Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antriebsstrang gemäß dem Oberbegriff von Pa tentanspruch 1.

Ein solcher elektrischer Antriebsstrang ist bereits aus der gattungsgemäßen Schrift DE 10 2015 016 939 bekannt. Elektrische Antriebsstränge mit einem schaltbaren Planeten getriebe und einem mehrstufigen Vorgelegegetriebe sind außerdem aus der EP 0 069 506 A2, der DE 103 22 234 A1 und der US 4 788 887 A bekannt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Antriebsstrang darzustel len, der zugleich ein für einen Kunden erlebbares verbessertes Schaltverhalten, einen verbesserten Gesamtwirkungsgrad sowie dennoch eine möglichst hohe Kompaktheit bie tet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen elektrischen Antriebsstrang mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Es wird ausgegangen von einem elektrischen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, welcher eine elektrische Maschine aufweist, die ihrerseits einen Stator und einen Rotor aufweist, wobei der Rotor drehfest mit einer Rotorwelle und einem Rotorabtriebszahnrad verbunden ist.

Ferner weist der elektrische Antriebsstrang ein Differentialgetriebe, welches ein Differentialeingangszahnrad aufweist, sowie ein Planetengetriebe auf.

Das Planetengetriebe weist seinerseits einen Planetenradsatz mit einer ersten Differenzwelle, einer zweiten Differenzwelle, einer Summenwelle, einem Bremselement und einem Verblockungsschaltelement auf, wobei das Bremselement dazu ausgebildet ist, die zweite Differenzwelle drehfest mit einem Gehäuse zu verbinden. Es wird ferner davon ausgegangen, dass der elektrische Antriebsstrang eine erste Vorgelegewelle aufweist, welche koaxial zu dem Einfachplanetensatz und parallel zu der Rotorwelle angeordnet ist, und welche drehfest mit der Summenwelle verbunden ist.

Ein erstes Abtriebszahnrad ist dabei drehfest mit der ersten Vorgelegewelle verbunden, und das erste Abtriebszahnrad kämmt permanent mit dem Differentialeingangszahnrad. Dabei ist das Rotorabtriebszahnrad mit einem drehfest mit der ersten Differenzwelle verbundenen Planetensatzeingangszahnrad permanent in Eingriff.

Erfindungsgemäß ist eine zweite Vorgelegewelle vorgesehen, welche parallel zu der Rotorwelle und parallel zu der ersten Vorgelegewelle angeordnet ist, wobei ein zweites Abtriebszahnrad drehfest mit der zweiten Vorgelegewelle verbunden ist. Das zweite Abtriebszahnrad steht dabei erfindungsgemäß permanent mit dem Differentialein gangszahnrad in Eingriff.

Ferner ist erfindungsgemäß ein koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle angeordnetes Gangrad vorgesehen, welches permanent mit dem Rotorabtriebszahnrad in Eingriff steht.

Vorteilhaft ist die elektrische Maschine als Innenläufer ausgeführt, was bedeutet, dass der Rotor radial innerhalb des Stators angeordnet ist.

Das Differenzialgetriebe kann dabei als Kugeldifferenzial oder auch als Planetendifferenzial ausgebildet sein. Vorteilhaft ist das Differenzialgetriebe als Kugeldifferenzial ausgebildet, wobei vorteilhaft das Differenzialeingangszahnrad drehfest mit einem Differenzialkäfig verbunden ist.

Unter einer drehfesten Verbindung zweier drehbar gelagerter Elemente ist im Rahmen der Erfindung zu verstehen, dass die beiden Elemente koaxial zueinander angeordnet und derart miteinander verbunden sind, dass sie mit gleicher Winkelgeschwindigkeit drehen. Unter einer drehfesten Verbindung eines Elementes mit einem Gehäuse ist zu verstehen, dass das Element derart mit dem Gehäuse verbunden ist, dass es nicht relativ zu dem Gehäuse verdreht werden kann.

Unter einem Gangrad ist ein Zahnrad zur Bildung eines Getriebeganges gemeint.

Mit dem Begriff, dass zwei Zahnräder miteinander in Eingriff stehen ist gemeint, dass die beiden Zahnräder derart angeordnet sind, dass ihre jeweiligen Verzahnungen permanent miteinander kämmen. Vorteilhaft sind das erste Abtriebszahnrad, das zweite Abtriebszahnrad und das Differenzialeingangszahnrad in einer gemeinsamen ersten Radebene angeordnet.

Weiterhin vorteilhaft sind das Rotorabtriebszahnrad, das Planetensatzeingangszahnrad und das Gangrad in einer gemeinsamen zweiten Radebene angeordnet.

