DE102022129815A1

DE102022129815A1 - Elektrische Antriebsachse für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen

Info

Publication number: DE102022129815A1
Application number: DE102022129815.9A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Ohnemus
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2022-11-10
Filing date: 2022-11-10
Publication date: 2024-05-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsachse (3) für ein Kraftfahrzeug (1), mit zwei Fahrzeugrädern (7, 8), nämlich einem ersten Fahrzeugrad (7) und einem zweiten Fahrzeugrad (8), und mit einer den Fahrzeugräder (7, 8) gemeinsamen elektrischen Maschine (10), mittels welcher die Fahrzeugräder (7, 8) antreibbar sind, wobei dem ersten Fahrzeugrad (7) ein erster Zugmitteltrieb (14) zugeordnet ist, über welchen das erste Fahrzeugrad (7) von der elektrischen Maschine (10) antreibbar ist, und wobei dem zweiten Fahrzeugrad (8) ein zweiter Zugmitteltrieb (15) zugeordnet ist, über welchen das zweite Fahrzeugrad (8) von der elektrischen Maschine (10) antreibbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsachse für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die EP 3 516 249 B1 offenbart eine Mehrfachkupplungseinrichtung für ein Hybridmodul zum Ankoppeln einer Verbrennungskraftmaschine. Der DE 10 2006 018 437 A1 ist ein Mehrstufengetriebe für ein Kraftfahrzeug als bekannt zu entnehmen. Außerdem ist aus der DE 10 2015 014 096 A1 eine Antriebseinrichtung für ein Hybridfahrzeug bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Antriebsachse für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, zu schaffen, sodass ein besonders effizienter Betrieb realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektrische Antriebsachse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsachse für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die elektrische Antriebsachse aufweist. Beispielsweise weist das einfach auch als Fahrzeug bezeichnete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung des Kraftfahrzeugs aufeinanderfolgend und somit hintereinander angeordnete, einfach auch als Achsen bezeichnete Fahrzeugachsen auf, nämlich die elektrische Antriebsachse als erste Fahrzeugachse und eine zweite Fahrzeugachse. Die elektrische Antriebsachse kann in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet vor oder hinter der zweiten Fahrzeugachse angeordnet und somit beispielsweise eine Vorderachse oder aber eine Hinterachse sein. Es ist denkbar, dass die zweite Fahrzeugachse beispielsweise wie die elektrische Antriebsachse ausgebildet ist.
Die elektrische Antriebsachse weist, insbesondere genau, zwei Fahrzeugräder auf, welche beispielsweise in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs auf in Fahrzeugquerrichtung des Kraftfahrzeugs einander gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Die Fahrzeugräder der elektrischen Antriebsachse werden auch als erste Fahrzeugräder, erste Räder oder Antriebsräder bezeichnet. Beispielsweise weist die zweite Fahrzeugachse, insbesondere genau, zwei weitere Fahrzeugräder auf, welche beispielsweise im vollständig hergestellten Zustand des Kraftfahrzeugs auf den einander gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Wenn im Folgenden die Rede von den Fahrzeugrädern ist, so sind darunter, falls nichts anderes angegeben ist, die Antriebsräder, mithin die Fahrzeugräder, der elektrischen Antriebsachse zu verstehen. Die Fahrzeugräder des Kraftfahrzeugs und somit der elektrischen Antriebsachse, das heißt die Fahrzeugräder der elektrischen Antriebsachse und die Fahrzeugräder der zweiten Fahrzeugachse, sind Bodenkontaktelemente des Kraftfahrzeugs, welches über die Bodenkontaktelemente in Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs nach unten hin an einem Boden abstützbar oder abgestützt ist. Wird das Kraftfahrzeug entlang des Bodens gefahren, während das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten hin über die Bodenkontaktelemente an dem Boden abgestützt ist, so rollen die Fahrzeugräder der elektrischen Antriebsachse und die Fahrzeugräder der zweiten Achse, insbesondere direkt, an dem Boden ab.
Die elektrische Antriebsachse weist, insbesondere genau, eine den Fahrzeugrädern der elektrischen Antriebsachse gemeinsame und somit den Fahrzeugrädern der elektrischen Antriebsachse zugeordnete, elektrische Maschine auf, mittels welcher die Fahrzeugräder der Antriebsachse, das heißt insbesondere beide Fahrzeugräder der Antriebsachse, antreibbar sind, insbesondere elektrisch und ganz insbesondere rein elektrisch antreibbar sind.
Beispielsweise weist die elektrische Maschine einen Stator und einen Rotor auf, mittels welchem der Rotor antreibbar und dadurch um eine Maschinendrehachse relativ zu dem Stator drehbar ist. Über ihren Rotor kann die elektrische Maschine Antriebsdrehmomente bereitstellen, mittels welchen die Fahrzeugräder, mithin die Antriebsräder, antreibbar sind.
Um nun einen besonders effizienten Betrieb der elektrischen Antriebsachse auf besonders bauraumgünstige Weise realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass dem ersten Fahrzeugrad ein erster Zugmitteltrieb zugeordnet ist. Da der erste Zugmitteltrieb dem ersten Fahrzeugrad zugeordnet ist, ist umgekehrt betrachtet das erste Fahrzeugrad dem ersten Zugmitteltrieb zugeordnet. Über den ersten Zugmitteltrieb ist das erste Fahrzeugrad von der elektrischen Maschine, insbesondere von dem Rotor der elektrischen Maschine, antreibbar. Hierfür ist beispielsweise der erste Zugmitteltrieb, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit dem ersten Fahrzeugrad und/oder mit der elektrischen Maschine, insbesondere mit dem Rotor, gekoppelt. Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass dem zweiten Fahrzeugrad ein zusätzlich zu dem ersten Zugmitteltrieb vorgesehener, zweiter Zugmitteltrieb zugeordnet ist, über welchen das zweite Fahrzeugrad von der elektrischen Maschine, insbesondere von dem Rotor, antreibbar ist. Da der zweite Zugmitteltrieb dem zweiten Fahrzeugrad zugeordnet ist, ist umgekehrt betrachtet das zweite Fahrzeugrad dem zweiten Zugmitteltrieb zugeordnet. Beispielsweise ist der zweite Zugmitteltrieb, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit dem zweiten Fahrzeugrad und/oder mit der elektrischen Maschine, insbesondere dem Rotor, gekoppelt.
Insbesondere sind die Zugmitteltriebe auf in axialer Richtung der elektrischen Maschine einander gegenüberliegenden Seiten der elektrischen Maschine angeordnet, wobei die axiale Richtung der elektrischen Maschine mit der Maschinendrehachse zusammenfällt. Der jeweilige Zugmitteltrieb umfasst insbesondere ein jeweiliges Zugmittel, welches für sich alleine betrachtet biegeschlaff ist und somit lediglich Zugkräfte, jedoch keine Druckkräfte übertragen kann. Durch Verwendung der Zugmitteltriebe kann eine besonders vorteilhafte Positionierung der elektrischen Maschine, insbesondere in Relation zu den Fahrzeugrädern, geschaffen werden, sodass beispielsweise entlang der Maschinendrehachse und somit in axialer Richtung der elektrischen Maschine betrachtet ein besonders geringer Bauraumbedarf der elektrischen Antriebsachse dargestellt werden kann. Außerdem kann eine besonders vorteilhafte Übersetzung des jeweiligen Zugmitteltriebs dargestellt werden. Mit anderen Worten weist vorzugsweise der erste Zugmitteltrieb, insbesondere von dem Rotor hin zu dem ersten Fahrzeugrad betrachtet, eine erste Übersetzung auf. Ferner weist vorzugsweise der zweite Zugmitteltrieb, insbesondere von dem Rotor hin zu dem zweiten Fahrzeugrad betrachtet, eine zweite Übersetzung auf. Vorzugsweise sind die erste Übersetzung und die zweite Übersetzung gleich. Die jeweilige Übersetzung ist vorzugsweise eine von 1 unterschiedliche Übersetzung. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der Absolutbetrag der jeweiligen Übersetzung einen von 1 unterschiedlichen Wert aufweist. Die Erfindung ermöglicht es insbesondere, eine sehr effiziente Konfiguration der auch als E-Antriebsachse bezeichneten, elektrischen Antriebsachse zu schaffen. Die Erfindung ermöglicht es ferner, eine Baukastenlösung mit vielen Gleichteilen zu gestalten.
