WO2020229060A1

WO2020229060A1 - Antriebsachse eines elektrofahrzeuges

Info

Publication number: WO2020229060A1
Application number: PCT/EP2020/059972
Authority: WO
Inventors: Johannes Glückler; Kai BORNTRÄGER; Stefan Spühler; Johannes Kaltenbach; Stefan Renner; Michael Trübenbach
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2019-05-14
Filing date: 2020-04-08
Publication date: 2020-11-19
Also published as: DE102019206957A1; US20220250457A1; US11760179B2; CN113853318A; CN113853318B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsachse eines Elektrofahrzeuges, umfassend eine erste und eine zweite elektrische Maschine (EM1, EM2), ein erstes und ein zweites Antriebsrad (R1, R2) sowie ein erstes und ein zweites Zweigang-Schaltgetriebe (G1, G2) mit gleichen Übersetzungen, wobei die erste elektrische Maschine (EM1) über das erste Zweigang-Schaltgetriebe (G1) das erste Antriebsrad (R1) und die zweite elektrische Maschine (EM2) über das zweite Zweigang-Schaltgetriebe (G2) das zweite Antriebsrad (R2) antreiben, wobei das erste und das zweite Zweigang-Schaltgetriebe (G1, G2) jeweils einen ersten Planetensatz (PS1) und einen zweiten mit dem ersten gekoppelten Planetensatz (PS2) aufweisen und wobei der erste Planetensatz (PS1) und der zweite Planetensatz (PS2) jeweils eine Stegwelle (ST1, ST2), eine Hohlradwelle (HR1, HR2) und eine Sonnenwelle (SO1, SO2) aufweisen.

Description

Antriebsachse eines Elektrofahrzeuges

Die Erfindung betrifft eine Antriebsachse eines elektrisch antreibbaren Fahrzeuges, umfassend eine erste und eine zweite elektrische Maschine mit Antriebswellen, ein erstes und ein zweites Antriebsrad, ein erstes und ein zweites Zweigang- Schaltgetriebe mit gleichen Übersetzungen, wobei die erste elektrische Maschine über das erste Schaltgetriebe das erste Antriebsrad und die zweite elektrische Ma schine über das zweite Schaltgetriebe das zweite Antriebsrad antreiben.

Durch die DE 10 2009 002 437 A1 wurde ein rein elektrisch angetriebenes Fahrzeug in mehreren Varianten bekannt, wobei eine Variante gemäß Fig. 2 eine rein elektrisch antreibbare Hinterachse mit Einzelradantrieben, d. h. einem so genannten radindividuellen Antrieb aufweist. Jedem Antriebsrad ist eine elektrische Maschine mit nachgeschaltetem Schaltgetriebe zugeordnet, wobei beide Einzelradantriebe voneinander getrennt sind. Die Schaltgetriebe sind als Zwei-Gang-Getriebe ausge bildet und werden mittels einer Klauenschaltung geschaltet, d. h. während des Schaltvorganges tritt eine Zugkraftunterbrechung auf. Wird beispielsweise nur das Getriebe auf der rechten Seite, welches das rechte Rad antreibt, geschaltet, so tritt infolge der Zugkraftunterbrechung am rechten Rad ein Giermoment um die Hoch achse des Fahrzeuges auf, welches das Fahrzeug nach rechts zu lenken versucht. Um ein solches Giermoment zu vermeiden, werden die Schaltungen daher gleichzei tig auf beiden Seiten durchgeführt. Andererseits kann ein Giermoment, z. B. bei Kur venfahrten erwünscht sein, um die Agilität des Fahrzeuges zu verbessern. In einem solchen Falle kann das Giermoment gezielt durch eine unterschiedliche Drehmo mentverteilung am rechten und linken Antriebsrad erzeugt werden (so genanntes torque-vectoring ).

