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WO2022258214A1 - Transmission for an electric drive system of a motor vehicle and electric drive system comprising such a transmission - Google Patents

Transmission for an electric drive system of a motor vehicle and electric drive system comprising such a transmission Download PDF

Info

Publication number
WO2022258214A1
WO2022258214A1 PCT/EP2021/083445 EP2021083445W WO2022258214A1 WO 2022258214 A1 WO2022258214 A1 WO 2022258214A1 EP 2021083445 W EP2021083445 W EP 2021083445W WO 2022258214 A1 WO2022258214 A1 WO 2022258214A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
planetary gear
gear set
differential
transmission
electric machine
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/083445
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Brehmer
Uwe Firzlaff
Robert Nickel
Peter Tiesler
Matthias Heizenröther
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
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 Zf Friedrichshafen Ag filed Critical Zf Friedrichshafen Ag
Publication of WO2022258214A1 publication Critical patent/WO2022258214A1/en

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/06—Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/10—Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears

Definitions

  • the invention relates to a transmission for an electric drive system of a motor vehicle, comprising at least one first and second planetary gear set, a differential gear and a separating unit. Furthermore, the invention relates to an electric drive system for a motor vehicle with a transmission and an electric machine that has a stator and a rotor.
  • WO 2015/082168 A1 discloses a transmission with a transmission input shaft and a transmission output shaft, a main gear set, an additional gear set, and an electric machine with a rotor and a stator.
  • the transmission has at least one power path between the transmission input shaft and the main gearset, the main gearset having a first and a second planetary gearset with a total of four shafts designated as the first, second, third and fourth shaft in order of speed.
  • the at least one power path can be connected to at least one of the four shafts of the main gearset via at least one shifting element.
  • the first planetary gear set of the main gear set is designed as a plus gear set and the second planetary gear set of the main gear set is designed as a minus gear set.
  • the object of the invention is to provide an alternative transmission for an electrical cal drive system of a motor vehicle. Furthermore, an electrical cal drive system for a motor vehicle should also be created.
  • the object is solved by the subject matter of patent claims 1 and 15. Preferred embodiments are the subject matter of the dependent claims.
  • a transmission according to the invention for an electric drive system of a motor vehicle comprises at least a first planetary gear set, a second planetary gear set, a differential gear and a separating unit, which is arranged in the power flow between the second planetary gear set and the differential gear and is set up to decouple the differential gear from the gear , wherein the first planetary gear set has a first element, a second element and a third element, the first element of the first planetary gear set thereto is set up to introduce drive power from an electric machine into the first planetary gear set, wherein the second element of the first planetary gear set is set up to derive the drive power of the electric machine from the first planetary gear set, and the third element of the first planetary gear set rotates with a non-rotatable component of the transmission, the second planetary gear set being arranged in the power flow between the first planetary gear set and the differential gear and having a first element, a second element and a third element, the first element of the second planetary gear set being connected to the second element of the
  • the first planetary gear set is preferably designed as a minus planetary gear set and is composed of the elements sun gear, planetary carrier and ring gear, where the planetary carrier guides at least one, but preferably several planetary gears in a rotatably mounted manner, each connected to both the sun gear and the surrounding ring gear comb. When gears mesh with each other, they are in mesh with each other.
  • the second planetary gear set is also designed as a Minus planetary gear set and is composed of the elements sun gear, planet carrier and ring gear.
  • the two planetary gear sets are preferably arranged coaxially with the differential gear.
  • the electric machine is also arranged coaxially with the differential gear.
  • the non-rotatable component of the transmission can preferably be a permanently stationary component, preferably a housing of the transmission, a part of such a housing or an element connected thereto in a non-rotatable manner.
  • a first output shaft and a second output shaft are operatively connected to the differential gear.
  • An operative connection between the first and second output shafts with the differential gear means that the respective output shaft is either connected directly to a shaft or an element of the differential gear or is in toothed meshing or at least one other shaft or another element between the respective output shaft and the shaft or the element of the differential gear is arranged. From the respective drive shaft is preferably drivingly connected to a wheel of a drive axle of the motor vehicle.
  • a shaft is a rotatable component of the transmission, via which associated components of the transmission are connected to one another in a torque-proof manner or via which such a connection is established when a corresponding shifting element is actuated.
  • the shaft can be designed, for example, as a gear wheel, ring gear, sun wheel or planet carrier.
  • the introduction of a drive power of the electric machine via the first element of the first planetary gear set into the first planetary gear set means that the first element of the first planetary gear set is set up to drive the first planetary gear set.
  • the first element of the first planetary gear set is designed as a sun gear.
  • Deriving drive power from the electric machine via the second element of the first planetary gear set from the first planetary gear set means that the second element of the first planetary gear set is set up for the output of the first planetary gear set.
  • the second element of the first plane is tenradsatzes designed as a planet carrier. Consequently, the third element of the first planetary gear set is designed as a ring gear.
  • a separating unit is a device that has at least one open and one closed state, the device being able to transmit no torque between the second planetary gear set and the differential gear in the open state, and the device being closed State can transmit torque between the second planetary gear set and the differential tialtrieb.
  • a connection between two elements is intended to transmit torques and forces or a rotational movement from one transmission beelement to the other transmission element.
  • the separating unit includes a form-fit switching element.
  • the positive-locking switching element is a claw clutch that performs a longitudinal movement when actuated.
  • the switching element of the separating unit In a closed state, the switching element of the separating unit connects an element of the second planetary gear set, in particular the second element of the second planetary gear set, with an element of the differential in a form-fitting manner. In an open state, the switching element of the separating unit decouples the second element of the second planetary gear set from the element of the differential, so that the differential is decoupled from the rest of the transmission and the electric machine. As a result, drag losses in particular are significantly reduced, not only increasing the efficiency of the transmission but also of the entire drive train of the vehicle.
  • the electrical machine is designed as an electric motor and includes a stator and a rotor.
  • the electrical machine is preferably a permanently excited synchronous motor.