Es ist denkbar, dass dem ersten Fahrzeugrad wenigstens oder genau zwei erste Übersetzungsstufen zugeordnet sind, über welche das erste Fahrzeugrad von der elektrischen Maschine, insbesondere von dem Rotor, antreibbar ist. Ferner sind beispielsweise dem zweiten Fahrzeugrad wenigstens oder genau zwei zweite Übersetzungsstufen zugeordnet, welche das zweite Fahrzeugrad von der elektrischen Maschine, insbesondere von dem Rotor, antreibbar ist. Beispielsweise kann das jeweilige Antriebsdrehmoment entlang eines ersten Drehmomentenpfads oder Drehmomentenflusses von der elektrischen Maschine, insbesondere von dem Rotor, zu dem und auf das erste Fahrzeugrad und entlang eines zweiten Drehmomentenpfads oder Drehmomentenflusses von der elektrischen Maschine, insbesondere von dem Rotor, zu dem und auf das zweite Fahrzeugrad übertragen werden. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass die ersten Übersetzungsstufen in dem ersten Drehmomentenpfad stromauf des ersten Fahrzeugrads und stromab des Rotors angeordnet sind, wobei die zweiten Übersetzungsstufen in dem zweiten Drehmomentenpfad stromauf des zweiten Fahrzeugrads und stromab des Rotors angeordnet sind. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass eine der ersten Übersetzungsstufen der erste Zugmitteltrieb und eine der zweiten Übersetzungsstufen der zweite Zugmitteltrieb ist. Es ist denkbar, dass beide erste Übersetzungsstufen und/oder beide zweite Übersetzungsstufen jeweilige Zugmitteltriebe sind, sodass beispielsweise die andere der ersten Übersetzungsstufen ein dritter Zugmitteltrieb und die andere der zweiten Übersetzungsstufen ein vierter Zugmitteltrieb ist. Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch gezeigt, wenn eine der ersten Übersetzungsstufen der erste Zugmitteltrieb und die andere der ersten Übersetzungsstufen eine von einem Zugmitteltrieb unterschiedliche Übersetzungsstufe ist. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass eine der zweiten Übersetzungsstufen der zweite Zugmitteltrieb und die andere der zweiten Übersetzungsstufen eine von einem Zugmitteltrieb unterschiedliche Übersetzungsstufe ist. Dadurch kann eine besonders bauraumgünstige Bauweise sowie ein besonders effizienter Betrieb der elektrischen Antriebsachse realisiert werden. Außerdem kann je Fahrzeugrad eine besonders vorteilhafte Übersetzung realisiert werden, insbesondere von dem jeweiligen Rotor hin zu dem jeweiligen Fahrzeugrad betrachtet.
Um einen besonders effizienten Betrieb realisieren zu können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass dem ersten Fahrzeugrad und dem ersten Zugmitteltrieb ein erstes Getriebe zugeordnet ist, über welches das erste Fahrzeugrad von der elektrischen Maschine antreibbar ist. Insbesondere ist das erste Getriebe ein von einem Zugmitteltrieb unterschiedliches, erstes Getriebe. Des Weiteren ist es vorzugsweise vorgesehen, dass dem zweiten Fahrzeugrad und dem zweiten Zugmitteltrieb ein zweites Getriebe zugeordnet ist, über welches das zweite Fahrzeugrad von der elektrischen Maschine antreibbar ist. Vorzugsweise ist das zweite Getriebe ein von einem Zugmitteltrieb unterschiedliches, zweites Getriebe. Das erste Getriebe kann in dem ersten Drehmomentenpfad stromauf des ersten Fahrzeugrads und stromab des ersten Zugmitteltriebs angeordnet sein, oder das erste Getriebe kann im dem ersten Drehmomentenpfad stromauf des ersten Fahrzeugrads, stromauf des ersten Zugmitteltriebs und stromab des Rotors angeordnet sein. Das zweite Getriebe kann in dem zweiten Drehmomentenpfad stromauf des zweiten Fahrzeugrads und stromab des zweiten Zugmitteltriebs angeordnet sein. Ferner ist es denkbar, dass das zweite Getriebe in dem zweiten Drehmomentenpfad stromauf des zweiten Fahrzeugrads, stromauf des zweiten Zugmittels und stromab des Rotors angeordnet ist. Insbesondere ist das erste Getriebe die zuvor genannte, andere der ersten Übersetzungsstufen. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das zweite Getriebe die zuvor genannte, andere der zweiten Übersetzungsstufen ist. Dadurch kann ein besonders effizienter Betrieb auf besonders bauraumgünstige Weise dargestellt werden.
Um den Bauraumbedarf des jeweiligen Getriebes und somit der elektrischen Antriebsachse insgesamt in einem besonders geringen Rahmen halten sowie einen besonders effizienten Betrieb realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das jeweilige Getriebe als ein jeweiliges Planetengetriebe ausgebildet ist, welches, insbesondere genau, ein jeweiliges Sonnenrad, insbesondere genau, ein jeweiliges Hohlrad und, insbesondere genau, einen jeweiligen Planetenträger aufweist. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das erste Getriebe als ein erstes Planetengetriebe ausgebildet ist, welches, insbesondere genau, ein erstes Sonnenrad, insbesondere genau, ein erstes Hohlrad und, insbesondere genau, einen ersten Planetenträger aufweist. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das zweite Getriebe als ein zweites Planetengetriebe ausgebildet ist, welches, insbesondere genau, ein zweites Sonnenrad, insbesondere genau, ein zweites Hohlrad und, insbesondere genau, einen zweiten Planetenträger aufweist. Der jeweilige Planetenträger wird auch als jeweiliger Steg bezeichnet.
Beispielsweise bilden die ersten Übersetzungsstufen eine erste Übersetzungsstufeneinheit, und beispielsweise bilden die zweiten Übersetzungsstufen eine zweite Übersetzungsstufeneinheit. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die jeweilige Übersetzungsstufeneinheit, insbesondere genau, einen Gang aufweist, mithin als eine, insbesondere genau, eingängige Übersetzungsstufeneinheit ausgebildet ist. Dabei ermöglicht es die Erfindung insbesondere, eine große Freiheit hinsichtlich einer Wahl einer jeweiligen Übersetzung der jeweiligen Übersetzungsstufeneinheit zu schaffen, insbesondere von dem Rotor hin zu dem jeweiligen Fahrzeugrad betrachtet. Außerdem kann ein jeweiliger Bauraumbedarf der jeweiligen Übersetzungsstufeneinheit in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden, sodass die jeweilige Übersetzungsstufeneinheit besonders bauraumgünstig positioniert werden kann.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens oder vorzugsweise genau eines der beiden Planetengetriebe eine Rutschbremse als Überlastkupplung oder Überlastbremse aufweist. Die Rutschbremse verbindet das Hohlrad des wenigstens oder genau einen Planetengetriebes drehfest mit einem Gehäuseelement der elektrischen Antriebsachse bis zu einem auf das Hohlrad des wenigstens oder genau einen Planetengetriebes wirkenden Grenzdrehmoment. Die Rutschbremse lässt eine Relativdrehung zwischen dem Hohlrad des wenigstens oder genau einen Planetengetriebes und dem Gehäuseelement passiv zu, wenn ein auf das Hohlrad des wenigstens oder genau einen Planetengetriebes wirkendes Drehmoment das Grenzdrehmoment überschreitet. Dadurch kann das Hohlrad des wenigstens oder genau einen, die Rutschbremse aufweisenden Planetengetriebes vor einer Überlast geschützt werden, sodass die Planetengetriebe besonders filigran, das heißt besonders bauraum- und gewichtsgünstig gestaltet werden können. Wenn beispielsweise ein einfach auch als Differential bezeichnetes Differentialgetriebe im Rotor gesetzt ist, kann beim Übersteigen des auch als Rutschmoment bezeichneten Grenzdrehmoments das gegenüberliegende Fahrzeugrad keine Leistung mehr absetzen.
Dadurch kann die elektrische Antriebsachse gemäß einer Leichtbauweise ausgebildet werden, sodass das Gewicht der elektrischen Antriebsachse in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden kann. Außerdem kann dadurch ein besonders effizienter Betrieb der elektrischen Antriebsachse dargestellt werden. Im Gegensatz zu einer Rutschkupplung, welche zwei relativ zu einem Gehäuse drehbare Wellen oder andere drehende Teile bis zu einem Grenzdrehmoment drehfest miteinander verbindet und bei Überschreiten des Grenzdrehmoments eine Relativdrehung zwischen den Wellen passiv zulässt, sodass hier die Fliehkraft auf beide drehende Teile berücksichtigt werden muss, kann ein besonders einfacher und somit kosten- und bauraumgünstiger Aufbau der erfindungsgemäßen Rutschbremse realisiert werden, da über die Rutschbremse das Hohlrad des wenigstens oder genau einen, die Rutschbremse aufweisenden, Planetengetriebes nicht bis zu dem Grenzdrehmoment drehfest mit einem relativ zu dem Gehäuseelement drehbaren Wellenelement, sondern mit dem Gehäuseelement verbunden, mithin an dem Gehäuseelement drehfest abgestützt ist.