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einem elektrisch antreibbaren Fahr zeug der eingangs genannten Art die Antriebskomponenten, d. h. die elektrischen Maschinen und das Getriebe Raum und Gewicht sparend im Bereich der An triebsachse anzuordnen. Die Erfindung umfasst die Merkmale des Patentanspruches 1 . Vorteilhafte Ausgestal tungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß sind bei einer Antriebsachse für ein Elektrofahrzeug zwei unab hängige Antriebsstränge, welche jeweils eine E-Maschine und ein Zweigang- Schaltgetriebe umfassen, zum Antrieb eines Rades auf der rechten Seite und eines Rades auf der linken Seite vorgesehen. Beide Schaltgetriebe sind gleich, d. h. sie weisen jeweils dieselben Übersetzungen auf und sind spiegelbildlich zu einer Mittel ebene angeordnet. Das erste und das zweite Schaltgetriebe umfassen jeweils einen ersten und einen zweiten schaltbaren Planetensatz, die jeweils als Umlaufgetriebe mit drei Wellen, nämlich einer Stegwelle, einer Hohlradwelle und einer Sonnenwelle ausgebildet sind. Beide Planetensätze sind miteinander gekoppelt, d. h. erster und zweiter Planetensatz bilden ein Koppelgetriebe, mit dem zwei Gänge respektive Übersetzungen schaltbar sind. Die Übersetzungen dienen der Reduktion der Dreh zahl der elektrischen Maschine auf die Drehzahl des Antriebsrades. Damit werden ein größeres Drehmoment am Antriebsrad und ein größerer Geschwindigkeitsbereich für das Fahrzeug erreicht. Der erfindungsgemäße radindividuelle Antrieb ermöglicht die Funktion des torque vectoring.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Stegwelle des ersten Planetensat zes mit der Hohlradwelle des zweiten Planetensatzes gekoppelt, d. h. fest verbun den. Stegwelle und Hohlradwelle bilden eine gemeinsame Welle, die Koppelwelle, durch welche beide Planetensätze kinematisch miteinander zu einem Koppelgetriebe verbunden werden.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Sonnenwellen der ersten Planetensätze jeweils von einer elektrischen Maschine angetrieben, d . h. die Sonnenwellen sind jeweils fest mit den Antriebswellen der elektrischen Maschinen, auch kurz E-Maschinen genannt, verbunden.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Hohlradwelle des ersten Planetensatzes fest gehalten, d. h. fest mit dem Gehäuse verbunden. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bilden die Stegwellen der zweiten Planetensätze die Abtriebswellen der beiden Zweigang -Schaltgetriebe.

Jede Abtriebswelle treibt - direkt oder mittelbar - ein Antriebsrad des Elektrofahr zeuges an.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der erste Gang durch„Ver blockung“ des zweiten Planetensatzes geschaltet, d. h. zwei von den drei Wellen des zweiten Planetensatzes werden miteinander gekoppelt. Dadurch läuft der zweite Pla netensatz im Block um, was einer Übersetzung von 1 : 1 entspricht und weniger Ver luste verursacht.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der erste Gang durch Kop pelung der Stegwelle mit der Sonnenwelle des zweiten Planetensatzes geschaltet werden, so dass der zweite Planetensatz im Block umläuft. Vorteilhaft beim Blockum lauf ist, dass weniger Verluste auftreten.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der zweite Gang durch Kop pelung der Sonnenwelle des ersten Planetensatzes mit der Sonnenwelle des zweiten Planetensatzes geschaltet. Dadurch sind beide Planetensätze über zwei Wellen mit einander gekoppelt - es ergibt sich ein Überlagerungsbetrieb.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Planetensätze in ihrer Position auf der Radachse vertauscht, d. h. die ersten Planetensätze sind im unmittelbaren Bereich der Mittelebene angeordnet.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der erste Gang durch Verblo ckung des zweiten Planetensatzes schaltbar, indem Sonnenwelle und Hohlradwelle miteinander gekoppelt werden.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Hohlradwellen der bei den innen liegenden ersten Planetensätze gemeinsam am Gehäuse abgestützt. Dar aus ergibt sich ein Gewinn an Bauraum in axialer Richtung. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der erste und der zweite Gang durch Schaltelemente schaltbar, welche durch Aktuatoren betätigbar sind. Je dem Schaltgetriebe sind zwei Schaltelemente zugeordnet, die vorzugsweise spiegel bildlich zu der Mittelebene angeordnet sind.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die E-Maschinen sowie die Planetensätze koaxial zur Radachse angeordnet, wobei die Planetensätze respektive die Zweigang-Schaltgetriebe radial innerhalb der Rotoren angeordnet werden kön nen. Damit wird der Vorteil einer sehr kompakten Bauweise, bei welcher die wesent lichen Antriebskomponenten um die Radachse herum angeordnet sind, erreicht.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist im Bereich des ersten und des zweiten Antriebsrades jeweils eine Konstantübersetzungsstufe angeordnet, welche jeweils dem Schaltgetriebe auf der rechten und der linken Seite nachgeschaltet ist und eine weitere Übersetzung ins Langsame bewirkt. Somit multiplizieren sich jeweils die Übersetzungen des ersten oder des zweiten Ganges des Schaltgetriebes mit der Übersetzung der Konstantübersetzungsstufe.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Konstantübersetzungsstu fe als dritter Planetensatz ausgebildet, welcher eine antreibende Sonnwelle, eine ab treibende Stegwelle und eine festgehaltene Hohlradwelle aufweist, wobei die antrei bende Sonnenwelle mit der abtreibenden Stegwelle des zweiten Planetensatzes und die abtreibende Stegwelle des dritten Planetensatzes mit dem Antriebsrad verbun den sind . Aufgrund der koaxialen Bauweise des dritten Planetensatzes lässt sich dieser bevorzugt in das Antriebsrad, insbesondere in dessen Radnabe integrieren.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Konstantübersetzungsstu fe als Portalstufe ausgebildet, wobei deren Antriebs- und Abtriebswelle einen Achs- versatz aufweisen. Durch den Achsversatz ist die Rotationsachse der E-Maschinen gegenüber den Radachsen nach oben versetzt, es ergibt sich somit eine größere Bodenfreiheit für das Elektrofahrzeug. Diese Ausführung der Antriebsachse wird auch als Portalachse bezeichnet. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Portalstufe einen Steg mit Planetenrädern, ein Sonnenrad sowie ein Hohlrad auf, wobei der Steg festgehal ten ist und der Abtrieb des Standgetriebes über das Hohlrad auf das Antriebsrad er folgt. Infolge der Planetenräder, von denen mindestens zwei auf dem Umfang ange ordnet sind, ergibt sich eine Leistungsteilung von der Antriebs- zur Abtriebsseite.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Portalstufe als Stirnradge triebe mit einem Antriebszahnrad, zwei Zwischen rädern sowie einem Abtriebszahn rad ausgebildet, wobei die Zwischenräder sowohl mit dem Antriebszahnrad als auch mit dem Abtriebszahnrad in Zahneingriff stehen. Durch die Zwischenräder wird einer seits der Achsabstand vergrößert, und andererseits wird der Leistungsfluss vom An trieb zum Abtrieb geteilt.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die E-Maschinen Rotoren auf, innerhalb welcher die Planetensätze angeordnet sind. Damit wird der innerhalb der Rotoren vorhandene Hohlraum als Bauraum für die Zweigang-Schaltgetriebe maximal ausgenutzt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeich nung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen

