WO2021156235A1 - Electric drive arrangement for a vehicle - Google Patents

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WO2021156235A1
WO2021156235A1 PCT/EP2021/052398 EP2021052398W WO2021156235A1 WO 2021156235 A1 WO2021156235 A1 WO 2021156235A1 EP 2021052398 W EP2021052398 W EP 2021052398W WO 2021156235 A1 WO2021156235 A1 WO 2021156235A1
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electric
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drive arrangement
variable transmission
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PCT/EP2021/052398
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Bernhard Sich
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Zf Friedrichshafen Ag
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Definitions

  • the present invention relates to an electric drive arrangement for a vehicle with at least one electric machine with a rotor shaft as the drive shaft according to the type defined in more detail in the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a vehicle with an electric drive arrangement.
  • Electric drive assemblies for vehicles with two gears are known from vehicle technology.
  • Such drive arrangements can, for example, comprise continuously variable transmissions and also fixed gear ratios that are connected to an output differential via a shifting element for realizing several gear ratios.
  • the drive arrangement comprises an electrical machine which is connected to a continuously variable transmission, with a constant transmission stage connected downstream of the continuously variable transmission.
  • the present invention is based on the object of proposing an electric drive arrangement and a vehicle with the drive arrangement in a particularly cost-effective manner and with an optimized mode of operation.
  • an electric drive arrangement for a vehicle with at least one electrical machine with a rotor shaft as the drive shaft which has at least one continuously variable transmission and at least one direct drive and at least one coupling element for realizing at least two driving ranges with an output differential for driving is coupled by output shafts.
  • an electrical drive arrangement is implemented with a continuously variable transmission connected downstream of the electrical machine and a direct drive provided parallel thereto, for example via a shaft with a spur gear or the like.
  • At least one of the drive shaft and the output of the continuously variable transmission and the coupling device or the like assigned to the shaft of the direct drive is provided.
  • the direct drive or direct gear in which or in which a 1: 1 ratio is provided, which means that the drive shaft and shaft of the direct drive have the same speeds, the efficiency in the operation of the electric drive assembly according to the invention is optimized.
  • the direct drive can be formed by a shaft with a gear pair or spur gear pair, which establishes the connection to the output differential.
  • the drive shaft of the electric machine is connected to a drive of the continuously variable transmission and an output of the continuously variable transmission is connected to the output differential via a first coupling element .
  • the drive shaft of the electric machine is coupled via the first coupling element to a shaft of the spur gear connected to the output differential as a direct drive.
  • the direct drive is implemented without the continuously variable transmission, in that the drive and the output of the continuously variable transmission are preferably decoupled.
  • the first coupling element makes it easy to switch between the two driving ranges.
  • the first driving range is preferably provided for starting, while the second driving range is used for the loss-optimized continuous driving range.
  • a larger starting ratio can be provided in the first driving range via the continuously adjustable transmission, so that advantageously a smaller, more cost-effective electrical machine with the same output can be used.
  • the transmission ratio of the overall drive is selected so that in the starting process, i.e. in the first driving range, when the continuously adjustable transmission be or CVT gearbox is coupled to the output differential, a gear ratio to slow speed, i.e. a torque-increasing ratio, acts.
  • the direct drive is used as a second driving range, so to speak as a loss-optimized continuous driving range. Since a 1: 1 ratio is implemented with the direct drive, there are particularly low losses in this second driving range.
  • a continuously variable transmission is provided in the proposed electric drive arrangement results in the advantage that to switch between the first driving range and the second driving range, the translation of the continuously adjustable transmission can be adjusted such that the speed of the drive shaft with the Speed of the output of the continuously variable transmission and the speed of the direct drive are identical.
  • the speeds are synchronized so that the switchover between the driving ranges can be carried out without interruption of the tractive effort, without complex and cost-intensive frictional coupling elements being used.
  • preferably inexpensive and low drag loss positive shift dog clutches are used in the drive arrangement according to the invention, so that not only the costs, but also the mode of operation can be further optimized by reducing or avoiding unnecessary drag losses.
  • a further variant of the invention can provide that the drive shaft of the electric machine can be coupled to the drive of the continuously variable transmission or decoupled from the drive of the continuously variable transmission via a second coupling element is. Due to this detachable connection between the drive shaft and the drive of the continuously variable transmission, the drive and the output of the continuously variable transmission can be decoupled from the drive shaft of the electric machine and thus losses can be further reduced.
  • Another particularly optimized mode of operation can be implemented in the electrical drive arrangement of the invention in that the drive shaft of the electrical machine is decoupled from the output differential in the open state of the first coupling element. This makes it possible to separate the drive from the output and thus significantly reduce the losses in a sailing function, i.e. driving without drive power.
  • an adjustable friction body gear with the same direction of rotation on the drive and output is provided as a continuously adjustable gear.
  • the identical direction of rotation of the drive and output has the advantage that no additional direction of rotation reversal by additional components, such as intermediate shafts or the like, is required, which would be necessary, for example, when using a belt drive as a continuously adjustable transmission.
  • a particularly space-saving arrangement is implemented in the proposed electric drive arrangement in that the continuously variable transmission is arranged coaxially to the drive shaft of the electric machine. As a result, radial installation space is saved with this type of arrangement. It is conceivable that, depending on the application, a different arrangement, for example axially parallel, is also provided.
  • Another aspect of the present invention proposes a vehicle with the above-described electric drive arrangement, resulting in the advantages already described and other advantages. It is particularly preferred to design the electric drive as an axle drive in the vehicle.
  • FIG. 1 shows a basic illustration of a first embodiment variant of an electrical drive arrangement in a first driving range via a first drive path
  • FIG. 2 shows a basic illustration of the first embodiment variant of the electric drive arrangement in a second driving range over a second drive path
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of the first variant embodiment of the electric drive arrangement when switching between the two driving ranges in an intermediate position of a first coupling element
  • 4 shows a schematic diagram of the first embodiment variant of the electrical drive arrangement with the drive shaft of an electrical machine decoupled from the output differential
  • 5 shows a basic illustration of a preferred embodiment of a continuously variable transmission as a friction body transmission with spherical bodies
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a second embodiment variant of the electrical drive arrangement with a second coupling element for decoupling a drive of the continuously variable transmission from the output shaft in the first driving range via the first drive path;
  • FIG. 7 shows a basic illustration of the second embodiment variant of the electric drive arrangement in the second driving range via the second drive path.
  • FIGS. 1 to 7 an electric drive arrangement according to the invention for a vehicle as an electric drive with two driving areas is illustrated by way of example with the aid of different views and with the aid of a first and second embodiment variant.