Beispielsweise kann die Rutschbremse für eine Drehmomentenverteilung (Torque Vectoring) verwendet werden. Die Rutschbremse ist vorzugsweise eine Reibbremse, welche einfach auch als Lamellen bezeichnete Reiblamellen aufweisen kann, mittels welchen bis zu dem Grenzdrehmoment das Hohlrad des wenigstens oder genau einen Planetengetriebes drehfest mit dem Gehäuseelement verbunden ist. Bei der Rutschbremse wird beispielsweise eine Axialkraft ortsfest auf die Reiblamellen aufgeprägt und, anders als bei einer herkömmlichen Rutschkupplung, nicht über ein drehendes Bauteil. Dies kann zu einer besonders effizienten Aktorik führen. Insbesondere kann durch Einsatz der als Überlastbremse fungierenden oder ausgebildeten Rutschbremse eine Dimensionierung sämtliche Antriebsstrangelemente der elektrischen Antriebsachse zielgerichtet auf einem besonders geringen Niveau gehalten werden, sodass ein besonders gewichts- und bauraumgünstiger Aufbau sowie ein besonders effizienter Betrieb der elektrischen Antriebsachse darstellbar ist. Die Erfindung ermöglicht es auch, einen Lageraufbau in dem jeweiligen Getriebe zumindest nahezu axialkraftfrei zu gestalten, sodass einerseits eine besonders bauraum- und gewichtsgünstige Bauweise sowie andererseits ein besonders effizienter Betrieb der elektrischen Antriebsachse dargestellt werden können.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der jeweilige Zugmitteltrieb das jeweilige Zugmittel, ein jeweiliges, erstes Zugmittelrad und ein jeweiliges, zweites Zugmittelrad aufweist. Das erste Zugmittelrad ist beispielsweise um eine erste Raddrehachse relativ zu einem Gehäuse der elektrischen Antriebsachse drehbar. Das Gehäuse der elektrischen Antriebsachse wird auch als Achsgehäuse bezeichnet. Insbesondere ist es denkbar, dass das Achsgehäuse das zuvor genannte Gehäuseelement ist oder umfasst. Beispielsweise ist das jeweilige, zweite Zugmittelrad um eine jeweilige, zweite Raddrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Raddrehachsen des jeweiligen Zugmitteltriebs parallel zueinander verlaufen und voneinander beabstandet sind. Insbesondere dann, wenn der jeweilige Zugmitteltrieb als ein jeweiliger Kettentrieb ausgebildet ist, ist beispielsweise das jeweilige, erste Zugmittelrad ein jeweiliges, erstes Kettenrad, insbesondere ein jeweiliges, erstes Zahnkettenrad. Somit ist vorzugsweise das jeweilige, zweite Zugmittelrad ein jeweiliges, zweites Kettenrad, insbesondere ein jeweiliges, zweites Zahnkettenrad. Das jeweilige Zugmittel des jeweiligen Zugmitteltriebs umschlingt das jeweilige, erste Zugmittelrad des jeweiligen Zugmitteltriebs zumindest teilweise, insbesondere in um die erste Raddrehachse verlaufender Umfangsrichtung des jeweiligen, ersten Zugmittelrads. Das jeweilige, erste Zugmittelrad ist von der elektrischen Maschine, insbesondere dem Rotor, antreibbar und dadurch um die jeweilige, erste Raddrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar. Da das jeweilige Zugmittel des jeweiligen Zugmitteltriebs das jeweilige, erste Zugmittelrad des jeweiligen Zugmitteltriebs insbesondere in um die jeweilige, erste Raddrehachse verlaufender Umfangsrichtung des jeweiligen, ersten Zugmittelrads zumindest teilweise umschlingt, ist durch Antreiben des jeweiligen, ersten Zugmittelrads das jeweilige Zugmittel antreibbar. Das jeweilige Zugmittel des jeweiligen Zugmitteltriebs umschlingt auch das jeweilige, zweite Zugmittelrad des jeweiligen Zugmitteltriebs, insbesondere in um die jeweilige, zweite Raddrehachse verlaufender Umfangsrichtung des jeweiligen, zweiten Zugmittelrads des jeweiligen Zugmitteltriebs. Somit ist durch Antreiben des jeweiligen, ersten Zugmittelrads des jeweiligen Zugmitteltriebs und somit durch Antreiben des jeweiligen Zugmittels des jeweiligen Zugmitteltriebs das jeweilige, zweite Zugmittelrad des jeweiligen Zugmitteltriebs über das jeweilige Zugmittel des jeweiligen Zugmitteltriebs von dem jeweilige, ersten Zugmittelrad des jeweiligen Zugmitteltriebs antreibbar und dadurch um die jeweilige, zweite Raddrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar. Hierdurch kann eine besonders bauraumgünstige Anordnung der elektrischen Maschine insbesondere in Relation zu den Fahrzeugrädern dargestellt werden. Außerdem kann ein besonders effizienter Betrieb gewährleistet werden.
Es ist denkbar, dass die ersten Zugmittelräder koaxial zueinander angeordnet sind, sodass die ersten Raddrehachsen zusammenfallen. Ferner ist es denkbar, dass die zweiten Zugmittelräder koaxial zueinander angeordnet sind, sodass die zweiten Raddrehachsen zusammenfallen.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass dem jeweiligen, zweiten Zugmittelrad eine jeweilige, auch als Seitenwelle bezeichnete Gelenkwelle zugeordnet ist, welche insbesondere als eine homokinetische Gelenkwelle ausgebildet ist. Über die jeweilige Gelenkwelle ist das jeweilige Fahrzeugrad von dem jeweiligen, zweiten Zugmittelrad des jeweiligen, zugeordneten Zugmitteltriebs antreibbar. Mit anderen Worten, dem ersten Fahrzeugrad und dem ersten Zugmitteltrieb und somit dem zweiten Zugmittelrad des ersten Zugmitteltriebs ist eine erste Gelenkwelle zugeordnet, welche vorzugsweise als eine erste homokinetische Gelenkwelle ausgebildet ist. Dem zweiten Fahrzeugrad und dem zweiten Zugmitteltrieb und somit dem zweiten Zugmittelrad des zweiten Zugmitteltriebs ist eine zweite Gelenkwelle zugeordnet, welche insbesondere als eine zweite homokinetische Gelenkwelle ausgebildet ist. Durch Antreiben der ersten Gelenkwelle ist das erste Fahrzeugrad antreibbar, und durch Antreiben der zweiten Gelenkwelle ist das zweite Fahrzeugrad antreibbar. Dabei ist die erste Gelenkwelle von dem zweiten Zugmittelrad des ersten Zugmitteltriebs antreibbar, sodass das erste Fahrzeugrad über die erste Gelenkwelle von dem zweiten Zugmittelrad des ersten Zugmitteltriebs antreibbar ist. Die zweite Gelenkwelle ist von dem zweiten Zugmittelrad des zweiten Zugmitteltriebs antreibbar, sodass das zweite Fahrzeugrad über die zweite Gelenkwelle von dem zweiten Zugmittelrad des zweiten Zugmitteltriebs antreibbar ist. Hierdurch können ein besonders bauraumgünstiger Aufbau sowie ein besonders effizienter Betrieb der elektrischen Antriebsachse dargestellt werden. Insbesondere kann durch die Erfindung eine Anordnungsunabhängigkeit zwischen einem jeweiligen, getriebeseitigen Seitenwellen-Gelenkpunkt der jeweiligen Gelenkwelle und der elektrischen Maschine erreicht werden. Die Antriebsräder können beispielsweise lenkbare Räder sein, also einer lenkbaren Achse, insbesondere Vorderachse, oder einer lenkbaren Hinterachse vorgesehen sein.