Fig. 1 eine Antriebsachse eines Elektrofahrzeuges mit einem radindividuellen Antrieb und symmetrischem Aufbau von zwei Antriebssträngen,

Fig. 2 die Antriebsachse gemäß Fig. 1 , jedoch mit vertauschten Planetensätzen,

Fig. 3 die Antriebsachse gemäß Fig.1 , jedoch als Portalachse (erste Ausführung) und

Fig. 4 die Antriebsachse gemäß Fig. 1 , jedoch als Portalachse (zweite Ausführung).

Fig. 1 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Antriebsachse 1 eines elektrisch antreibbaren Fahrzeuges, im Folgenden auch kurz Elektrofahrzeug ge nannt, mit zwei Antriebsrädern R1 , R2, welche von einer ersten elektrischen Maschi ne EM1 , im Folgenden auch kurz E-Maschine EM1 genannt, und einer zweiten elektrischen Maschine EM2, im Folgenden auch kurz E-Maschine EM2 genannt, an getrieben werden. Die Antriebsräder R1 , R2 und die E-Maschinen EM1 , EM2 sind koaxial zu einer Rotationsachse a, identisch mit der Radachse a, angeordnet - die Zeichnung zeigt nur die Hälfte oberhalb der Rotationsachse a, die untere (nicht dar gestellte) Hälfte ist spiegelbildlich zur oberen ausgebildet. Ein erster Leistungsfluss zwischen der ersten E-Maschine EM1 und dem ersten Antriebsrad R1 , im folgenden auch kurz Rad R1 genannt, erstreckt sich von einer Antriebswelle 1 a, welche mit ei nem ersten Rotor R01 der ersten E-Maschine EM1 verbunden ist, bis zu einer ersten Abtriebswelle 2a, welche mit dem ersten Rad R1 verbunden ist. Unabhängig vom ersten Leistungsfluss erstreckt sich ein zweiter Leistungsfluss von einer zweiten An triebswelle 1 b eines zweiten Rotors R02 der zweiten E-Maschine EM2 bis zur zwei ten Abtriebswelle 2b, welche mit dem zweiten Rad R2 verbunden ist. Zwischen der Antriebswelle 1 a und der Abtriebswelle 2b sind ein erstes Zweigang-Schaltgetriebe G1 , umfassend einen ersten schaltbaren Planetensatz PS1 und einen zweiten schaltbaren Planetensatz PS2, sowie eine Konstantübersetzungsstufe PS3, welche als dritter Planetensatz PS3 ausgebildet ist, angeordnet. Gleiches gilt analog für die in der Zeichnung rechte Seite, die spiegelsymmetrisch zu einer Mittel- und Symmet rieebene M ausgebildet ist. Für die drei Planetensätze der rechten Seite werden die selben Bezeichnungen PS1 , PS2, PS3 verwendet. Die Planetensätze PS1 , PS2,

