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DE102021209947A1 - E-axle module of an electrically powered vehicle - Google Patents

E-axle module of an electrically powered vehicle Download PDF

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Publication number
DE102021209947A1
DE102021209947A1 DE102021209947.5A DE102021209947A DE102021209947A1 DE 102021209947 A1 DE102021209947 A1 DE 102021209947A1 DE 102021209947 A DE102021209947 A DE 102021209947A DE 102021209947 A1 DE102021209947 A1 DE 102021209947A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
switching
axis module
switching unit
until
pinion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021209947.5A
Other languages
German (de)
Inventor
Tobias Schlittenbauer
Wael Mohamed
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Publication of DE102021209947A1 publication Critical patent/DE102021209947A1/en
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein E-Achsen-Modul (10) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs. Das E-Achsen-Modul (10) umfasst eine elektrische Maschine (12) und ein mindestens einstufiges Getriebe (14), dem eine Schalteinheit (26) zugeordnet ist. Die Schalteinheit (26) weist ein Schaltelement (48) auf, das in einer ersten Schaltstellung (80) die elektrische Maschine (12) von der Abtriebsseite des E-Achsen-Moduls (10) mit Abtriebswellen (38, 40) trennt, in einer zweiten Schaltstellung (82) die elektrische Maschine (12) mit dieser koppelt und in einer dritten Schaltstellung (84) die Abtriebsseite des E-Achsen-Moduls (10) gegen ein Gehäuse (46) blockiert.

Figure DE102021209947A1_0000
The invention relates to an e-axle module (10) of an electrically driven vehicle. The e-axle module (10) comprises an electric machine (12) and an at least single-stage transmission (14) to which a switching unit (26) is assigned. The switching unit (26) has a switching element (48) which, in a first switching position (80), separates the electric machine (12) from the output side of the E-axis module (10) with output shafts (38, 40), in a second switch position (82) couples the electrical machine (12) to it and in a third switch position (84) blocks the output side of the E-axle module (10) against a housing (46).
Figure DE102021209947A1_0000

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die Erfindung bezieht sich auf ein E-Achsen-Modul eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einer elektrischen Maschine und einem mindestens einstufigen Getriebe, dem eine Schalteinheit zugeordnet ist. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des E-Achsen-Moduls in einem elektrisch angetriebenen Personenfahrzeug oder in einem elektrisch angetriebenen Nutzfahrzeug.The invention relates to an e-axle module of an electrically driven vehicle with an electric machine and an at least one-stage transmission, which is assigned a switching unit. In addition, the invention relates to the use of the e-axle module in an electrically powered passenger vehicle or in an electrically powered utility vehicle.

Stand der TechnikState of the art

DE 10 2015 016 689 A1 hat ein Schaltwähl- und Parksperrensystem für ein Kraftfahrzeug zum Gegenstand, wobei mindestens eine Schaltwählvorrichtung zum Ein- oder Auslegen von Getriebegängen und/oder zur Auswahl mindestens eines Fahrprogramms vorgesehen ist. Des Weiteren wird eine, insbesondere elektrisch betätigbare Parksperrenvorrichtung zur Realisierung eines Getriebe-Parksperren-Moduls offenbart. Die Schaltwählvorrichtung weist mindestens eine Schaltwählhebeleinheit mit mindestens einem Schaltwählhebel auf, wobei die Parksperrenvorrichtung mindestens eine mechanische Sperrvorrichtung und mindestens einen, die mechanische Sperrvorrichtung betätigenden elektromechanischen Aktuator umfasst. Der elektromechanische Aktuator ist im Wesentlichen angrenzend zu und/oder neben der Schaltwählhebeleinheit liegend und/oder im Wesentlichen hierzu benachbart angeordnet. DE 10 2015 016 689 A1 relates to a shift selector and parking lock system for a motor vehicle, with at least one shift selector device being provided for engaging or disengaging transmission gears and/or for selecting at least one driving program. Furthermore, a parking lock device, in particular one that can be actuated electrically, for realizing a transmission parking lock module is disclosed. The shift selector device has at least one shift selector lever unit with at least one shift selector lever, the parking lock device comprising at least one mechanical locking device and at least one electromechanical actuator that actuates the mechanical locking device. The electromechanical actuator is located substantially adjacent to and/or adjacent to and/or substantially adjacent to the shift selector unit.

DE 10 2017 221 201 A1 bezieht sich auf eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer Getriebenotentriegelung eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs. Die Betätigungseinrichtung umfasst ein fahrzeugfestes Betätigungselement, mittels welchem die Parksperre schnell manuell oder mechanisch deaktivierbar ist. Es ist ein separat von dem Betätigungselement ausgebildetes Werkzeug vorgesehen, um welches zum manuellen Deaktivieren der Parksperre das Betätigungselement manuell und mechanisch betätigbar ist. DE 10 2017 221 201 A1 relates to an actuating device for actuating a transmission emergency release of a transmission of a motor vehicle. The actuating device comprises an actuating element fixed to the vehicle, by means of which the parking lock can be quickly deactivated manually or mechanically. A tool is provided which is designed separately from the actuating element and by means of which the actuating element can be actuated manually and mechanically in order to manually deactivate the parking lock.