Mit einer Radebene eines Zahnrades ist eine Ebene gemeint, welche senkrecht zu einer Drehachse des Zahnrades angeordnet ist und welche innerhalb einer axialen Erstreckung einer Verzahnung des Zahnrades angeordnet ist. Mit einer gemeinsamen Radebene mehrerer Zahnräder ist eine Ebene gemeint, die senkrecht zu den Drehachsen der Zahnräder angeordent ist - wobei Zahnräder einer gemeinsamen Radebene immer parallel angeordnete Drehachsen aufweisen, und welche innerhalb von axialen Ersreckungen der der Verzahnungen der Zahnräder angeordnet ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die erste Vorgelegewelle und die zweite Vorgelegewelle jeweils als eine Vollwelle ausgebildet sind. Wobei in diesem Fall besonders vorteilhaft die elektrische Maschine, die erste Radebene, die zweite Radebene und das Planetengetriebe in einer axialen Richtung gesehen in der angegebenen Reihenfolge nacheinander angeordnet sind.

Mit der axialen Richtung ist im Rahmen der Erfindung die Richtung einer Drehachse der Rotorwelle gemeint, wobei die Rotorwelle parallel zu den Vorgelegewellen beziehungsweise deren Drehachsen angeordnet ist.

Alternativ sieht eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass die erste Vorgelegewelle und die zweite Vorgelegewelle jeweils als eine Hohlwelle ausgebildet sind. Wobei in diesem Fall besonders vorteilhaft die elektrische Maschine, die zweite Radebene, die erste Radebene und das Planetengetriebe in einer axialen Richtung gesehen in der angegebenen Reihenfolge nacheinander angeordnet sind.

Mit den beiden Alternativen lässt sich ein axial kompakter Antriebsstrang realisieren.

Weiterhin vorteilhaft ist das Verblockungsschaltelement entlang der ersten Vorgelegewelle gesehen auf einer der elektrischen Maschine abgewandten Seite des Planetengetriebes angeordnet. Damit lässt sich das Verblockungsschaltelement und eine zugehörige Aktuierungsvorrichtung kostengünstig und platzsparend realisieren. Weiterhin vorteilhaft ist das das Bremselement entlang der ersten Vorgelegewelle gesehen auf einer der elektrischen Maschine abgewandten Seite des Planetensatzeingangszahnrads angeordnet, wodurch sich das Bremselement und eine zugehörige weitere Aktuierungsvorrichtung kostengünstig und platzsparend realisieren.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht ein reibschlüssiges Schaltelement vor, welches koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle angeordnet ist und welches dazu ausgebildet ist, das Gangrad drehfest mit dem zweiten Abtriebszahnrad zu verbinden. Auf den ersten Blick scheint ein solches Schaltelement für ein Gangrad einer Vorgelegewelle einen unnötigen Aufwand zu bedeuten. Allerdings hat sich herausgestellt, dass sich der Aufwand bei genau diesem Antriebsstrang-Konzept an genau dieser Stelle lohnt, um eine Lastschaltbarkeit der Gänge darstellen zu können. Besonders vorteilhaft ist das reibschlüssige Schaltelement entlang der zweiten Vorgelegewelle gesehen auf einer der elektrischen Maschine abgewandten Seite des zweiten Abtriebszahnrads und auf einer der elektrischen Maschine abgewandten Seite des Gangrads (60) angeordnet ist. Besonders vorteilhaft ist das reibschlüssige Schaltelement zumindest teilweise axial überlappend zu dem Planetengetriebe angeordnet.

Besonders vorteilhaft ist das Bremselement formschlüssig ausgeführt. Normalerweise sind Bremselemente von Planetengetrieben reibschlüssig ausgeführt. Allerdings hat sich bei dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang-Konzept herausgestellt, dass eine gute Schaltbarkeit auch dann gewährleistet ist, wenn ein kostengünstiges und reibungsverlustarmes formschlüssiges Bremselement eingesetzt wird.

Besonders vorteilhaft ist, im Falle der Ausbildung von erster und zweiter Vorgelegewelle jeweils als Vollwelle, das Planetensatzeingangszahnrad drehfest mit einem Hohlrad des Planetengetriebes verbunden, wobei die zweite Differenzwelle drehfest mit einem Sonnenrad des Planetengetriebes verbunden ist. Damit lässt sich vorteilhaft mittels des Planetengetriebes ein großer Gangsprung realisieren.

Alternativ und ebenfalls vorteilhaft ist, im Falle der Ausbildung von erster und zweiter Vorgelegewelle jeweils als Hohlwelle, das Planetensatzeingangszahnrad drehfest mit einem Sonnenrad des Planetengetriebes ausgebildet, wobei die zweite Differenzwelle drehfest mit einem Hohlrad des Planentengetriebes verbunden ist. Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beispielhaft be schrieben.

Dabei zeigen

Figur 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels ei nes erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsstranges,

Figur 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsstranges.

