Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsanordnung für ein Fahrzeug mit einer ersten elektrischen Maschine mit einer ersten Rotorwelle und mit einer zweiten elektrischen Maschine mit einer zweiten Rotorwelle zum Antrieb zumindest einer ersten Abtriebswelle und einer zweiten Abtriebswelle über zumindest eine Getriebeübersetzung. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit der elektrischen Antriebsanordnung.

Beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2011 056 929 A1 ist ein Antriebsstrang eines rein elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs mit zwei Elektromaschinen bekannt. Der Antriebsstrang mit Einzelradaufhängung weist eine hintere Achse mit einem linken Achsabschnitt und einem rechten Achsenabschnitt auf, an denen jeweils über Abtriebswellen antreibbare Fahrzeugräder vorgesehen sind. Den Elektromaschinen ist jeweils ein Getriebe zugeordnet, um die jeweiligen Abtriebswellen der Achsabschnitte anzutreiben. Um die Antriebsleistung einer zugeordneten Elektromaschine auf den entsprechenden Achsabschnitt zu übertragen, ist neben dem Getriebe jeweils ein Kupplungselement vorgesehen. Demzufolge sind zwei Kupplungselemente vorhanden, um die Antriebsantriebsleistung jeder Elektromaschine auf den zugeordneten Achsabschnitt zu übertragen. Darüber hinaus ist ein weiteres Kupplungselement erforderlich, mit dem die Antriebsleistung einer der Elektromaschinen auf ein Differentialgetriebe übertragbar ist. Bei dem bekannten Antriebsstrang ist nur eine Übersetzungsstufe über die Getriebe möglich.

Es hat sich gezeigt, dass der Bauraumbedarf für einen derartigen Antriebsstrang erheblich begrenzt ist, sodass es notwendig ist, eine besonders bauraumgünstige Anordnung zu realisieren, mit der eine unabhängige oder auch gemeinsame Ansteuerungen der Abtriebswellen über die elektrischen Maschinen ermöglicht wird.

Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Antriebsanordnung der eingangs beschriebenen Gattung sowie ein Fahrzeug mit der Antriebsanordnung vorzuschlagen, welche besonders bauraumgünstig und kosten- günstig unabhängige oder auch gemeinsame Ansteuerungen der Abtriebswellen über die elektrische Maschinen mit mehreren Übersetzungsstufen realisieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 9 gelöst. Vorteilhafte und beanspruchte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen.

So it wird eine elektrische Antriebsanordnung für ein Fahrzeug mit einer ersten elektrischen Maschine mit einer ersten Rotorwelle und mit einer zweiten elektrischen Maschine mit einer zweiten Rotorwelle zum Antrieb zumindest einer ersten Abtriebswelle und einer zweiten Abtriebswelle über zumindest eine Getriebeübersetzung vorgeschlagen. Um eine besonders bauraumgünstige und kostengünstige Antriebsanordnung zum Realisieren mehrerer Übersetzungsstufe zu realisieren, ist vorgesehen, dass die erste Rotorwelle über eine erste Stirnradstufe mit einer ersten Zwischenwelle verbunden ist, wobei die erste Zwischenwelle über ein erstes Schaltelement mit der ersten Abtriebswelle zum Realisieren einer ersten Übersetzungsstufe verbindbar ist, wobei die erste Zwischenwelle über das erste Schaltelement und über ein Differentialgetriebe mit der ersten Abtriebswelle und der zweiten Abtriebswelle zum Realisieren der ersten Übersetzungsstufe verbindbar ist und wobei die erste Zwischenwelle über das erste Schaltelement und über das Differentialgetriebe mit der ersten Abtriebswelle und der zweiten Abtriebswelle zum Realisieren einer zweiten Übersetzungsstufe verbindbar ist, und dass die zweite Rotorwelle über eine zweite Stirnradstufe mit einer zweiten Zwischenwelle verbunden ist, wobei die zweite Zwischenwelle zum Realisieren der ersten Übersetzungsstufe über ein zweites Schaltelement mit der zweiten Abtriebswelle verbindbar ist.