  • the drive arrangement for a vehicle comprises at least one electrical machine EM, which can preferably be operated both as a motor and as a generator.
  • the rotor shaft of the electric machine EM forms a drive shaft 1, which via a continuously variable transmission 2 and at least one direct drive 3 and at least one first coupling element 4 for realizing at least two driving ranges with an output differential 5 for driving output shafts 6, 7 is coupled.
  • a first drive path is provided for a first driving range via the steplessly adjustable transmission 2 and a second drive path, independently of the first drive path, is provided for a second driving range via the direct drive 3.
  • an electrical drive arrangement with an electrical machine EM with a downstream continuously variable transmission 2 and a direct drive 3 arranged parallel to it is implemented via a shaft 13 and a spur gear 14.
  • a first coupling element 4 is provided, wel Ches is provided as a positive coupling claw in sliding sleeve design.
  • wel Ches is provided as a positive coupling claw in sliding sleeve design.
  • the continuously variable transmission 2 is arranged coaxially to the drive shaft 1 of the electrical Maschi ne EM.
  • a friction body gear with spherical bodies is provided as the continuously variable transmission 2, which is shown in detail in FIG.
  • the drive 8 and the output 9 advantageously have the same direction of rotation, so that a reversal of the direction of rotation is not necessary.
  • the continuously variable transmission 2 comprises a spread, which results from the driving ratio divided by the direct ratio of> 1.7, while the spread of the continuously variable transmission 2 is ⁇ 4.
  • FIGS. 1 to 5 a first variant embodiment of the electrical drive arrangement is shown by way of example, in which only a first coupling element 4 is provided.
  • Figure 1 shows the drive arrangement with the first drive path switched for the first driving range, in which the drive shaft 1 of the electric machine EM is connected to the drive 8 of the continuously variable transmission 2 and the output 9 of the continuously adjustable transmission 2 is via a slidable drive profile or coupled to the shaft 13 of the spur gear 14 connected to the output differential 5 with a displaceable drive toothing 10 of the first coupling element 4.
  • the switched second drive path for the second driving range is shown in FIG. It is provided here that the drive shaft 1 of the electrical machine EM is coupled as a direct drive 3 to the shaft 13 of the spur gear 14 connected to the output differential 5 via the displaceable driver profile 10 of the first coupling element 4.
  • the first driving range is provided for starting, while the second driving range is provided as a loss-optimized continuous driving range.
  • FIG 3 an intermediate switching position of the first clutch element 4 for switching between the first driving range and the second driving range is shown, in which the translation of the continuously variable transmission 2 is adjusted such that the speed of the drive shaft 1 of the electrical machine EM with the speed of the direct drive 3 and the speed of the output 9 of the continuously variable transmission 2 is identical.
  • the displaceable driver profile 10 of the first coupling element 4 is connected on the one hand to both the output 9 of the continuously variable transmission 2 and to the drive shaft 1 the electrical machine EM and on the other hand with the shaft 13 of the direct drive 3 verbun the.
  • FIG. 4 shows the first embodiment variant of the electric drive arrangement in a state that is decoupled from the output differential 5. This is achieved in that the first coupling element 4 with the slidable driver profile 10 is not in engagement with the output 9 of the continuously variable transmission 2 and with the drive shaft 1 of the electrical machine EM or with the shaft 13 of the direct drive 3. This decoupled state between the electrical machine EM and the output differential 5 is used, for example, to perform a sailing function.
  • FIG. 5 shows a basic illustration of a continuously variable transmission 2 shown as a friction body transmission in detail. It can be seen from this that spherical bodies are provided as friction bodies, the axis of rotation 15 of which is indicated by dashed lines in FIG. 5, the translation of the continuously variable transmission 2 being adjusted by adjusting the axis of rotation 15.
  • the second variant of the electric drive arrangement is shown in the example.
  • a second coupling element 11 is provided in the second variant, with which the drive 8 of the continuously variable transmission 2 can also be decoupled from the drive shaft 1 of the electrical machine EM in order to reduce the losses in the second driving range, if only the Direct drive 3 acts to minimize.
  • Figure 6 shows the second embodiment in the first driving range, in which a sliding res driving profile 12 or a sliding driving toothing 12 of the second coupling element 11 is connected to the drive shaft 1, while the driving profile 10 of the first coupling element 4, the output 9 of the continuously adjustable Ge Drive 2 connects with the direct drive 3.
  • FIG. 7 shows the second driving range in which the direct drive 3 is connected to the drive shaft 1 of the electrical machine EM 3 via the entrainment profile 10 of the first coupling element 4.
  • the continuously variable transmission 2 is not connected to the drive shaft 1 of the electrical machine EM.
  • the driving profile 12 of the second coupling element 11 is also not connected to the drive shaft 1 of the electrical machine EM.

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Abstract

Proposed is an electric drive arrangement for a vehicle with at least one electric machine (EM), said machine having a rotor shaft as input shaft (1) which is coupled via a continuously adjustable transmission (2) and via at least one direct drive (3) as well as via at least one coupling element (4, 11) to achieve at least two driving modes with an output differential (5) for driving output shafts (6, 7), wherein a first drive path is provided for a first driving mode via the continuously adjustable transmission (2), and wherein a second drive path, arranged parallel to the first drive path, is provided for a second driving mode via the direct drive (3). A vehicle having an electric drive arrangement is also proposed.

Description

Elektrische Antriebsanordnunq für ein Fahrzeug Electric drive arrangement for a vehicle
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsanordnung für ein Fahrzeug mit zumindest einer elektrischen Maschine mit einer Rotorwelle als Antriebswelle gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer elektrischen Antriebsanordnung. The present invention relates to an electric drive arrangement for a vehicle with at least one electric machine with a rotor shaft as the drive shaft according to the type defined in more detail in the preamble of claim 1. The invention also relates to a vehicle with an electric drive arrangement.
Elektrische Antriebsanordnungen für Fahrzeuge mit zwei Gangstufen sind aus der Fahrzeug technik bekannt. Derartige Antriebsanordnungen können zum Beispiel stufen los verstellbare Getriebe und auch feste Übersetzungsstufen umfassen, die mit einem Abtriebsdifferential über ein Schaltelement zum Realisieren mehrerer Gangstufen verbunden sind. Electric drive assemblies for vehicles with two gears are known from vehicle technology. Such drive arrangements can, for example, comprise continuously variable transmissions and also fixed gear ratios that are connected to an output differential via a shifting element for realizing several gear ratios.