  • the drive power is generated via the rotor and a rotor shaft connected to it in a rotationally fixed manner and is introduced into the gearbox or into the rotatable gearbox components.
  • the drive power is introduced from the electric motor via the first planetary gear set into the transmission, from there into the second planetary gear set, with the second planetary gear set being non-rotatably connected to the differential gear when the separating unit is closed, in order to introduce the drive power from the second planetary gear set into the differential gear and to the drive wheels of the vehicle via the two output shafts.
  • the first planetary gear set, the second planetary gear set, the separating unit and the differential gear are arranged in a housing, with the electric machine being designed to be arranged in a first axial section of the housing, where the both planetary gear sets, the separating unit and the differential gear are arranged in egg nem second axial section of the housing.
  • the Electrical machine arranged axially separated from the transmission in the housing.
  • the electrical machine and the transmission are not arranged in an overlapping manner, but are spaced apart axially.
  • the electrical machine adjoins one end face to an end section of the housing and the other end face to the first planetary gear set.
  • the first planetary gear set is in turn adjacent to the second planetary gear set and/or the differential gear.
  • the transmission is designed to be particularly compact both in the axial and in the radial direction.
  • the differential gear is designed as a spur gear differential, the spur gear differential having a first element, a second element and a third element, the first element of the spur gear differential being set up to be non-rotatably connected to a first output shaft, the the second element of the spur gear differential is set up to introduce drive power from the electric machine into the spur gear differential, and wherein the third element of the spur gear differential is set up to be non-rotatably connected to a second output shaft.
  • the spur gear differential is designed as a plus planetary set and comprises the elements sun gear, ring gear and planetary carrier, with the planetary carrier guiding at least one pair of planetary gears in which one planetary gear meshes with the internal sun gear and the other planetary gear meshes with the surrounding ring gear. and the planetary gears mesh with each other.
  • An output of the transmission takes place via the first and third element of the spur gear differential, ie via the sun gear and the tarpaulin tensteg of the spur gear differential.
  • the spur gear differential is driven via the second element of the spur gear differential, which is designed as a ring gear.
  • the first planetary gear set is disposed axially adjacent to a first side of the spur gear differential.
  • the first planetary gear set is also axially adjacent to the electric machine.
  • the first planetary gear set preferably overlaps neither the electric machine nor the spur gear differential in the axial direction.
  • the first planetary gear set is arranged spatially, in particular axially, between the electric machine and the spur gear differential.
  • the transmission becomes compact, particularly in the radial direction.
  • the second planetary gear set is stacked radially above the spur gear differential. Consequently, the second planetary gear set and the spur gear differential are arranged radially one above the other and axially at least partially or completely overlapping. As a result, the transmission is particularly compact in the axial direction.
  • the second planetary gear set and the spur gear differential are axially adjacent and non-overlapping on the first planetary gear set.
  • the separating unit is arranged on a second side of the spur gear differential. Consequently, the separating unit borders neither on the electric machine nor on the first planetary gear set, because these are arranged on the opposite side of the spur gear differential.
  • the separating unit is arranged in an axial end section of the housing between the spur gear differential and the housing itself. As a result, the transmission becomes compact, particularly in the radial direction.
  • the differential gear is designed as a ball differential and has a differential carrier and several compensation wheels.
  • the drive power of the electric machine is introduced into the differential gear, with the equalizing gears in a known manner with respective teeth on the respective drive shaft from meshing to distribute the drive power to the two drive shafts from.
  • the first planetary gear set is disposed axially adjacent to a first side of the ball differential.
  • the first planetary gear set is also axially adjacent to the electric machine.
  • the first planetary gear set preferably overlaps neither the electric machine nor the ball differential in the axial direction.
  • the first planetary gear set is arranged spatially, in particular axially, between the electric machine and the ball differential.
  • the transmission becomes compact, particularly in the radial direction.
  • the second planetary gear set is radially stacked over a first half of the ball differential. In this case, the first half of the ball differential is arranged on the first side of the ball differential.
  • the ball differential is bisected by the axis of rotation of a differential gear, which is orthogonal to the axis of rotation of the output shafts, with the first output shaft protruding axially into the first half of the ball differential. Consequently, the second planetary gear set and the ball differential are at least partially arranged radially one above the other and at least partially overlapping axially. As a result, the transmission is particularly compact in the axial direction.
  • the second planetary gear set and the ball differential are arranged axially adjacent and non-overlapping on the first planetary gear set.
  • the separator is stacked radially over a second half of the spherical differential.
  • the second half of the ball differential is arranged on the second side of the ball differential, ie opposite to the first side.
  • the ball differential is bisected by the axis of rotation of a differential wheel, which is orthogonal to the axis of rotation of the output shafts, with the second output shaft protruding axially into the second half of the ball differential. Consequently, the separating unit borders neither on the electric machine nor on the first planetary gear set, because these are net angeord on the opposite side of the ball differential.
  • the separating unit is arranged in an axial end portion of the housing between the ball differential and the housing itself, where the separating unit and the ball differential are arranged at least partially radially and at least partially overlapping one another axially.
  • the transmission becomes compact, particularly in the axial direction.
  • a standard translation of the first planetary gear set -2 to -4 is a standard translation of the first planetary gear set -2 to -4.
  • a standard translation of the first planetary gear set is the ratio between the diameter of the Hohlra of the first planetary gear set and the diameter of the sun gear of the first planetary gear set.
  • the ratio realized by means of the first planetary gear set is therefore 3 to 5.
  • a standard translation of the second planetary gear set is -1.3 to -1.7.
  • a stationary translation of the second planetary gear set is to be understood as meaning the ratio between the diameter of the ring gear of the second planetary gear set and the diameter of the sun gear of the second planetary gear set.
  • the translation realized by means of the second planetary gear set is therefore 2.3 to 2.7.
  • the static translation of the differential is 1 to 2.
  • the static translation of the spur gear differential is 2, the static translation of the ball differential being 1.
