetriebe TG1 und zwischen der zweiten E-Maschine EM2 und dem Achsdifferenzial DI ist ein zweites Teilgetriebe TG2 angeordnet. Beide Teilgetriebe TG1, TG2 sind symmetrisch zu den Radachsen a1, a2 aufgebaut und umfassen jeweils eine Stirnradstufe ST3 und eine Stirnradstufe ST6, auch Konstanten ST3 und ST6 genannt. Das erste und das zweite Teilgetriebe TG1, TG2 umfassen ferner jeweils ein erstes Zweigang-Schaltgetriebe G1 mit einer ersten Gangstufe ST1 und einer zweiten Gangstufe ST2 sowie ein zweites Zweigang-Schaltgetriebe G2 mit einer ersten Gangstufe ST4 und einer zweiten Gangstufe ST5. Die erste Gangstufe ST1 weist ein erstes Losrad LR1 und ein erstes Festrad FR1 auf, die zweite Gangstufe ST2 weist ein zweites Losrad LR2 und ein zweites Festrad FR2 auf. Das zweite Schaltgetriebe G2 ist spiegelbildlich zu den Radachsen a1, a2 wie das erste Schaltgetriebe G1 aufgebaut. Die Losräder LR1, LR2 sind auf einer ersten Getriebewelle GW1 drehbar („lose“) angeordnet. Die Getriebewelle GW1 wird über die Konstante ST3 von der ersten E-Maschine EM1 angetrieben. Zwischen dem ersten und dem zweiten Losrad LR1, LR2 ist ein Schaltelement SE1 angeordnet, welches in der Zeichnung in seiner mittleren Position, in einer Neutralposition, dargestellt ist. Das Schaltelement SE1 kann zur Schaltung des ersten Ganges in eine Schaltposition A und zur Schaltung des zweiten Ganges in eine Schaltposition B verschoben werden. Das Schaltelement SE1, auch Schiebe- oder Schaltmuffe genannt, verbindet jeweils eines der beiden Losräder LR1, LR2 mit der Getriebewelle GW1. Das Schaltelement SE1 ist vorzugsweise als Klauenschaltelement ausgebildet. Das erste Losrad LR1 steht in Zahneingriff mit dem ersten Festrad FR1, welches drehfest auf dem Gehäuse, d. h. der Eingangsseite des Achsdifferenzials DI befestigt ist. In analoger Weise steht das zweite Losrad LR2 mit dem zweiten Festrad FR2, welches ebenfalls drehfest auf dem Gehäuse des Achsdifferenzials DI befestigt ist, in Zahneingriff. Wie bereits erwähnt, sind die Gangstufen ST4, ST5 des zweiten Schaltgetriebes G2 symmetrisch aufgebaut. Zwischen den beiden Losrädern (ohne Bezugszahl), welche auf einer zweiten Getriebewelle GW2 des zweiten Teilgetriebes TG2 drehbar angeordnet sind, ist ein zweites Schaltelement SE2 angeordnet, welches die beiden Schaltpositionen C, D einnehmen kann. Beide Schaltelemente SE1, SE2 werden durch Aktuatoren AK1, AK2 betätigt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, weisen die ersten Gangstufe ST1 des ersten Schaltgetriebes G1 und die erste Gangstufe ST4 des zweiten Schaltgetriebes G2 ein gemeinsames Festrad, nämlich das am Achsdifferenzial DI befestigte Festrad FR1 auf. In analoger Weise weisen die zweiten Gangstufen ST2, ST5 das gemeinsame Festrad FR2 auf. Somit stehen beide Festräder FR1, FR2 jeweils mit zwei Losrädern in Zahneingriff.