Um eine besonders kompakte Bauweise sowie einen besonders effizienten Betrieb realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass zumindest ein jeweiliger Teil der jeweiligen Gelenkwelle koaxial zu dem jeweiligen, zugeordneten, zweiten Zugmittelrad angeordnet ist. Mit anderen Worten, da die erste Gelenkwelle dem ersten Fahrzeugrad und dem ersten Zugmitteltrieb zugeordnet ist, sind umgekehrt das erste Fahrzeugrad und der erste Zugmitteltrieb der ersten Gelenkwelle zugeordnet. Da die zweite Gelenkwelle dem zweiten Fahrzeugrad und dem zweiten Zugmitteltrieb zugeordnet ist, sind umgekehrt betrachtet das zweite Fahrzeugrad und der zweite Zugmitteltrieb der zweiten Gelenkwelle zugeordnet. Die jeweilige Gelenkwelle weist einen jeweiligen Teil als ersten Teil auf. Außerdem weist beispielsweise die jeweilige Gelenkwelle einen jeweiligen, zweiten Teil auf, welcher insbesondere gelenkig mit dem jeweiligen, ersten Teil der jeweiligen Gelenkwelle verbunden ist. Insbesondere ist es denkbar, dass der zweite Teil der ersten Gelenkwelle koaxial zu dem ersten Fahrzeugrad angeordnet ist, und beispielsweise ist der zweite Teil der zweiten Gelenkwelle koaxial zu dem zweiten Fahrzeugrad angeordnet. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass der zweite Teil der ersten Gelenkwelle drehfest mit dem ersten Fahrzeugrad verbunden ist, und dass beispielsweise der zweite Teil der zweiten Gelenkwelle drehfest mit dem zweiten Fahrzeugrad verbunden ist. Um dabei einen besonders bauraumgünstigen Aufbau und einen besonders effizienten Betrieb der elektrischen Maschine zu schaffen, ist es vorgesehen, dass der erste Teil der ersten Gelenkwelle koaxial zu dem zweiten Zugmittelrad des ersten Zugmitteltriebs angeordnet ist, und vorzugsweise ist der erste Teil der zweite Gelenkwelle koaxial zu dem zweiten Zugmittelrad des zweiten Zugmitteltriebs angeordnet. Vorzugsweise sind die Teile der Gelenkwellen, mithin die ersten Teile der Gelenkwellen, koaxial zueinander angeordnet. Beispielsweise kann der erste Teil der ersten Gelenkwelle drehfest mit dem zweiten Zugmittelrad des ersten Zugmitteltriebs verbunden sein, und beispielsweise kann der erste Teil der zweiten Gelenkwelle drehfest mit dem zweiten Zugmittelrad des zweiten Zugmitteltriebs verbunden sein.
Um eine besonders kompakte Bauweise sowie einen besonders effizienten Betrieb der elektrischen Antriebsachse realisieren zu können, hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das jeweilige, zweite Zugmittelrad oder das jeweilige, erste Zugmittelrad des jeweiligen Zugmitteltriebs koaxial zu dem jeweiligen Sonnenrad des jeweiligen, dem jeweiligen Zugmitteltrieb zugeordneten Planetengetriebes angeordnet ist. Mit anderen Worten ist es beispielsweise vorgesehen, dass das zweite Zugmittelrad des ersten Zugmitteltriebs oder das erste Zugmittelrad des ersten Zugmitteltriebs koaxial zu dem ersten Sonnenrad des ersten Planetengetriebes angeordnet ist. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das zweite Zugmittelrad des zweiten Zugmitteltriebs oder das erste Zugmittelrad des zweiten Zugmitteltriebs koaxial zu dem zweiten Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes angeordnet ist.
In weiterer, besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der jeweilige Zugmitteltrieb als ein jeweiliger Kettentrieb ausgebildet, wodurch ein besonders effizienter Betrieb der elektrischen Antriebsachse dargestellt werden kann. Insbesondere handelt es sich bei dem jeweiligen Kettentrieb um einen jeweiligen Zahnkettentrieb. Somit ist vorzugsweise das jeweilige Zugmittel des jeweiligen Zugmitteltriebs als eine Kette, insbesondere als eine Zahnkette, ausgebildet. Hierdurch ist ein besonders effizienter und wirkungsgradgünstiger Betrieb darstellbar. Außerdem kann durch die Verwendung der jeweiligen Kette zumindest bei alleiniger Betrachtung des jeweiligen Zugmitteltriebs eine Axialkraftfreiheit geschaffen werden. Darüber hinaus kann ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten des jeweiligen Zugmitteltriebs und somit der elektrischen Antriebsachse insgesamt realisiert werden.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn innerhalb des Rotors und des Stators der elektrischen Maschine ein den Fahrzeugrädern und den Zugmitteltrieben gemeinsames, einfach auch als Differential bezeichnetes Differentialgetriebe angeordnet ist, über welches die Zugmitteltriebe von dem Rotor der elektrischen Maschine antreibbar sind. Beispielsweise ist das Differentialgetriebe als ein einfach auch als Kegeldifferential bezeichnetes Kegelraddifferential ausgebildet. Selbstverständlich könnte das Differentialgetriebe auch als ein anderes Differentialgetriebe ausgebildet sein. Wie bereits aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt ist, weist das Differentialgetriebe die Funktion auf beziehungsweise das Differentialgetriebe wird dazu genutzt, das jeweilige, von der elektrischen Maschine über den Rotor bereitgestellte oder bereitstellbare Antriebsdrehmoment über das Differentialgetriebe auf die Zugmitteltriebe und somit auf die Fahrzeugräder zu übertragen und insbesondere aufzuteilen. Außerdem lässt das Differentialgetriebe beispielsweise bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs unterschiedliche Drehzahlen der Fahrzeugräder zu, insbesondere derart, dass sich das kurvenäußere Fahrzeugrad mit einer größeren Drehzahl dreht oder drehen kann als das kurveninnere Fahrzeugrad, insbesondere während die Fahrzeugräder über die Zugmitteltriebe und das Differentialgetriebe drehmomentübertragend mit dem Rotor gekoppelt sind und/oder von dem Rotor angetrieben werden. Hierdurch kann ein besonders bauraumgünstiger Aufbau geschaffen werden, und die elektrische Antriebsachse kann besonders effizient und somit wirkungsgradgünstig betrieben werden.
Offenbart ist auch ein einfach als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug, welches vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet ist. Das Kraftfahrzeug weist wenigstens eine erfindungsgemäße, elektrische Antriebsachse auf. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen, elektrischen Antriebsachse sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Kraftfahrzeugs anzusehen und umgekehrt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildeten Kraftfahrzeugs mit einer elektrischen Antriebsachse;
2 ausschnittsweise eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der elektrischen Antriebsachse; und
3 ausschnittsweise eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der elektrischen Antriebsachse.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug, welches bei dem in den Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel als ein Kraftwagen, insbesondere als ein Personenkraftwagen, ausgebildet ist. Das mit 1 bezeichnete Kraftfahrzeug weist genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung des Kraftfahrzeugs 1 hintereinander und somit aufeinanderfolgend angeordnete Fahrzeugachsen auf, nämlich eine erste Fahrzeugachse 2 und eine zweite Fahrzeugachse 3. Die Fahrzeuglängsrichtung ist durch einen Doppelpfeil 4 veranschaulicht. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, ist die Fahrzeugachse 3 als eine elektrische Antriebsachse ausgebildet, mittels welcher das Kraftfahrzeug 1, insbesondere rein elektrisch, angetrieben werden kann. Die jeweilige Fahrzeugachse 2, 3 weist genau zwei Fahrzeugräder 5 und 6 beziehungsweise 7 und 8 auf. Die jeweiligen Fahrzeugräder 5 und 6 beziehungsweise 7 und 8 der jeweiligen Fahrzeugachse 2, 3 sind auf in Fahrzeugquerrichtung des Kraftfahrzeugs 1 einander gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Die Fahrzeugquerrichtung ist durch einen Doppelpfeil 9 veranschaulicht. Die Fahrzeugräder 7 und 8 der Fahrzeugachse 3 werden auch als Antriebsräder bezeichnet, da sie, insbesondere rein elektrisch, angetrieben werden können. Es ist erkennbar, dass die elektrische Antriebsachse (Fahrzeugachse 3), insbesondere genau, eine den Fahrzeugrädern 7 und 8 gemeinsame elektrische Maschine 10 aufweist, mittels welcher die Fahrzeugräder 7 und 8, insbesondere rein elektrisch, antreibbar sind. Durch Antreiben der Fahrzeugräder 7 und 8 kann das Kraftfahrzeug 1 insgesamt, insbesondere rein elektrisch, angetrieben werden. Selbstverständlich können die vorigen und folgenden Ausführungen zur Fahrzeugachse 3 auch auf die Fahrzeugachse 2 übertragen werden und umgekehrt. Somit ist es möglich, dass alternativ oder zusätzlich die Fahrzeugachse 2 eine angetriebene Fahrzeugachse ist, deren Fahrzeugräder 5 und 6 mittels einer insbesondere den Fahrzeugrädern 5 und 6 gemeinsamen, elektrischen Maschine wie beispielsweise der elektrischen Maschine 10 antreibbar sein können. Es ist denkbar, dass die Antriebsachse als eine Lenkachse, mithin als eine gelenkte oder Lenkbare Achse ausgebildet ist, sodass die Fahrzeugräder 7 und 8 lenkbare Räder sein können, oder die Antriebsachse ist eine nicht lenkbare, das heißt nicht gelenkte Achse, sodass beispielsweise die Fahrzeugräder 7 und 8 nicht lenkbare Räder sein können. Die folgenden und vorigen Ausführungen zur Antriebsachse (Fahrzeugachse 3) können ohne weiteres auch auf die Fahrzeugachse 2 übertragen werden und umgekehrt.