Beispielsweise aus der Druckschrift US 2010/0240492A1 ist eine elektrische Antriebsanord nung für ein Fahrzeug bekannt. Die Antriebsanordnung umfasst eine elektrische Maschine, die mit einem stufenlos verstellbaren Getriebe verbunden ist, wobei dem stufen los verstellba ren Getriebe eine konstante Ü bersetzu ngsstufe nachgeschaltet ist. For example, from the document US 2010 / 0240492A1 an electric drive system for a vehicle is known. The drive arrangement comprises an electrical machine which is connected to a continuously variable transmission, with a constant transmission stage connected downstream of the continuously variable transmission.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Antriebsanordnung sowie ein Fahrzeug mit der Antriebsanordnung besonders kostengünstig und mit optimierter Betriebsweise vorzuschlagen. The present invention is based on the object of proposing an electric drive arrangement and a vehicle with the drive arrangement in a particularly cost-effective manner and with an optimized mode of operation.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bezie hungsweise 12 gelöst, wobei sich vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben. According to the invention, this object is achieved by the features of claim 1 or 12, with advantageous and claimed developments resulting from the subclaims and the description as well as the drawings.
Somit wird eine elektrische Antriebsanordnung für ein Fahrzeug mit zumindest einer elektri schen Maschine mit einer Rotorwelle als Antriebswelle vorgeschlagen, die über zumindest ein stufenlos verstellbares Getriebe und über zumindest einen Direkttrieb sowie über zumin dest ein Kupplungselement zum Realisieren von zumindest zwei Fahrbereichen mit einem Abtriebsdifferential zum Antreiben von Abtriebswellen gekoppelt ist. Um eine kostengünstige und eine verlustoptimierte Antriebsanordnung zu schaffen, ist vorgesehen, dass ein erster Antriebspfad für einen ersten Fahrbereich beziehungsweise für eine erste Übersetzungsstufe über das stufenlos verstellbare Getriebe vorgesehen ist und dass ein unabhängig bzw. paral lel vom ersten Antriebspfad zweiter Antriebspfad für einen zweiten Fahrbereich beziehungs weise für eine zweite Übersetzungsstufe über den Direkttrieb vorgesehen ist. Demzufolge wird eine elektrische Antriebsanordnung mit einem der elektrischen Maschine nachgeschalteten stufen los verstellbaren Getriebe sowie einem parallel dazu vorgesehenen Direkttrieb zum Beispiel über eine Welle mit einem Stirnrad oder dergleichen realisiert. Thus, an electric drive arrangement for a vehicle with at least one electrical machine with a rotor shaft as the drive shaft is proposed, which has at least one continuously variable transmission and at least one direct drive and at least one coupling element for realizing at least two driving ranges with an output differential for driving is coupled by output shafts. In order to create a cost-effective and loss-optimized drive arrangement, provision is made for a first drive path to be provided for a first driving range or for a first gear ratio via the continuously variable transmission and for a second drive path for a second driving range that is independent or parallel to the first drive path or is provided for a second gear stage via the direct drive. Accordingly, an electrical drive arrangement is implemented with a continuously variable transmission connected downstream of the electrical machine and a direct drive provided parallel thereto, for example via a shaft with a spur gear or the like.
Um zwischen den beiden Fahrbereichen beziehungsweise zwischen den beiden Überset zungsstufen umschalten zu können, ist zumindest eine der Antriebswelle und dem Abtrieb des stufen los verstellbaren Getriebes sowie der Welle des Direkttriebes zugeordnete Kupp lungseinrichtung oder dergleichen vorgesehen. In order to be able to switch between the two driving ranges or between the two gear ratios, at least one of the drive shaft and the output of the continuously variable transmission and the coupling device or the like assigned to the shaft of the direct drive is provided.
Durch die Verwendung des Direkttriebes bzw. des Direktganges, bei der bzw. bei dem eine 1:1 Übersetzung vorgesehen ist, welches bedeutet, dass Antriebswelle und Welle des Direkt triebes gleiche Drehzahlen aufweisen, wird der Wirkungsgrad beim Betrieb der erfindungs gemäßen elektrischen Antriebsanordnung optimiert. Beispielsweise kann der Direkttrieb durch eine Welle mit einem Zahnradpaar beziehungsweise Stirnradpaar gebildet werden, welches die Verbindung zum Abtriebsdifferential realisiert. By using the direct drive or direct gear, in which or in which a 1: 1 ratio is provided, which means that the drive shaft and shaft of the direct drive have the same speeds, the efficiency in the operation of the electric drive assembly according to the invention is optimized. For example, the direct drive can be formed by a shaft with a gear pair or spur gear pair, which establishes the connection to the output differential.
Im Rahmen einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass zum Schalten des Antriebspfades für den ersten Fahrbereich die Antriebswelle der elektrischen Maschine mit einem Antrieb des stufenlos verstellbaren Getriebes verbunden ist und ein Abtrieb des stufenlos verstellbaren Getriebes über ein erstes Kupplungselement mit dem Abtriebsdiffe rential verbunden ist. In the context of an advantageous embodiment of the invention it is provided that for switching the drive path for the first driving range, the drive shaft of the electric machine is connected to a drive of the continuously variable transmission and an output of the continuously variable transmission is connected to the output differential via a first coupling element .
Zum Schalten des zweiten Antriebspfades ist die Antriebswelle der elektrischen Maschine über das erste Kupplungselement mit einer Welle des mit dem Abtriebsdifferential verbunde nen Stirnrades als Direkttrieb gekoppelt. Somit wird bei dem zweiten Antriebspfad parallel zum ersten Antriebspfad der Direkttrieb ohne das stufenlos verstellbare Getriebe realisiert, indem vorzugsweise der Antrieb und der Abtrieb des stufenlosen Getriebes abgekoppelt sind. Über das erste Kupplungselement ergibt sich eine komfortable Umschaltung zwischen den beiden Fahrbereichen. To switch the second drive path, the drive shaft of the electric machine is coupled via the first coupling element to a shaft of the spur gear connected to the output differential as a direct drive. Thus, in the second drive path parallel to the first drive path, the direct drive is implemented without the continuously variable transmission, in that the drive and the output of the continuously variable transmission are preferably decoupled. The first coupling element makes it easy to switch between the two driving ranges.