  • the invention also relates to an electric drive system for a motor vehicle, comprising a transmission according to the invention and an electric machine with a stator and a rotor.
  • the electric machine, the two planetary gear sets, the differential gear and the separating unit are arranged in a housing, the electric machine being spaced axially, ie not arranged axially overlapping, from the gear.
  • the electric machine is integrated in the housing in such a way that the transmission together with the electric machine form the drive system of the motor vehicle.
  • the stator of the electrical machine is arranged in a torque-proof manner on the housing, with a housing wall being arranged on a first end face of the electrical machine, and with the transmission being arranged on a second end face of the electrical machine, in particular the first planetary gear set of the transmission. Consequently, the motor vehicle is designed as an electric vehicle and includes the transmission according to the invention and the electric machine, which together form the electric drive system. Alternatively, the vehicle can also be designed as a hybrid vehicle, with the electrical drive system driving a first vehicle axle, for example, and a second motor, for example an internal combustion engine, driving a second vehicle axle.
  • the first drive axle can be uncoupled from the transmission and from the electric machine via the separating unit.
  • Fig. 1 is a highly simplified scheme of a first electric drive system according to the invention of a motor vehicle, shown only partially, and
  • Fig. 2 is a highly simplified scheme of a second electric drive system according to the Invention of a motor vehicle, shown only partially.
  • a respective inventive electrical drive system for a motor vehicle has a transmission and an electric machine EM with a stator S and a rotor R, the transmission and the electric machine EM being coaxial in a common housing GG are arranged to each other.
  • the housing GG is divided into four axial housing sections, namely a first housing section G1, a second housing section G2, a third housing section G3 and a fourth housing section G4.
  • the respective transmission comprises a first planetary gear set P1, a second planetary gear set P2, a differential gear D and a separating unit K.
  • the electric machine EM, the two planetary gear sets P1, P2 and the differential gear D are arranged coaxially with one another.
  • the differential gear D drives wheels of the motor vehicle (not shown) which are arranged on a common axis A via a first output shaft AB1 and a second output shaft AB2.
  • the power flow takes place from the electric machine EM via a drive shaft AN first to the first planetary gear set P1 and then to the second planetary gear set P2.
  • a stationary translation of the first planetary gear set P1 is -2 to -4, with a stationary translation of the second planetary gear set P2 being, for example, -1.3 to -1.7.
  • the separating unit K When the separating unit K is closed, the power from the second planetary gear set P2 is introduced into the differential gear D and distributed there to the two output shafts AB1, AB2. Consequently, the separating unit K is arranged in the power flow between the second planetary gear set P2 and the differential gear D and to it set up, the differential gear D to kop peln with the second planetary gear set P2 or the differential gear D peln from the second planetary gear set P2 abkop.
  • the separating unit K has a positive-locking switching element that can be switched electromechanically, pneumatically or hydraulically, for example.
  • the form-fitting switching element of the separating unit is adjusted when it is actuated parallel to the axis A, ie in the longitudinal direction, in order to intervene in a form-fitting manner on an element of the differential gear D, for example.
  • the advantage of the form-fit shifting element compared to a friction-locking shifting element is compactness, shifting efficiency and durability.
  • the two output shafts AB1, AB2 are also arranged coaxially to the electric machine EM, with the first output shaft AB1 extending axially through the first, second and third housing section G1, G2, G3, and with the second output shaft AB2 extending axially through the fourth housing section G4 extends.
  • the differential gear D is decoupled from the rest of the drive train, so that the electric machine EM and the two planetary gear sets P1, P2 are not dragged along when the wheels of the vehicle are turning. This serves in particular to increase the efficiency of the drive system.
  • the first planetary gear set P1 is arranged in the power flow between the electric machine EM and the second planetary gear set P2 and has a first element E11, a second element E21 and a third element E31.
  • the first planetary gear set P1 is designed as a negative planetary gear set.
  • the first element E11 of the first planetary gear set P1 is designed as a sun gear and initiates the drive power from the electric machine EM in the first planetary gear set P1.
  • the second element E21 of the first planetary gearset P1 is designed as a planetary carrier and derives the drive power of the electric machine EM from the first planetary gearset P1.
  • the third element E31 of the first planetary gear set P1 is designed as a ring gear and is connected in a rotationally fixed manner to a rotationally fixed component G of the transmission, the rotationally fixed component G of the transmission being part of the housing GG.
  • the rotationally fixed component G of the transmission being part of the housing GG.
  • the non-rotatable component G is formed in one piece with the housing GG of the transmission.
  • the second planetary gear set P2 is in the power flow between the first planetary gear set P1 and the differential gear D and has a first element E12, a second element E22 and a third element E32.
  • the second planetary gear set P2 is designed as a negative planetary gear set.
  • the first element E12 of the second planetary gear set P2 is designed as a sun gear and is non-rotatably connected to the second element E21 of the first planetary gear set P1 in order to introduce the drive power of the electric machine EM into the second planetary gear set P2.
  • the second element E22 of the second planetary gear set P2 is designed as a planetary carrier and derives the drive power of the electric machine EM from the second planetary gear set P2.
  • the third element E32 of the second planetary gear set P2 is designed as a ring gear and is rotatably connected to a non-rotatable component G of the transmission, the non-rotatable component G of the transmission lying in front of a part of the housing GG.
  • the planet carrier several planet wheels are rotatably mounted, each meshing with both the sun gear and with the ring gear lying around.
  • the non-rotatable component G is formed in one piece with the housing GG of the transmission.
  • the electric machine EM is arranged in a first axial section of the housing GG, where the two planetary gear sets P1, P2, the separating unit K and the differential gear D are arranged in a second section of the housing GG .
  • the first axial section of the housing GG corresponds to the first housing section G1.
  • the second axial section of the housing GG is further subdivided into the second, third and fourth housing sections G2, G3, G4.
  • the differential gear D is designed as a ball differential KG and has a spherical differential carrier DK and several differential gears AR1, AR2, which are rotatably mounted on the spherical differential carrier DK.