DE 20 2020 100 331 U1 bezieht sich auf einen elektrischen Antrieb mit einer Parksperrenvorrichtung sowie einer Achsantriebsanordnung mit dem elektrischen Antrieb für ein Kraftfahrzeug. Gemäß dieser Lösung umfasst ein elektrischer Antrieb für ein Kraftfahrzeug ein Antriebsgehäuse mit einem Motorgehäuseabschnitt, welcher einen Motorraum definiert. In dem Motorraum sind ein Stator und ein Rotor angeordnet. Der Rotor ist mittels einer Rotorwelle drehbar zum Stator gelagert. Der elektrische Antrieb weist eine Parksperrenvorrichtung mit einer Eingriffsmechanik zur Verriegelung der Rotorwelle gegenüber dem Antriebsgehäuse auf. DE 20 2020 100 331 U1 relates to an electric drive with a parking lock device and an axle drive assembly with the electric drive for a motor vehicle. According to this solution, an electric drive for a motor vehicle includes a drive housing with a motor housing section that defines a motor compartment. A stator and a rotor are arranged in the engine room. The rotor is rotatably mounted to the stator by means of a rotor shaft. The electric drive has a parking lock device with an engagement mechanism for locking the rotor shaft relative to the drive housing.

Aus DE 10 2011 088 667 A1 und DE 10 2011 088 664 A1 sind Abkoppelsysteme mit unterschiedlicher mechanischer Anordnung bekannt, die bei elektrischen Antrieben eingesetzt werden. Bei den elektrischen Antrieben handelt es sich insbesondere um Zweitantriebe, um den Antrieb vom Fahrzeug zu trennen und dadurch die Schleppmomente zu verringern.Out of DE 10 2011 088 667 A1 and DE 10 2011 088 664 A1 decoupling systems with different mechanical arrangements are known, which are used in electric drives. The electric drives are in particular secondary drives in order to separate the drive from the vehicle and thereby reduce the drag torque.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Erfindungsgemäß wird eine E-Achsen-Modul eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs vorgeschlagen, mit einer elektrischen Maschine und einem mindestens einstufigen Getriebe, dem eine Schalteinheit zugeordnet ist. Die Schalteinheit weist ein Schaltelement auf, welches in einer ersten Schaltstellung die elektrische Maschine von Abtriebswellen trennt, in einer zweiten Schaltstellung die elektrische Maschine mit diesen koppelt und in einer dritten Schaltstellung eine Parksperrenfunktion ausübt.According to the invention, an e-axle module of an electrically driven vehicle is proposed, with an electric machine and an at least one-stage transmission, to which a switching unit is assigned. The switching unit has a switching element which, in a first switching position, separates the electric machine from the output shafts, in a second switching position couples the electric machine to them and in a third switching position performs a parking lock function.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Schalteinheit, die beispielsweise im Getriebe des E-Achsen-Moduls an einer Zwischenwelle untergebracht sein kann, lassen sich die Abkoppelfunktion und die Parksperrenfunktion in kompakt bauender Weise in einer, beide Funktionen realisierenden Schalteinheit unterbringen. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Schalteinheit kann auch am oder im Differentialgetriebe des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs oder eines elektrisch angetriebenen Nutzfahrzeugs untergebracht werden.The switching unit proposed according to the invention, which can be accommodated on an intermediate shaft in the transmission of the E-axis module, for example, allows the decoupling function and the parking lock function to be accommodated in a compact manner in one switching unit that realizes both functions. The switching unit proposed according to the invention can also be accommodated on or in the differential gear of the electrically driven vehicle or an electrically driven utility vehicle.

In vorteilhafter Ausbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen E-Achsen-Moduls ist das Schaltelement der Schalteinheit in translatorische Richtung bewegbar. Dadurch kann eine einfache Betätigungsmöglichkeit, beispielsweise mittels einer Schaltgabel, welche über einen Spindelantrieb bewegt wird, erreicht werden; ferner wird dadurch die Baugröße der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schalteinheit sehr günstig beeinflusst. In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen E-Achsen-Moduls ist das Schaltelement beispielsweise als Schiebermuffe mit einer Innenverzahnung ausgeführt, die koaxial zu einer Getriebeeingangswelle des Getriebes verschiebbar ist.In an advantageous embodiment of the E-axis module proposed according to the invention, the switching element of the switching unit can be moved in the translatory direction. As a result, a simple actuation option can be achieved, for example by means of a shift fork which is moved via a spindle drive; furthermore, the structural size of the switching unit proposed according to the invention is influenced very favorably as a result. In an advantageous further development of the E-axis module proposed according to the invention, the switching element is designed, for example, as a sliding sleeve with internal teeth, which can be displaced coaxially with a transmission input shaft of the transmission.

In vorteilhafter Weise ist das erfindungsgemäße E-Achsen-Modul derart gestaltet, dass das mindestens einstufige Getriebe ein zweites Ritzel einer zweiten Getriebestufe umfasst, welches an einem Hülsenteil eine vom Schaltelement übergreifbare Schiebeverzahnung aufweist. Diese Ausführungsvariante ermöglicht insbesondere sehr kurze Schaltwege, was die Baugröße des die Schalteinheit betätigenden Aktuators sehr günstig beeinflusst.The e-axle module according to the invention is advantageously designed in such a way that the at least one-stage gear includes a second pinion of a second gear stage, which has sliding teeth on a sleeve part that can be gripped over by the switching element. In particular, this embodiment variant enables very short switching paths, which has a very favorable effect on the structural size of the actuator that actuates the switching unit.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen E-Achsen-Moduls ist das Schaltelement mit einer in beide translatorische Richtungen bewegbaren Schaltgabel einer Axiallagerung aufgenommen. Eine derartige Ausbildung der Schalteinheit beeinflusst in günstiger Weise deren Baugröße.In a further advantageous embodiment of the E-axis module proposed according to the invention, the shifting element is accommodated with a shifting fork that can be moved in both translatory directions in an axial bearing. Such a design of the switching unit influences its size in a favorable manner.

Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen E-Achsen-Modul ist die Schaltgabel über eine in der Axiallagerung geführte Spindelmutter, die über einen Stellmotor angetrieben ist, betätigt. Durch diese Ausführungsvariante lassen sich neben der kompakten Baugröße kurze Stellwege erreichen.In the E-axis module proposed according to the invention, the shift fork is actuated by a spindle nut that is guided in the axial bearing and is driven by a servomotor. In addition to the compact size, this design variant allows short travel distances to be achieved.

Befindet sich am erfindungsgemäß vorgeschlagenen E-Achsen-Modul die Schalteinheit in der ersten Schaltstellung, so unterbricht das Schaltelement einen Kraftfluss, ausgehend von der elektrischen Maschine des E-Achsen-Moduls am Differentialgetriebe, welches im E-Achsen-Modul enthalten ist. In diesem Fall kann in vorteilhafter Weise die jeweilige elektrische Maschine abgekoppelt werden, so dass ein Schleppmoment-freier „Segelbetrieb“ des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs möglich ist.If the switching unit on the e-axle module proposed according to the invention is in the first switch position, the switching element interrupts a power flow, starting from the electric machine of the e-axle module on the differential gear, which is contained in the e-axle module. In this case, the respective electrical machine can be decoupled in an advantageous manner, so that a drag torque-free “coasting operation” of the electrically driven vehicle is possible.

Befindet sich hingegen am erfindungsgemäß vorgeschlagenen E-Achsen-Modul die Schalteinheit in der zweiten Schaltstellung, so koppelt das Schaltelement die Getriebeeingangswelle, die mit der elektrischen Maschine in Verbindung steht, über eine Schiebeverzahnung eines Hülsenteils eines Ritzels mit dem Differentialgetriebe, so dass eine Antriebsverbindung der elektrischen Maschine zum Differentialgetriebe gegeben ist.If, on the other hand, the switching unit on the E-axle module proposed according to the invention is in the second switching position, the switching element couples the transmission input shaft, which is connected to the electric machine, to the differential gear via sliding teeth of a sleeve part of a pinion, so that a drive connection of the electric machine is given to the differential gear.

Wird schließlich am erfindungsgemäß vorgeschlagenen E-Achsen-Modul die Schalteinheit in ihre dritte Schaltstellung bewegt, so übergreift das Schaltelement, insbesondere ausgeführt als Schiebermuffe, die Schlitzverzahnung des Hülsenteils eines zweiten Ritzels und eine gehäusefeste Verzahnung, so dass die Rotation des zweiten Ritzels blockiert ist. Dadurch lässt sich mit einem geringen translatorischen Stellweg des Schaltelements die Parksperrenfunktion realisieren, ohne dass ein separates Parksperrenmodul erforderlich wäre. Dieses ist vielmehr in die erfindungsgemäß vorgeschlagene, drei Schaltstellungen realisierende Schalteinheit integriert.Finally, if the switching unit on the E-axis module proposed according to the invention is moved into its third switching position, the switching element, in particular designed as a sliding sleeve, engages over the slotted toothing of the sleeve part of a second pinion and a toothing fixed to the housing, so that the rotation of the second pinion is blocked. As a result, the parking lock function can be implemented with a small translational adjustment path of the switching element, without a separate parking lock module being required. Rather, this is integrated into the switching unit which is proposed according to the invention and implements three switching positions.

Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen E-Achsen-Modul ist die an der Axiallagerung gelagerte Schaltgabel mit einer eine Verzahnung aufweisenden Sperrkupplung in Verbindung bringbar.In the E-axle module proposed according to the invention, the shift fork mounted on the axial bearing can be connected to a locking clutch having teeth.

Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des E-Achsen-Moduls in einem elektrisch angetriebenen Personenfahrzeug oder in einem elektrisch angetriebenen, leichten Nutzfahrzeug.In addition, the invention relates to the use of the e-axle module in an electrically powered passenger vehicle or in an electrically powered, light commercial vehicle.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention

Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene E-Achsen-Modul mit der mehrfachfunktionalen Schalteinheit kann sowohl ein Abkoppelsystem eines elektrischen Antriebs bereitgestellt werden als auch eine Parksperrenfunktion realisiert werden. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene, in das E-Achsen-Modul integrierte Schalteinheit sind die Abkoppelfunktion und die Parksperrenfunktion in ein und derselben Stelleinheit realisiert. Dadurch kann in vorteilhafter Weise der Bauraum im E-Achsen-Modul besser ausgenutzt werden, ferner entfällt das Erfordernis des Vorhaltens einer separaten Parksperreneinheit. Schließlich lässt sich aufgrund des verringerten Gewichts die Reichweite des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, sei es ein Personenfahrzeug oder ein leichtes Nutzfahrzeug, erhöhen. Der Einsatz eines Abkoppelsystems sowie einer zusätzlichen Parksperreneinheit in einer Antriebseinheit stellt, bedingt durch einen erheblich höheren Mehraufwand, und je nach Anordnung auch ein funktionelles Problem für den Fall dar, dass das Abkoppelsystem näher am Abtrieb als das Parksperrensystem anzuordnen wäre. Damit wäre im abgekoppelten Zustand das Parksperrensystem funktionslos. Beim Einsatz der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schalteinheit stellt sich dieses Problem hingegen nicht.The e-axle module proposed according to the invention with the multifunctional switching unit can be used both to provide a decoupling system for an electric drive and to implement a parking lock function. The decoupling function and the parking lock function are realized in one and the same control unit by the switching unit proposed according to the invention and integrated into the E-axle module. As a result, the installation space in the E-axle module can be better utilized in an advantageous manner, and there is also no need to provide a separate parking lock unit. Finally, due to the reduced weight, the range of the electrically powered vehicle, be it a passenger vehicle or a light commercial vehicle, can be increased. The use of a decoupling system and an additional parking lock unit in a drive unit poses a functional problem in the event that the decoupling system would have to be arranged closer to the output than the parking lock system, due to the significantly higher additional effort and depending on the arrangement. This means that the parking lock system would have no function in the uncoupled state. On the other hand, this problem does not arise when the switching unit proposed according to the invention is used.