2 zeigt eine erste Ausführungsform der Fahrzeugachse 3 (elektrische Antriebsachse). In 2 sind die Fahrzeugräder 7 und 8 besonders schematisch dargestellt. Besonders gut aus 2 ist erkennbar, dass die elektrische Maschine 10 eine den Fahrzeugrädern 7 und 8 gemeinsame elektrische Maschine ist, mittels welcher beide Fahrzeugräder 7 und 8 der elektrischen Antriebsachse angetrieben werden können. Die elektrische Maschine 10 weist einen Stator 11 und einen Rotor 12 auf, welcher mittels des Stators 11 antreibbar und dadurch um eine Maschinendrehachse 13 relativ zu dem Stator 11 drehbar ist. Über ihren Rotor 12 kann die elektrische Maschine 10 Antriebsdrehmomente bereitstellen, mittels welchen die Fahrzeugräder 7 und 8 angetrieben werden können.
Um nun einen besonders effizienten Betrieb der elektrischen Antriebsachse realisieren zu können, ist dem auch als erstes Fahrzeugrad bezeichneten Fahrzeugrad 7 ein erster Zugmitteltrieb 14 zugeordnet, über welchen das erste Fahrzeugrad 7 von der elektrischen Maschine 10, insbesondere dem Rotor 12, antreibbar ist. Dem auch als zweites Fahrzeugrad bezeichneten Fahrzeugrad 8 ist ein zusätzlich zu dem ersten Zugmitteltrieb 14 vorgesehener, zweiter Zugmitteltrieb 15 zugeordnet, über welchen das zweite Fahrzeugrad 8 von der elektrischen Maschine 10, insbesondere dem Rotor 12, antreibbar ist. Der jeweilige Zugmitteltrieb 14, 15 weist ein jeweiliges Zugmittel 16 auf, welches bei der ersten Ausführungsform als eine jeweilige Kette, insbesondere als eine jeweilige Zahnkette, ausgebildet ist. Dadurch ist der jeweilige Zugmitteltrieb 14, 15 beispielsweise als ein Kettentrieb, insbesondere als ein Zahnkettentrieb, ausgebildet. Der jeweilige Zugmitteltrieb 14, 15 weist ein jeweiliges, erstes Zugmittelrad 17 auf, welches koaxial zu dem Rotor 12 der elektrischen Maschine 10 angeordnet ist. Insbesondere ist das jeweilige, erste Zugmittelrad 17 drehmomentübertragend mit dem Rotor 12 der elektrischen Maschine 10 verbunden.
Des Weiteren weist der jeweilige Zugmitteltrieb 14, 15 ein jeweiliges, zweites Zugmittelrad 18 auf. Es ist erkennbar, dass die elektrische Maschine 10 zumindest teilweise in einem auch als Achsgehäuse bezeichneten Gehäuse 19 angeordnet ist. Das jeweilige Zugmittelrad 17 ist um eine jeweilige, erste Raddrehachse 20 relativ zu dem Gehäuse 19 drehbar, wobei vorliegend die ersten Raddrehachsen 20 zusammenfallen, und die jeweilige, erste Raddrehachse 20 fällt mit der Maschinendrehachse 13 zusammen. Das jeweilige, zweite Zugmittelrad 18 ist um eine jeweilige, zweite Raddrehachse 21 relativ zu dem Gehäuse 19 drehbar. Es ist erkennbar, dass die Raddrehachsen 21 zusammenfallen. Außerdem ist erkennbar, dass die jeweilige Raddrehachse 20 und die jeweilige Raddrehachse 21 parallel zueinander verlaufen und voneinander beabstandet sind. Das jeweilige Zugmittel 16 umschlingt das jeweilige Zugmittelrad 17, 18 jeweils zumindest teilweise, wodurch das jeweilige Zugmittel 16 drehmomentübertragend mit dem jeweiligen, beispielsweise als Kettenrad, insbesondere als Zahnkettenrad, ausgebildeten Zugmittelrad 17, 18 des jeweiligen Zugmitteltriebs 14, 15 gekoppelt ist. Durch Antreiben des Rotors 12 kann das jeweilige Zugmittelrad 17 angetrieben und dadurch um die erste Raddrehachse 20 relativ zu dem Gehäuse 19 gedreht werden. Durch Antreiben des jeweiligen Zugmittelrads 17 wird das jeweilige Zugmittel 16 angetrieben, und durch Antreiben des jeweiligen Zugmittels 16 wird das jeweilige Zugmittelrad 18 angetrieben und dadurch um die jeweilige, zweite Raddrehachse 21 relativ zu dem Gehäuse 19 gedreht. Durch Antreiben des jeweiligen, zweiten Zugmittelrads 18 kann das jeweilige, zugeordnete Fahrzeugrad 7, 8 angetrieben werden, sodass das jeweilige Fahrzeugrad 7, 8 von dem jeweiligen, zweiten Zugmittelrad 18 des jeweiligen zugeordneten Zugmitteltriebs 14, 15 antreibbar ist.
Dem jeweiligen Fahrzeugrad 7, 8 und dem jeweiligen Zugmitteltrieb 14, 15 ist eine jeweilige, auch als Seitenwelle bezeichnete Gelenkwelle 23 zugeordnet. Die dem Fahrzeugrad 7 und dem Zugmitteltrieb 14 zugeordnete Gelenkwelle 23 wird auch als erste Gelenkwelle bezeichnet, und die dem Fahrzeugrad 8 und dem Zugmitteltrieb 15 zugeordnete Gelenkwelle 23 wird auch als zweite Gelenkwelle bezeichnet. Somit ist das Fahrzeugrad 7 über die erste Gelenkwelle von dem zweiten Zugmittelrad 18 des ersten Zugmitteltriebs 14 antreibbar, und das Fahrzeugrad 8 ist über die zweite Gelenkwelle von dem zweiten Zugmittelrad 18 des zweiten Zugmitteltriebs 15 antreibbar. Die jeweilige Gelenkwelle 23 weist einen jeweilige, ersten Teil 24 und einen jeweiligen, zweiten Teil 25 auf. Außerdem weist beispielsweise die jeweilige Gelenkwelle 23 einen jeweiligen Zwischenteil 26 auf. Der jeweilige Zwischenteil 26 ist mit dem jeweiligen, ersten Teil 24 der jeweiligen Gelenkwelle 23 über ein jeweiliges, erstes Gelenk 27 gekoppelt, welches beispielsweise als ein erstes Gleichlaufgelenk ausgebildet ist. Der jeweilige Zwischenteil 26 der jeweiligen Gelenkwelle 23 ist beispielsweise mit dem jeweiligen, zweiten Teil 25 über ein jeweiliges, zweites Gelenk 28 gekoppelt, welches beispielsweise als ein zweites Gleichlaufgelenk ausgebildet ist. Die Gelenke 27 und 28 sind jeweilige Gelenke der jeweiligen Gelenkwelle 23. Insbesondere ist das jeweilige Gelenk 27, 28 ein Gleichlaufgelenk, welches auch als homokinetisches Gelenk bezeichnet wird. Somit ist der jeweilige, zweite Teil 25 der jeweiligen Gelenkwelle 23 gelenkig mit dem jeweiligen, ersten Teil 24 der jeweiligen Gelenkwelle 23 gekoppelt. Beispielsweise ist der jeweilige, zweite Teil 25 der jeweiligen Gelenkwelle 23 koaxial zu dem jeweils zugeordneten Fahrzeugrad 7, 8 angeordnet. Somit ist beispielsweise der zweite Teil 25 der zweiten Gelenkwelle koaxial zu dem Fahrzeugrad 8 angeordnet, und beispielsweise ist der zweite Teil 25 der ersten Gelenkwelle koaxial zu dem Fahrzeugrad 7 angeordnet. Außerdem ist beispielsweise der jeweilige, erste Teil 24 der jeweiligen Gelenkwelle 23 koaxial zu dem jeweiligen, zweiten Zugmittelrad 18 angeordnet. Somit ist beispielsweise der erste Teil 24 der ersten Gelenkwelle koaxial zu dem zweiten Zugmittelrad 18 des ersten Zugmitteltriebs 14 angeordnet, und beispielsweise ist der erste Teil 24 der zweiten Gelenkwelle koaxial zu dem zweiten Zugmittelrad 18 des zweiten Zugmitteltriebs 15 angeordnet. Andere Ausgestaltungen der jeweiligen Gelenkwelle 23 insbesondere im Hinblick auf die jeweiligen Gelenke sind ohne weiteres möglich.