Bei der vorgeschlagenen elektrischen Antriebsanordnung wird bevorzugt der erste Fahrbe reich zum Anfahren vorgesehen, während der zweite Fahrbereich zum verlustoptimierten Dauerfahrbereich verwendet wird. Demzufolge kann beim ersten Fahrbereich über das stu fenlos verstellbare Getriebe eine größere Anfahrübersetzung bereitgestellt werden, sodass in vorteilhafterweise eine kleinere kostengünstigere elektrische Maschine mit gleicher Leistung eingesetzt werden kann. Demzufolge wird die Übersetzung des Gesamtantriebs so gewählt, dass im Anfahrvorgang, also im ersten Fahrbereich, wenn das stufenlos verstellbare Getrie- be beziehungsweise CVT-Getriebe mit dem Abtriebsdifferential gekoppelt ist, eine Überset zung ins Langsame, das heißt eine momenterhöhende Übersetzung, wirkt. Parallel zum stu fenlos verstellbaren Getriebe wird der Direkttrieb als zweiter Fahrbereich quasi als verlustop timierter Dauerfahrbereich verwendet. Da beim Direkttrieb eine 1 :1 Übersetzung realisiert wird, ergeben sich in diesem zweiten Fahrbereich besonders geringe Verluste. In the proposed electric drive arrangement, the first driving range is preferably provided for starting, while the second driving range is used for the loss-optimized continuous driving range. As a result, a larger starting ratio can be provided in the first driving range via the continuously adjustable transmission, so that advantageously a smaller, more cost-effective electrical machine with the same output can be used. Accordingly, the transmission ratio of the overall drive is selected so that in the starting process, i.e. in the first driving range, when the continuously adjustable transmission be or CVT gearbox is coupled to the output differential, a gear ratio to slow speed, i.e. a torque-increasing ratio, acts. In parallel with the continuously variable transmission, the direct drive is used as a second driving range, so to speak as a loss-optimized continuous driving range. Since a 1: 1 ratio is implemented with the direct drive, there are particularly low losses in this second driving range.
Dadurch, dass ein stufenlos verstellbares Getriebe bei der vorgeschlagenen elektrischen Antriebsanordnung vorgesehen ist, ergibt sich der Vorteil, dass zum Umschalten zwischen dem ersten Fahrbereich und dem zweiten Fahrbereich die Übersetzung des stufen los ver stellbaren Getriebes derart verstellbar ist, dass die Drehzahl der Antriebswelle mit der Dreh zahl des Abtriebes des stufenlos verstellbaren Getriebes sowie mit der Drehzahl des Direkt triebes identisch sind. Demzufolge werden die Drehzahlen synchronisiert, sodass die Um schaltung zwischen den Fahrbereichen zugkraftunterbrechungsfrei durchgeführt werden kann, ohne dass aufwändige und kostenintensive reibschlüssige Kupplungselemente einge setzt werden. Demzufolge werden vorzugsweise kostengünstige und schleppverlustarme formschlüssige Schaltklauenkupplungen bei der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung verwendet, sodass nicht nur die Kosten, sondern auch die Betriebsweise weiter optimiert werden können, indem unnötige Schleppverluste reduziert beziehungsweise vermieden wer den. The fact that a continuously variable transmission is provided in the proposed electric drive arrangement results in the advantage that to switch between the first driving range and the second driving range, the translation of the continuously adjustable transmission can be adjusted such that the speed of the drive shaft with the Speed of the output of the continuously variable transmission and the speed of the direct drive are identical. As a result, the speeds are synchronized so that the switchover between the driving ranges can be carried out without interruption of the tractive effort, without complex and cost-intensive frictional coupling elements being used. Accordingly, preferably inexpensive and low drag loss positive shift dog clutches are used in the drive arrangement according to the invention, so that not only the costs, but also the mode of operation can be further optimized by reducing or avoiding unnecessary drag losses.
Um die Betriebsweise bei der vorgeschlagenen elektrischen Antriebsanordnung weiter zu verbessern, kann im Rahmen einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass die Antriebswelle der elektrischen Maschine über ein zweites Kupplungselement mit dem Antrieb des stufenlos verstellbaren Getriebes koppelbar oder von dem Antrieb des stufenlos verstellbaren Getriebes entkoppelbar ist. Aufgrund dieser lösbaren Verbindung zwischen der Antriebswelle und dem Antrieb des stufen losen Getriebes kann bei einem Be trieb im zweiten Fahrbereich der Antrieb und der Abtrieb des stufenlos verstellbaren Getrie bes von der Antriebswelle der elektrischen Maschine entkoppelt werden und somit Verluste weiter reduziert werden. In order to further improve the operation of the proposed electric drive arrangement, a further variant of the invention can provide that the drive shaft of the electric machine can be coupled to the drive of the continuously variable transmission or decoupled from the drive of the continuously variable transmission via a second coupling element is. Due to this detachable connection between the drive shaft and the drive of the continuously variable transmission, the drive and the output of the continuously variable transmission can be decoupled from the drive shaft of the electric machine and thus losses can be further reduced.
Eine weitere besonders optimierte Betriebsweise kann bei der elektrischen Antriebsanord nung der Erfindung dadurch realisiert werden, dass die Antriebswelle der elektrischen Ma schine im geöffneten Zustand des ersten Kupplungselements von dem Abtriebsdifferential entkoppelt ist. Damit besteht die Möglichkeit, den Antrieb vom Abtrieb zu trennen und somit die Verluste bei einer Segelfunktion, das heißt Fahren ohne Antriebsleistung, deutlich zu verringern. Im Rahmen einer nächsten Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass als stu fenlos verstellbares Getriebe ein verstellbares Reibkörpergetriebe mit gleicher Drehrichtung am Antrieb und Abtrieb vorgesehen ist. Durch die Drehrichtungsidentität von Antrieb und Abtrieb ergibt sich der Vorteil, dass keine zusätzliche Drehrichtungsumkehr durch zusätzli che Bauelemente, wie zum Beispiel Zwischenwellen oder dergleichen, erforderlich ist, wel ches beispielsweise bei der Verwendung eines Umschlingungsgetriebes als stufen los ver stellbares Getriebe notwendig wäre. Hierbei hat es sich als besonders vorteilhaft herausge stellt, wenn als Reibkörper Kugelkörper bei dem Reibkörpergetriebe verwendet werden, de ren Rotationsachse zum Einstellen der Übersetzung verstellbar sind. Vorzugweise ist die Verwendung eines Planeten-Kugelgetriebes von Escher-Wyss. Another particularly optimized mode of operation can be implemented in the electrical drive arrangement of the invention in that the drive shaft of the electrical machine is decoupled from the output differential in the open state of the first coupling element. This makes it possible to separate the drive from the output and thus significantly reduce the losses in a sailing function, i.e. driving without drive power. In the context of a next development of the invention it can be provided that an adjustable friction body gear with the same direction of rotation on the drive and output is provided as a continuously adjustable gear. The identical direction of rotation of the drive and output has the advantage that no additional direction of rotation reversal by additional components, such as intermediate shafts or the like, is required, which would be necessary, for example, when using a belt drive as a continuously adjustable transmission. It has turned out to be particularly advantageous if spherical bodies are used as the friction body in the friction body transmission, the axis of rotation of which can be adjusted to adjust the translation. The use of a planetary ball gear from Escher-Wyss is preferred.
