WO2020244703A1 - Elektrische achsantriebseinheit mit einer zweigängigen getriebeeinrichtung; sowie kraftfahrzeug - Google Patents

Elektrische achsantriebseinheit mit einer zweigängigen getriebeeinrichtung; sowie kraftfahrzeug Download PDF

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WO2020244703A1
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gear
planetary gear
drive unit
input shaft
switching device
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PCT/DE2020/100387
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Laurent BAYOUX
Matthieu Rihn
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F16H2200/2097—Transmissions using gears with orbital motion comprising an orbital gear set member permanently connected to the housing, e.g. a sun wheel permanently connected to the housing

Definitions

  • the invention relates to an electric axle drive unit (also referred to as electric axle / E-axle for short) for a motor vehicle, such as a car, truck, bus or other commercial vehicle, with an electric machine, a two-speed transmission device having a two-stage Pla designated gear, wherein a The input shaft of the transmission device is non-rotatably connected to a rotor of the electrical machine and an output shaft of the transmission device can be further connected to an output of a drive train, as well as a plurality of switching devices that can be adjusted between an activated fourth position and a deactivated position.
  • the invention relates to a motor vehicle that is equipped with this electrical Achsan drive unit.
  • WO 2018/099542 A1 discloses a switchable two-speed transmission, in particular for e-drive applications. Further prior art is known from DE 10 2018 005 372 A1 and WO 2018/153403 A1.
  • an axle drive unit can be equipped either with a single fixed gear or with two gears.
  • the designs implemented with a fixed gear mostly have the disadvantage that they do not meet the requirements with regard to torque for low speeds and the requirements for high maximum speeds of the vehicle.
  • the disadvantage of the versions implemented with the two gears is that they are mostly designed for electric axles with a relatively low production volume. These axes are therefore relatively complex to manufacture. It is therefore the object of the present invention to remedy these disadvantages known from the prior art and to provide an electric axle drive unit which has an efficient mode of operation in as many required driving states of the motor vehicle as possible and can be produced with little manufacturing effort.
  • an electrical axle drive unit which is further improved in terms of its efficiency, is made available, which is simply implemented in structure and can consequently be produced in series in a particularly efficient manner.
  • a first switching device acts on a first sun gear (a first gear stage) of the planetary gear and several first planet gears in meshing engagement with the first sun gear are rotatably mounted on a first planet carrier, which first planet carrier is connected to the input shaft in a rotationally fixed manner is.
  • the first switching device can be integrated in a space-saving manner. Consequently, it is useful if the first switching device is arranged and designed in such a way that it blocks rotation of the first sun wheel in its activated position and enables free rotation of the first sun wheel in its deactivated position.
  • a second switching device acts on a second sun gear (a second gearbox stage) of the planetary gear and several second planet gears in meshing engagement with the second sun gear are rotatably mounted on a second planet carrier, which second planet carrier is non-rotatably connected to the output shaft is also the second switching device can be integrated to save space.
  • the second switching device is arranged and designed in such a way that it blocks rotation of the second sun gear in its activated position and enables free rotation of the second sun gear in its deactivated position.
  • a first shifting device is designed as a clutch that acts between the input shaft and a first sun gear (a first gear stage) of the planetary gear, so that in an activated position of the first shifting device, a drive power between the input shaft and can be transmitted to the first sun gear and, in the deactivated position of the first switching device, no drive power can be transmitted between the input shaft and the first sun gear.
  • a second switching device is designed as a clutch acting between the input shaft and a planet carrier of a first planetary gear set (a first gear stage) of the planetary gear so that, in the activated position of the second switching device, a drive power between the input shaft and the planet carrier of the first planetary gear set can be transmitted and none in the deactivated position of the second switching device Drive power between the input shaft and the planetary carrier of the first Pla designated gear set can be transmitted.
  • a first ring gear that is in meshing engagement with the first planetary gear set of the planetary gear set is rotatably coupled to a planet carrier of a second planetary gear set of the planetary gear and / or the plane carrier of the first planetary gear set is non-rotatably coupled to a second ring gear in meshing engagement with the second planetary gear set.
  • the invention relates to a motor vehicle that is equipped with at least one axle drive unit of the embodiments described above, the output shaft of the axle drive unit being coupled to output shafts for driving at least two wheels of the motor vehicle.
  • an electric axle with two gears is implemented according to the invention.
  • an electrical machine with two brakes is preferably used. No further switching devices are necessary.
  • Fig. 1 is a schematic longitudinal sectional view of an inventive
  • Axle drive unit according to a first embodiment, wherein two shifting devices enabling the different gears of a transmission device are implemented as brakes,
  • Axle drive unit according to a second embodiment, which differs from the first embodiment in particular by the design of the two switching devices as a clutch,
  • FIG. 4 shows a diagram to illustrate the operating modes that can be implemented by the axle drive unit according to FIG. 3, together with the gear ratios selected by way of example, and FIG. 4
  • FIG. 5 is a plan view of a schematically illustrated motor vehicle, as it is with one of the axle drive units of FIGS. 1 and 3 can be equipped.