Der jeweilige Zugmitteltrieb 14, 15 ist oder bildet eine jeweilige, erste Getriebe- oder Übersetzungsstufe, die dem jeweiligen Fahrzeugrad 7, 8 zugeordnet ist. Es ist erkennbar, dass das jeweilige Fahrzeugrad 7, 8 über die jeweilige, zugeordnete, erste Übersetzungsstufe von der elektrischen Maschine 10, insbesondere von dem Rotor 12, antreibbar ist.
Dem jeweiligen Fahrzeugrad 7, 8 ist auch eine zusätzlich zu der jeweiligen, ersten Übersetzungsstufe vorgesehene, zweite Getriebe- oder Übersetzungsstufe zugeordnet. Die jeweilige, zweite Übersetzungsstufe ist oder umfasst ein jeweiliges Getriebe 29, welches als ein Planetengetriebe, mithin als ein Planetenradsatz, ausgebildet ist. Das dem Fahrzeugrad 7 zugeordnete Getriebe 29 wird auch als erstes Getriebe oder erstes Planetengetriebe bezeichnet, und das dem Fahrzeugrad 8 zugeordnete Getriebe 29 wird auch als zweites Getriebe oder zweites Planetengetriebe bezeichnet. Es ist erkennbar, dass das Fahrzeugrad 7 über das erste Getriebe und das Fahrzeugrad 8 über das zweite Getriebe von der elektrischen Maschine 10, insbesondere von dem Rotor 12, antreibbar ist, und das Fahrzeugrad 7 ist über den ersten Zugmitteltrieb 14 und das Fahrzeugrad 8 ist über den zweiten Zugmitteltrieb 15 von der elektrischen Maschine 10, insbesondere dem Rotor 12, antreibbar. Bei der ersten Ausführungsform ist Folgendes vorgesehen: Das jeweilige, von der elektrischen Maschine 10 über ihren Rotor 12 bereitgestellte oder bereitstellbare Antriebsdrehmoment kann über einen ersten Drehmomentenpfad zu dem und auf das Fahrzeugrad 7 und über einen zweiten Drehmomentenpfad zu dem und auf das Fahrzeugrad 8 übertragen werden. Der erste Zugmitteltrieb 14 und das erste Planetengetriebe sind in dem ersten Drehmomentenpfad angeordnet, und der zweite Zugmitteltrieb 15 und das zweite Planetengetriebe sind in dem zweiten Drehmomentenpfad angeordnet. Bei der ersten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der erste Zugmitteltrieb 14 in dem ersten Drehmomentenpfad stromab des Rotors 12 und stromauf des Fahrzeugrads 7 und stromauf des ersten Planetengetriebes angeordnet ist, sodass das erste Getriebe in dem ersten Drehmomentenpfad stromab des Zugmitteltriebs 14 und stromauf des Fahrzeugrads 7 angeordnet ist. Der zweite Zugmitteltrieb 15 ist in dem zweiten Drehmomentenpfad stromab des Rotors 12 und stromauf des zweiten Planetengetriebes und stromauf des zweiten Fahrzeugrads 8 angeordnet, sodass das zweite Planetengetriebe in dem zweiten Drehmomentenpfad stromab des zweiten Zugmitteltriebs 15 und stromauf des zweiten Fahrzeugrads 8 angeordnet ist. Somit ist bei der ersten Ausführungsform das erste Fahrzeugrad 7 über das erste Planetengetriebe von dem ersten Zugmitteltrieb 14 antreibbar, und das zweite Fahrzeugrad 8 ist über das zweite Planetengetriebe von dem zweiten Zugmitteltrieb 15 antreibbar.
Es ist erkennbar, dass das jeweilige Planetengetriebe ein jeweiliges Sonnenrad 30, einen jeweiligen Planetenträger 31 und ein jeweiliges Hohlrad 32 aufweist. Das jeweilige Sonnenrad 30, der jeweilige Planetenträger 31 und das jeweilige Hohlrad 32 sind jeweilige Getriebeelemente des jeweiligen Planetengetriebes, wobei das jeweilige Getriebeelement dann, wenn es nicht drehfest mit dem Gehäuse 19 verbunden ist, um eine jeweilige, Planetengetriebedrehachse 33 relativ zu dem Gehäuse 19 drehbar ist. Dabei fällt die jeweilige Planetengetriebedrehachse 33 mit der jeweiligen, zweiten Raddrehachse 21 zusammen. Außerdem fallen die Planetengetriebedrehachsen 33 zusammen, sodass die Planetengetriebe koaxial zueinander angeordnet sind. Auch die Zugmittelräder 18 sind koaxial zueinander angeordnet, und die ersten Teile 24 sind koaxial zueinander angeordnet. Außerdem weist das jeweilige Planetengetriebe jeweilige Planetenräder 34 auf, welche drehbar an dem jeweiligen Planetenträger 31 gehalten, insbesondere gelagert, sind. Das jeweilige Planetenrad 34 kämmt gleichzeitig mit dem jeweiligen Sonnenrad 30 und mit dem jeweiligen Hohlrad 32 des jeweiligen Planetengetriebes. Es ist erkennbar, dass das jeweilige Sonnenrad 30 ein jeweiliger Antrieb des jeweiligen Getriebes 29 ist, vorliegend dadurch, dass das jeweilige Sonnenrad 30 von dem jeweiligen, zweiten Zugmittelrad 18 antreibbar ist. Dabei ist das jeweilige Sonnenrad 30 koaxial zu dem jeweiligen, zweiten Zugmittelrad 18 angeordnet. Vorliegend ist das jeweilige Sonnenrad 30 drehfest mit dem jeweiligen, zweiten Zugmittelrad 18 verbunden. Dies bedeutet, dass das Sonnenrad 30 des ersten Planetengetriebes drehfest mit dem zweiten Zugmittelrad 18 des ersten Zugmitteltriebs 14 verbunden ist. Außerdem ist das Sonnenrad 30 des zweiten Planetengetriebes drehfest mit dem zweiten Zugmittelrad 18 des zweiten Zugmitteltriebs 15 verbunden. Der jeweilige Planetenträger 31 ist ein jeweiliger Abtrieb des jeweiligen Getriebes 29, vorliegend derart, dass der jeweilige Planetenträger 31 drehfest mit dem jeweiligen, ersten Teil 24 der jeweils zugeordneten Gelenkwelle 23 verbunden ist. Dadurch kann das jeweilige Fahrzeugrad 7, 8 über die jeweilige Gelenkwelle 23 von dem jeweiligen Planetenträger 31 angetrieben werden. Vorliegend ist es bei der ersten Ausführungsform vorgesehen, dass der Planetenträger 31 des zweiten Planetengetriebes drehfest mit dem ersten Teil 24 der ersten Gelenkwelle verbunden ist, und der Planetenträger 31 des zweiten Planetengetriebes ist drehfest mit dem ersten Teil 24 der zweiten Gelenkwelle verbunden.
Das Gehäuse 19 weist, insbesondere je Planetengetriebe (Getriebe 29), ein jeweiliges Gehäuseelement 35, 36 auf, dessen Funktion im Weiteren noch genauer erläutert wird. Bei der ersten Ausführungsform ist das Hohlrad 32 des zweiten Planetengetriebes, insbesondere permanent, drehfest mit dem Gehäuseelement 36 und somit mit dem Gehäuse 19 verbunden, sodass das Hohlrad 32 des zweiten Planetengetriebes nicht relativ zu dem Gehäuse 19 drehbar ist.
Bezogen auf die Hohlräder 32 ist nur dem Hohlrad 32 des ersten Planetengetriebes eine Koppeleinrichtung 37 zugeordnet. Beispielsweise ist die Koppeleinrichtung 37 als ein Bremselement ausgebildet, mittels welchem durch aktives Ansteuern des Bremselements das zugeordnete Hohlrad 32 des ersten Planetengetriebes drehfest mit dem Gehäuseelement 35 verbindbar ist. Beispielsweise kann das Bremselement hydraulisch und/oder elektrisch und/oder pneumatisch betätigt und dadurch aktiv angesteuert werden, um dadurch beispielsweise das Bremselement zwischen einem Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umzuschalten. In dem Koppelzustand ist mittels des Bremselements das Hohlrad 32 des ersten Planetengetriebes drehfest mit dem Gehäuseelement 35 verbunden. In dem Entkoppelzustand gibt das Bremselement das Hohlrad 32 des ersten Planetengetriebes für eine um die Planetengetriebedrehachse 33 des ersten Planetengetriebes und relativ zu dem Gehäuseelement 35 und somit relativ zu dem Gehäuse 19 erfolgende Drehung frei. Es wird dann keine Antriebsleistung von der elektrischen Maschine 10 zu den Fahrzeugrädern 7 und 8 mehr übertragen und auch nicht umgekehrt von den Fahrzeugrädern 7 und 8 ein Reaktionsmoment zur elektrischen Maschine 10. Die Schutzfunktion wäre somit aktiviert.