In dem in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel weist ein elektrischer Antriebs strang 10 eine elektrische Maschine 12 auf, die ihrerseits einen Stator 14, einen Rotor 16 und eine drehfest mit dem Rotor 16 verbundene Rotorwelle 18 aufweist.

Der elektrische Antriebsstrang 10 weist ferner ein Dreiganggetriebe 19 auf.

Das Dreiganggetriebe 19 weist ein Rotorabtriebszahnrad 20 auf, welches mit der Rotor welle 18 drehfest verbunden ist. Mittels des Rotorabtriebszahnrad 20 können Drehmo mente in das Dreiganggetriebe 19 eingeleitet werden.

Das Dreiganggetriebe 19 weist ferner eine als Vollwelle ausgebildete erster Vorgelege welle 22 und eine ebenfalls als Vollwelle ausgebildete zweite Vorgelegewelle 24 auf.

Koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 22 ist ein Planetengetriebe 26 des Dreiganggetrie bes 19 angeordnet.

Das Planetengetriebe 26 weist ein Planetensatzeingangszahnrad 34 auf, welches dreh fest mit einer ersten Differenzwelle 28 des Planetengetriebes 26 verbunden ist. Mittels des Planetensatzeingangszahnrades 34 werden Drehmomente in das Planetengetriebe 26 eingeleitet. Eine Verzahnung des Planetensatzeingangszahnrades 34 steht perma nent mit einer Verzahnung des Rotorabtriebszahnrades 20 in Eingriff. In dem ersten Ausbildungsbeispiel ist das Planetengetriebe 26 als ein Einfachplanetensatz ausgebildet, wobei ein Hohlrad 46 des Planetengetriebes drehfest mit der ersten Differenzwelle 28 verbunden ist, ein Sonnenrad 42 drehfest mit einer zweiten Differenzwelle 30 verbunden ist und ein Planetenträger 44 drehfest mit einer Summenwelle 32 des Planetengetriebes 26 verbunden ist. Der Planetenträger 44 ist als ein einfacher Planetenträger ausgebildet.

Mittels der Summenwelle 32 des Planetengetriebes 26 werden Drehmomente aus dem Planetengetriebe 26 ausgeleitet. Die Summenwelle 32 ist drehfest mit einem ersten Ab- triebszahnrad 48 des Dreiganggetriebes 19 verbunden. Die Summenwelle 32 ist als eine Vollwelle ausgebildet und drehtest mit der ersten Vorgelegewelle 22 verbunden. Die Summenwelle 32 stellt eine erste Abtriebswelle dar.

Das Planetengetriebe 26 weist ein Bremselement 36 und ein Verblockungsschaltelement 40 auf, wodurch zwei schaltbare Gangstufen mittels des Planetengetriebes 26 geschaltet werden können. Das Bremselement 36 ist dazu ausgebildet, die zweite Differenzwelle 30 beziehungsweise das Sonnenrad 42 drehtest mit einem Gehäuse 38 zu verbinden.

Das Bremselement 36 ist kostengünstig und reibungsverlustarm als ein formschlüssiges Schaltelement, zum Beispiel als ein Klauenschaltelement, ausgebildet. Auch das Verblo ckungsschaltelement 40 ist kostengünstig und reibungsverlustarm als ein formschlüssi ges Schaltelement, zum Beispiel als ein Klauenschaltelement, ausgebildet.

Koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 24 ist ein Gangrad 60 angeordnet, welches dreh fest mit der zweiten Vorgelegewelle 24 verbunden ist. Eine Verzahnung des Gangrades 60 steht permanent mit der Verzahnung des Rotorabtriebszahnrades 20 in Eingriff.

Ebenfalls koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 24 ist eine zweite Abtriebswelle 51 an geordnet. Die zweite Abtriebswelle 51 ist drehfest mit der zweiten Vorgelegewelle 24 verbunden. Die zweite Abtriebswelle 51 ist drehfest mit einem zweiten Abtriebszahnrad 50 verbunden.

Ein reibschlüssiges Schaltelement 62 ist dazu vorgesehen, das zweite Abtriebszahnrad 50 drehfest mit dem Gangrad 60 zu verbinden. Das reibschlüssige Schaltelement 62 ist vorteilhaft koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 24 angeordnet und ist vorzugsweise als eine Lamellenkupplung ausgebildet.

Die zweite Vorgelegewelle 24, das Gangrad 60, das reibschlüssige Schaltelement 62 und das zweite Abtriebszahnrad 50 sind Elemente eines Teilgetriebes 63, mittels wel chem eine dritte schaltbare Gangstufe gebildet werden kann. Vorteilhaft kann das Drei ganggetriebe 19 so ausgelegt werden, dass eine Übersetzung der schaltbaren Gangstu fe des Teilgetriebes 63 entweder kleiner oder größer ist als die Übersetzungen der bei den schaltbaren Gangstufen des Planetengetriebes 26.