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Zwischen der ersten Achswelle AW1 und dem ersten Rad R1 ist eine radnahe, als erster Planetenradsatz PS1a ausgebildete Übersetzungsstufe angeordnet. Der erste Planetensatz PS1a weist eine von der Achswelle AW1 angetriebene Sonnenwelle SO1, eine festgehaltene Hohlradwelle HR1 und eine als Abtriebswelle ausgebildete Stegwelle SG1 auf, welche das Antriebsrad R1 antreibt. In analoger Weise ist die zweite radnahe Übersetzungsstufe PS1b zum Antrieb des zweiten Rades R2 spiegelbildlich ausgebildet.
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Die Achse des Elektrofahrzeuges mit den beiden Rädern R1, R2 kann entweder gemeinsam von beiden E-Maschinen EM1, EM2 oder nur von einer der beiden E-Maschinen EM1, EM2 angetrieben werden, wobei eine E-Maschine abgekoppelt ist. Zur Einlegung des ersten Ganges wird das erste Schaltelement SE1 in die Schaltposition A bewegt, so dass das Losrad LR1 drehfest mit der ersten Getriebewelle GW1 verbunden ist. Der Antrieb bzw. der Leistungsfluss erfolgt dann von der ersten E-Maschine EM1 über die erste Konstante ST3 auf die erste Getriebewelle GW1, über die erste Gangstufe ST1 des ersten Schaltgetriebes G1 auf das Achsdifferenzial DI, und von diesem wird die Leistung über die beiden Achswellen AW1, AW2 auf die radnahen Planetensätze PS1a, PS1b verteilt. In analoger Weise erfolgt der Leistungsfluss von der zweiten E-Maschine EM2 über die zweite Konstante ST6, über die zweite Getriebewelle GW2 auf die erste Gangstufe ST4 des zweiten Schaltgetriebes G2 und auf das Achsdifferenzial DI. Somit treiben beide E-Maschine EM1, EM2 gemeinsam in das Achsdifferenzial DI ein; die beiden E-Maschinen EM1, EM2 sind somit drehzahlgekoppelt. Die erste E-Maschine EM1 und das erste Teilgetriebe TG1 bilden einen ersten Antriebsstrang, die zweite E-Maschine EM2 und das zweite Teilgetriebe TG2 bilden einen zweiten Antriebsstrang - jeweils einzeln oder zusammen zum Antrieb des Achsdifferenzials DI.
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Ein Gangwechsel, z. B. vom ersten in den zweiten Gang erfolgt sequenziell, d. h. nicht gleichzeitig in beiden Schaltgetrieben G1, G2, sondern nacheinander. Soll beispielweise von ersten in den zweiten Gang, also aus den Schaltpositionen A, C in den zweiten Gang, also die Schaltpositionen B, D geschaltet werden, so wird zunächst nur in einem Schaltgetriebe, beispielsweise dem ersten Schaltgetriebe G1 geschaltet, während im zweiten Schaltgetriebe G2 noch keine Schaltung erfolgt. Das erste Schaltelement SE1 wird somit aus der Schaltposition A zunächst in die Neutralposition (mittlere Position) bewegt, wobei eine Zugkraftunterbrechung im ersten Antriebsstrang auftritt. Anschließend wird das erste Schaltelement SE1 in die zweite Schaltposition B bewegt, so dass der zweite Gang eingelegt ist. Während der Zugkraftunterbrechung im ersten Antriebsstrang treibt die zweite E-Maschine EM2 über den zweiten Antriebsstrang weiter in das Achsdifferenzial DI ein, so dass beide Antriebsräder R1, R2 weiterhin angetrieben werden. Anschließend wird auch im zweiten Antriebsstrang vom ersten in den zweiten Gang geschaltet, d. h. das zweite Schaltelement SE2 wird aus der Schaltposition C in die Schaltposition D verschoben. Somit tritt während des Schaltvorganges vom ersten in den zweiten Gang (Beispiel) keine Zugkraftunterbrechung auf. Analog erfolgt die Schaltung zurück, vom zweiten in den ersten Gang, ebenfalls sequentiell und ohne Zugkraftunterbrechung.