  • the spherical differential carrier DK can be connected via the separating unit K to the second element E22 of the second planetary gear set P2 in order to generate drive power from the initiate electrical machine EM in the ball differential KG.
  • the compensation wheels AR1, AR2 are provided for the output and mesh with a respective toothing section on the respective output shaft AB1, AB2 in order to realize the differential function in a known manner.
  • the ball differential KG is shown in a greatly simplified manner in the present case.
  • the first planetary gear set P1 is arranged axially adjacent to a first side of the ball differential KG.
  • the first planetary gear set P1 is arranged in the two-th housing section G2.
  • the second housing section G2 is arranged axially between the first housing section G1 and the third housing section G3.
  • the second planetary gear set P2 is arranged stacked radially over a first half of the ball differential KG, with the first output shaft AB1 also being arranged in part in the first half of the ball differential KG.
  • the third housing section G3 is arranged axially between the second housing section G2 and the fourth housing section G4.
  • the separating unit K is arranged stacked radially over the second half of the ball differential KG, with the second drive shaft AB2 also being arranged partially in the second half of the ball differential KG.
  • the separation unit K is arranged in the fourth housing section G4.
  • the static gear ratio of the ball differential KG is 1 .
  • the differential gear D is designed as a spur gear differential P3.
  • the spur gear P3 is designed as a plus planetary gear set and has a first element E13, a second element E23 and a third element E33.
  • the first element E13 of the spur gear differential P3 is designed as a sun gear and is connected to the first output shaft AB1 in a torque-proof manner.
  • the second element E23 of the front wheel differential P3 is designed as a ring gear and can be connected via the separating unit K to the second element E22 of the second planetary gear set P2 in order to conduct an input power from the electric machine EM into the front wheel differential P3.
  • the third element E33 of the spur gear differential P3 is formed as a planetary carrier and is non-rotatably connected to the second output shaft AB2.
  • the planetary web leads to several planetary gear pairs, in which one planetary gear is in mesh with the inner sun gear and the other planetary gear with the surrounding ring gear, and the planetary gears mesh with one another in order to To realize differential function in a known manner.
  • the spur gear differential P3 is shown in a highly simplified manner in the present case.
  • the stationary ratio of the spur gear differential P3 is 2.
  • the first planetary gear set P1 is disposed axially adjacent to a first side of the spur gear differential P3.
  • the first planetary gear set P1 is arranged in the second housing section G2.
  • the second planetary gear set P2 is radially stacked over the spur gear differential P3.
  • the second planetary gear set P2 and the spur gear P3 are arranged in the third housing section G3.
  • the third housing section G3 is arranged axially between the second housing section G2 and the fourth housing section G4.
  • the separating unit K is arranged on a second side of the spur gear differential P3.
  • the separation unit K is arranged in the fourth housing section G4.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Transportation (AREA)
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Abstract

The invention relates to a transmission for an electric drive system of a motor vehicle and electric drive system comprising such a transmission. According to the invention, the transmission comprises at least one first planetary gear set, one second planetary gear set, one differential gear and one disconnecting unit arranged in the power flow between the second planetary gear set and the differential gear and is designed to uncouple the differential gear from the second planetary gear set. The first planetary gear set comprises a first element, a second element and a third element, the first element of the first planetary gear set being designed to introduce a driving power from an electric machine into the first planetary gear set, the second element of the first planetary gear set being designed to the drive power of the electric machine from the first planetary gear set, and the third element of the first planetary gear set is connected in a rotationally fixed manner to a non-rotatable member, the second planetary gear set being arranged in the power flow between the first planetary gear set and the differential gear and comprises a first element, a second element and a third element, wherein the first element of the second planetary gear set is connected in a rotationally fixed manner to the second element of the first planetary gear set, the second element of the second planetary gear set is designed to output the drive power of the electric machine from the second planetary gear set, and wherein the third element of the second planetary gear set is connected in a rotationally fixed manner to a non-rotatable component.

Description

Getriebe für ein elektrisches Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs sowie elektrisches Antriebssystem mit einem solchen Getriebe Transmission for an electric drive system of a motor vehicle and electric drive system with such a transmission
Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein elektrisches Antriebssystem eines Kraftfahr zeugs, umfassend mindestens einen ersten und zweiten Planeten radsatz, ein Diffe rentialgetriebe und eine Trenneinheit. Ferner betrifft die Erfindung ein elektrisches Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe und einer elektrischen Ma schine, die einen Stator und einen Rotor aufweist. The invention relates to a transmission for an electric drive system of a motor vehicle, comprising at least one first and second planetary gear set, a differential gear and a separating unit. Furthermore, the invention relates to an electric drive system for a motor vehicle with a transmission and an electric machine that has a stator and a rotor.
Die WO 2015/082168 A1 offenbart ein Getriebe mit einer Getriebe-Eingangswelle und einer Getriebe-Ausgangswelle, einem Hauptradsatz, einem Zusatzradsatz, und einer elektrischen Maschine mit einem Rotor und einem Stator. Das Getriebe weist zumindest einen Leistungspfad zwischen der Getriebe-Eingangswelle und dem Hauptradsatz auf, wobei der Hauptradsatz einen ersten und einen zweiten Planeten radsatz mit insgesamt vier in Drehzahlordnung als erste, zweite, dritte und vierte Welle bezeichnete Wellen aufweist. Der zumindest eine Leistungspfad ist über zu mindest ein Schaltelement mit zumindest einer der vier Wellen des Hauptradsatzes verbindbar. Der erste Planetenradsatz des Hauptradsatzes ist als Plus-Radsatz und der zweite Planetenradsatz des Hauptradsatzes ist als Minus-Radsatz ausgebildet. WO 2015/082168 A1 discloses a transmission with a transmission input shaft and a transmission output shaft, a main gear set, an additional gear set, and an electric machine with a rotor and a stator. The transmission has at least one power path between the transmission input shaft and the main gearset, the main gearset having a first and a second planetary gearset with a total of four shafts designated as the first, second, third and fourth shaft in order of speed. The at least one power path can be connected to at least one of the four shafts of the main gearset via at least one shifting element. The first planetary gear set of the main gear set is designed as a plus gear set and the second planetary gear set of the main gear set is designed as a minus gear set.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein alternatives Getriebe für ein elektri sches Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs zu schaffen. Ferner soll auch ein elektri sches Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug geschaffen werden. Die Aufgabe wird ge löst durch den Gegenstand der Patentansprüche 1 und 15. Bevorzugte Ausführungs formen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. The object of the invention is to provide an alternative transmission for an electrical cal drive system of a motor vehicle. Furthermore, an electrical cal drive system for a motor vehicle should also be created. The object is solved by the subject matter of patent claims 1 and 15. Preferred embodiments are the subject matter of the dependent claims.