PS3 der rechten Seite sind spiegelbildlich zu den Planetensätzen PS1 , PS2, PS3 der linken Seite ausgebildet, d. h. sie weisen dieselben Übersetzungen und kinematisch denselben Aufbau auf. Bei der Antriebsachse 1 handelt es sich somit um einen rad individuellen Antrieb.

Der erste Planetensatz PS1 und der zweite Planetensatz PS2 sind jeweils als Um laufgetriebe mit drei Wellen ausgebildet, nämlich Stegwellen ST1 , ST2, Sonnenwel len S01 , S02 sowie Hohlradwellen HR1 , HR2. Der erste Planetensatz PS1 ist über seine Stegwelle ST 1 mit der Hohlradwelle HR2 des zweiten Planetensatzes PS2 ge koppelt, d. h. fest verbunden; somit bilden beide Planetensätze PS1 , PS2 ein Kop pelgetriebe mit der Koppelwelle ST1/HR2. Die Sonnenwelle S01 des ersten Plane tensatzes PS1 ist mit der Antriebswelle 1 a verbunden, d. h der erste Planetensatz PS1 wird von der ersten E-Maschine EM1 angetrieben. Die Hohlradwelle HR1 des ersten Planetensatzes PS1 ist gehäusefest. Der Abtrieb des Koppelgetriebes erfolgt über die Stegwelle ST2 des zweiten Planetensatzes PS2. Die beiden Planetensätze PS1 , PS2 sind auf der Radachse a nebeneinander angeordnet, wobei der erste Pla netensatz PS1 - von der Mittelebene M aus gesehen - außen und der zweite Plane tensatz PS2 innen angeordnet sind

Das Koppelgetriebe oder das erste Zweigang-Schaltgetriebe G1 , auch kurz erstes Schaltgetriebe G1 genannt, weist zwei Schaltelemente A, B auf, welche über einen ersten Aktuator AK1 betätigbar sind. In analoger Weise weist das zweite Schaltge triebe G2 zwei spiegelbildlich angeordnete Schaltelemente D, C auf, welche über einen zweiten Aktuator AK2 betätigbar sind. Die Schaltelemente A, B, C, D sind vor zugsweise als unsynchronisierte Klauenschaltelemente ausgebildet, andere bekann te Schaltelemente, z. B. reibschlüssige sind grundsätzlich auch verwendbar.

Die folgende Beschreibung bezieht sich nur auf die linke Seite, d. h. auf den Leis tungsfluss von der ersten E-Maschine EM1 bis zum Rad R1 . Die Beschreibung gilt analog für die rechte Seite, d. h. für den Leistungsfluss von der zweiten E-Maschine EM2 bis zum zweiten Antriebsrad R2.

Der erste Planetensatz PS1 ist - wie erwähnt - über die Antriebswelle 1 a des ersten Rotors R01 antreibbar. Zum Einlegen des ersten Ganges wird das Schaltelement A geschlossen: Dadurch werden die Sonnenwelle S02 und die Stegwelle ST2 des zweiten Planetensatzes PS2 mit einander gekoppelt, d. h. der zweite Planetensatz PS2 wird„verblockt“ und läuft als Block mit einer Übersetzung von 1 : 1 um. Da die Hohlradwelle HR1 des ersten Planetensatzes PS1 festgehalten ist, ergibt sich die Übersetzung des ersten Ganges aus dem Drehzahlverhältnis der angetriebenen Sonnenwelle S01 und der abtreibenden Stegwelle ST1 des ersten Planetensatzes PS1. Der Abtrieb vom zweiten Planetensatz PS2 erfolgt über dessen Stegwelle ST2 auf den dritten Planetensatz PS3. Mit dem ersten Gang wird eine erste Übersetzung ins Langsame erreicht.