Eine besonders bauraumsparende Anordnung wird bei der vorgeschlagenen elektrischen Antriebsanordnung dadurch realisiert, dass das stufen los verstellbare Getriebe koaxial zur Antriebswelle der elektrischen Maschine angeordnet ist. Demzufolge wird radialer Bauraum bei dieser Art der Anordnung eingespart. Es ist denkbar, dass je nach Anwendungsfall auch eine andere, zum Beispiel achsparallele Anordnung, vorgesehen wird. A particularly space-saving arrangement is implemented in the proposed electric drive arrangement in that the continuously variable transmission is arranged coaxially to the drive shaft of the electric machine. As a result, radial installation space is saved with this type of arrangement. It is conceivable that, depending on the application, a different arrangement, for example axially parallel, is also provided.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung schlägt ein Fahrzeug mit der vorbeschriebe nen elektrischen Antriebsanordnung vor, wobei sich die bereits beschriebenen und weitere Vorteile ergeben. Besonders bevorzugt ist die Ausführung des elektrischen Antriebes als Achsantrieb bei dem Fahrzeug. Another aspect of the present invention proposes a vehicle with the above-described electric drive arrangement, resulting in the advantages already described and other advantages. It is particularly preferred to design the electric drive as an axle drive in the vehicle.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. The present invention is further explained below with reference to the drawings.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungsvariante einer elektrischen An triebsanordnung in einem ersten Fahrbereich über einen ersten Antriebspfad; 1 shows a basic illustration of a first embodiment variant of an electrical drive arrangement in a first driving range via a first drive path;
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung der ersten Ausführungsvariante der elektrischen Antriebsan ordnung in einem zweiten Fahrbereich über einen zweiten Antriebspfad; 2 shows a basic illustration of the first embodiment variant of the electric drive arrangement in a second driving range over a second drive path;
Fig 3 eine Prinzipdarstellung der ersten Ausführungsvariante der elektrischen Antriebsan ordnung beim Umschalten zwischen den beiden Fahrbereichen in einer Zwischenstel lung eines ersten Kupplungselementes; 3 shows a schematic diagram of the first variant embodiment of the electric drive arrangement when switching between the two driving ranges in an intermediate position of a first coupling element;
Fig. 4 eine Prinzipdarstellung der ersten Ausführungsvariante der elektrischen Antriebsan ordnung mit vom Abtriebsdifferential entkoppelter Antriebswelle einer elektrischen Maschine; Fig. 5 eine Prinzipdarstellung einer bevorzugten Ausführung eines stufen los verstellbaren Getriebes als Reibkörpergetriebe mit Kugelkörpern; 4 shows a schematic diagram of the first embodiment variant of the electrical drive arrangement with the drive shaft of an electrical machine decoupled from the output differential; 5 shows a basic illustration of a preferred embodiment of a continuously variable transmission as a friction body transmission with spherical bodies;
Fig. 6 eine Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungsvariante der elektrischen An triebsanordnung mit einem zweiten Kupplungselement zum Entkoppeln eines Antrie bes des stufen los verstellbaren Getriebes von der Abtriebswelle in dem ersten Fahr bereich über den ersten Antriebspfad; und 6 shows a schematic representation of a second embodiment variant of the electrical drive arrangement with a second coupling element for decoupling a drive of the continuously variable transmission from the output shaft in the first driving range via the first drive path; and
Fig. 7 eine Prinzipdarstellung der zweiten Ausführungsvariante der elektrischen Antriebsan ordnung in dem zweiten Fahrbereich über den zweiten Antriebspfad. 7 shows a basic illustration of the second embodiment variant of the electric drive arrangement in the second driving range via the second drive path.
In den Figuren 1 bis 7 ist eine erfindungsgemäße elektrische Antriebsanordnung für ein Fahrzeug als Elektroantrieb mit zwei Fahrbereichen anhand von verschiedenen Ansichten und exemplarisch anhand einer ersten und zweiten Ausführungsvariante beispielhaft darge stellt. In FIGS. 1 to 7, an electric drive arrangement according to the invention for a vehicle as an electric drive with two driving areas is illustrated by way of example with the aid of different views and with the aid of a first and second embodiment variant.
Unabhängig von den beiden Ausführungsvarianten umfasst die Antriebsanordnung für ein Fahrzeug zumindest eine elektrische Maschine EM, die vorzugsweise sowohl als Motor als auch als Generator betreibbar ist. Die Rotorwelle der elektrischen Maschine EM bildet eine Antriebswelle 1 , die über ein stufenlos verstellbares Getriebe 2 und über zumindest einen Direkttrieb 3 sowie über zumindest ein erstes Kupplungselement 4 zum Realisieren von zu mindest zwei Fahrbereichen mit einem Abtriebsdifferential 5 zum An treiben von Abtriebswel len 6, 7 gekoppelt ist. Regardless of the two embodiment variants, the drive arrangement for a vehicle comprises at least one electrical machine EM, which can preferably be operated both as a motor and as a generator. The rotor shaft of the electric machine EM forms a drive shaft 1, which via a continuously variable transmission 2 and at least one direct drive 3 and at least one first coupling element 4 for realizing at least two driving ranges with an output differential 5 for driving output shafts 6, 7 is coupled.
Um eine besonders kostengünstige und optimierte Betriebsweise aufweisende Antriebsan ordnung zu realisieren, ist ein erster Antriebspfad für einen ersten Fahrbereich über das stu fenlos verstellbare Getriebe 2 vorgesehen und ein unabhängig vom ersten Antriebspfad aus geführter zweiter Antriebspfad für einen zweiten Fahrbereich über den Direkttrieb 3 vorgese hen. In order to achieve a particularly cost-effective and optimized operating mode, a first drive path is provided for a first driving range via the steplessly adjustable transmission 2 and a second drive path, independently of the first drive path, is provided for a second driving range via the direct drive 3.