  • FIGS. 1 and 3 two differently designed axle drive units 1 according to the invention are illustrated.
  • the illustrated with Fig. 1 electrical Achsan drive unit 1 according to a first embodiment is constructed and functions essentially in accordance with the axle drive unit 1 of the second embodiment according to FIG. 3.
  • FIG. 3 For the sake of brevity, only the differences between these two exemplary embodiments are described below.
  • the axle drive unit 1 is implemented as a purely electric axle drive unit 1.
  • This electric axle drive unit 1 thus has an electric machine 3 which alone forms a drive motor of a drive train 10 of a motor vehicle 2 indicated in connection with FIG.
  • the electrical machine 3 typically has a stator 25 and a rotor 7 that is rotatably mounted relative to this stator 25.
  • the rotor 7 is directly connected to an input shaft 6 of a gear unit 5 of the axle drive unit 1 in a rotationally fixed manner.
  • the transmission device 5 has furthermore a two-stage planetary gear 4.
  • the planetary gear 4 is connected non-rotatably to the input shaft 6 on the input side (on the part of a planetary carrier 16) and non-rotatably connected to an output shaft 8 on the output side.
  • the output of the axle drive unit 1, i.e. the output shaft 8 can be connected to other devices provided in the drive train 10 of the motor vehicle 2.
  • the output shaft 8 merges into an element of an output 9, referred to as final drive 26, which final drive 26 / output is in turn coupled to a differential 27.
  • Two output shafts 24a, 24b are typically coupled to the differential 27, which output shafts 24a, 24b are rotatably connected to wheels 23a and 23b of the motor vehicle 2 as shown in FIG.
  • a first gear stage of this planetary gear 4 / the gear device 5 is also formed by a first planetary gear set 19.
  • the first planetary gear set 19 is rotatably mounted on a first planet carrier 16. Consequently, a plurality of first planet gears 15 of the first planetary gear set 19, which are arranged distributed in the circumferential direction, are each rotatably supported on the first planet carrier 16.
  • the first planetary carrier 16 is connected directly and permanently to the input shaft 6 and thus to the rotor 7 in a rotationally fixed manner.
  • a first sun gear 13 is in meshing engagement with the first planetary gear set 19.
  • the first planetary gear set 19 is also in tooth engagement with a first flea wheel 20. The first flea wheel 20, the first planetary gear set 19, with the first planet carrier 16, and the first sun gear 13 thus together form the first gear stage.
  • a second gear stage of the planetary gear 4 / the gear unit 5 is also formed by a second planetary gear set 21.
  • the second planetary gear set 21 is rotatably mounted on a second planet carrier 18.
  • a plurality of second planet gears 17 of the second planetary gear set 21, which are arranged distributed in the circumferential direction, are each rotatably received on the second planet carrier 18.
  • the second planetary carrier 18 is directly rotated with the output shaft 8 verbun the.
  • the second gear stage also has a second sun gear 14, which is in meshing engagement with the second planetary gear set 21.
  • the second gear stage also has a second ring gear 22, which is also in meshing engagement with the second planetary gear set 21.
  • the first planetary carrier 16 is permanently connected to the second ring gear 22 in a rotationally fixed manner.
  • the first ring gear 20 is permanently non-rotatably connected to the second plane carrier 18.
  • no more than two shifting devices 1 1, 12 are additionally available in order to shift exactly two gears of the transmission device 5 / of the planetary gear 4.
  • the two switching devices 11 and 12 are thus used to convert two different gear ratios between the input shaft 6 and the output shaft 8.
  • a first switching device 11 and a second switching device 12 are each implemented as a brake.
  • the first switching device 1 1 acts on the first sun gear 13.
  • the second switching device 12 acts on the second sun gear 14.
  • the first switching device 11 thus holds the first sun gear 13 in its activated position relative to an area 28 fixed to the vehicle frame. In a deactivated position of the first switching device 11, the first switching device 11 enables rotation of the first sun gear 13.
  • the second Siemensein direction 12 is constructed.
  • the second switching device 12 thus has a blocking effect on the second sun gear 14 in its activated position and holds it in place relative to the area 28 fixed to the vehicle frame. In a deactivated position of the second switching device 12, free rotation of the second sun gear 14 is made possible.
  • the first switching device 11 is preferably in its deactivated position and the second switching device 12 in its activated position. This in turn results in a ratio of 1.5.
  • the illustrated with Fig. 3 second embodiment differs from the first embodiment in particular by forming the two switching devices 1 1, 12. In this embodiment, too, only two switching devices 1 1, 12 are present.
  • Each of the two switching devices 1 1, 12 is implemented as a clutch used between the input shaft 6 and an input-side component of the planetary gear 4, namely the first sun gear 13 and the first Planetenträ ger 16 acting.
  • the first switching device 1 1 is used between the input shaft 6 and the first Son nenrad 13 acting.
  • the second switching device 12 is used between the A output shaft 6 and the first planetary carrier 16 acting.
  • the input shaft 6 and the first are Sun gear 13 rotatably connected to one another.
  • the input shaft 6 is decoupled from the first sun gear 13 for rotation and thus freely rotatable relative to this.