Zum Einlegen des zweiten Ganges wird das Schaltelement B geschlossen: Dadurch werden die Sonnenwellen S01 , S02 des ersten und des zweiten Planetensatzes PS1 , PS2 miteinander gekoppelt - es ergibt sich ein Überlagerungsbetrieb zwischen erstem und zweitem Planetensatz PS1 , PS2. Mit dem zweiten Gang wird eine zweite Übersetzung ins Langsame erreicht

Der Abtrieb des zweiten Planetensatzes PS2, d. h. die Stegwelle ST2 ist mit dem Eingang des dritten Planetensatzes PS3, d. h. dessen Sonnenwelle S03 verbunden. Die Hohlradwelle HR3 des dritten Planetensatzes PS3 ist festgehalten, und der Ab trieb erfolgt von der Stegwelle ST3 über die Abtriebswelle 2a auf das Antriebsrad R1 . Der dritte Planetensatz PS3 stellt eine Konstantübersetzungsstufe dar, womit eine weitere Übersetzung ins Langsame erreicht wird. Optional kann der dritte Planeten satz PS3 in die Radnaben der Antriebsräder R1 , R2 integriert werden.

Die Schaltelemente A, B, C, D, auch Schaltpositionen genannt, sind - wie erwähnt - vorzugsweise als formschlüssige Schaltelemente, insbesondere als unsynchronisier- te Klauenschaltung ausgebildet. Beim Schalten, d. h. bei einem Gangwechsel tritt daher eine Zugkraftunterbrechung auf. Wird beispielsweise auf der linken Seite eine Schaltung von der Schaltposition A (erster Gang) in die Schaltposition B (zweiter Gang) durchgeführt, so kann eine Synchronisation durch die erste elektrische Ma schine EM1 durchgeführt werden, insofern wird der Nachteil der unsynchronisierten Klauen durch das Eingreifen der ersten elektrischen Maschine EM1 kompensiert. Da der Antriebsstrang auf der linken Seite vollständig getrennt von dem Antriebsstrang auf der rechten Seite ist, empfiehlt es sich, insbesondere bei Geradeausfahrt des Elektrofahrzeuges auf beiden Seiten, d. h. im Schaltgetriebe G1 und im Schaltgetrie be G2 gleichzeitig zu schalten, damit beide Antriebsräder immer mit dem gleichen Drehmoment angetrieben werden, also z. B. die Schaltkombinationen A und C oder B und D. Würde man nicht gleichzeitig, sondern zeitlich verzögert schalten, so ergä be sich ein Giermoment auf das Elektrofahrzeug, was ein Gegenlenken erforderlich machen würde. Dies ist bei Geradeausfahrt nicht erwünscht, kann allerdings bei Kur venfahrten vorteilhaft sein, um das Elektrofahrzeug agiler zu machen. Bei einer Be schleunigung in einer Linkskurve beispielsweise könnte entweder auf der rechten Seite ein stärkeres Drehmoment auf das Antriebsrad gegeben oder eine Schaltung nur auf der linken Seite durchgeführt werden. Dies würde eine Kurvenfahrt nach links unterstützen, d. h. das Elektrofahrzeug würde zum Übersteuern neigen. Wenn keines der Schaltelemente A und B geschlossen ist, ergibt sich eine Neutral position, in welcher die erste elektrische Maschine EM1 abgekoppelt ist; dies gilt ana log für die zweite elektrische Maschine EM2 bei einer Neutralposition zwischen den Schaltpositionen D und C. Bei abgekoppelten elektrischen Maschinen EM1 , EM2 könnte das Fahrzeug in einem so genannten Segelbetrieb frei rollen, d. h. es würden keine Verluste durch das Mitdrehen der E-Maschinen auftreten.

Die ersten und zweiten Planetensätze PS1 , PS2 sind koaxial zu den beiden elektri schen Maschinen EM1 , EM2 und radial innerhalb der beiden Rotoren R01 , R02 an geordnet. Damit kann der durch die Rotoren R01 , R02 zur Verfügung gestellte Hohl raum weitestgehend ausgefüllt und Bauraum in Richtung der Rotationsachse a ein gespart werden.