Ferner ist es denkbar, dass die Koppeleinrichtung 37 als eine Rutschbremse und somit als eine auch als Überlastkupplung bezeichnete Überlastbremse ausgebildet ist, welche das Hohlrad 32 des ersten Planetengetriebes drehfest mit dem Gehäuseelement 35 bis zu einem auf das Hohlrad 32 des ersten Planetengetriebes wirkenden Grenzdrehmoment verbindet und passiv und insbesondere dann und ganz insbesondere nur dann eine insbesondere um die Planetengetriebedrehachse 33 des ersten Planetengetriebes erfolgende Relativdrehung zwischen dem Hohlrad 32 des ersten Planetengetriebes und dem Gehäuseelement 35 zulässt, wenn ein auf das Hohlrad 32 des ersten Planetengetriebes wirkendes Drehmoment das Grenzdrehmoment überschreitet. Dadurch können beide Getriebe 29 vor einer Überlast geschützt werden, sodass beide Getriebe 29 filigran und somit bauraum- und gewichtsgünstig ausgestaltet werden können. Außerdem ist dadurch ein besonders effizienter Betrieb der elektrischen Antriebsachse (Fahrzeugachse 3) realisierbar.
Des Weiteren ist es vorgesehen, dass innerhalb des Rotors 12 und innerhalb des Stators 11 der elektrischen Maschine 10 ein den Fahrzeugrädern 7 und 8 gemeinsames Differentialgetriebe 38 angeordnet ist, welches bei der ersten Ausführungsform als ein Kegelraddifferential ausgebildet ist. Das Differentialgetriebe 38 kann oder sollte oder muss nur so ausgewählt werden, dass es im Rotor-Bauraum dimensionierbar ist.
Das einfach auch als Differential bezeichnete Differentialgetriebe 38 weist als Zahnräder, insbesondere als Kegelräder, ausgebildete Ausgleichsräder 39 auf, welche von dem Rotor 12 antreibbar und dadurch um die Maschinendrehachse 13 relativ zu dem Stator 11 drehbar sind. Außerdem ist das jeweilige Ausgleichsrad 39 um eine jeweilige Ausgleichsdrehachse 40 relativ zu dem Rotor 12 und relativ zu dem Stator 11 drehbar, wobei die Ausgleichsdrehachsen 40 zusammenfallen. Die jeweilige Ausgleichsdrehachse 40 verläuft senkrecht zur Maschinendrehachse 13. Das Differentialgetriebe 38 weist auch Abtriebsräder 41 auf, welche als Zahnräder, insbesondere als Kegelräder, ausgebildet sind und mit den Ausgleichsrädern 39 kämmen. Die Abtriebsräder 41 sind von den Ausgleichsrädern 39 antreibbar und dadurch um die Maschinendrehachse 13 relativ zu dem Stator 11 drehbar. Außerdem sind die Abtriebsräder 41 um die Maschinendrehachse 13 relativ zueinander drehbar, und das jeweilige Abtriebsrad 41 ist um die Maschinendrehachse 13 relativ zu dem Stator 11 und relativ zu dem Rotor 12 drehbar. Neben der dargestellten Bauform der elektrischen Maschine 10 als Radialfluss-Maschine (RFM) gibt es auch die Option, als die elektrische Maschine 10 eine Axialfluss-Maschine (AFM) zu verwenden, die radial größer aber axial kürzer baut.
Bei der ersten Ausführungsform sind die ersten Zugmittelräder 17 koaxial zueinander angeordnet. Außerdem ist das jeweilige Zugmittelrad 17 koaxial zu dem Differentialgetriebe 38 angeordnet. Außerdem ist es vorgesehen, dass das jeweilige, erste Zugmittelrad 17 koaxial zu dem jeweiligen Abtriebsrad 41 angeordnet ist. Insbesondere ist es bei der ersten Ausführungsform vorgesehen, dass das jeweilige, erste Zugmittelrad 17 drehfest mit dem jeweiligen Abtriebsrad 41 verbunden ist. Mit anderen Worten ist das jeweilige Zugmittelrad 17 von dem jeweiligen Abtriebsrad 41 antreibbar und dadurch um die jeweilige, erste Raddrehachse 20 relativ zu dem Stator 11 und relativ zu dem Gehäuse 19 drehbar. Durch Antreiben des Zugmittelrads 17 kann das jeweilige Zugmittel 16 des jeweiligen Zugmitteltriebs 14, 15 angetrieben werden.
Ferner ist aus 1 erkennbar, dass der erste Zugmitteltrieb 14 und das erste Getriebe 29, mithin vorliegend das erste Planetengetriebe, eine erste Übersetzungsstufeneinheit 42 bilden. Außerdem bilden der zweite Zugmitteltrieb 15 und das zweite Getriebe 29, mithin vorliegend das zweite Planetengetriebe, eine zweite Übersetzungsstufeneinheit 43. Die Übersetzungsstufeneinheit 42 ist in dem ersten Drehmomentenpfad stromab des Rotors 12 und stromauf des Fahrzeugrads 7 angeordnet. Die zweite Übersetzungsstufeneinheit 43 ist in dem zweiten Drehmomentenpfad stromab des Rotors 12 und stromauf des Fahrzeugrads 8 angeordnet.
3 zeigt in einer schematischen Darstellung eine zweite Ausführungsform der elektrischen Antriebsachse (Fahrzeugachse 3). Bei der ersten Ausführungsform ist das erste Getriebe 29 der Übersetzungsstufeneinheit 42 in dem ersten Drehmomentenpfad stromauf des Fahrzeugrads 7 und stromab des ersten Zugmitteltriebs 14 angeordnet. Außerdem ist bei der ersten Ausführungsform das zweite Getriebe 29 der zweiten Übersetzungsstufeneinheit 43 in dem zweiten Drehmomentenpfad stromab des zweiten Zugmitteltriebs 15 und stromauf des Fahrzeugrads 8 angeordnet. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich insbesondere dadurch von der ersten Ausführungsform, dass bei der zweiten Ausführungsform das erste Getriebe 29 der ersten Übersetzungsstufeneinheit 42 in dem ersten Drehmomentenpfad stromab des Rotors 12 und stromauf des ersten Zugmitteltriebs 14 angeordnet ist, und dass das zweite Getriebe 29 der zweiten Übersetzungsstufeneinheit 43 in dem zweiten Drehmomentenpfad stromab des Rotors 12 und stromauf des zweiten Zugmitteltriebs 15 angeordnet ist. Der Zugmitteltrieb 14 ist in dem ersten Drehmomentenpfad stromab des ersten Getriebes 29 und stromauf des ersten Fahrzeugrads 7 angeordnet, und der zweite Zugmitteltrieb 15 ist in dem zweiten Drehmomentenpfad stromab des zweiten Getriebes 29 und stromauf des zweiten Fahrzeugrads 8 angeordnet. Außerdem ist es bei der zweiten Ausführungsform vorgesehen, dass bezogen auf die Hohlräder 32 der Planetengetriebe ausschließlich dem Hohlrad 32 des zweiten Planetengetriebes der zweiten Übersetzungsstufeneinheit 43 die Koppeleinrichtung 37 zugeordnet ist, während das Hohlrad 32 des ersten Planetengetriebes der ersten Übersetzungsstufeneinheit 42, insbesondere permanent, drehfest mit dem Gehäuseelement 35 und somit mit dem Gehäuse 19 verbunden ist. Somit ist es beispielsweise bei der zweiten Ausführungsform vorgesehen, dass in dem Koppelzustand des Bremselements mittels des Bremselements das Hohlrad 32 des zweiten Planetengetriebes drehfest mit dem Gehäuseelement 36 des Gehäuses 19 verbunden ist. In dem Entkoppelzustand gibt das Bremselement das Hohlrad 32 des zweiten Planetengetriebes für eine um die Planetengetriebedrehachse 33 und relativ zu dem Gehäuseelement 36 und somit relativ zu dem Gehäuse 19 erfolgende Drehung frei. Ferner ist es bei der zweiten Ausführungsform denkbar, dass die Koppeleinrichtung 37 als eine Rutschbremse und somit als eine auch als Überlastkupplung bezeichnete Überlastbremse ausgebildet ist, welche das Hohlrad 32 des zweiten Planetengetriebes drehfest mit dem Gehäuseelement 36 und somit mit dem Gehäuse 19 bis zu einem auf das Hohlrad 32 des zweiten Planetengetriebes wirkenden Grenzdrehmoment verbindet und passiv und insbesondere dann und ganz insbesondere nur dann eine insbesondere um die Planetengetriebedrehachse 33 erfolgende Relativdrehung zwischen dem Hohlrad 32 des zweiten Planetengetriebes und dem Gehäuseelement 36 zulässt, wenn ein auf das Hohlrad 32 des zweiten Planetengetriebes wirkendes Drehmoment das Grenzdrehmoment überschreitet. Auch hierdurch können beide Getriebe 29 vor einer Überlast geschützt werden, sodass beide Getriebe 29 filigran und somit bauraum- und gewichtsgünstig ausgestaltet werden können.