Auf diese Weise wird eine elektrische Antriebsanordnung mit einer elektrischen Maschine EM mit nachgeschaltetem stufenlos verstellbaren Getriebe 2 und parallel dazu angeordneten Direkttrieb 3 über eine Welle 13 und ein Stirnrad 14 realisiert. In this way, an electrical drive arrangement with an electrical machine EM with a downstream continuously variable transmission 2 and a direct drive 3 arranged parallel to it is implemented via a shaft 13 and a spur gear 14.
Zum Schalten der beiden Fahrbereiche ist ein erstes Kupplungselement 4 vorgesehen, wel ches als formschlüssige Kupplungsklaue in Schiebemuffenausfertigung vorgesehen ist. So mit wird eine elektrische Antriebsanordnung in zwei Fahrbereichsausführungen realisiert, wobei der Umschaltvorgang zwischen den Fahrbereichen synchron bei Drehzahlgleichheit von Antriebswelle 1 und Abtrieb 9 sowie Welle 13 des Direkttriebes 3 erfolgt und somit formschlüssige Schaltelemente beziehungsweise Kupplungselemente 4, 11 eingesetzt wer den können. To switch the two driving ranges, a first coupling element 4 is provided, wel Ches is provided as a positive coupling claw in sliding sleeve design. In this way, an electrical drive arrangement is implemented in two drive range designs, the switching process between the drive ranges taking place synchronously with the same speed of drive shaft 1 and output 9 as well as shaft 13 of direct drive 3 and thus form-fitting switching elements or coupling elements 4, 11 used who can.
Das stufenlos verstellbare Getriebe 2 ist koaxial zur Antriebswelle 1 der elektrischen Maschi ne EM angeordnet. Beispielhaft ist als stufenlos verstellbares Getriebe 2 ein Reibkörperge triebe mit Kugelkörpern vorgesehen, welches im Detail in Figur 5 gezeigt ist. In vorteilhafter weise weisen bei einem derartigen stufen los verstellbaren Getriebe 2 der Antrieb 8 und der Abtrieb 9 die gleiche Drehrichtung auf, sodass eine Drehrichtungsumkehr nicht erforderlich ist. Das stufenlos verstellbare Getriebe 2 umfasst eine Spreizung, welche sich durch die An fahrübersetzung geteilt durch die Direktübersetzung von >1 ,7 ergibt, während die Spreizung des stufen los verstellbaren Getriebes 2 < als 4 ist. The continuously variable transmission 2 is arranged coaxially to the drive shaft 1 of the electrical Maschi ne EM. For example, a friction body gear with spherical bodies is provided as the continuously variable transmission 2, which is shown in detail in FIG. In such a continuously variable transmission 2, the drive 8 and the output 9 advantageously have the same direction of rotation, so that a reversal of the direction of rotation is not necessary. The continuously variable transmission 2 comprises a spread, which results from the driving ratio divided by the direct ratio of> 1.7, while the spread of the continuously variable transmission 2 is <4.
In den Figuren 1 bis 5 ist beispielhaft eine erste Ausführungsvariante der elektrischen An triebsanordnung dargestellt, bei der lediglich ein erstes Kupplungselement 4 vorgesehen ist. In FIGS. 1 to 5, a first variant embodiment of the electrical drive arrangement is shown by way of example, in which only a first coupling element 4 is provided.
Figur 1 zeigt die Antriebsanordnung bei geschaltetem ersten Antriebspfad für den ersten Fahrbereich, bei dem die Antriebswelle 1 der elektrischen Maschine EM mit dem Antrieb 8 des stufen los verstellbaren Getriebes 2 verbunden ist und der Abtrieb 9 des stufenlos ver stellbaren Getriebes 2 ist über ein verschiebbares Mitnahmeprofil beziehungsweise mit einer verschiebbaren Mitnahmeverzahnung 10 des ersten Kupplungselementes 4 mit der Welle 13 des mit dem Abtriebsdifferential 5 verbundenen Stirnrades 14 gekoppelt. Figure 1 shows the drive arrangement with the first drive path switched for the first driving range, in which the drive shaft 1 of the electric machine EM is connected to the drive 8 of the continuously variable transmission 2 and the output 9 of the continuously adjustable transmission 2 is via a slidable drive profile or coupled to the shaft 13 of the spur gear 14 connected to the output differential 5 with a displaceable drive toothing 10 of the first coupling element 4.
In Figur 2 ist der geschaltete zweite Antriebspfad für den zweiten Fahrbereich dargestellt. Hierbei ist vorgesehen, dass die Antriebswelle 1 der elektrischen Maschine EM über das verschiebbare Mitnahmeprofil 10 des ersten Kupplungselementes 4 mit der Welle 13 des mit dem Abtriebsdifferential 5 verbundenen Stirnrades 14 als Direkttrieb 3 gekoppelt ist. The switched second drive path for the second driving range is shown in FIG. It is provided here that the drive shaft 1 of the electrical machine EM is coupled as a direct drive 3 to the shaft 13 of the spur gear 14 connected to the output differential 5 via the displaceable driver profile 10 of the first coupling element 4.
Der erste Fahrbereich ist zum Anfahren vorgesehen, während der zweite Fahrbereich als verlustoptimierter Dauerfahrbereich vorgesehen ist. The first driving range is provided for starting, while the second driving range is provided as a loss-optimized continuous driving range.
In Figur 3 ist eine Zwischenschaltstellung des ersten Kupplungselements 4 zum Umschalten zwischen dem ersten Fahrbereich und dem zweiten Fahrbereich dargestellt, bei dem die Übersetzung des stufenlos verstellbaren Getriebes 2 derart verstellt wird, dass die Drehzahl der Antriebswelle 1 der elektrischen Maschine EM mit der Drehzahl des Direkttriebes 3 und der Drehzahl des Abtriebes 9 des stufen los verstellbaren Getriebes 2 identisch ist. Hierzu ist das verschiebbare Mitnahmeprofil 10 des ersten Kupplungselementes 4 einerseits sowohl mit dem Abtrieb 9 des stufen los verstellbaren Getriebes 2 als auch mit der Antriebswelle 1 der elektrischen Maschine EM und andererseits mit der Welle 13 des Direkttriebes 3 verbun den. In Figure 3, an intermediate switching position of the first clutch element 4 for switching between the first driving range and the second driving range is shown, in which the translation of the continuously variable transmission 2 is adjusted such that the speed of the drive shaft 1 of the electrical machine EM with the speed of the direct drive 3 and the speed of the output 9 of the continuously variable transmission 2 is identical. For this purpose, the displaceable driver profile 10 of the first coupling element 4 is connected on the one hand to both the output 9 of the continuously variable transmission 2 and to the drive shaft 1 the electrical machine EM and on the other hand with the shaft 13 of the direct drive 3 verbun the.