In vorteilhafter Weise ist durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Schalteinheit das Parksperrensystem in die Schalteinheit integriert, so dass die elektrische Maschine beziehungsweise das mit dieser gekoppelte Getriebe blockiert werden kann und damit eine sichere Abstellung des Fahrzeugs gewährleistet ist.The parking lock system is advantageously integrated into the switching unit by the switching unit proposed according to the invention, so that the electric machine or the transmission coupled to it can be blocked and safe parking of the vehicle is thus ensured.

Figurenlistecharacter list

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings and the following description.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung der Komponenten des erfindungsgemäß vorgeschlagenen E-Achsen-Moduls mit Schalteinheit,
  • 2 eine vergrößerte Darstellung der Komponenten der Schalteinheit,
  • 3 eine beispielhafte Konstruktion der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schalteinheit,
  • 4 einen Schnitt durch die in 3 dargestellte Schalteinheit,
  • 5 die erfindungsgemäß vorgeschlagene Schalteinheit in ihrer ersten Schaltstellung,
  • 6 die erfindungsgemäß vorgeschlagene Schalteinheit in ihrer zweiten Schaltstellung und
  • 7 die erfindungsgemäß vorgeschlagene Schalteinheit in ihrer dritten Schaltstellung, die die Parksperrenfunktion realisiert.
Show it:
  • 1 a schematic representation of the components of the e-axle module proposed according to the invention with switching unit,
  • 2 an enlarged view of the components of the switching unit,
  • 3 an exemplary construction of the switching unit proposed according to the invention,
  • 4 a cut through the in 3 switching unit shown,
  • 5 the switching unit proposed according to the invention in its first switching position,
  • 6 the switching unit proposed according to the invention in its second switching position and
  • 7 the switching unit proposed according to the invention in its third switching position, which implements the parking lock function.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are denoted by the same reference symbols, with a repeated description of these elements being dispensed with in individual cases. The figures represent the subject matter of the invention only schematically.

1 zeigt in schematischer Weise die Komponenten eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen E-Achsen-Moduls 10 mit integrierter Schalteinheit 26. 1 shows in a schematic way the components of an E-axle module 10 proposed according to the invention with an integrated switching unit 26.

Aus 1 geht hervor, dass das E-Achsen-Modul 10 eine elektrische Maschine 12 sowie verschiedene Komponenten eines Getriebes 14 umfasst. Das Getriebe 14 umfasst eine Getriebeeingangswelle 16, an der ein Ritzel 18 einer ersten Getriebestufe aufgenommen ist. Dieses kämmt mit einem Zahnrad 20 der ersten Getriebestufe des Getriebes 14. Das Zahnrad 20 der ersten Getriebestufe ist auf einer Zwischenwelle 22 aufgenommen, auf der des Weiteren eine Führungsmuffe mit Steckverzahnung 24 aufgenommen ist. An der Zwischenwelle 22 des Getriebes 14 befindet sich eine Schalteinheit 26. Die Schalteinheit 26 umfasst neben einem, in Verschieberichtungen 51 bewegbaren Schaltelement 48 in Gestalt einer Schiebermuffe mit Innenverzahnung, besagte Führungsmuffe mit Steckverzahnung 24, welche drehfest auf der Zwischenwelle 22 aufgenommen ist. Des Weiteren umfasst die Schalteinheit 26 gemäß der in 1 wiedergegebenen schematischen Darstellung ein Ritzel 28 einer zweiten Getriebestufe. Das Ritzel 28 der zweiten Getriebestufe umfasst ein zylinderförmig ausgebildetes, sich axial erstreckendes, die Zwischenwelle 22 umschließendes Hülsenteil 30. An der Stirnseite des Hülsenteils 30 des Ritzels 28 der zweiten Getriebestufe ist eine Schiebeverzahnung 50 aufgenommen. Des Weiteren umfasst die Schalteinheit 26 gemäß der in 1 dargestellten schematischen Wiedergabe eine gehäusefeste Verzahnung 44, die im hier nicht näher dargestellten, nur schematisch angedeuteten Gehäuse 46 stationär sitzend aufgenommen ist.Out of 1 shows that the e-axle module 10 includes an electric machine 12 and various components of a transmission 14 . The transmission 14 includes a transmission input shaft 16 on which a pinion 18 of a first gear stage is accommodated. This meshes with a gear wheel 20 of the first gear stage of the gear mechanism 14. The gear wheel 20 of the first gear stage is mounted on an intermediate shaft 22, on which a guide sleeve with splines 24 is also mounted. A shifting unit 26 is located on the intermediate shaft 22 of the transmission 14. The shifting unit 26 comprises, in addition to a shifting element 48 movable in displacement directions 51 in the form of a sliding sleeve with internal teeth, said guide sleeve with plug-in teeth 24, which is held on the intermediate shaft 22 in a torque-proof manner. Furthermore, the switching unit 26 according to in 1 reproduced schematic representation of a pinion 28 of a second gear stage. The pinion 28 of the second gear stage comprises a cylindrically designed, axially extending sleeve part 30 enclosing the intermediate shaft 22. A sliding toothing 50 is accommodated on the end face of the sleeve part 30 of the pinion 28 of the second gear stage. Furthermore, the switching unit 26 according to in 1 Schematic representation shown a housing-fixed toothing 44, which is not shown here, only schematically indicated housing 46 seated stationary.