  • the input shaft 6 is non-rotatably connected to the first plane carrier 16 and in a deactivated position of the second switching device 12 is decoupled from the latter in terms of rotation.
  • the second sun gear 14 is permanently connected to the area 28 fixed to the vehicle frame and is thus held in place relative to it.
  • a first gear in the first Antriebszu was between the input shaft 6 and the output shaft 8 by activating the first switching device 1 1 and deactivating the second switching device 12 it is enough.
  • the first switching device 1 1 is deactivated and the second switching device 12 is activated. This results in a ratio of 1.5.
  • the first switching device 11 is activated and the second switching device 12 is deactivated. This results in a ratio of 2.75.
  • the Final Drive 26 has a gear ratio of 4.8. This results in a total gear ratio of 13.2 in first gear and 7.2 in second gear.
  • a gear jump between first gear and second gear results in fleas of 1.83.
  • an electric axle 1 / e-drive with two gears is proposed.
  • two brakes 1 1, 12 are present in a preferred embodiment in order to obtain two pure electrical gears.
  • the brakes 1 1, 12 are replaced by clutches 1 1, 12.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Achsantriebseinheit (1) für ein Kraftfahrzeug (2), mit einer elektrischen Maschine (3), einer ein zweistufiges Planetengetriebe (4) aufweisenden zweigängigen Getriebeeinrichtung (5), wobei eine Eingangswelle (6) der Getriebeeinrichtung (5) mit einem Rotor (7) der elektrischen Maschine (3) drehfest verbunden ist und eine Ausgangswelle (8) der Getriebeeinrichtung (5) mit einem Abtrieb (9) eines Antriebsstranges (10) weiter verbindbar ist, sowie mehreren jeweils zwischen einer aktivierten Stellung und einer deaktivierten Stellung verstellbaren Schalteinrichtungen (11, 12), wobei nicht mehr als zwei Schalteinrichtungen (11, 12) zum Umsetzen zweier unterschiedlicher Getriebeübersetzungen zwischen der Eingangswelle (6) und der Ausgangswelle (8) eingesetzt sind, wobei die Schalteinrichtungen (11, 12) jeweils als eine auf ein Sonnenrad (13, 14) einer Getriebestufe des Planetengetriebes (4) einwirkende Bremse umgesetzt sind oder die Schalteinrichtungen (11, 12) jeweils als eine zwischen der Eingangswelle (6) und einem Bestandteil (13, 16) des Planetengetriebes wirkend eingesetzte Kupplung um gesetzt sind. Zudem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug (2) mit dieser Achsantriebseinheit (1).

Description

Elektrische Achsantriebseinheit mit einer zweiqänqiqen Getriebeeinrichtunq;
sowie Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine elektrische Achsantriebseinheit (auch kurz als elektrische Achse / E-Achse bezeichnet) für ein Kraftfahrzeug, wie einen Pkw, Lkw, Bus oder ein sonstiges Nutzfahrzeug, mit einer elektrischen Maschine, einer ein zweistufiges Pla netengetriebe aufweisenden zweigängigen Getriebeeinrichtung, wobei eine Eingangs welle der Getriebeeinrichtung mit einem Rotor der elektrischen Maschine drehfest ver bunden ist und eine Ausgangswelle der Getriebeeinrichtung mit einem Abtrieb eines Antriebsstranges weiter verbindbar ist, sowie mehreren jeweils zwischen einer akti vierten Stellung und einer deaktivierten Stellung verstellbaren Schalteinrichtungen. Zudem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, das mit dieser elektrischen Achsan triebseinheit ausgestattet ist.
Antriebseinheiten, wie sie in Antriebssträngen eines Kraftfahrzeuges einsetzbar sind, sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Diesbezüglich offenbart bspw. die WO 2018/099542 A1 ein schaltbares Zweiganggetriebe, insbesondere für E-Drive-Anwendungen. Weiterer Stand der Technik ist mit der DE 10 2018 005 372 A1 sowie der WO 2018/153403 A1 bekannt.
Somit sind einerseits bereits Anwendungen bekannt, in denen eine Achsantriebsein heit entweder mit einem einzigen festen Gang oder mit zwei Gängen ausgestattet werden kann. Die mit einem festen Gang umgesetzten Ausführungen haben zumeist den Nachteil, dass sie den Anforderungen hinsichtlich eines Drehmomentes für kleine Geschwindigkeiten sowie den Anforderungen an hohe Maximalgeschwindigkeiten des Fahrzeuges nicht gerecht werden. Der Nachteil der mit den zwei Gängen umgesetz ten Ausführungen besteht darin, dass diese meist für elektrische Achsen mit einem re lativ geringen Produktionsvolumen ausgelegt sind. Diese Achsen sind daher relativ aufwändig in ihrer Herstellung. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und eine elektrische Achsantriebseinheit zur Verfü gung zu stellen, die eine effiziente Wirkweise in möglichst allen geforderten Fahrzu ständen des Kraftfahrzeuges aufweist sowie durch einen geringen Herstellaufwand herstellbar ist.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass nicht mehr als zwei Schalteinrichtun gen zum Umsetzen zweier unterschiedlicher Getriebeübersetzungen zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle eingesetzt sind, wobei die Schalteinrichtungen jeweils als eine auf ein Sonnenrad einer Getriebestufe des Planetengetriebes ein wirkende Bremse umgesetzt sind oder jeweils als eine zwischen der Eingangswelle und einem Bestandteil des Planetengetriebes wirkend eingesetzte Kupplung umge setzt sind.