Fig. 2 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Antriebsachse 2, wel che eine Variante der Antriebsachse 1 gemäß Fig. 1 , insbesondere der Zweigang- Schaltgetriebe, in Fig. 2 mit G1 a, G2a bezeichnet, darstellt. Für gleiche oder analoge Teile werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Ein erster Unterschied gegenüber der Antriebsachse 1 besteht darin, dass die Planetensätze PS1 , PS2 bei der An triebsachse 2 ihre Positionen auf der Radachse a getauscht haben: Die ersten Pla netensätze PS1 sind innen, d. h. im unmittelbaren Bereich der Mittelebene M und die zweiten Planetensätze PS2 sind außen angeordnet. Der erste Planetensatz PS1 wird von der Antriebswelle 1 a der ersten elektrischen Maschine EM1 über die Sonnenwel le S01 angetrieben. Der Abtrieb erfolgt über die Stegwelle ST2 des zweiten, hier au ßen angeordneten Planetensatzes PS2. Ein zweiter Unterschied gegenüber dem Radsatz bzw. dem Zweigang-Schaltgetriebe G1 gemäß Fig. 1 besteht darin, dass der erste Gang durch eine andere Koppelung der Getriebewellen erfolgt, nämlich durch eine Verblockung des zweiten Planetensatzes PS2, der somit im ersten Gang mit einer Übersetzung von 1 : 1 als Block umläuft. Zur Bildung des ersten Ganges wird das Schaltelement A geschlossen, wodurch die Sonnenwelle S02 und die Hohlrad welle HR2 des zweiten Planetensatzes miteinander gekoppelt werden. Die Bildung des zweiten Ganges durch Schließen des Schaltelements B erfolgt wie bei der An triebsachse 1 gemäß Fig. 1 , nämlich durch Koppelung der Sonnenwelle S01 des ersten Planetensatzes PS1 mit der Sonnenwelle S02 des zweiten Planetensatzes PS2. Ein weiterer Unterschied gegenüber der Antriebsachse 1 gem.Fig.1 besteht darin, dass die beiden Hohlradwellen HR1 der beiden innen angeordneten ersten Planetensätze PS1 gemeinsam am Gehäuse abgestützt sind, woraus sich ein Bau rumgewinn ergibt. Die Antriebsachse 2 ist ebenfalls spiegelbildlich in Bezug auf die Mittelebene M aufgebaut. Dem Schaltelement A auf der linken Seite entspricht das Schaltelement C auf der rechten Seite, dem Schaltelement B entspricht das Schalt element D.

Fig. 3 zeigt als drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Antriebsachse 3, wel che bezüglich der Anordnung der elektrischen Maschinen EM1 , EM2 und der Zwei gang-Schaltgetriebe G1 , G2 der Antriebsachse 1 gemäß Fig. 1 entspricht. Unter schiedlich ist, dass die Antriebsachse 3 als so genannte Portalachse ausgebildet ist. Die Konstantübersetzungsstufe gern. Fig. 1 , ausgebildet als dritter Planetensatz PS3, ist durch eine Portalstufe P01 ersetzt, und zwar auf beiden Seiten im Bereich der Antriebsräder R1 , R2. Die Portalstufe P01 ist als Planetensatz ausgebildet und weist einen Steg 31 , Planetenräder 32, 33, welche gegenüber dem Steg 31 gelagert sind, ein Sonnenrad 34 sowie ein Hohlrad 35 auf. Der Steg 31 ist gehäusefest angeordnet, insofern läuft der Planetensatz mit einer Standübersetzung. Der Antrieb erfolgt von der Stegwelle ST2 des zweiten Planetensatzes PS2 auf das Planetenrad 32. Der Abtrieb erfolgt über das Hohlrad 35 auf die Abtriebswelle 2a und damit auf das An triebsrad R1 . Die Portalstufe P01 weist zwischen seiner Antriebswelle ST2 und sei ner Abtriebswelle 2a einen Achsversatz h1 auf. Diese Getriebeanordnung mit Achs- versatz wird als Portalachse bezeichnet und hat gegenüber den zuvor beschriebenen Varianten den Vorteil einer größeren Bodenfreiheit für das Fahrzeug. Infolge des An triebes über das Planetenrad 32 und aufgrund weiterer Planeten räder auf dem Um fang wird eine Teilung des Leistungsflusses vom Antrieb zum Abtrieb erreicht. Die Portalstufe P01 auf der rechten Seite, welche das rechte Antriebsrad R2 antreibt, ist spiegelbildlich zu der Portalstufe P01 auf der linken Seite ausgebildet und weist die gleiche Übersetzung ins Langsame auf.