Ein erfindungsgemäßes Getriebe für ein elektrisches Antriebssystem eines Kraftfahr zeugs umfasst mindestens einen ersten Planetenradsatz, einen zweiten Planeten radsatz, ein Differentialgetriebe und eine Trenneinheit, die im Leistungsfluss zwi schen dem zweiten Planetenradsatz und dem Differentialgetriebe angeordnet und dazu eingerichtet ist, das Differentialgetriebe von dem Getriebe abzukoppeln, wobei der erste Planetenradsatz ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element aufweist, wobei das erste Element des ersten Planetenradsatzes dazu eingerichtet ist, eine Antriebsleistung von einer elektrischen Maschine in den ersten Planetenradsatz einzuleiten, wobei das zweite Element des ersten Planetenradsat zes dazu eingerichtet ist, die Antriebsleistung der elektrischen Maschine aus dem ersten Planetenradsatz auszuleiten, und wobei das dritte Element des ersten Plane tenradsatzes drehtest mit einem drehfesten Bauelement des Getriebes verbunden ist, wobei der zweite Planetenradsatz im Leistungsfluss zwischen dem ersten Plane tenradsatz und dem Differentialgetriebe angeordnet ist und ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element aufweist, wobei das erste Element des zwei ten Planetenradsatzes mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatz drehfest verbunden ist, um die Antriebsleistung der elektrischen Maschine in den zweiten Pla netenradsatz einzuleiten, wobei das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes dazu eingerichtet ist, die Antriebsleistung der elektrischen Maschine aus dem zwei ten Planetenradsatz auszuleiten, und wobei das dritte Element des zweiten Plane tenradsatzes drehfest mit einem drehfesten Bauelement des Getriebes verbunden ist. A transmission according to the invention for an electric drive system of a motor vehicle comprises at least a first planetary gear set, a second planetary gear set, a differential gear and a separating unit, which is arranged in the power flow between the second planetary gear set and the differential gear and is set up to decouple the differential gear from the gear , wherein the first planetary gear set has a first element, a second element and a third element, the first element of the first planetary gear set thereto is set up to introduce drive power from an electric machine into the first planetary gear set, wherein the second element of the first planetary gear set is set up to derive the drive power of the electric machine from the first planetary gear set, and the third element of the first planetary gear set rotates with a non-rotatable component of the transmission, the second planetary gear set being arranged in the power flow between the first planetary gear set and the differential gear and having a first element, a second element and a third element, the first element of the second planetary gear set being connected to the second element of the first planetary gear set is rotatably connected to initiate the drive power of the electric machine in the second Pla designated gear set, wherein the second element of the second planetary gear set is adapted to the drive power of the electric machine from the two th planetary gear derive dsatz, and wherein the third element of the second plane tenradsatzes rotatably connected to a non-rotatable component of the transmission.
Bevorzugt ist der erste Planetenradsatz als Minus-Planetenradsatz ausgebildet und setzt sich aus den Elementen Sonnenrad, Planetensteg und Hohlrad zusammen, wo bei der Planetensteg mindestens ein, bevorzugt aber mehrere Planetenräder drehbar gelagert führt, die jeweils sowohl mit dem Sonnenrad als auch mit dem umliegenden Hohlrad kämmen. Wenn Zahnräder miteinander kämmen, befinden sich diese im Zahneingriff miteinander. Insbesondere ist der zweite Planetenradsatz auch als Mi nus-Planetenradsatz ausgebildet und setzt sich aus den Elementen Sonnenrad, Pla netensteg und Hohlrad zusammen. Vorzugsweise sind die beiden Planetenradsätze koaxial zum Differentialgetriebe angeordnet. Insbesondere ist auch die elektrische Maschine koaxial zum Differentialgetriebe angeordnet. The first planetary gear set is preferably designed as a minus planetary gear set and is composed of the elements sun gear, planetary carrier and ring gear, where the planetary carrier guides at least one, but preferably several planetary gears in a rotatably mounted manner, each connected to both the sun gear and the surrounding ring gear comb. When gears mesh with each other, they are in mesh with each other. In particular, the second planetary gear set is also designed as a Minus planetary gear set and is composed of the elements sun gear, planet carrier and ring gear. The two planetary gear sets are preferably arranged coaxially with the differential gear. In particular, the electric machine is also arranged coaxially with the differential gear.