Dadurch wird eine in ihrem Wirkungsgrad weiter verbesserte elektrische Achsantriebs einheit zur Verfügung gestellt, die im Aufbau einfach realisiert ist und folglich in beson ders effizient in Serie herstellbar ist.
Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
Zunächst wird auf vorteilhafte Ausführungen zu der Ausbildung der beiden Schaltein richtungen als Bremse eingegangen.
Demnach ist es auch von Vorteil, wenn eine erste Schalteinrichtung auf ein erstes Sonnenrad (einer ersten Getriebestufe) des Planetengetriebes einwirkt und mehrere mit dem ersten Sonnenrad in Zahneingriff befindliche erste Planetenräder auf einem ersten Planetenträger drehbar gelagert sind, welcher erste Planetenträger drehfest mit der Eingangswelle verbunden ist. Dadurch ist die erste Schalteinrichtung platzsparend integrierbar. Folglich ist es zweckmäßig, wenn die erste Schalteinrichtung derart angeordnet und ausgebildet ist, dass sie in ihrer aktivierten Stellung eine Rotation des ersten Sonnen rades blockiert und in ihrer deaktivierten Stellung eine freie Rotation des ersten Son nenrades ermöglicht.
Wenn eine zweite Schalteinrichtung auf ein zweites Sonnenrad (einer zweiten Getrie bestufe) des Planetengetriebes einwirkt und mehrere mit dem zweiten Sonnenrad in Zahneingriff befindliche zweite Planetenräder auf einem zweiten Planetenträger dreh bar gelagert sind, welcher zweite Planetenträger drehfest mit der Ausgangswelle ver bunden ist, ist auch die zweite Schalteinrichtung platzsparend integrierbar.
Demnach ist es ebenfalls zweckmäßig, wenn die zweite Schalteinrichtung derart an geordnet und ausgebildet ist, dass sie in ihrer aktivierten Stellung eine Rotation des zweiten Sonnenrades blockiert und in ihrer deaktivierten Stellung eine freie Rotation des zweiten Sonnenrades ermöglicht.
Für die Ausbildung der beiden Schalteinrichtungen als Kupplung sind folgende Aus führungen besonders vorteilhaft.
Demnach ist es auch von Vorteil, wenn eine erste Schalteinrichtung als eine zwischen der Eingangswelle und einem ersten Sonnenrad (einer ersten Getriebestufe) des Pla netengetriebes wirkend eingesetzte Kupplung ausgebildet ist, sodass in einer aktivier ten Stellung der ersten Schalteinrichtung eine Antriebsleistung zwischen der Ein gangswelle und dem ersten Sonnenrad übertragbar ist und in der deaktivierten Stel lung der ersten Schalteinrichtung keine Antriebsleistung zwischen der Eingangswelle und dem ersten Sonnenrad übertragbar ist.
Des Weiteren ist es zweckdienlich, wenn eine zweite Schalteinrichtung als eine zwi schen der Eingangswelle und einem Planetenträger eines ersten Planetenradsatzes (einer ersten Getriebestufe) des Planetengetriebes wirkende Kupplung ausgebildet ist, sodass in der aktivierten Stellung der zweiten Schalteinrichtung eine Antriebsleistung zwischen der Eingangswelle und dem Planetenträger des ersten Planetenradsatzes übertragbar ist und in der deaktivierten Stellung der zweiten Schalteinrichtung keine Antriebsleistung zwischen der Eingangswelle und dem Planetenträger des ersten Pla netenradsatzes übertragbar ist.
Für beide Ausbildungen der Schalteinrichtung als Bremse oder Kupplung ist es des Weiteren zweckmäßig, wenn ein mit dem ersten Planetenradsatz des Planetengetrie bes in Zahneingriff befindliches erstes Hohlrad mit einem Planetenträger eines zwei ten Planetenradsatzes des Planetengetriebes drehfest gekoppelt ist und/oder der Pla netenträger des ersten Planetenradsatzes mit einem mit dem zweiten Planetenradsatz in Zahneingriff befindlichen zweiten Hohlrad drehfest gekoppelt ist. Dadurch ergibt sich eine geschickte Ausbildung des Planetengetriebes zur Umsetzung der Überset zungen in den entsprechenden Gängen der Getriebeeinrichtung.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, das mit zumindest einer Achsan- triebseinheit der zuvor beschriebenen Ausführungen ausgestattet ist, wobei die Aus gangswelle der Achsantriebseinheit zum Antrieb zumindest zweier Räder des Kraft fahrzeuges mit Abtriebswellen gekoppelt ist.
In anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß eine elektrische Achse mit zwei Gängen umgesetzt. Um zwei reine elektrische Gänge zu erreichen, wird vorzugs weise eine elektrische Maschine mit zwei Bremsen eingesetzt. Es sind keine weiteren Schalteinrichtungen notwendig.