Ein weiterer Unterschied zwischen der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform ist, dass bei der ersten Ausführungsform das zweite Zugmittelrad 18 des Zugmitteltriebs 14 koaxial zu dem ersten Teil 24 der ersten Gelenkwelle angeordnet ist, und dass das zweite Zugmittelrad 18 des zweiten Zugmitteltriebs 15 koaxial zu dem ersten Teil 24 der zweiten Gelenkwelle angeordnet ist. Außerdem ist das zweite Zugmittelrad 18 des Zugmitteltriebs 14 koaxial zu dem Sonnenrad 30 des ersten Planetengetriebes angeordnet, und das zweite Zugmittelrad 18 des Zugmitteltriebs 15 ist koaxial zu dem Sonnenrad 30 des zweiten Planetengetriebes angeordnet.
Bei der zweiten Ausführungsform ist das erste Zugmittelrad 17 des ersten Zugmitteltriebs 14 koaxial zum Sonnenrad 30 des ersten Planetengetriebes angeordnet, und das erste Zugmittelrad 17 des zweiten Zugmitteltriebs 15 ist koaxial zum Sonnenrad 30 des zweiten Planetengetriebes angeordnet. Außerdem ist bei der zweiten Ausführungsform das jeweilige Sonnenrad 30 koaxial zum jeweiligen Abtriebsrad 41 angeordnet. Dabei ist es vorliegend vorgesehen, dass das jeweilige Sonnenrad 30 des jeweiligen Planetengetriebes drehfest mit dem jeweiligen Abtriebsrad 41 verbunden ist. Insbesondere sind die Sonnenräder 30 der Planetengetriebe koaxial zu dem Rotor 12 angeordnet, sodass die jeweilige Planetengetriebedrehachse 33 mit der Maschinendrehachse 13 zusammenfällt. Des Weiteren ist bei der zweiten Ausführungsform vorgesehen, dass das zweite Zugmittelrad 18 des ersten Zugmitteltriebs 14 koaxial zu dem ersten Teil 24 der ersten Gelenkwelle angeordnet ist, und das zweite Zugmittelrad 18 des zweiten Zugmitteltriebs 15 ist koaxial zu dem ersten Teil 24 der zweiten Gelenkwelle angeordnet. Insbesondere ist es vorgesehen, dass der erste Teil 24 der ersten Gelenkwelle drehfest mit dem zweiten Zugmittelrad 18 des ersten Zugmitteltriebs 14 verbunden ist, und beispielsweise ist der erste Teil 24 der zweiten Gelenkwelle drehfest mit dem zweiten Zugmittelrad 18 des zweiten Zugmitteltriebs 15 verbunden.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Fahrzeugachse
3: Fahrzeugachse
4: Doppelpfeil
5: Fahrzeugrad
6: Fahrzeugrad
7: Fahrzeugrad
8: Fahrzeugrad
9: Doppelpfeil
10: elektrische Maschine
11: Stator
12: Rotor
13: Maschinendrehachse
14: Zugmitteltrieb
15: Zugmitteltrieb
16: Zugmittel
17: erstes Zugmittelrad
18: zweites Zugmittelrad
19: Gehäuse
20: erste Raddrehachse
21: zweite Raddrehachse
23: Gelenkwelle
24: erster Teil
25: zweiter Teil
26: dritter Teil
27: Gelenk
28: Gelenk
29: Getriebe
30: Sonnenrad
31: Planetenträger
32: Hohlrad
33: Planetengetriebedrehachse
34: Planetenrad
35: Gehäuseelement
36: Gehäuseelement
37: Koppeleinrichtung
38: Differentialgetriebe
39: Ausgleichsrad
40: Ausgleichsdrehachse
41: Abtriebsrad
42: erste Übersetzungsstufeneinheit
43: zweite Übersetzungsstufeneinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3516249 B1 [0002]
DE 102006018437 A1 [0002]
DE 102015014096 A1 [0002]

Claims

Elektrische Antriebsachse (3) für ein Kraftfahrzeug (1), mit zwei Fahrzeugrädern (7, 8), nämlich einem ersten Fahrzeugrad (7) und einem zweiten Fahrzeugrad (8), und mit einer den Fahrzeugrädern (7, 8) gemeinsamen elektrischen Maschine (10), mittels welcher die Fahrzeugräder (7, 8) antreibbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass: - dem ersten Fahrzeugrad (7) ein erster Zugmitteltrieb (14) zugeordnet ist, über welchen das erste Fahrzeugrad (7) von der elektrischen Maschine (10) antreibbar ist; und - dem zweiten Fahrzeugrad (8) ein zweiter Zugmitteltrieb (15) zugeordnet ist, über welchen das zweite Fahrzeugrad (8) von der elektrischen Maschine (10) antreibbar ist.
Elektrische Antriebsachse (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: - dem ersten Fahrzeugrad (7) und dem ersten Zugmitteltrieb (14) ein erstes Getriebe (29) zugeordnet ist, über welches das erste Fahrzeugrad (7) von der elektrischen Maschine (10) antreibbar ist; und - dem zweiten Fahrzeugrad (8) und dem zweiten Zugmitteltrieb (15) ein zweites Getriebe (29) zugeordnet ist, über welches das zweite Fahrzeugrad (8) von der elektrischen Maschine (10) antreibbar ist.
Elektrische Antriebsachse (3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Getriebe (29) als ein jeweiliges Planetengetriebe mit einem jeweiligen Sonnenrad (30), einem jeweiligen Hohlrad (32) und einem jeweiligen Planetenträger (31) ausgebildet ist.
Elektrische Antriebsachse (3) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens oder genau eines der Planetengetriebe eine Rutschbremse (36) als Überlastkupplung aufweist, welche das Hohlrad (32) des wenigstens oder genau einen Planetengetriebes drehfest mit einem Gehäuseelement (35, 36) bis zu einem auf das Hohlrad (32) des wenigstens oder genau einen Planetengetriebes wirkenden Grenzdrehmoment verbindet und passiv eine Relativdrehung zwischen dem Hohlrad (32) des wenigstens oder genau einen Planetengetriebes und dem Gehäuseelement (35, 36) zulässt, wenn ein auf das Hohlrad (32) des wenigstens oder genau einen Planetengetriebes wirkendes Drehmoment das Grenzdrehmoment überschreitet.
Elektrische Antriebsachse (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Zugmitteltrieb (14, 15) aufweist: - ein jeweiliges Zugmittel (16); - ein jeweiliges, erstes Zugmittelrad (17), welches von dem jeweiligen Zugmittel (16) umschlungen und von der elektrischen Maschine (10) antreibbar ist; - ein jeweiliges, zweites Zugmittelrad (18), welches von dem jeweiligen Zugmittel (16) umschlungen und durch Antreiben des jeweiligen, ersten Zugmittelrads (17) über das jeweilige Zugmittel (16) von dem jeweiligen, ersten Zugmittelrad (17) antreibbar ist.
Elektrische Antriebsachse (3) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem jeweiligen, zweiten Zugmittelrad (18) eine jeweilige Gelenkwelle (23) zugeordnet ist, über welche das jeweilige Fahrzeugrad (7, 8) von dem jeweiligen, zweiten Zugmittelrad (18) des jeweiligen, zugeordneten Zugmitteltriebs (14, 15) antreibbar ist,
Elektrische Antriebsachse (3) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein jeweiliger Teil (24) der jeweiligen Gelenkwelle (23) koaxial zu dem jeweiligen, zugeordneten, zweiten Zugmittelrad (18) angeordnet ist.
Elektrische Antriebsachse (3) nach einem der Ansprüche 5 bis 7 in dessen Rückbezug auf Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige, zweite Zugmittelrad (18) oder das jeweilige, erste Zugmittelrad (17) des jeweiligen Zugmitteltriebs (14, 15) koaxial zu dem jeweiligen Sonnenrad (30) des jeweiligen, dem jeweiligen Zugmitteltrieb (14, 15) zugeordneten Planetengetriebes angeordnet ist.
Elektrische Antriebsachse (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Zugmitteltrieb (14, 15) als ein jeweiliger Kettentrieb ausgebildet ist.
Elektrische Antriebsachse (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb eines Rotors (12) und eines Stators (11) der elektrischen Maschine (10) ein den Fahrzeugrädern (7, 8) und den Zugmitteltrieben (14, 15) gemeinsames Differentialgetriebe (38) angeordnet ist, über welches die Zugmitteltriebe (14, 15) von dem Rotor (12) der elektrischen Maschine (10) antreibbar sind.