Fig. 4 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Antriebsachse 4, welche der Antriebsachse 3 gern. Fig. 3 entspricht, jedoch eine abgewandelte Portal stufe P02 aufweist. Für gleiche Teile werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Die Portalstufe P02 ist als Stirnradgetriebe ausgebildet und weist ein von der Stegwelle ST2 des zweiten Planetensatzes PS2 angetriebenes Antriebszahnrad 41 , zwei Zwi schenräder 42, 43 sowie ein Abtriebszahnrad 44 auf, welches über die Abtriebswelle 2a das Rad R1 antreibt. Zwischen der Antriebswelle der zweiten Portalstufe P02, d. h. der Stegwelle ST2 des zweiten Planetensatzes PS2 und der Abtriebswelle 2b be steht ein Achsversatz h2. Die beiden Zwischenräder 42, 43 sind aus Gründen der Darstellung in die Zeichenebene gedreht - sie stehen sowohl mit dem Antriebszahn rad 41 als auch mit dem Abtriebszahnrad 44 in Zahneingriff. Eine Abbildung oben links in Fig. 4 zeigt die vier Zahnräder 41 , 42, 43, 44 als Ansicht in axialer Richtung: Daraus ist ersichtlich, dass durch die Anordnung der Zwischenräder 42, 43 der Achsabstand zwischen dem Antriebszahnrad 41 und dem Abtriebszahnrad 44 ver größert wird. Darüber hinaus ergibt sich durch die beiden Zwischenräder 42, 43 eine Leistungsteilung. Die zweite Portalstufe P02 auf der rechten Seite ist spiegelbildlich aufgebaut wie die erste auf der linken Seite und weist die gleiche Übersetzung auf.

Die Übersetzung des dritten Planetensatzes PS3, der eine konstante Übersetzungs stufe bildet, ist optional, d. h. auf die konstante Übersetzungsstufe kann verzichtet werden, wenn die beiden Übersetzungen des ersten und des zweiten Ganges der Schaltgetriebe G1 , G2 ausreichen.

Die beiden elektrischen Maschinen EM1 , EM2 können jeweils aus mehreren Teilma schinen zusammengesetzt werden, welche auch durch weitere Getriebeelemente mit der Antriebswelle 1 a bzw. 1 b verbunden sein können.

Mit jeder der oben erwähnten Wellen kann eine Dauerbremse (z. B. eine Wir belstrombremse oder ein hydraulischer Retarder) gekoppelt werden. Bezuqszeichen

1 Antriebsachse

1 a Antriebswelle (EM1 )

1 b Antriebswelle (EM2)

2 Antriebsachse

2a Abtriebswelle

2b Abtriebswelle

3 Antriebsachse

4 Antriebsachse

31 Steg (P01 )

32 Planetenrad

33 Planetenrad

34 Sonnenrad

35 Hohlrad

41 Antriebszahnrad (P02)

42 erstes Zwischenrad

43 zweites Zwischen rad

44 Abtriebszahnrad a Radachse

AK1 erster Aktuator

AK2 zweiter Aktuator

A, B Schaltelemente (G1 )

C, D Schaltelemente (G2)

EM1 erste elektrische Maschine

EM2 zweite elektrische Maschine

G1 erstes Schaltgetriebe

G2 zweites Schaltgetriebe

G1 a erstes Schaltgetriebe

G2a zweites Schaltgetriebe h1 Achsversatz (P01 ) h2 Achsversatz (P02)

HR1 Hohlradwelle (PS1 )

HR2 Hohlradwelle (PS2)

HR3 Hohlradwelle (PS3)

M Mittelebene

P01 erste Portalstufe

P02 zweite Portalstufe

R1 erstes (linkes) Antriebsrad

R2 zweites (rechtes) Antriebsrad

R01 erster Rotor (EM1 )

R02 zweiter Rotor (EM2)

501 Sonnenwelle (PS1 )

502 Sonnenwelle (PS2)

503 Sonnenwelle (PS3)

ST1 Stegwelle (PS1 )

ST2 Stegwelle (PS2)

ST3 Stegwelle (PS3)

PS1 erster Planetensatz

PS2 zweiter Planetensatz

PS3 dritter Planetensatz

Claims

Patentansprüche

1. Antriebsachse eines Elektrofahrzeuges, umfassend

eine erste und eine zweite elektrische Maschine (EM1 , EM2),

ein erstes und ein zweites Antriebsrad (R1 , R2) sowie

ein erstes und ein zweites Zweigang-Schaltgetriebe (G1 , G2; G1 a, G2a) mit gleichen Übersetzungen,

wobei die erste elektrische Maschine (EM1 ) über das erste Zweigang-Schaltgetriebe (G1 , G1a) das erste Antriebsrad (R1 ) und die zweite elektrische Maschine (EM2) über das zweite Zweigang-Schaltgetriebe (G2, G2a) das zweite Antriebsrad (R2) an treiben,

wobei das erste und das zweite Zweigang-Schaltgetriebe (G1 , G2; G1a, G2a) jeweils einen ersten Planetensatz (PS1 ) und einen zweiten mit dem ersten gekoppelten Pla netensatz (PS2) aufweisen und

wobei der erste Planetensatz (PS1 ) und der zweite Planetensatz (PS2) jeweils eine Stegwelle (ST1 , ST2), eine Hohlradwelle (HR1 , HR2) und eine Sonnenwelle (S01 , S02) aufweisen.