Die Erfindung wird nun anhand von Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen
Achsantriebseinheit nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei zwei, die unterschiedlichen Gänge einer Getriebeeinrichtung ermöglichenden Schalteinrichtungen als Bremsen realisiert sind,
Fig. 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung der verschiedenen Betriebsmodi der
Achsantriebseinheit nach Fig. 1 mit den beispielhaft gewählten Übersetzun gen, wie sie durch die Gänge realisierbar sind, Fig. 3 eine schematische Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen
Achsantriebseinheit nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, das sich ins besondere durch die Ausbildung der beiden Schalteinrichtungen als Kupp lung von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet,
Fig. 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung der durch die Achsantriebseinheit nach Fig. 3 realisierbaren Betriebsmodi samt der beispielhaft gewählten Übersetzungen, sowie
Fig. 5 eine Draufsicht auf ein schematisch dargestelltes Kraftfahrzeug, wie es mit einem der Achsantriebseinheiten der Fign. 1 und 3 ausgestattet sein kann.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Ver ständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen ver sehen.
Mit den Fign. 1 und 3 sind zwei unterschiedlich ausgeführte erfindungsgemäße Achs antriebseinheiten 1 veranschaulicht. Die mit Fig. 1 dargestellte elektrische Achsan triebseinheit 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen gemäß der Achsantriebseinheit 1 des zweiten Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 aufgebaut sowie funktioniert. Der Kürze wegen werden daher nachfolgend lediglich die Unterschiede zwischen diesen beiden Ausführungsbeispielen beschrieben.
Wie zunächst in Fig. 1 hinsichtlich des ersten Ausführungsbeispiels zu erkennen, ist die Achsantriebseinheit 1 als eine reine elektrische Achsantriebseinheit 1 umgesetzt. Diese elektrische Achsantriebseinheit 1 weist somit eine elektrische Maschine 3 auf, die alleine einen Antriebsmotor eines in Verbindung mit Fig. 5 angedeuteten Antriebs stranges 10 eines Kraftfahrzeuges 2 bildet.
Mit Fig. 1 wird weiterhin deutlich, dass die elektrische Maschine 3 typischerweise ei nen Stator 25 sowie einen relativ zu diesem Stator 25 verdrehbar gelagerten Rotor 7 aufweist. Der Rotor 7 ist unmittelbar mit einer Eingangswelle 6 einer Getriebeeinrich tung 5 der Achsantriebseinheit 1 drehfest verbunden. Die Getriebeeinrichtung 5 weist weiterhin ein zweistufiges Planetengetriebe 4 auf. Das Planetengetriebe 4 ist in dem ersten Ausführungsbeispiel eingangsseitig (seitens eines Planetenträgers 16) mit der Eingangswelle 6 drehfest verbunden und ausgangsseitig mit einer Ausgangswelle 8 drehfest verbunden.
Des Weiteren ist prinzipiell in Fig. 1 zu erkennen, dass der Ausgang der Achsantriebs- einheit 1 , d.h. die Ausgangswelle 8, mit weiteren in dem Antriebsstrang 10 des Kraft fahrzeuges 2 vorgesehenen Einrichtungen verbindbar ist. Die Ausgangswelle 8 geht in dieser Ausführung in ein als Final Drive 26 bezeichnetes Element eines Abtriebs 9 über, welcher Final Drive 26 / Abtrieb wiederum mit einem Differenzial 27 gekoppelt ist. Auf typische Weise sind zwei Abtriebswellen 24a, 24b mit dem Differenzial 27 ge koppelt, welche Abtriebswellen 24a, 24b gemäß Fig. 5 drehfest mit Rädern 23a bzw. 23b des Kraftfahrzeuges 2 verbunden sind.
Hinsichtlich des weiteren Aufbaus des Planetengetriebes 4 sei anzumerken, dass eine erste Getriebestufe dieses Planetengetriebes 4 / der Getriebeeinrichtung 5 durch ei nen ersten Planetenradsatz 19 mit gebildet ist. Der erste Planetenradsatz 19 ist auf einem ersten Planetenträger 16 drehbar gelagert. Folglich sind mehrere in Umfangs richtung verteilt angeordnete erste Planetenräder 15 des ersten Planetenradsatzes 19 jeweils auf dem ersten Planetenträger 16 drehbar gelagert. Der erste Planetenträger 16 ist in der Ausführung gemäß Fig. 1 direkt und permanent drehfest mit der Ein gangswelle 6 und somit dem Rotor 7 verbunden. Mit dem ersten Planetenradsatz 19 befindet sich ein erstes Sonnenrad 13 in Zahneingriff. Auch befindet sich der erste Planetenradsatz 19 mit einem ersten Flohlrad 20 in Zahneingriff. Das erste Flohlrad 20, der erste Planetenradsatz 19, mit dem ersten Planetenträger 16, und das erste Sonnenrad 13 bilden somit zusammen die erste Getriebestufe aus.