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Die Fahrzeugachse kann alternativ nur durch eine der beiden E-Maschinen EM1, EM2 angetrieben werden: in diesem Falle ist eine der beiden E-Maschinen EM1, EM2 abgekoppelt, wobei sich entweder das erste Schaltelement SE1 oder das zweite Schaltelement SE2 in der Neutralposition, d. h. der mittleren Stellung befindet. In diesem Falle kann die abgekoppelte E-Maschine, im dargestellten Ausführungsbeispiel die erste E-Maschine EM1, für den Antrieb von nicht dargestellten Nebenaggregaten genutzt werden, und zwar bevorzugt über eine erste Zapfwelle ZW1, welche über ein Zahnrad an die Konstante ST3 angeschlossen ist, oder eine zweite Zapfwelle ZW2, welche an die erste Getriebewelle GW1 angeschlossen ist. Der Antrieb der Nebenaggregate kann somit unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit des Elektrofahrzeuges durchgeführt werden, beispielsweise mit einer konstanten Drehzahl.
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2 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Antriebsanordnung 2, welche im Wesentlichen der Antriebsanordnung 1 gemäß 1 entspricht, allerdings mit dem Unterschied, dass die E-Maschinen EM1, EM2 in Längs- oder Fahrtrichtung des Elektrofahrzeuges ausgerichtet, d. h. ihre Drehachsen e1, e2 senkrecht zu den Radachsen a1, a2 angeordnet sind. Demzufolge sind die Stirnradstufen ST3, ST6 gemäß 1 durch Kegelradstufen, nämlich eine erste Kegelradstufe KR1 hinter der ersten E-Maschine EM1 und eine zweite Kegelradstufe KR2 hinter der zweiten E-Maschine EM2 ersetzt. Die Schaltgetriebe G1, G2 entsprechen denen, wie sie in 1 dargestellt und in der zugehörigen Beschreibung beschrieben sind. Für gleiche Teile sind gleiche Bezugszeichen verwendet. Vorteilhaft bei dieser Anordnung der E-Maschinen EM1, EM2 ist, dass ein Nebenantrieb direkt an die erste Rotorwelle RO1 der ersten E-Maschine EM1 als Zapfwelle ZW3 angeschlossen werden kann. Diese der Antriebsseite der E-Maschine EM1 gegenüberliegende Seite ist für den Anschluss eines Nebenantriebes besonders zugänglich.
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3 zeigt als drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Antriebsanordnung 3, welche im Wesentlichen der Antriebsanordnung 1 gemäß 1 entspricht, allerdings mit dem Unterschied, dass die beiden radnahen ersten Planetensätze PS1a, PS1b gemäß 1 durch einen dritten Planetensatz PS3 in 3 ersetzt sind. Der dritte Planetensatz PS3 bildet eine Übersetzungsstufe, welche zwischen den beiden Teilgetrieben TG1, TG2 und dem Achsdifferenzial DI angeordnet ist. Der dritte Planetensatz PS3 weist eine als Hohlwelle ausgebildete Sonnenwelle SO3, eine festgehaltene Hohlradwelle HR3 und eine als Abtriebswelle fungierende Stegwelle SG3 auf, welche das Achsdifferenzial DI antreibt. Die Sonnenwelle SO3 des dritten Planetensatzes PS3 wird entweder von den ersten Gangstufen ST1, ST4 oder den zweiten Gangstufen ST2, ST5 angetrieben, wobei das erste Festrad FR1 und das zweite Festrad FR2 in die Sonnenwelle SO3 integriert sind. Die Sonnenwelle SO3 einschließlich des Sonnenrades und die beiden Festräder FR1, FR2 sind somit einstückig ausgebildet und werden bevorzugt als ein Werkstück hergestellt.