2. Antriebsachse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stegwelle (ST1 ) des ersten Planetensatzes (PS1 ) mit der Hohlradwelle (HR2) des zweiten Pla netensatzes (PS2) gekoppelt ist.

3. Antriebsachse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenwelle (S01 ) des ersten Planetensatzes (PS1 ) von der ersten elektrischen Maschine (EM1 ) antreibbar ist.

4. Antriebsachse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohl radwelle (HR1 ) des ersten Planetensatzes (PS1 ) fest gehalten ist.

5. Antriebsachse nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegwellen (ST2) der zweiten Planetensätze (PS2) jeweils den Abtrieb der Zwei gang-Schaltgetriebe (G1 , G2; G1a, G2a) bilden.

6. Antriebsachse nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gang durch Verblockung des zweiten Planetensatzes (PS2) schaltbar ist, indem zwei der drei Wellen (S02, HR2, ST2) miteinander gekoppelt werden.

7. Antriebsachse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verblockung durch Koppelung der Sonnenwelle (S02) mit der Stegwelle (ST2) erfolgt.

8. Antriebsachse nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gang durch Koppelung der Sonnenwelle (S01 ) des ersten Planetensat zes (PS1 ) mit der Sonnenwelle (S02) des zweiten Planetensatze (PS2) schaltbar ist.

9. Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Planetensätze (PS1 ), in Richtung der Radachse (a) gesehen, innerhalb der zweiten Planetensätze (PS2) angeordnet sind.

10. Antriebsachse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gang durch Verblockung des zweiten Planetensatzes (PS2) schaltbar ist, indem die Son nenwelle (S02) mit der Hohlradwelle (HR2) gekoppelt wird.

11. Antriebsachse nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlradwellen (HR1 ) der ersten Planetensätze (PS1 ) gemeinsam gehäuseseitig ab stützbar sind.

12. Antriebsachse nach einem der Ansprüche 6 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass den Zweigang-Schaltgetrieben (G1 , G2; G1 a, G2a) jeweils zwei Schaltelemente (A, B, C, D) zugeordnet sind, dass die Gänge durch die Schaltelemente (A, B, C, D) schaltbar und dass die Schaltelemente (A, B, C, D) durch Aktuatoren (AK1 , AK2) be tätigbar sind.

13. Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Maschinen (EM1 , EM2) sowie die ersten und die zweiten Pla netensätze (PS1 , PS2) koaxial zur Radachse (a) angeordnet sind.

14. Antriebsachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass im Bereich des ersten und des zweiten Antriebsrades (R1 , R2) jeweils eine Konstantübersetzungsstufe (PS3, P01 , P02) angeordnet ist.

15. Antriebsachse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstan- tübersetzungsstufen als dritte Planetensätze (PS3) mit jeweils einer Sonnenwelle (S03), einer Stegwelle (ST3) und einer festgehaltenen Hohlradwelle (HR3) ausgebil det sind, wobei die Sonnenwellen (S03) mit den Stegwellen (ST2) der zweiten Pla netensätze (PS2) und die Stegwellen (ST3) mit den Antriebsrädern (R1 , R2) verbun den sind.

16. Antriebsachse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstan- tübersetzungsstufen als Portalstufen (P01 , P02) mit je einer Antriebswelle (ST2) und einer Abtriebswelle (2a, 2b) ausgebildet und dass die Antriebswellen (ST2) und die Abtriebswellen (2a, 2b) mit einem Achsversatz (h1 , h2) zueinander angeordnet sind.

17. Antriebsachse nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Portalstufe (P01 ) einen Steg (31 ) mit Planetenrädern (32, 33), ein Sonnenrad (34) und ein Hohl rad (35) aufweist, dass der Steg (31 ) festgehalten ist, der Antrieb über eines der Pla netenräder (32, 33) und der Abtrieb über das Hohlrad (35) erfolgen.

18. Antriebsachse nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Portalstufe (P02) ein Antriebsrad (41 ), zwei Zwischenräder (42, 43) sowie ein Abtriebszahnrad (44) aufweist, wobei die Zwischenräder (42, 43) sowohl mit dem Antriebszahnrad (41 ) als auch mit dem Abtriebszahnrad (44) in Eingriff stehen.

19. Antriebsachse nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Maschinen (EM1 , EM2) Rotoren (R01 , R02) aufweisen und dass innerhalb der Rotoren (R01 , R02) die ersten Planetensätze (PS1 ) und/oder die zweiten Planetensätze (PS2) zumindest teilweise angeordnet sind.