Eine zweite Getriebestufe des Planetengetriebes 4 / der Getriebeeinrichtung 5 ist durch einen zweiten Planetenradsatz 21 mit gebildet. Der zweite Planetenradsatz 21 ist auf einem zweiten Planetenträger 18 drehbar gelagert. Insbesondere sind mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete zweite Planetenräder 17 des zweiten Plane tenradsatzes 21 jeweils drehbar an dem zweiten Planetenträger 18 aufgenommen. Der zweite Planetenträger 18 ist unmittelbar drehtest mit der Ausgangswelle 8 verbun den. Die zweite Getriebestufe weist des Weiteren ein zweites Sonnenrad 14 auf, das sich mit dem zweiten Planetenradsatz 21 in Zahneingriff befindet. Auch weist die zweite Getriebestufe ein zweites Hohlrad 22 auf, das sich ebenfalls mit dem zweiten Planetenradsatz 21 in Zahneingriff befindet. Des Weiteren ist zu erkennen, dass der erste Planetenträger 16 unmittelbar mit dem zweiten Hohlrad 22 permanent drehfest verbunden ist. Das erste Hohlrad 20 ist permanent drehfest mit dem zweiten Plane tenträger 18 verbunden.
Erfindungsgemäß sind zusätzlich nicht mehr als zwei Schalteinrichtungen 1 1 , 12 vor handen, um genau zwei Gänge der Getriebeeinrichtung 5 / des Planetengetriebes 4 zu schalten. Die beiden Schalteinrichtungen 1 1 und 12 sind somit zum Umsetzen zweier unterschiedlicher Getriebeübersetzungen zwischen der Eingangswelle 6 und der Ausgangswelle 8 wirkend eingesetzt.
In dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind eine erste Schalteinrichtung 1 1 und eine zweite Schalteinrichtung 12 jeweils als Bremse umgesetzt. Die erste Schalt einrichtung 1 1 wirkt auf das erste Sonnenrad 13 ein. Die zweite Schalteinrichtung 12 wirkt auf das zweite Sonnenrad 14 ein. Die erste Schalteinrichtung 1 1 hält somit das erste Sonnenrad 13 in ihrer aktivierten Stellung relativ zu einem fahrzeugrahmenfes ten Bereich 28 fest. In einer deaktivierten Stellung der ersten Schalteinrichtung 1 1 gibt die erste Schalteinrichtung 1 1 eine Rotation des ersten Sonnenrades 13 frei.
Entsprechend der Ausbildung der ersten Schalteinrichtung 1 1 ist die zweite Schaltein richtung 12 aufgebaut. Die zweite Schalteinrichtung 12 wirkt somit in ihrer aktivierten Stellung blockierend auf das zweite Sonnenrad 14 ein und hält dieses relativ zu dem fahrzeugrahmenfesten Bereich 28 fest. In einer deaktivierten Stellung der zweiten Schalteinrichtung 12 ist eine freie Rotation des zweiten Sonnenrades 14 ermöglicht.
In Verbindung mit Fig. 2 sind dann die beiden unterschiedlichen Getriebeübersetzun gen / Gänge, wie sie durch die beiden Schalteinrichtungen 1 1 , 12 nach Fig. 1 ermög licht werden, hinsichtlich ihrer Übersetzungen beispielhaft dargestellt. In einem übli chen reinen elektrischen Antrieb (reinen E-Betrieb) der Achsantriebseinheit 1 1 (erster Betriebszustand) wird ein erster Gang zwischen der Eingangswelle 6 und der Aus gangswelle 8 geschalten, indem die erste Schalteinrichtung 1 1 in ihre deaktivierte Stellung gebracht wird und die zweite Schalteinrichtung 12 in ihre aktivierte Stellung gebracht wird. In diesem ersten Gang ergibt sich bspw. eine Übersetzung des Plane tengetriebes 4 / zwischen der Eingangswelle 6 und der Ausgangswelle 8 von i1 =1 ,5.
In einem zweiten Gang der Achsantriebseinheit 1 befindet sich die erste Schalteinrich tung 1 1 in ihrer aktivierten Stellung und die zweite Schalteinrichtung 12 befindet sich in ihrer deaktivierten Stellung. Dabei ergibt sich eine Übersetzung des Planetengetrie bes 4 von i2 = 0,74.
Da der Final Drive 26 des Weiteren eine Übersetzung von 9 aufweist, ergibt sich eine Gesamtübersetzung von 13,5 in dem ersten Gang und von 6,66 in dem zweiten Gang. Ein Gangsprung zwischen dem ersten Gang und dem zweiten Gang beträgt daher 2,03.
In einem weiteren zweiten Betriebszustand der Achsantriebseinheit 1 ist ein Rück wärtsfahren möglich, das ebenfalls rein elektrisch erfolgt. Hierbei ist vorzugsweise die erste Schalteinrichtung 1 1 in ihrer deaktivierten Stellung und die zweite Schalteinrich tung 12 in ihrer aktivierten Stellung. Dadurch ergibt sich wiederum die Übersetzung von 1 ,5.