Ist ein Element festgesetzt, also mit einem drehfesten Bauelement des Getriebes drehfest verbunden, so ist es an einer Drehbewegung gehindert. Bei dem drehfesten Bauelement des Getriebes, kann es sich vorzugsweise um eine permanent stillste hende Komponente handeln, bevorzugt um ein Gehäuse des Getriebes, einen Teil eines derartigen Gehäuses oder ein damit drehfest verbundenes Element. Insbesondere sind eine erste Abtriebswelle und eine zweite Abtriebswelle mit dem Differentialgetriebe wirkverbunden. Unter einer Wirkverbindung zwischen der ersten und zweiten Abtriebswelle mit dem Differentialgetriebe ist zu verstehen, dass die je weilige Abtriebswelle entweder direkt mit einer Welle bzw. einem Element des Diffe rentialgetriebes verbunden ist bzw. im Zahneingriff steht oder zumindest eine weitere Welle oder ein weiteres Element zwischen der jeweiligen Abtriebswelle und der Welle oder dem Element des Differentialgetriebes angeordnet ist. Die jeweilige Ab triebswelle ist bevorzugt mit einem Rad einer Antriebsachse des Kraftfahrzeugs an triebswirksam verbunden. If an element is fixed, ie connected to a non-rotatable component of the transmission in a non-rotatable manner, it is prevented from rotating. The non-rotatable component of the transmission can preferably be a permanently stationary component, preferably a housing of the transmission, a part of such a housing or an element connected thereto in a non-rotatable manner. In particular, a first output shaft and a second output shaft are operatively connected to the differential gear. An operative connection between the first and second output shafts with the differential gear means that the respective output shaft is either connected directly to a shaft or an element of the differential gear or is in toothed meshing or at least one other shaft or another element between the respective output shaft and the shaft or the element of the differential gear is arranged. From the respective drive shaft is preferably drivingly connected to a wheel of a drive axle of the motor vehicle.
Unter einer Welle ist im Sinne der Erfindung ein rotierbares Bauteil des Getriebes zu verstehen, über welches je zugehörige Komponenten des Getriebes drehfest mit-ei- nander verbunden sind oder über das eine derartige Verbindung bei Betätigung ei nes entsprechenden Schaltelements hergestellt wird. Die Welle kann beispielsweise als Zahnrad, Hohlrad, Sonnenrad oder Planetensteg ausgebildet sein. In the context of the invention, a shaft is a rotatable component of the transmission, via which associated components of the transmission are connected to one another in a torque-proof manner or via which such a connection is established when a corresponding shifting element is actuated. The shaft can be designed, for example, as a gear wheel, ring gear, sun wheel or planet carrier.
Das Einleiten einer Antriebsleistung der elektrischen Maschine überdas erste Ele ment des ersten Planeten radsatzes in den ersten Planetenradsatz bedeutet, dass das erste Element des ersten Planetenradsatzes zum Antrieb des ersten Planeten radsatzes eingerichtet ist. Beispielsweise ist das erste Element des ersten Planeten radsatzes als Sonnenrad ausgebildet. The introduction of a drive power of the electric machine via the first element of the first planetary gear set into the first planetary gear set means that the first element of the first planetary gear set is set up to drive the first planetary gear set. For example, the first element of the first planetary gear set is designed as a sun gear.
Das Ausleiten einer Antriebsleistung der elektrischen Maschine überdas zweite Ele ment des ersten Planetenradsatzes aus dem ersten Planetenradsatz bedeutet, dass das zweite Element des ersten Planetenradsatzes zum Abtrieb des ersten Planeten radsatzes eingerichtet ist. Beispielsweise ist das zweite Element des ersten Plane tenradsatzes als Planetenträger ausgebildet. Mithin ist das dritte Element des ersten Planetenradsatzes als Hohlrad ausgebildet. Deriving drive power from the electric machine via the second element of the first planetary gear set from the first planetary gear set means that the second element of the first planetary gear set is set up for the output of the first planetary gear set. For example, the second element of the first plane is tenradsatzes designed as a planet carrier. Consequently, the third element of the first planetary gear set is designed as a ring gear.
Unter einer Trenneinheit ist eine Vorrichtung zu verstehen, die zumindest einen ge öffneten und einen geschlossenen Zustand aufweist, wobei die Vorrichtung im geöff neten Zustand kein Drehmoment zwischen dem zweiten Planetenradsatz und dem Differentialgetriebe übertragen kann, und wobei die Vorrichtung im geschlossenen Zustand ein Drehmoment zwischen dem zweiten Planetenradsatz und dem Differen tialgetriebe übertragen kann. Eine Verbindung zwischen zwei Elementen ist dazu vorgesehen, Drehmomente und Kräfte bzw. eine Drehbewegung von einem Getrie beelement auf das andere Getriebeelement zu übertragen. Insbesondere umfasst die Trenneinheit ein formschlüssiges Schaltelement. Beispielsweise ist das formschlüs sige Schaltelement eine Klauenkupplung, die bei Betätigung eine longitudinale Be wegung ausführt. In einem geschlossenen Zustand verbindet das Schaltelement der Trenneinheit ein Element des zweiten Planetenradsatzes, insbesondere das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes formschlüssig mit einem Element des Diffe rentials. In einem geöffneten Zustand entkoppelt das Schaltelement der Trenneinheit das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes von dem Element des Differenti als, sodass das Differential von dem restlichen Getriebe und der elektrischen Ma schine abgekoppelt ist. Dadurch werden insbesondere Schleppverluste erheblich ver ringert, wobei nicht nur die Effizienz des Getriebes, sondern des gesamten Antriebs strangs des Fahrzeugs erhöht wird. A separating unit is a device that has at least one open and one closed state, the device being able to transmit no torque between the second planetary gear set and the differential gear in the open state, and the device being closed State can transmit torque between the second planetary gear set and the differential tialtrieb. A connection between two elements is intended to transmit torques and forces or a rotational movement from one transmission beelement to the other transmission element. In particular, the separating unit includes a form-fit switching element. For example, the positive-locking switching element is a claw clutch that performs a longitudinal movement when actuated. In a closed state, the switching element of the separating unit connects an element of the second planetary gear set, in particular the second element of the second planetary gear set, with an element of the differential in a form-fitting manner. In an open state, the switching element of the separating unit decouples the second element of the second planetary gear set from the element of the differential, so that the differential is decoupled from the rest of the transmission and the electric machine. As a result, drag losses in particular are significantly reduced, not only increasing the efficiency of the transmission but also of the entire drive train of the vehicle.