Auf diese Weise werden mit der vorgeschlagenen elektrischen Antriebsanordnung mehrere Übersetzungsstufen mit nur zwei Schaltelementen realisiert. Zudem wird eine drehmomentgerichtete Ansteuerung der Abtriebswellen (torquevectoring) über die Rotorwellen der elektrischen Maschinen ermöglicht. Durch die entsprechende Ansteuerung der beiden Schaltelemente ist es möglich, die Leistung auf eine Abtriebswelle zu übertragen oder auch auf beide Abtriebswellen in beliebigen Verhältnissen aufzuteilen. Somit ist mit der vorgeschlagenen elektrischen Antriebsanord- nung eine Differentialsperre realisierbar. Ferner kann mit der Antriebsanordnung aufgrund der Ansteuerung der Schaltelemente auch eine Schlupfkontrolle an den Rädern der eine elektrische Antriebsachse bildenden Abtriebswellen des Fahrzeuges realisiert werden. Zudem wird eine besonders kompakte Bauweise bei der vorgeschlagenen Antriebsanordnung mit mehreren Übersetzungsstufen realisiert.

Zum besonders kompakten Anbinden der ersten elektrischen Maschine ist vorgesehen, dass die erste Rotorwelle mit einem ersten Stirnrad der ersten Stirnradstufe verbunden ist, wobei ein zweites Stirnrad der ersten Stirnradstufe ein erstes Stirnrad einer dritten Stirnradstufe bildet und mit der ersten Zwischenwelle verbunden ist, wobei ein zweites Stirnrad der dritten Stirnradstufe über das erste Schaltelement mit dem Differentialgetriebe verbindbar ist, wobei ein erstes Stirnrad einer vierten Stirnradstufe mit der ersten Zwischenwelle verbunden ist, und wobei ein zweites Stirnrad der vierten Stirnradstufe über das erste Schaltelement mit der ersten Abtriebswelle oder dem Differentialgetriebe verbindbar ist.

Um eine möglichst kostengünstige und bauraumgünstige Ausführung bei der vorgeschlagenen elektrischen Antriebsanordnung zu realisieren, um die verschiedenen Übersetzungsstufen und Antriebsmöglichkeiten mit nur einem der elektrischen Maschine zugeordneten ersten Schaltelement zu ermöglichen, sind dem Schaltelement mehrere Schaltstellungen zugeordnet. In einer ersten Schaltstellung des ersten Schaltelements ist ein Einzelradantrieb an der ersten Abtriebswelle mit der ersten Übersetzungsstufe vorgesehen, während in einer zweiten Schaltstellung des ersten Schaltelements eine Neutralstellung zum Entkoppeln der ersten Abtriebswelle vorgesehen ist. In einer dritten Schaltstellung des ersten Schaltelements ist ein Differentialbetrieb zum Ansteuern der ersten Abtriebswelle und der zweiten Abtriebswelle über die erste Übersetzungsstufe vorgesehen, während in einer vierten Schaltstellung des ersten Schaltelements eine Neutralstellung zum Entkoppeln der ersten Abtriebswelle und der zweiten Abtriebswelle vorgesehen ist. In einer fünften Schaltstellung des ersten Schaltelements ist ein Differentialbetrieb zum Ansteuern der ersten Abtriebswelle und der zweiten Abtriebswelle über die zweite Übersetzungsstufe vorgesehen, während in einer sechsten Schaltstellung des ersten Schaltelements eine Parksperrfunktion vorgesehen ist. Zum besonders kompakten Anbinden der zweiten elektrischen Maschine ist vorgesehen, dass die zweite Rotorwelle mit einem ersten Stirnrad der zweiten Stirnradstufe verbunden ist, wobei ein zweites Stirnrad der zweiten Stirnradstufe mit der zweiten Zwischenwelle verbunden ist, wobei ein erstes Stirnrad einer fünften Stirnradstufe mit der zweiten Zwischenwelle verbunden ist, und wobei ein zweites Stirnrad der fünften Stirnradstufe über das zweite Schaltelement mit der zweiten Abtriebswelle verbindbar ist.

Um eine möglichst kostengünstige und bauraumgünstige Ausführung bei der vorgeschlagenen elektrischen Antriebsanordnung zu realisieren, sind auch bei dem zweiten Schaltelement mehrere Schaltstellungen möglich. In einer ersten Schaltstellung des zweiten Schaltelements ist ein Einzelradantrieb an der zweiten Abtriebswelle mit der ersten Übersetzungsstufe vorgesehen und in einer zweiten Schaltstellung des zweiten Schaltelements ist eine Neutralstellung zum Entkoppeln der zweiten Abtriebswelle vorgesehen.