Das mit Fig. 3 veranschaulichte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel insbesondere durch Ausbilden der beiden Schaltein richtungen 1 1 , 12. Auch in dieser Ausführung sind ebenfalls ausschließlich zwei Schalteinrichtungen 1 1 , 12 vorhanden. Jede der beiden Schalteinrichtungen 1 1 , 12 ist als eine zwischen der Eingangswelle 6 und einem eingangsseitigen Bestandteil des Planetengetriebes 4, nämlich dem ersten Sonnenrad 13 bzw. dem ersten Planetenträ ger 16 wirkend eingesetzte Kupplung umgesetzt.
Die erste Schalteinrichtung 1 1 ist zwischen der Eingangswelle 6 und dem ersten Son nenrad 13 wirkend eingesetzt. Die zweite Schalteinrichtung 12 ist zwischen der Ein gangswelle 6 und dem ersten Planetenträger 16 wirkend eingesetzt. In einer aktivier ten Stellung der ersten Schalteinrichtung 1 1 sind die Eingangswelle 6 und das erste Sonnenrad 13 drehfest miteinander verbunden. In einer deaktivierten Stellung der ers ten Schalteinrichtung 1 1 ist die Eingangswelle 6 von dem ersten Sonnenrad 13 dreh entkoppelt und somit relativ zu diesem frei verdrehbar. In einer aktivierten Stellung der zweiten Schalteinrichtung 12 ist die Eingangswelle 6 drehfest mit dem ersten Plane tenträger 16 verbunden und in einer deaktivierten Stellung der zweiten Schalteinrich tung 12 von diesem rotatorisch entkoppelt.
Des Weiteren ist in dem zweiten Ausführungsbeispiel das zweite Sonnenrad 14 per manent mit dem fahrzeugrahmenfesten Bereich 28 verbunden und somit relativ zu diesem festgehalten.
Wie wiederum in Fig. 4 zu erkennen, wird ein erster Gang in dem ersten Antriebszu stand zwischen der Eingangswelle 6 und der Ausgangswelle 8 durch Aktivieren der ersten Schalteinrichtung 1 1 und Deaktivieren der zweiten Schalteinrichtung 12 er reicht. In dem ersten Gang stellt sich eine Übersetzung von i1 =2,75 ein. In dem zwei ten Gang ist die erste Schalteinrichtung 1 1 deaktiviert und die zweite Schalteinrich tung 12 aktiviert. Dabei ergibt sich eine Übersetzung von 1 ,5. In dem zweiten Be triebszustand gemäß einem Rückwärtsfahren ist die erste Schalteinrichtung 1 1 akti viert und die zweite Schalteinrichtung 12 deaktiviert. Dadurch ergibt sich die Überset zung von 2,75. Der Final Drive 26 weist eine Übersetzung von 4,8 auf. Somit ergibt sich eine Gesamtübersetzung in dem ersten Gang von 13,2 und in dem zweiten Gang von 7,2. Ein Gangsprung zwischen dem ersten Gang und dem zweiten Gang ergibt sich in Flöhe von 1 ,83.
In anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß eine elektrische Achse 1 / ein E- Drive mit zwei Gängen vorgeschlagen. Neben einer elektrischen Maschine 3 sind in einer bevorzugten Ausführung zwei Bremsen 1 1 , 12 vorhanden, um zwei reine elektri schen Gängen zu erhalten. In einer weiteren Ausführung sind die Bremsen 1 1 , 12 durch Kupplungen 1 1 , 12 ersetzt. Bezuqszeichenliste Achsantriebseinheit
Kraftfahrzeug
elektrische Maschine
Planetengetriebe
Getriebeeinrichtung
Eingangswelle
Rotor
Ausgangswelle
Abtrieb
Antriebsstrang
erste Schalteinrichtung
zweite Schalteinrichtung
erstes Sonnenrad
zweites Sonnenrad
erstes Planetenrad
erster Planetenträger
zweites Planetenrad
zweiter Planetenträger
erster Planetenradsatz
erstes Hohlrad
zweiter Planetenradsatz
zweites Hohlrad
a erstes Rad
b zweites Rad
a erste Abtriebswelle
b zweite Abtriebswelle
Stator
Final Drive
Differenzial
fahrzeugrahmenfester Bereich

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Achsantriebseinheit (1 ) für ein Kraftfahrzeug (2), mit einer elektri schen Maschine (3), einer ein zweistufiges Planetengetriebe (4) aufweisenden zweigängigen Getriebeeinrichtung (5), wobei eine Eingangswelle (6) der Ge triebeeinrichtung (5) mit einem Rotor (7) der elektrischen Maschine (3) dreh fest verbunden ist und eine Ausgangswelle (8) der Getriebeeinrichtung (5) mit einem Abtrieb (9) eines Antriebsstranges (10) weiter verbindbar ist, sowie mehreren jeweils zwischen einer aktivierten Stellung und einer deaktivierten Stellung verstellbaren Schalteinrichtungen (11 , 12), dadurch gekennzeichnet, dass nicht mehr als zwei Schalteinrichtungen (11 , 12) zum Umsetzen zweier unterschiedlicher Getriebeübersetzungen zwischen der Eingangswelle (6) und der Ausgangswelle (8) eingesetzt sind, wobei die Schalteinrichtungen (11 , 12) jeweils als eine auf ein Sonnenrad (13, 14) einer Getriebestufe des Plane tengetriebes (4) einwirkende Bremse umgesetzt sind.