Die elektrische Maschine ist als Elektromotor ausgebildet und umfasst einen Stator sowie einen Rotor. Vorzugsweise ist die elektrische Maschine ein permanenterregter Synchronmotor. Über den Rotor und eine damit drehfest verbundene Rotorwelle wird die Antriebsleistung erzeugt und in das Getriebe bzw. in die drehbeweglichen Getrie bekomponenten eingeleitet. Die Antriebsleistung wird von dem Elektromotor über den ersten Planetenradsatz in das Getriebe eingeleitet, von dort in den zweiten Pla netenradsatz eingeleitet, wobei der zweite Planetenradsatz bei geschlossener Trenneinheit mit dem Differentialgetriebe drehfest verbunden ist, um die Antriebsleis tung aus dem zweiten Planetenradsatz in das Differentialgetriebe einzuleiten und über die beiden Abtriebswellen an die Antriebsräder des Fahrzeugs weiterzuleiten. The electrical machine is designed as an electric motor and includes a stator and a rotor. The electrical machine is preferably a permanently excited synchronous motor. The drive power is generated via the rotor and a rotor shaft connected to it in a rotationally fixed manner and is introduced into the gearbox or into the rotatable gearbox components. The drive power is introduced from the electric motor via the first planetary gear set into the transmission, from there into the second planetary gear set, with the second planetary gear set being non-rotatably connected to the differential gear when the separating unit is closed, in order to introduce the drive power from the second planetary gear set into the differential gear and to the drive wheels of the vehicle via the two output shafts.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zumindest der erste Planetenradsatz, der zweite Planetenradsatz, die Trenneinheit und das Differential getriebe in einem Gehäuse angeordnet, wobei die elektrische Maschine dazu einge richtet ist, in einem ersten axialen Abschnitt des Gehäuses angeordnet zu sein, wo bei die beiden Planetenradsätze, die Trenneinheit und das Differentialgetriebe in ei nem zweiten axialen Abschnitt des Gehäuses angeordnet sind. Mithin ist die elektrische Maschine von dem Getriebe axial getrennt im Gehäuse angeordnet. Mit anderen Worten sind die elektrische Maschine und das Getriebe nicht überlappend angeordnet, sondern axial beabstandet. Beispielsweise grenzt die elektrische Ma schine mit der einen Stirnseite an einem Endabschnitt des Gehäuses an und mit der anderen Stirnseite an dem ersten Planetenradsatz an. Beispielsweise grenzt der ers ten Planetenradsatz seinerseits an den zweiten Planetenradsatz und/oder an dem Differentialgetriebe an. Dadurch ist das Getriebe sowohl in axialer als auch radialer Richtung besonders kompaktbauend ausgebildet. According to a preferred embodiment of the invention, at least the first planetary gear set, the second planetary gear set, the separating unit and the differential gear are arranged in a housing, with the electric machine being designed to be arranged in a first axial section of the housing, where the both planetary gear sets, the separating unit and the differential gear are arranged in egg nem second axial section of the housing. So that's the Electrical machine arranged axially separated from the transmission in the housing. In other words, the electrical machine and the transmission are not arranged in an overlapping manner, but are spaced apart axially. For example, the electrical machine adjoins one end face to an end section of the housing and the other end face to the first planetary gear set. For example, the first planetary gear set is in turn adjacent to the second planetary gear set and/or the differential gear. As a result, the transmission is designed to be particularly compact both in the axial and in the radial direction.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Differentialgetriebe als Stirnraddifferential ausgebildet, wobei das Stirnraddifferential ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element aufweist, wobei das erste Element des Stirnraddifferentials dazu eingerichtet ist mit einer ersten Abtriebswelle drehfest ver bunden zu sein, wobei das zweite Element des Stirnraddifferentials dazu eingerichtet ist, eine Antriebsleistung von der elektrischen Maschine in das Stirnraddifferential einzuleiten, und wobei das dritte Element des Stirnraddifferentials dazu eingerichtet ist, mit einer zweiten Abtriebswelle drehfest verbunden zu sein. Das Stirnraddifferen tial ist als Plus-Planetensatz ausgebildet und umfasst die Elemente Sonnenrad, Hohl rad und Planetensteg, wobei der Planetensteg mindestens ein Planetenradpaar führt, bei welchem das eine Planetenrad mit dem innenliegenden Sonnenrad und das an dere Planetenrad mit dem umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht, sowie die Pla netenräder untereinander kämmen. Ein Abtrieb des Getriebes erfolgt über das erste und dritte Element des Stirnraddifferentials, also über das Sonnenrad und den Plane tensteg des Stirnraddifferentials. Der Antrieb des Stirnraddifferentials erfolgt über das zweite Element des Stirnraddifferentials, das als Hohlrad ausgebildet ist. According to a preferred embodiment of the invention, the differential gear is designed as a spur gear differential, the spur gear differential having a first element, a second element and a third element, the first element of the spur gear differential being set up to be non-rotatably connected to a first output shaft, the the second element of the spur gear differential is set up to introduce drive power from the electric machine into the spur gear differential, and wherein the third element of the spur gear differential is set up to be non-rotatably connected to a second output shaft. The spur gear differential is designed as a plus planetary set and comprises the elements sun gear, ring gear and planetary carrier, with the planetary carrier guiding at least one pair of planetary gears in which one planetary gear meshes with the internal sun gear and the other planetary gear meshes with the surrounding ring gear. and the planetary gears mesh with each other. An output of the transmission takes place via the first and third element of the spur gear differential, ie via the sun gear and the tarpaulin tensteg of the spur gear differential. The spur gear differential is driven via the second element of the spur gear differential, which is designed as a ring gear.
Beispielsweise ist der erste Planetenradsatz axial angrenzend an einer ersten Seite des Stirnraddifferentials angeordnet. Insbesondere grenzt der erste Planetenradsatz auch axial an die elektrische Maschine an. Bevorzugt überlappt der erste Planeten radsatz weder die elektrische Maschine noch das Stirnraddifferential in axialer Rich tung. Mit anderen Worten ist der erste Planetenradsatz räumlich, insbesondere axial zwischen der elektrischen Maschine und dem Stirnraddifferential angeordnet. For example, the first planetary gear set is disposed axially adjacent to a first side of the spur gear differential. In particular, the first planetary gear set is also axially adjacent to the electric machine. The first planetary gear set preferably overlaps neither the electric machine nor the spur gear differential in the axial direction. In other words, the first planetary gear set is arranged spatially, in particular axially, between the electric machine and the spur gear differential.