Das Ritzel 28 der zweiten Getriebestufe kämmt mit einem Zahnrad 34 der zweiten Getriebestufe, das gekoppelt mit einem Differential 36 ausgeführt sein kann. Seitlich vom Differential 36 des E-Achsen-Moduls 10 erstrecken sich eine erste Abtriebswelle 38 sowie eine zweite Abtriebswelle 40 zu den hier nicht dargestellten angetriebenen Rädern eines elektrischen Fahrzeugs.The pinion 28 of the second gear stage meshes with a gear wheel 34 of the second gear stage, which can be coupled to a differential 36 . A first output shaft 38 and a second output shaft 40 extend to the side of the differential 36 of the e-axle module 10 to the driven wheels of an electric vehicle (not shown here).

Die wesentlichen Komponenten der Schalteinheit 26 sind das Schaltelement 48 in Gestalt der Schiebermuffe mit Innenverzahnung, die Führungsmuffe mit Steckverzahnung 24, die am Hülsenteil 30 ausgebildete Schiebeverzahnung 50 sowie die gehäusefeste Verzahnung 44, wobei diese allesamt von der in die Verschieberichtungen 51 translatorisch bewegbaren Schiebermuffe 48, d. h. dem Schaltelement, übergriffen werden können.The essential components of the switching unit 26 are the switching element 48 in the form of the sliding sleeve with internal teeth, the guide sleeve with plug-in teeth 24, the sliding teeth 50 formed on the sleeve part 30 and the teeth 44 fixed to the housing, these all being supported by the sliding sleeve 48, i.e. H. the switching element, can be attacked.

2 zeigt in vergrößertem Maßstab die Komponenten der Schalteinheit 26, die beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen E-Achsen-Modul 10 sowohl die Abkoppelfunktion einer elektrischen Maschine einerseits als auch eine Parksperrenfunktion 86 andererseits realisiert. 2 shows the components of the switching unit 26 on an enlarged scale, which in the e-axle module 10 proposed according to the invention implements both the decoupling function of an electric machine on the one hand and a parking lock function 86 on the other.

2 zeigt, dass sich die Zwischenwelle 22 im Wesentlichen durch das zweite Ritzel 28 der zweiten Getriebestufe samt Hülsenteil 30 mit Schiebeverzahnung 50 erstreckt. Das zweite Ritzel 28 ist demnach konzentrisch zur Zwischenwelle 22 aufgenommen. Das in die Verschieberichtungen 51 translatorisch bewegbare Schaltelement in Gestalt der Schiebermuffe 48 mit Innenverzahnung gemäß 2 übergreift die Verzahnung der auf der Zwischenwelle 22 drehfest aufgenommenen Führungsmuffe mit Steckverzahnung 24. Entsprechend dem Stellweg - angedeutet durch die Verschieberichtungen 51 am Doppelpfeil - lässt sich das Schaltelement in Gestalt der Schiebermuffe 48 mit Innenverzahnung in translatorische Richtungen derart bewegen, dass die Innenverzahnung des als Schiebermuffe ausgebildeten Schaltelements 48 die Schiebeverzahnung 50 am Hülsenteil 30 und auch die gehäusefeste Verzahnung 44 übergreifen kann, je nachdem, welche Schaltstellung durch die Schalteinheit 26 jeweils zu realisieren ist. 2 shows that the intermediate shaft 22 extends essentially through the second pinion 28 of the second gear stage together with the sleeve part 30 with the sliding teeth 50 . The second pinion 28 is therefore accommodated concentrically with the intermediate shaft 22 . The in the displacement directions 51 translationally movable switching element in the form of the sliding sleeve 48 with internal teeth according to 2 engages over the toothing of the guide sleeve with spline 24, which is held in a torque-proof manner on the intermediate shaft 22. According to the travel - indicated by the displacement directions 51 on the double arrow - the switching element in the form of the sliding sleeve 48 with internal teeth can be moved in translatory directions in such a way that the internal toothing of the sliding sleeve trained switching element 48 can overlap the sliding toothing 50 on the sleeve part 30 and also the toothing 44 fixed to the housing, depending on which switching position is to be realized by the switching unit 26 in each case.

Die 3 und 4 zeigen eine beispielhafte Konstruktion der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schalteinheit mit einer Aktuierung mittels Schaltgabel und elektrischem Stellmotor.The 3 and 4 show an exemplary construction of the switching unit proposed according to the invention with an actuation by means of a shift fork and an electric servomotor.

An einer Axiallagerung 56 befindet sich eine Schaltgabel 54. Im Inneren der Schaltgabel 54 ist eine in 4 dargestellte Spindelmutter 70 aufgenommen; die durch den Aktuator angetriebene Spindel 72 bewegt die Schaltgabel 54 in translatorische Richtung. In der Darstellung gemäß 3 umgreifen die Zinken der Schaltgabel 54 das als Schiebermuffe 48 ausgebildete Schaltelement. In der Ausführungsvariante gemäß 3 ist an diesem eine Verzahnung 68 ausgebildet. 3 zeigt des Weiteren, dass das Ritzel 28 der zweiten Getriebestufe mit einer Sperrkupplung 58 versehen ist. Das Ritzel 28 der zweiten Getriebestufe ist über ein in 4 dargestelltes Nadellager 66 auf der Zwischenwelle 22 aufgenommen, die in einem ersten Lager 60, wie es in 3 dargestellt ist, gelagert ist sowie in einem zweiten Lager 62, wie es 4 zu entnehmen ist.A shift fork 54 is located on an axial bearing 56. Inside the shift fork 54 is an in 4 shown spindle nut 70 was added; the spindle 72 driven by the actuator moves the shift fork 54 in the translational direction. In the representation according to 3 the tines of the shift fork 54 grip around the shifting element designed as a sliding sleeve 48 . In the variant according to 3 a toothing 68 is formed on this. 3 also shows that the pinion 28 of the second gear stage is provided with a locking clutch 58. The pinion 28 of the second gear stage is connected via an in 4 illustrated needle bearing 66 was added to the intermediate shaft 22, which is in a first bearing 60, as shown in 3 is shown, is stored and in a second bearing 62, as it 4 can be seen.