Sowohl das erste Abtriebszahnrad 48 als auch das zweite Abtriebszahnrad 50 kämmen permanent mit einem Differenzialeingangszahnrad 54 eines Differenzialgetriebes 52. Das erste Abtriebszahnrad 48, das zweite Abtriebszahnrad 50 sowie das Differenzialein gangszahnrad 54 sind in einer gemeinsamen ersten Radebene 66 angeordnet.

Das Rotorabtriebszahnrad 20, das Planetensatzeingangszahnrad 34 sowie das Gangrad 60 sind in einer gemeinsamen zweiten Radebene 68 angeordnet.

In einer axialen Richtung 64 gesehen sind die elektrische Maschine 12, die erste Rad ebene 66, die zweite Radebene 68, das Sonnenrad 42 und das Verblockungsschaltele ment 40 in der genannten Reihenfolge nacheinander angeordnet.

In der axialen Richtung 64 gesehen ist das reibschlüssige Schaltelement 62 auf einer der elektrischen Maschine 12 abgewandten Seite der zweiten Radebene 68 angeordnet.

Das Differenzialgetriebe 52 weist einen drehfest mit dem Differenzialeingangszahnrad 54 verbundenen Differenzialkäfig 56 auf. Der Differenzialkäfig 56 ist vorteilhaft in der axialen Richtung 64 gesehen zwischen der elektrischen Maschine 12 und dem Plane tengetriebe 26 angeordnet.

Außerdem weist das Differenzialgetriebe 52 Seitenwellen 58 auf, welche parallel zu der Rotorwelle 18 angeordnet sind.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines elektrischen Antriebsstrangs 110 mit einem Dreiganggetriebe 119, bei welchem eine erste Vorgelegewelle 122 und eine zwei te Vorgelegewelle 124 als Vollwellen ausgebildet sind. Ein Planetensatzeingangszahn rad 134 ist koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 122 angeordnet und drehfest mit einem Sonnenrad 142 eines Planetengetriebes 126 verbunden.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist eine erste Differenzwelle 128 des Planetenge triebes 126 drehfest mit dem Sonnenrad 142 verbunden. Eine zweie Differenzwelle 130 ist drehfest mit einem Hohlrad 146 verbunden. Ein Bremselement 136 ist dazu ausgebil det, das Hohlrad 146 mit einem Gehäuse 138 zu verbinden.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind eine elektrische Maschine 112, eine zweite Radebene 168, eine erste Radebene 166 und ein Planetengetriebe 126 in einer axialen Richtung 164 gesehen in der genannten Reihenfolge nacheinander angeordnet. Dabei sind ein Rotorabtriebszahnrad 120, das Planetensatzeingangszahnrad 134 sowie ein Gangrad 160 in der gemeinsamen zweiten Radebene 168 angeordnet. Und dabei sind ein erstes Abtriebszahnrad 148, ein zweites Abtriebszahnrad 150 sowie ein Differenzial eingangszahnrad 154 in der gemeinsamen ersten Radebene 166 angeordnet.

Vorteilhaft kann das Dreiganggetriebe 119 so ausgelegt werden, dass eine Übersetzung der schaltbaren Gangstufe eines Teilgetriebes 163 zwischen Übersetzungen von zwei schaltbaren Gangstufen des Planetengetriebes 126 liegt.

Bezugszeichenliste

10, 110 Elektrischer Antriebsstrang

12, 112 Elektrische Maschine

14, 114 Stator

16, 116 Rotor

18, 118 Rotorwelle

19, 119 Dreiganggetriebe

20, 120 Rotorabtriebszahnrad

22, 122 Erste Vorgelegewelle

24, 124 Zweite Vorgelegewelle

26, 126 Planetengetriebe

28, 128 Erste Differenzwelle

30, 130 Zweite Differenzwelle

32, 132 Summenwelle

34, 134 Planetensatzeingangszahnrad

36, 136 Bremselement

38, 138 Gehäuse

40, 140 Verblockungsschaltelement

42, 142 Sonnenrad

44, 144 Planetenträger

46, 146 Hohlrad

48, 148 Erstes Abtriebszahnrad

50, 150 Zweites Abtriebszahnrad

51 Zweite Abtriebswelle

52, 152 Differenzialgetriebe

54, 154 Differenzialeingangszahnrad

56 Differenzialkäfig

58 Seitenwelle

60, 160 Gangrad

62, 162 Reibschlüssiges Schaltelement

63, 163 Teilgetriebe

64, 164 Axiale Richtung

66, 166 Erste Radebene

68, 168 Zweite Radebene