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4 zeigt als viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Antriebsanordnung 4, welche im Wesentlichen der Antriebsanordnung 1 gemäß 1 entspricht, jedoch als Portalachse ausgebildet ist, bei welcher die Radachsen a1, a2 gegenüber den Achswellen AW1, AW2 einen Achsversatz u aufweisen. Für gleiche Teile werden gleiche Bezugszeichen wie in 1 verwendet. Durch den Achsversatz u erhält das Elektrofahrzeug eine größere Bodenfreiheit. Um einen solchen Achsversatz zu erreichen, sind die radnahen ersten Planetensätze PS1a, PS1b mit koaxialem An- und Abtrieb gemäß 1 durch vierte Planetensätze PS4a, PS4b ersetzt, welche als Standgetriebe, d. h. ohne umlaufende Wellen ausgebildet sind. Das Standgetriebe PS4b (die folgende Beschreibung gilt auch für das spiegelbildlich ausgebildete Standgetriebe PS4a) weist eine festgehaltene Stegwelle SG4 mit Planetenrädern PL4, eine freilaufende Sonnenwelle SO4 sowie eine Hohlradwelle HR4 auf, welche koaxial zur Radachse a2 angeordnet ist. Der Antrieb des Standgetriebes PS4b erfolgt über die zweite Achswelle AW2 auf eines der Planetenräder PL4. Der Abtrieb erfolgt über die Hohlradwelle HR4 auf das Antriebsrad R2. Der Achsversatz u entspricht dem Achsabstand von Hohlradwelle HR4 bzw. Sonnenwelle SO4 und zweiter Achswelle AW2. Die Darstellung in 4 entspricht bezüglich der E-Maschinen EM1, EM2, der Teilgetriebe TG1, TG2 einschließlich der Konstanten ST3, ST6 und der Schaltgetriebe G1, G2 der ersten Antriebanordnung 1 gemäß 1. Möglich ist jedoch auch, die Portalachse gemäß 4 mit der Antriebsanordnung 2 gemäß 2 zu kombinieren, d. h. mit in Fahrtrichtung ausgerichteten E-Maschinen und mit Kegelradstufen KR1, KR2.
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5 zeigt als fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Antriebsanordnung 5, welche im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel, d.h. der Antriebsanordnung 1 gemäß 1, entspricht, d. h. die Anordnung der E-Maschinen EM1, EM2, der Teilgetriebe TG1, TG2 sowie des Achsdifferenzials DI mit Achswellen AW1, AW2 sind gleich und mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Antriebsanordnung 5 zeigt eine weitere Ausführungsform für eine Portalachse. Die radnahen Übersetzungsstufen sind hier als Stirnradstufen ST7a, ST7b ausgebildet, welche jeweils ein Antriebszahnrad Z1, zwei Zwischenzahnräder Z2, Z3 sowie ein Abtriebszahnrad Z4 aufweisen - die Zwischenzahnräder Z2, Z3 sind hier in die Zeichenebene gedreht. Daher entspricht der in der Zeichnung mit v' bezeichnete Abstand nicht dem tatsächlichen Achsversatz. Die Achsanordnung der Zahnräder Z1, Z2, Z3, Z4 ist in einer Ansicht in Richtung Y (Axialrichtung) in der Zeichnung oben rechts dargestellt. In dieser Darstellung ist der tatsächliche Achsversatz v, der sich aus dem Achsabstand des Antriebszahnrades Z1 und des Abtriebszahnrades Z4 ergibt, erkennbar.