Aus der Schnittdarstellung gemäß 4 geht hervor, dass die Zinken der Schaltgabel 54 in entsprechende Vertiefungen am Außenumfang des als Schiebermuffe 48 ausgebildeten Schaltelements eingreifen und diese in axiale Richtung verstellen.From the sectional view according to 4 shows that the tines of the shift fork 54 engage in corresponding depressions on the outer circumference of the shifting element designed as a sliding sleeve 48 and adjust them in the axial direction.

Die translatorische Bewegung der Schaltgabel 54 entsteht durch die Rotationsbewegung der Spindel 72 beziehungsweise einer Spindelmutter 70, die durch den als Stellmotor dienenden Aktuator 52 rotatorisch angetrieben wird. Entsprechend der translatorischen Bewegung der Schaltgabel 54 verfährt das als Schiebermuffe 48 ausgebildete Schaltelement ebenfalls in axiale Richtung, d. h. parallel zur Zwischenwelle 22. Aus der Darstellung gemäß 4 ergibt sich des Weiteren, dass die Zwischenwelle 22 im ersten Lager 60 und im zweiten Lager 62 gelagert ist. Bei der Lagerung der Zwischenwelle 22 in den Lagern 60, 62 handelt es sich beispielsweise um eine angestellte Lagerung, alternativ wäre auch eine Fest-/Loslagerung möglich. Auf dem Umfang der Zwischenwelle 22 ist das Zahnrad 20 der ersten Getriebestufe drehfest aufgenommen. Im Gegensatz dazu ist das Ritzel 28 der zweiten Getriebestufe über besagte Nadellager 66 auf dem Außenumfang der Zwischenwelle 22 aufgenommen.The translational movement of the shift fork 54 is caused by the rotational movement of the spindle 72 or a spindle nut 70, which is driven in rotation by the actuator 52 serving as a servomotor. Corresponding to the translational movement of the shift fork 54, the shifting element designed as a sliding sleeve 48 also moves in the axial direction, ie parallel to the intermediate shaft 22. From the illustration according to FIG 4 it also follows that the intermediate shaft 22 is mounted in the first bearing 60 and in the second bearing 62 . The mounting of the intermediate shaft 22 in the bearings 60, 62 is, for example, an offset mounting, alternatively a fixed/loose mounting would also be possible. On the circumference of the intermediate shaft 22, the gear 20 of the first gear stage is held in a rotationally fixed manner. In contrast to this, the pinion 28 of the second gear stage is held on the outer circumference of the intermediate shaft 22 via said needle bearings 66 .

Bezugszeichen 64 bezeichnet einen Kupplungskörper der Sperrkupplung 58; mit dem Bezugszeichen 74 ist eine Spindellagerung der sich in axiale Richtung erstreckenden, über den Aktuator 52 angetriebenen Spindelmutter 70 bezeichnet.reference numeral 64 denotes a clutch body of the lock-up clutch 58; reference numeral 74 designates a spindle bearing of spindle nut 70 , which extends in the axial direction and is driven via actuator 52 .

Die 5, 6 und 7 geben jeweils unterschiedliche Schaltstellungen 80, 82, 84 der in das E-Achsen-Modul 10, insbesondere in dessen Getriebe 14 integrierten Schalteinheit 26 wieder.The 5 , 6 and 7 each show different switching positions 80, 82, 84 of the switching unit 26 integrated in the E-axle module 10, in particular in its transmission 14.

5 zeigt, dass die Schalteinheit 26 in ihre erste Schaltstellung 80 gestellt ist. In dieser Position läuft der Antrieb der elektrischen Maschine 12 über die Getriebeeingangswelle 16 und das Ritzel 18 der ersten Getriebestufe, das Zahnrad 20 der ersten Getriebestufe in die Zwischenwelle 22 (vgl. Darstellung gemäß 1). In der ersten Schaltstellung 80 befindet sich das Schaltelement, ausgebildet als Schiebermuffe 48 mit Innenverzahnung über der Verzahnung der Führungsmuffe mit Steckverzahnung 24, so dass eine drehmomentübertragende Verbindung zum Ritzel 28 der zweiten Getriebestufe unterbleibt. In diesem Fall ist die elektrische Maschine 12 vom Differential 36 und somit von den Abtriebswellen 38, 40 abgekoppelt, so dass das elektrisch angetriebene Personenfahrzeug oder das elektrisch angetriebene Nutzfahrzeug im Segelbetrieb fährt, d. h. das Schleppmoment reduziert ist, das Fahrzeug effizient segelt oder durch einen anderen Antrieb bewegt wird. 5 shows that the switching unit 26 is placed in its first switching position 80. In this position, the drive of the electrical machine 12 runs via the transmission input shaft 16 and the pinion 18 of the first transmission stage, the gear wheel 20 of the first transmission stage in the intermediate shaft 22 (cf. representation according to 1 ). In the first switching position 80 is the switching element, designed as a sliding sleeve 48 with internal teeth over the teeth of the guide sleeve with splines 24, so that a torque-transmitting connection to the pinion 28 of the second gear stage is omitted. In this case, the electric machine 12 is decoupled from the differential 36 and thus from the output shafts 38, 40, so that the electrically powered passenger vehicle or the electrically powered commercial vehicle coasts, ie the drag torque is reduced, the vehicle coasts efficiently or by another drive is moved.