Eine Steigerung der Effizienz und eine Reduzierung der Kosten wird dadurch realisiert, dass sowohl das erste Schaltelement auch als auch das zweite Schaltelement jeweils als formschlüssige Kupplung ausgeführt sind. Vorzugsweise können Schaltklauen oder dergleichen verwendet werden, um die verschiedenen Schaltstellung kostengünstig und auch bauraumgünstig bei der vorgeschlagenen elektrischen Antriebsanordnung zu realisieren.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Fahrzeug mit zumindest einer vorbeschriebenen elektrischen Antriebsanordnung gelöst. Hieraus ergeben sich die bereits beschriebenen Vorteile und weitere Vorteile. Somit wird ein Fahrzeug mit zumindest einer drehmomentgerichtet antreibbaren elektrischen Achse zum Antreiben über mehrere Übersetzungsstufen der daran gelagerten Fahrzeugräder realisiert.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsanordnung bei einem Fahrzeug als elektrische Antriebsachse;

Fig. 2 eine schematische Ansicht der Antriebsanordnung in einer ersten Schaltstellung eines ersten Schaltelements und einer ersten Schaltstellung eines zweiten Schaltelements;

Fig.3 eine schematische Ansicht der Antriebsanordnung in einer zweiten Schaltstellung des ersten Schaltelements und einer zweiten Schaltstellung des zweiten Schaltelements;

Fig. 4 eine schematische Ansicht der Antriebsanordnung in einer dritten Schaltstellung des ersten Schaltelements und der zweiten Schaltstellung des zweiten Schaltelements;

Fig. 5 eine schematische Ansicht der Antriebsanordnung in einer vierten Schaltstellung des ersten Schaltelements und der zweiten Schaltstellung des zweiten Schaltelements;

Fig. 6 eine schematische Ansicht der Antriebsanordnung in einer fünften Schaltstellung des ersten Schaltelements und der zweiten Schaltstellung des zweiten Schaltelements; und

Fig. 7 eine schematische Ansicht der Antriebsanordnung in einer sechsten Schaltstellung des ersten Schaltelements und der zweiten Schaltstellung des zweiten Schaltelements.

In Figur 1 ist eine mögliche Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsanordnung eines Fahrzeuges 1 schematisch dargestellt, während in den Figuren 2 bis 7 verschiedene Schaltstellungen der beiden Schaltelemente K1 , K2 der Antriebsanordnung gezeigt sind.

Die elektrische Antriebsanordnung umfasst eine erste elektrische Maschine EM L mit einer ersten Rotorwelle 2 und eine zweite elektrische Maschine EM R mit einer zweiten Rotorwelle 3 zum Antrieb zumindest einer ersten Abtriebswelle 4 und einer zwei- ten Abtriebswelle 5. Die elektrische Antriebsanordnung bildet bei dem Fahrzeug 1 somit zumindest eine elektrische Antriebsachse, mit der die an den Abtriebswellen 4, 5 vorgesehenen Fahrzeugräder antreibbar sind.

Hierzu ist bei der vorgeschlagenen Antriebsanordnung vorgesehen, dass die erste Rotorwelle 2 über eine erste Stirnradstufe ST1 mit einer ersten Zwischenwelle 6 verbunden ist, wobei die erste Zwischenwelle 6 über das erste Schaltelement K1 mit der ersten Abtriebswelle 4 zum Realisieren einer ersten Übersetzungsstufe verbindbar ist, wobei die erste Zwischenwelle 6 über das erste Schaltelement K1 und über ein Differentialgetriebe 7 mit der ersten Abtriebswelle 4 und der zweiten Abtriebswelle 5 zum Realisieren der ersten Übersetzungsstufe verbindbar ist und wobei die erste Zwischenwelle 6 über das erste Schaltelement K1 und über das Differentialgetriebe 7 mit der ersten Abtriebswelle 4 und der zweiten Abtriebswelle 5 zum Realisieren einer zweiten Übersetzungsstufe verbindbar ist, und dass die zweite Rotorwelle 3 über eine zweite Stirnradstufe ST2 mit einer zweiten Zwischenwelle 8 verbunden ist, wobei die zweite Zwischenwelle 8 zum Realisieren der ersten Übersetzungsstufe über ein zweites Schaltelement K2 mit der zweiten Abtriebswelle 5 verbindbar ist.