2. Achsantriebseinheit (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Schalteinrichtung (11 ) auf ein erstes Sonnenrad (13) des Planetenge triebes (4) einwirkt und mehrere mit dem ersten Sonnenrad (13) in Zahneingriff befindliche erste Planetenräder (15) auf einem ersten Planetenträger (16) drehbar gelagert sind, welcher erste Planetenträger (16) drehfest mit der Ein gangswelle (6) verbunden ist.
3. Achsantriebseinheit (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinrichtung (11 ) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass sie in ihrer aktivierten Stellung eine Rotation des ersten Sonnenrades (13) blockiert und in ihrer deaktivierten Stellung eine freie Rotation des ersten Sonnenrades
(13) ermöglicht.
4. Achsantriebseinheit (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass eine zweite Schalteinrichtung (12) auf ein zweites Sonnenrad
(14) des Planetengetriebes (4) einwirkt und mehrere mit dem zweiten Son nenrad (14) in Zahneingriff befindliche zweite Planetenräder (17) auf einem zweiten Planetenträger (18) drehbar gelagert sind, welcher zweite Planeten träger (18) drehtest mit der Ausgangswelle (8) verbunden ist.
5. Achsantriebseinheit (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schalteinrichtung (12) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass sie in ihrer aktivierten Stellung eine Rotation des zweiten Sonnenrades (14) blo ckiert und in ihrer deaktivierten Stellung eine freie Rotation des zweiten Son nenrades (14) ermöglicht.
6. Elektrische Achsantriebseinheit (1 ) für ein Kraftfahrzeug (2), mit einer elektri schen Maschine (3), einer ein zweistufiges Planetengetriebe (4) aufweisenden zweigängigen Getriebeeinrichtung (5), wobei eine Eingangswelle (6) der Ge triebeeinrichtung (5) mit einem Rotor (7) der elektrischen Maschine (3) dreh fest verbunden ist und eine Ausgangswelle (8) der Getriebeeinrichtung (5) mit einem Abtrieb (9) eines Antriebsstranges (10) weiter verbindbar ist, sowie mehreren jeweils zwischen einer aktivierten Stellung und einer deaktivierten Stellung verstellbaren Schalteinrichtungen (11 , 12), dadurch gekennzeichnet, dass nicht mehr als zwei Schalteinrichtungen (11 , 12) zum Umsetzen zweier unterschiedlicher Getriebeübersetzungen zwischen der Eingangswelle (6) und der Ausgangswelle (8) eingesetzt sind, wobei die Schalteinrichtungen (11 , 12) jeweils als eine zwischen der Eingangswelle (6) und einem Bestandteil (13, 16) des Planetengetriebes (4) wirkend eingesetzte Kupplung umgesetzt sind.
7. Achsantriebseinheit (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Schalteinrichtung (11 ) als eine zwischen der Eingangswelle (6) und ei nem ersten Sonnenrad (13) des Planetengetriebes (4) wirkend eingesetzte Kupplung ausgebildet ist, sodass in einer aktivierten Stellung der ersten Schalteinrichtung (11 ) eine Antriebsleistung zwischen der Eingangswelle (6) und dem ersten Sonnenrad (13) übertragbar ist und in der deaktivierten Stel lung der ersten Schalteinrichtung (11 ) keine Antriebsleistung zwischen der Eingangswelle (6) und dem ersten Sonnenrad (13) übertragbar ist.
8. Achsantriebseinheit (1 ) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Schalteinrichtung (12) als eine zwischen der Eingangswelle (6) und einem Planetenträger (16) eines ersten Planetenradsatzes (19) des Planetengetriebes (4) wirkende Kupplung ausgebildet ist, sodass in der akti vierten Stellung der zweiten Schalteinrichtung (12) eine Antriebsleistung zwi schen der Eingangswelle (6) und dem Planetenträger (16) des ersten Plane tenradsatzes (19) übertragbar ist und in der deaktivierten Stellung der zweiten Schalteinrichtung (12) keine Antriebsleistung zwischen der Eingangswelle (6) und dem Planetenträger (16) des ersten Planetenradsatzes (19) übertragbar ist.
9. Achsantriebseinheit (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, dass ein mit dem ersten Planetenradsatz (19) des Planetengetriebes (4) in Zahneingriff befindliches erstes Hohlrad (20) mit einem Planetenträger
(18) eines zweiten Planetenradsatzes (21 ) des Planetengetriebes (4) drehfest gekoppelt ist und/oder der Planetenträger (16) des ersten Planetenradsatzes
(19) mit einem mit dem zweiten Planetenradsatz (21 ) in Zahneingriff befindli chen zweiten Hohlrad (22) drehfest gekoppelt ist.
10. Kraftfahrzeug (2) mit einer Achsantriebseinheit (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Ausgangswelle (8) der Achsantriebseinheit (1 ) zum Antrieb zumindest zweier Räder (23a, 23b) mit Abtriebswellen (24a, 24b) gekoppelt ist.
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