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6 zeigt als sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Antriebsanordnung 6, welche der Antriebsanordnung 3 gemäß 3 entspricht, jedoch mit dem Unterschied, dass die Antriebsanordnung 6 nur eine E-Maschine EM und ein Teilgetriebe TG aufweist. Das Teilgetriebe TG umfasst eine als Stirnradstufe ST3 ausgebildete Konstante sowie ein Schaltgetriebe G mit einer ersten Gangstufe ST1 und einer zweiten Gangstufe ST2, welche über ein Schaltelement SE schaltbar sind. Die erste Gangstufe ST1 weist ein erstes Festrad FR1, und die zweite Gangstufe ST2 weist ein zweites Festrad FR2 auf. Das Achsdifferenzial DI wird über einen dritten Planetensatz PS3 (entsprechend 3) angetrieben, wobei die Hohlradwelle HR3 festgehalten und die Sonnenwelle SO3, welche als Hohlwelle ausgebildet ist, fest mit den Festrädern FR1, FR2 verbunden ist. Vorzugsweise sind beide Festräder FR1, FR2 in die Sonnenwelle SO3 integriert. Die Stegwelle SG3, die Abtriebswelle des dritten Planetensatzes PS3, treibt das Achsdifferenzial DI an, von welchem die Antriebsleistung über die beiden Achswellen AW1, AW2 auf die Räder R1, R2 verteilt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsanordnung
- 2
- Antriebsanordnung
- 3
- Antriebsanordnung
- 4
- Antriebsanordnung
- 5
- Antriebsanordnung
- 6
- Antriebsanordnung
- A
- Schaltposition
- a1
- Radachse (R1)
- a2
- Radachse (R2)
- AK1
- erster Aktuator
- AK2
- zweiter Aktuator
- AW1
- erste Achswelle
- AW2
- zweite Achswelle
- B
- Schaltposition
- C
- Schaltposition
- D
- Schaltposition
- DI
- Achsdifferenzial
- e
- Drehachse (EM)
- e1
- Drehachse (EM1)
- e2
- Drehachse (EM2)
- EM
- E-Maschine
- EM1
- erste E-Maschine
- EM2
- zweite E-Maschine
- FR1
- erstes Festrad
- FR2
- zweite Festrad
- G
- Schaltgetriebe
- G1
- erstes Schaltgetriebe
- G2
- zweites Schaltgetriebe
- GW1
- erste Getriebewelle
- GW2
- zweite Getriebewelle
- HR1
- Hohlradwelle (PS1a)
- HR3
- Hohlradwelle (PS3)
- HR4
- Hohlradwelle (PS4b)
- KR1
- erste Kegelradstufe
- KR2
- zweite Kegelradstufe
- LR1
- erstes Losrad
- LR2
- zweites Losrad
- PL4
- Planetenrad (PS4b)
- PS1a
- erster Planetenradsatz (links)
- PS1b
- erster Planetenradsatz (rechts)
- PS3
- dritter Planetenradsatz
- PS4a
- vierter Planetenradsatz (links)
- PS4b
- vierter Planetenradsatz (rechts)
- R1
- erstes Rad
- R2
- zweites Rad
- RO1
- erste Rotorwelle
- RO2
- zweite Rotorwelle
- SE
- Schaltelement
- SE1
- erstes Schaltelement
- SE2
- zweites Schaltelement
- SG1
- Stegwelle (PS1a)
- SG3
- Stegwelle (PS3)
- SG4
- Stegwelle (PS4b)
- SO1
- Sonnenwelle (PS1a)
- SO3
- Sonnenwelle (PS3)
- SO4
- Sonnenwelle (PS4b)
- ST1
- erste Gangstufe (G1)
- ST2
- zweite Gangstufe (G1)
- ST3
- erste Stirnradstufe/Konstante
- ST4
- erste Gangstufe (G2)
- ST5
- zweite Gangstufe (G2)
- ST6
- zweite Stirnradstufe/Konstante
- ST7a
- Stirnradstufe (links)
- ST7b
- Stirnradstufe (rechts)
- TG
- Teilgetriebe
- TG1
- erstes Teilgetriebe
- TG2
- zweites Teilgetriebe
- u
- Achsversatz (Portalachse)
- v
- Achsversatz (Portalachse)
- v'
- scheinbarer Achsversatz (Portalachse)
- Z1
- Antriebszahnrad
- Z2
- Zwischenrad
- Z3
- Zwischenrad
- Z4
- Abtriebszahnrad
- ZW1
- erste Zapfwelle
- ZW2
- zweite Zapfwelle
- ZW3
- dritte Zapfwelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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