6 zeigt demgegenüber, dass die Schalteinheit 26 in die zweite Schaltstellung 82 bewegt ist. Über die in 3 dargestellte Schaltgabel 54 lässt sich das Schaltelement, vorzugsweise ausgebildet als Schiebermuffe 48 mit Innenverzahnung in Verschieberichtung 51 translatorisch derart bewegen, dass die Innenverzahnung der Schiebermuffe 48 sowohl die Führungsmuffe mit Steckverzahnung 24 als auch die Schiebeverzahnung 50 am Hülsenteil 30 des Ritzels 28 der zweiten Getriebestufe übergreift, demzufolge eine drehmomentübertragende Verbindung zwischen der Zwischenwelle 22 und dem Ritzel 28 der zweiten Getriebestufe des Getriebes 14 besteht. In diesem Fall ist die elektrische Maschine 12 gemäß der Darstellung in 1 über die in die zweite Schaltstellung 82 geschaltete Schalteinheit 26, das Ritzel 28 der zweiten Getriebestufe sowie das Zahnrad 34 mit dem Differential 36 verbunden, so dass das Drehmoment, das die elektrische Maschine 12 aufbringt, auf die Abtriebswellen 38, 40 übertragen wird. Auch im umgekehrten Fall kann in der zweiten Schaltstellung 82 der Schalteinheit 26 ein Drehmoment an die elektrische Maschine 12 übertragen werden, so dass ein Rekuperationsbetrieb der elektrischen Maschine 12 dargestellt werden kann, Bremsenergie zurückgewonnen und als Ladestrom in die Batterie eingespeist werden kann. 6 shows, in contrast, that the switching unit 26 has been moved into the second switching position 82 . About the in 3 In the shift fork 54 shown, the shifting element, preferably designed as a sliding sleeve 48 with internal teeth, can be moved translationally in the direction of displacement 51 in such a way that the internal teeth of the sliding sleeve 48 engage over both the guide sleeve with plug-in teeth 24 and the sliding teeth 50 on the sleeve part 30 of the pinion 28 of the second gear stage, consequently there is a torque-transmitting connection between the intermediate shaft 22 and the pinion 28 of the second gear stage of the transmission 14 . In this case, the electric machine 12 as shown in FIG 1 connected to the differential 36 via the switching unit 26 switched to the second switching position 82, the pinion 28 of the second gear stage and the gear wheel 34, so that the torque which the electric machine 12 generates is transmitted to the output shafts 38, 40. In the opposite case, too, a torque can be transmitted to the electric machine 12 in the second switching position 82 of the switching unit 26, so that a recuperation mode of the electric machine 12 can be implemented, braking energy can be recovered and fed into the battery as charging current.

7 schließlich zeigt, dass die Schalteinheit 26 bei entsprechender Betätigung des als Schiebermuffe 48 mit Innenverzahnung ausgebildeten Schaltelements in Verschieberichtung 51 sowohl die Führungsmuffe mit Steckverzahnung 24 freigibt als auch die Schiebeverzahnung 50 am Hülsenteil 30 des Ritzels 28 der zweiten Getriebestufe übergreift. Daneben ist in der dritten Schaltstellung 84 gemäß 7 auch die gehäusefeste Verzahnung 44, die mit dem Gehäuse 46 verbunden ist, durch das als Schiebermuffe 48 mit Innenverzahnung ausgebildete Schaltelement der Schalteinheit 26 übergriffen, so dass die Rotation des Ritzels 28 der zweiten Getriebestufe des Getriebes 14 blockiert ist. In der dritten Schaltstellung 84 gemäß der Darstellung in 7 ist somit durch die Schalteinheit 26 die Parksperrenfunktion 86 dargestellt. Durch die anhand der 5 bis 7 dargestellten verschiedenen Schaltstellungen 80, 82, 84 der Schalteinheit 26 kann durch die Schalteinheit 26 in sehr kompakt bauender Weise eine Kombination der beiden Funktionen Abkopplung und Parksperre in ein und derselben Schalteinheit 26 verwirklicht werden. In vorteilhafter Weise kann eine kostengünstige und einfache Lösung dargestellt werden. Insbesondere ist ein modularer Aufbau und somit ein einfaches Variantenmanagement möglich. In den Darstellungen gemäß den 5 bis 7 ist die Schalteinheit 26 der Zwischenwelle 22, insbesondere dem Ritzel 28 der zweiten Getriebestufe zugeordnet. Diese Darstellung ist jedoch lediglich als Ausführungsbeispiel anzusehen. Die als Abkoppelparksperreneinheit dienende erfindungsgemäße Schalteinheit 26 kann auch an allen anderen Stellen im Getriebe 14 zwischen der Getriebeeingangswelle 16 und dem Differential 36 angeordnet werden. Auch die Anordnung der zu schaltenden Elemente ist beispielhaft und kann beliebig vertauscht beziehungsweise variiert werden. 7 finally shows that the switching unit 26 when the switching element designed as a sliding sleeve 48 with internal teeth is actuated in the direction of displacement 51 releases both the guide sleeve with plug-in teeth 24 and engages over the sliding teeth 50 on the sleeve part 30 of the pinion 28 of the second gear stage. In addition, in the third switching position 84 according to 7 the gearing 44 fixed to the housing, which is connected to the housing 46, is also engaged by the shifting element of the shifting unit 26, designed as a sliding sleeve 48 with internal teeth, so that the rotation of the pinion 28 of the second gear stage of the gearing 14 is blocked. In the third switching position 84 as shown in FIG 7 the parking lock function 86 is thus represented by the switching unit 26 . By using the 5 until 7 Different switching positions 80, 82, 84 of the switching unit 26 shown can be realized by the switching unit 26 in a very compact manner, a combination of the two functions decoupling and parking lock in one and the same switching unit 26. An inexpensive and simple solution can be presented in an advantageous manner. In particular, a modular on construction and thus a simple variant management possible. In the illustrations according to 5 until 7 the switching unit 26 is assigned to the intermediate shaft 22, in particular to the pinion 28 of the second gear stage. However, this representation is only to be regarded as an exemplary embodiment. The switching unit 26 according to the invention, which serves as a decoupling parking lock unit, can also be arranged at all other points in the transmission 14 between the transmission input shaft 16 and the differential 36 . The arrangement of the elements to be switched is also exemplary and can be interchanged or varied as desired.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not limited to the exemplary embodiments described here and the aspects highlighted therein. Rather, within the range specified by the claims, a large number of modifications are possible, which are within the scope of expert action.