Figur 4 zeigt die erste Ausführungsvariante der elektrischen Antriebsanordnung in einem vom Abtriebsdifferential 5 entkoppelten Zustand. Dies wird dadurch erreicht, dass das erste Kupplungselement 4 mit dem verschiebbaren Mitnahmeprofil 10 weder mit dem Abtrieb 9 des stufen los verstellbaren Getriebes 2 und mit der Antriebswelle 1 der elektrischen Maschi ne EM noch mit der Welle 13 des Direkttriebes 3 in Eingriff steht. Dieser entkoppelte Zustand zwischen elektrischer Maschine EM und Abtriebsdifferential 5 dient beispielsweise zur Aus führung einer Segelfunktion. FIG. 4 shows the first embodiment variant of the electric drive arrangement in a state that is decoupled from the output differential 5. This is achieved in that the first coupling element 4 with the slidable driver profile 10 is not in engagement with the output 9 of the continuously variable transmission 2 and with the drive shaft 1 of the electrical machine EM or with the shaft 13 of the direct drive 3. This decoupled state between the electrical machine EM and the output differential 5 is used, for example, to perform a sailing function.
Figur 5 zeigt eine Prinzipdarstellung eines als Reibkörpergetriebe dargestellten stufenlos verstellbaren Getriebes 2 im Detail. Hieraus ist ersichtlich, dass Kugelkörper als Reibkörper vorgesehen sind, deren Rotationsachse 15 durch Strichlinien in Figur 5 angedeutet ist, wobei durch eine Verstellung der Rotationsachse 15 die Übersetzung des stufen los verstellbaren Getriebes 2 verstellt wird. FIG. 5 shows a basic illustration of a continuously variable transmission 2 shown as a friction body transmission in detail. It can be seen from this that spherical bodies are provided as friction bodies, the axis of rotation 15 of which is indicated by dashed lines in FIG. 5, the translation of the continuously variable transmission 2 being adjusted by adjusting the axis of rotation 15.
In Figur 6 und 7 ist die zweite Ausführungsvariante der elektrischen Antriebsanordnung bei spielhaft gezeigt. Im Unterschied zur ersten Ausführungsvariante ist bei der zweiten Ausfüh rungsvariante ein zweites Kupplungselement 11 vorgesehen, mit dem auch der Antrieb 8 des stufenlos verstellbaren Getriebes 2 von der Antriebswelle 1 der elektrischen Maschine EM entkoppelt werden kann, um die Verluste im zweiten Fahrbereich, wenn ausschließlich der Direkttrieb 3 wirkt, zu minimieren. In Figures 6 and 7, the second variant of the electric drive arrangement is shown in the example. In contrast to the first variant, a second coupling element 11 is provided in the second variant, with which the drive 8 of the continuously variable transmission 2 can also be decoupled from the drive shaft 1 of the electrical machine EM in order to reduce the losses in the second driving range, if only the Direct drive 3 acts to minimize.
Figur 6 zeigt die zweite Ausführungsvariante im ersten Fahrbereich, bei der ein verschiebba res Mitnahmeprofil 12 beziehungsweise eine verschiebbare Mitnahmeverzahnung 12 des zweiten Kupplungselements 11 mit der Antriebswelle 1 verbunden ist, während das Mitnah meprofil 10 des ersten Kupplungselements 4 den Abtrieb 9 des stufen los verstellbaren Ge triebes 2 mit dem Direkttrieb 3 verbindet. Figure 6 shows the second embodiment in the first driving range, in which a sliding res driving profile 12 or a sliding driving toothing 12 of the second coupling element 11 is connected to the drive shaft 1, while the driving profile 10 of the first coupling element 4, the output 9 of the continuously adjustable Ge Drive 2 connects with the direct drive 3.
In Figur 7 ist der zweite Fahrbereich dargestellt, bei dem der Direkttrieb 3 über das Mitnah meprofil 10 des ersten Kupplungselements 4 mit der Antriebswelle 1 der elektrischen Ma schine EM 3 verbunden ist. Zur Verlustreduzierung ist das stufenlos verstellbare Getriebe 2 nicht mit der Antriebswelle 1 der elektrischen Maschine EM verbunden. Demzufolge ist das Mitnahmeprofil 12 des zweiten Kupplungselements 11 auch nicht mit der Antriebswelle 1 der elektrischen Maschine EM verbunden. Bezuqszeichen FIG. 7 shows the second driving range in which the direct drive 3 is connected to the drive shaft 1 of the electrical machine EM 3 via the entrainment profile 10 of the first coupling element 4. To reduce losses, the continuously variable transmission 2 is not connected to the drive shaft 1 of the electrical machine EM. Accordingly, the driving profile 12 of the second coupling element 11 is also not connected to the drive shaft 1 of the electrical machine EM. Reference symbol
1 Antriebswelle 1 drive shaft
2 stufen los verstellbares Getriebe 2 continuously adjustable gear
3 Direkttrieb 3 direct drive
4 erstes Kupplungselement 4 first coupling element
5 Abtriebsdifferential 5 output differential
6, 7 Abtriebswellen 6, 7 output shafts
8 Antrieb des stufenlos verstellbaren Getriebes 8 Drive of the infinitely variable transmission
9 Abtrieb des stufenlos verstellbaren Getriebes 9 Output of the continuously variable transmission
10 verschiebbares Mitnahmeprofil des ersten Kupplungselements10 slidable driving profile of the first coupling element
11 zweites Kupplungselement 11 second coupling element
12 verschiebbares Mitnahmeprofil des zweiten Kupplungselements12 slidable driving profile of the second coupling element
13 Welle 13 wave
14 Stirnrad 14 spur gear
15 Rotationsachse 15 axis of rotation
EM elektrische Maschine EM electric machine

Claims

Patentansprüche Claims
1. Elektrische Antriebsanordnung für ein Fahrzeug mit zumindest einer elektrischen Maschi ne (EM) mit einer Rotorwelle als Antriebswelle (1), die über ein stufen los verstellbares Ge triebe (2) und über zumindest einen Direkttrieb (3) sowie über zumindest ein Kupplungsele ment (4, 11) zum Realisieren von zumindest zwei Fahrbereichen mit einem Abtriebsdifferen tial (5) zum Antreiben von Abtriebswellen (6, 7) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Antriebspfad für einen ersten Fahrbereich über das stufenlos verstellbare Getriebe (2) vorgesehen ist und dass ein parallel zum ersten Antriebspfad angeordneter zweiter An triebspfad für einen zweiten Fahrbereich über den Direkttrieb (3) vorgesehen ist. 1. Electric drive arrangement for a vehicle with at least one electrical Maschi ne (EM) with a rotor shaft as the drive shaft (1), the element via a continuously adjustable Ge gear (2) and at least one direct drive (3) and at least one clutch element (4, 11) is coupled to implement at least two driving ranges with an output differential (5) for driving output shafts (6, 7), characterized in that a first drive path is provided for a first driving range via the continuously variable transmission (2) and that a second drive path arranged parallel to the first drive path is provided for a second driving range via the direct drive (3).