Zur Anbindung der ersten elektrischen Maschine EM L ist die erste Rotorwelle 2 mit einem ersten Stirnrad 9 der ersten Stirnradstufe ST1 verbunden, während ein zweites Stirnrad der ersten Stirnradstufe ST1 ein erstes Stirnrad 10 einer dritten Stirnradstufe ST3 bildet und mit der ersten Zwischenwelle 6 verbunden ist. Ein zweites Stirnrad 11 der dritten Stirnradstufe ST3 ist über das erste Schaltelement K1 zumindest mit dem Differentialgetriebe 7 verbindbar, wobei ein erstes Stirnrad 12 einer vierten Stirnradstufe ST4 mit der ersten Zwischenwelle 6 verbunden ist, und wobei ein zweites Stirnrad 13 der vierten Stirnradstufe ST4 über das erste Schaltelement K1 zumindest mit der ersten Abtriebswelle 4 oder dem Differentialgetriebe 7 verbindbar ist.

Für das erste Schaltelement K1 ergeben sich mehrere Schaltstellungen. In einer ersten Schaltstellung 1 L des ersten Schaltelements K1 ist ein Einzelradantrieb an der ersten Abtriebswelle 4 mit der ersten Übersetzungsstufe vorgesehen. In einer zweiten Schaltstellung NL des ersten Schaltelements K1 ist eine Neutralstellung zum Entkoppeln der ersten Abtriebswelle 4 vorgesehen. In einer dritten Schaltstellung 1 D des ersten Schaltelements K1 ist ein Differentialbetrieb zum Ansteuern der ersten Abtriebswelle 4 und der zweiten Abtriebswelle 5 über die erste Übersetzungsstufe vorgesehen. In einer vierten Schaltstellung ND des ersten Schaltelements K1 ist eine Neutralstellung zum Entkoppeln der ersten Abtriebswelle 4 und der zweiten Abtriebswelle 5 vorgesehen. In einer fünften Schaltstellung 2D des ersten Schaltelements K1 ist ein Differentialbetrieb zum Ansteuern der ersten Abtriebswelle 4 und der zweiten Abtriebswelle 5 über die zweite Übersetzungsstufe vorgesehen und in einer sechsten Schaltstellung P des ersten Schaltelements K1 ist eine Parksperrfunktion vorgesehen ist.

Zur Anbindung der zweiten elektrischen Maschine EM R ist die zweite Rotorwelle 3 mit einem ersten Stirnrad 15 der zweiten Stirnradstufe ST2 verbunden, wobei ein zweites Stirnrad 16 der zweiten Stirnradstufe ST2 mit der zweiten Zwischenwelle 8 verbunden ist, wobei ein erstes Stirnrad 17 einer fünften Stirnradstufe ST5 mit der zweiten Zwischenwelle 8 verbunden ist, und wobei ein zweites Stirnrad 18 der fünften Stirnradstufe ST5 über das zweite Schaltelement K2 mit der zweiten Abtriebswelle 5 verbindbar ist.

Für das zweite Schaltelement K2 ergeben sich ebenfalls mehrere Schaltstellungen. In einer ersten Schaltstellung 1 R des zweiten Schaltelements K2 ist ein Einzelradantrieb an der zweiten Abtriebswelle 5 mit der ersten Übersetzungsstufe vorgesehen, während in einer zweiten Schaltstellung NR des zweiten Schaltelements K2 eine Neutralstellung zum Entkoppeln der zweiten Abtriebswelle 5 vorgesehen ist.

Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, sind sowohl das erste Schaltelement K1 als auch das zweite Schaltelement K2 als formschlüssige Kupplung ausgeführt.

In den Figuren 2 bis 7 sind verschiedene Schaltstellungen bei dem ersten Schaltelement K1 und dem zweiten Schaltelement K2 dargestellt.

In Figur 2 ist die erste Schaltstellung 1 L bei dem ersten Schaltelement K1 und die erste Schaltstellung 1 R bei dem zweiten Schaltelement K2 gezeigt, sodass ein Einzelradantrieb an beiden Abtriebswellen 4, 5 realisiert wird, bei dem die erste Ab- triebswelle 4 von der ersten elektrischen Maschine EM L und die zweite Abtriebswelle 5 von der zweiten elektrischen Maschine EM R angetrieben werden. In der ersten Schaltstellung 1 L des ersten Schaltelements K1 wird die erste elektrische Maschine EM L über die erste Stirnradstufe ST1 und die erste Zwischenwelle 6 sowie die vierte Stirnradstufe ST4 mit der ersten Abtriebswelle 4 verbunden, während in der ersten Schaltstellung 1 R des zweiten Schaltelements K2 die zweite elektrische Maschine EM R über die zweite Stirnradstufe ST2 und über die zweite Zwischenwelle 8 sowie über die fünfte Stirnradstufe ST5 mit der zweiten Abtriebswelle 5 verbunden wird.