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Claims (10)

E-Achsen-Modul (10) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einer elektrischen Maschine (12) und einem mindestens einstufigen Getriebe (14), dem eine Schalteinheit (26) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (26) ein Schaltelement (48) aufweist, welche in einer ersten Schaltstellung (80) die elektrische Maschine (12) von einer Abtriebsseite des E-Achsen-Moduls (10) mit Abtriebswellen (38, 40) trennt, in einer zweiten Schaltstellung (82) die elektrische Maschine (12) mit dieser koppelt und in einer dritten Schaltstellung (84) die Abtriebsseite des E-Achsen-Moduls (10) gegen ein Gehäuse (46) blockiert.E-axle module (10) of an electrically driven vehicle with an electric machine (12) and an at least single-stage transmission (14) to which a switching unit (26) is assigned, characterized in that the switching unit (26) has a switching element (48 ) which, in a first switching position (80), separates the electrical machine (12) from an output side of the E-axis module (10) with output shafts (38, 40), in a second switching position (82), the electrical machine (12 ) coupled with this and in a third switching position (84) blocked the output side of the E-axis module (10) against a housing (46). E-Achsen-Modul (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (48) der Schalteinheit (26) in translatorischer Richtung (51) bewegbar ist.E-axis module (10) according to claim 1 , characterized in that the switching element (48) of the switching unit (26) is movable in the translatory direction (51). E-Achsen-Modul (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (48) als Schiebemuffe mit einer Innenverzahnung ausgeführt ist, die achsparallel zu einer Getriebeeingangswelle (16) des Getriebes (14) verfährt.E-axis module (10) according to claim 1 , characterized in that the switching element (48) is designed as a sliding sleeve with internal teeth, which moves axially parallel to a transmission input shaft (16) of the transmission (14). E-Achsen-Modul (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens einstufige Getriebe (14) ein zweites Ritzel (28) einer zweiten Getriebestufe umfasst, welches an einem Hülsenteil (30) eine vom Schaltelement (48) übergreifbare Schiebeverzahnung (50) umfasst.E-axis module (10) according to the claims 1 until 3 , characterized in that the at least one-stage gear (14) comprises a second pinion (28) of a second gear stage, which on a sleeve part (30) comprises a shifting element (48) engageable shift teeth (50). E-Achsen-Modul (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine das Schaltelement (48) in translatorische Richtungen (51) bewegende Schaltgabel (54) an einer Axiallagerung (56) aufgenommen ist.E-axis module (10) according to the claims 1 until 4 , characterized in that a shift fork (54) moving the shifting element (48) in translational directions (51) is accommodated on an axial bearing (56). E-Achsen-Modul (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltgabel (54) über eine in der Axiallagerung (56) geführte Spindelmutter (70) und eine Spindel (72), die über einen Aktuator (52) angetrieben ist, betätigt wird.E-axis module (10) according to the claims 1 until 5 , characterized in that the shift fork (54) is actuated via a spindle nut (70) guided in the axial bearing (56) and a spindle (72) which is driven via an actuator (52). E-Achsen-Modul (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Schaltstellung (80) der Schalteinheit (26) das Schaltelement (48) einen Kraftfluss von der elektrischen Maschine (12) an ein Differentialgetriebe (36) unterbricht.E-axis module (10) according to the claims 1 until 6 , characterized in that in the first switching position (80) of the switching unit (26), the switching element (48) interrupts a power flow from the electric machine (12) to a differential gear (36). E-Achsen-Modul (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Schaltstellung (82) der Schalteinheit (26) das Schaltelement (48) die elektrische Maschine (12) über die Getriebeeingangswelle (22) mit der Schiebeverzahnung (50) des Hülsenteils (30) des zweiten Ritzels (28) mit dem Differentialgetriebe (36) verbindet.E-axis module (10) according to the claims 1 until 6 , characterized in that in the second switching position (82) of the switching unit (26), the switching element (48) connects the electric machine (12) via the transmission input shaft (22) with the sliding teeth (50) of the sleeve part (30) of the second pinion (28 ) connects to the differential gear (36). E-Achsen-Modul (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der dritten Schaltstellung (84) der Schalteinheit (26) das Schaltelement (48) eine Schiebeverzahnung (50) des Hülsenteils (30) des zweiten Ritzels (28) mit einer gehäusefesten Verzahnung (44) verbindet und die Rotation des zweiten Ritzels (28) blockiert.E-axis module (10) according to the claims 1 until 6 , characterized in that in the third switching position (84) of the switching unit (26), the switching element (48) connects a sliding toothing (50) of the sleeve part (30) of the second pinion (28) with a toothing (44) fixed to the housing and the rotation of the second pinion (28) blocked. Verwendung des E-Achsen-Moduls (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 in einem elektrisch angetriebenen Personenfahrzeug oder einem elektrisch angetriebenen Nutzfahrzeug.Use of the E-axis module (10) according to one of Claims 1 until 9 in an electrically powered passenger vehicle or an electrically powered commercial vehicle.
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