2. Elektrische Antriebsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zum Schalten des ersten Antriebspfades für den ersten Fahrbereich die Antriebswelle (1) der elektrischen Maschine (EM) mit einem Antrieb (8) des stufen los verstellbaren Getriebes (2) verbunden ist und ein Abtrieb (9) des stufen los verstellbaren Getriebes (2) über ein erstes Kupplungselements (4) mit dem Abtriebsdifferential (5) verbunden ist. 2. Electric drive arrangement according to claim 1, characterized in that for switching the first drive path for the first driving range, the drive shaft (1) of the electric machine (EM) is connected to a drive (8) of the continuously variable transmission (2) and a The output (9) of the continuously variable transmission (2) is connected to the output differential (5) via a first coupling element (4).
3. Elektrische Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schalten des zweiten Antriebspfades die Antriebswelle (1) der elektrischen Maschine (EM) über das erste Kupplungselement (4) mit einer Welle (13) eines mit dem Abtriebsdiffe rential (5) verbundenen Stirnrades (14) als Direkttrieb (3) verbunden ist. 3. Electric drive arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that for switching the second drive path, the drive shaft (1) of the electric machine (EM) via the first coupling element (4) with a shaft (13) one with the Abtriebsdifferential (5 ) connected spur gear (14) is connected as a direct drive (3).
4. Elektrische Antriebsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der erste Fahrbereich zum Anfahren vorgesehen ist, und dass der zweite Fachbereich als verlustoptimierter Dauerfahrbereich vorgesehen ist. 4. Electric drive arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the first driving range is provided for starting, and that the second specialist area is provided as a loss-optimized continuous driving range.
5. Elektrische Antriebsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass zum Umschalten zwischen dem ersten Fahrbereich und dem zweiten Fahrbereich die Übersetzung des stufen los verstellbaren Getriebes (2) derart verstellbar ist, dass die Drehzahl der Antriebswelle (1) und die Drehzahl des Abtriebs (9) des stufenlos ver stellbaren Getriebes (2) sowie die Drehzahl des Direkttriebes (3) identisch sind. 5. Electric drive arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that for switching between the first driving range and the second driving range, the translation of the continuously adjustable transmission (2) is adjustable such that the speed of the drive shaft (1) and the speed the output (9) of the continuously adjustable gear (2) and the speed of the direct drive (3) are identical.
6. Elektrische Antriebsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) der elektrischen Maschine (EM) und der Antrieb (8) des stufen los verstellbaren Getriebes (2) über ein zweites Kupplungselement (11) lösbar miteinander verbunden sind. 6. Electric drive arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the drive shaft (1) of the electric machine (EM) and the drive (8) of the continuously variable transmission (2) via a second coupling element (11) releasably connected to one another are.
7. Elektrische Antriebsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) der elektrischen Maschine (EM) und das Abtriebs differential (5) über das erste Kupplungselement (4) entkoppelbar sind. 7. Electric drive arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the drive shaft (1) of the electric machine (EM) and the output differential (5) can be decoupled via the first coupling element (4).
8. Elektrische Antriebsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das erste Kupplungselement (4) und/oder das zweite Kupplungselement (11) als formschlüssiges Schaltklauenelement ausgeführt sind. 8. Electric drive arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the first coupling element (4) and / or the second coupling element (11) are designed as a form-fitting shift claw element.
9. Elektrische Antriebsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass als stufenlos verstellbares Getriebe (2) ein verstellbares Reibkörperge triebe mit gleicher Drehrichtung von Antrieb (8) und Abtrieb (9) vorgesehen ist. 9. Electrical drive arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that an adjustable Reibkörperge gear with the same direction of rotation of the drive (8) and output (9) is provided as a continuously variable transmission (2).
10. Elektrische Antriebsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Reibkörper Kugelkörper bei dem Reibkörpergetriebe vorgesehen sind, deren Rotationsachse (15) zur Einstellung der Übersetzung verstellbar ist. 10. Electric drive arrangement according to claim 9, characterized in that spherical bodies are provided as friction bodies in the friction body transmission, the axis of rotation (15) of which is adjustable for setting the translation.
11. Elektrische Antriebsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das stufen los verstellbare Getriebe (2) koaxial zur Antriebswelle (1) der elektrischen Maschine (EM) angeordnet ist. 11. Electrical drive arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the continuously adjustable transmission (2) is arranged coaxially to the drive shaft (1) of the electrical machine (EM).
12. Fahrzeug mit einer elektrischen Antriebsanordnung nach einem der vorangehenden An sprüche. 12. Vehicle with an electric drive arrangement according to one of the preceding claims.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100240492A1 (en) 2009-03-17 2010-09-23 Parag Vyas System for vehicle propulsion having and method of making same
DE102015200798B3 (en) * 2015-01-20 2016-06-16 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Gear arrangement for an electric motor of a vehicle and vehicle with the gear assembly
WO2018045146A1 (en) * 2016-08-31 2018-03-08 Dana Limited Electric axle transmission with a ball variator continuously variable planetary transmission with and without torque vectoring for electric and hybrid electric vehicles
US20190092157A1 (en) * 2017-09-27 2019-03-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric vehicle

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5937711A (en) 1998-03-19 1999-08-17 Ford Global Technologies, Inc. All wheel drive continuously variable transmission having dual mode operation
JP2018118546A (en) 2017-01-23 2018-08-02 トヨタ自動車株式会社 vehicle

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100240492A1 (en) 2009-03-17 2010-09-23 Parag Vyas System for vehicle propulsion having and method of making same
DE102015200798B3 (en) * 2015-01-20 2016-06-16 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Gear arrangement for an electric motor of a vehicle and vehicle with the gear assembly
WO2018045146A1 (en) * 2016-08-31 2018-03-08 Dana Limited Electric axle transmission with a ball variator continuously variable planetary transmission with and without torque vectoring for electric and hybrid electric vehicles
US20190092157A1 (en) * 2017-09-27 2019-03-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric vehicle

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