In Figur 3 ist die zweite Schaltstellung NL bei dem ersten Schaltelement K1 und die zweite Schaltstellung NR bei dem zweiten Schaltelement K2 gezeigt, sodass ein entkoppelter Zustand (Disconnect) realisiert wird. In der zweiten Schaltstellung NL des ersten Schaltelements K1 ist die erste Abtriebswelle 4 von der ersten elektrischen Maschine EM L entkoppelt und in der zweiten Schaltstellung NR des zweiten Schaltelements K2 ist die zweite Abtriebswelle 5 von der zweiten elektrischen Maschine EM R entkoppelt.

In Figur 4 ist die dritte Schaltstellung 1 D bei dem ersten Schaltelement K1 und wieder die zweite Schaltstellung NR bei dem zweiten Schaltelement K2 gezeigt. Es wird ein Differentialbetrieb in der ersten Übersetzungsstufe über die erste elektrische Maschine EM L realisiert, während die zweite elektrische Maschine EM R abgekoppelt ist. In der dritten Schaltstellung 1 D des ersten Schaltelements K1 wird die erste elektrische Maschine EM L über die erste Stirnradstufe ST1 und die erste Zwischenwelle 6 sowie über die vierte Stirnradstufe ST4 mit einem Differentialkorb des Differentialgetriebes 7 zum Antrieb der ersten Abtriebswelle 4 und der zweiten Abtriebswelle 5 mit der ersten Übersetzungsstufe verbunden.

In Figur 5 ist die vierte Schaltstellung ND bei dem ersten Schaltelement K1 und wieder die zweite Schaltstellung NR bei dem zweiten Schaltelement K2 gezeigt. In der vierten Schaltstellung ND des ersten Schaltelements K1 werden die erste Abtriebswelle 4 und die zweite Abtriebswelle 5 von der ersten elektrischen Maschine EM L entkoppelt. In Figur 6 ist die fünfte Schaltstellung 2D bei dem ersten Schaltelement K1 gezeigt, während sich das zweite Schaltelement K2 wieder in der zweiten Schaltstellung NR befindet. In der fünften Schaltstellung 2D des ersten Schaltelements K1 wird die erste elektrische Maschine EM L über die erste Stirnradstufe ST1 und die dritte Stirnradstufe ST3 mit dem Differentialkorb des Differentialgetriebes 7 zum Antrieb der ersten Abtriebswelle 4 und der zweiten Abtriebswelle 5 mit der zweiten Übersetzungsstufe verbunden.

In Figur 7 ist die sechste Schaltstellung P bei dem ersten Schaltelement K1 gezeigt, während sich das zweite Schaltelement K2 wieder in der zweiten Schaltstellung NR befindet. In der sechsten Schaltstellung P des ersten Schaltelements K1 sind die erste Abtriebswelle 4 und die zweite Abtriebswelle 5 mit einem Gehäuse 14 verbunden, um die Parksperrfunktion zu realisieren.

Bezuqszeichen

1 Fahrzeug

2 erste Rotorwelle

3 zweite Rotorwelle

4 erste Abtriebswelle

5 zweite Abtriebswelle

6 erste Zwischenwelle

7 Differentialgetriebe

8 zweite Zwischenwelle

9 erstes Stirnrad der ersten Stirnradstufe

10 erstes Stirnrad der dritten Stirnradstufe

11 zweites Stirnrad der dritten Stirnradstufe

12 erstes Stirnrad der vierten Stirnradstufe

13 zweites Stirnrad der vierten Stirnradstufe

14 Gehäuse

15 erstes Stirnrad der zweiten Stirnradstufe

16 zweites Stirnrad der zweiten Stirnradstufe

17 erstes Stirnrad der fünften Stirnradstufe

18 zweites Stirnrad der fünften Stirnradstufe

EM L erste elektrische Maschine

EM R zweite elektrische Maschine

ST1 erste Stirnradstufe

ST2 zweite Stirnradstufe

ST3 dritte Stirnradstufe

ST4 vierte Stirnradstufe

ST5 fünfte Stirnradstufe

K1 erstes Schaltelement

K2 zweites Schaltelement

1 L erste Schaltstellung des ersten Schaltelements

NL zweite Schaltstellung des ersten Schaltelements

1 D dritte Schaltstellung des ersten Schaltelements

ND vierte Schaltstellung des ersten Schaltelements 2D fünfte Schaltstellung des ersten Schaltelements P sechste Schaltstellung des ersten Schaltelements 1 R erste Schaltstellung des zweiten Schaltelements NR zweite Schaltstellung des zweiten Schaltelements