Dadurch wird das Getriebe insbesondere in radialer Richtung kompaktbauend. Beispielsweise ist der zweite Planetenradsatz radial gestapelt über dem Stirnraddiffe rential angeordnet. Mithin sind der zweite Planetenradsatz und das Stirnraddifferen tial radial übereinander sowie axial zumindest teilweise oder vollständig überlappend angeordnet. Dadurch wird das Getriebe insbesondere in axialer Richtung kompakt bauend. Insbesondere sind der zweite Planetenradsatz und das Stirnraddifferential axial angrenzend sowie nicht überlappend an dem ersten Planetenradsatz angeord net. As a result, the transmission becomes compact, particularly in the radial direction. For example, the second planetary gear set is stacked radially above the spur gear differential. Consequently, the second planetary gear set and the spur gear differential are arranged radially one above the other and axially at least partially or completely overlapping. As a result, the transmission is particularly compact in the axial direction. In particular, the second planetary gear set and the spur gear differential are axially adjacent and non-overlapping on the first planetary gear set.
Beispielsweise ist die Trenneinheit auf einer zweiten Seite des Stirnraddifferentials angeordnet. Mithin grenzt die Trenneinheit weder an die elektrische Maschine noch an den ersten Planetenradsatz an, weil diese auf der entgegengesetzten Seite des Stirnraddifferentials angeordnet sind. Mit anderen Worten ist die Trenneinheit in ei nem axialen Endabschnitt des Gehäuses zwischen dem Stirnraddifferential und dem Gehäuse selbst angeordnet. Dadurch wird das Getriebe insbesondere in radialer Richtung kompaktbauend. For example, the separating unit is arranged on a second side of the spur gear differential. Consequently, the separating unit borders neither on the electric machine nor on the first planetary gear set, because these are arranged on the opposite side of the spur gear differential. In other words, the separating unit is arranged in an axial end section of the housing between the spur gear differential and the housing itself. As a result, the transmission becomes compact, particularly in the radial direction.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Differentialgetriebe als Kugeldifferential ausgebildet und weist einen Differentialkorb sowie mehrere Aus gleichsräder auf. Über den kugelförmigen Differentialkorb wird die Antriebsleistung der elektrischen Maschine in das Differentialgetriebe eingeleitet, wobei die Aus gleichsräder in bekannter Weise mit jeweiligen Verzahnungen an der jeweiligen Ab triebswelle im Zahneingriff stehen, um die Antriebsleistung auf die beiden Ab triebswellen zu verteilen. According to a preferred embodiment of the invention, the differential gear is designed as a ball differential and has a differential carrier and several compensation wheels. About the spherical differential carrier, the drive power of the electric machine is introduced into the differential gear, with the equalizing gears in a known manner with respective teeth on the respective drive shaft from meshing to distribute the drive power to the two drive shafts from.
Beispielsweise ist der erste Planetenradsatz axial angrenzend an einer ersten Seite des Kugeldifferentials angeordnet. Insbesondere grenzt der erste Planetenradsatz auch axial an die elektrische Maschine an. Bevorzugt überlappt der erste Planeten radsatz weder die elektrische Maschine noch das Kugeldifferential in axialer Rich tung. Mit anderen Worten ist der erste Planeten radsatz räumlich, insbesondere axial zwischen der elektrischen Maschine und dem Kugeldifferential angeordnet. Dadurch wird das Getriebe insbesondere in radialer Richtung kompaktbauend. Beispielsweis ist der zweite Planetenradsatz radial gestapelt über einer ersten Hälfte des Kugeldifferentials angeordnet. Dabei ist die erste Hälfte des Kugeldifferentials auf der ersten Seite des Kugeldifferentials angeordnet. Insbesondere wird das Kugel differential durch die Drehachse eines Ausgleichrades halbiert, die orthogonal zur Drehachse der Abtriebswellen ist, wobei die erste Abtriebswelle in die erste Hälfte des Kugeldifferentials axial hineinragt. Mithin sind der zweite Planetenradsatz und das Kugeldifferential zumindest teilweise radial übereinander sowie zumindest teil weise axial überlappend angeordnet. Dadurch wird das Getriebe insbesondere in axi aler Richtung kompaktbauend. Vorzugsweise sind der zweite Planetenradsatz und das Kugeldifferential axial angrenzend sowie nicht überlappend an dem ersten Pla netenradsatz angeordnet. For example, the first planetary gear set is disposed axially adjacent to a first side of the ball differential. In particular, the first planetary gear set is also axially adjacent to the electric machine. The first planetary gear set preferably overlaps neither the electric machine nor the ball differential in the axial direction. In other words, the first planetary gear set is arranged spatially, in particular axially, between the electric machine and the ball differential. As a result, the transmission becomes compact, particularly in the radial direction. For example, the second planetary gear set is radially stacked over a first half of the ball differential. In this case, the first half of the ball differential is arranged on the first side of the ball differential. In particular, the ball differential is bisected by the axis of rotation of a differential gear, which is orthogonal to the axis of rotation of the output shafts, with the first output shaft protruding axially into the first half of the ball differential. Consequently, the second planetary gear set and the ball differential are at least partially arranged radially one above the other and at least partially overlapping axially. As a result, the transmission is particularly compact in the axial direction. Preferably, the second planetary gear set and the ball differential are arranged axially adjacent and non-overlapping on the first planetary gear set.
Beispielsweis ist die Trenneinheit radial gestapelt über einer zweiten Hälfte des Ku geldifferentials angeordnet. Dabei ist die zweite Hälfte des Kugeldifferentials auf der zweiten Seite des Kugeldifferentials angeordnet, also entgegengesetzt zur ersten Seite. Insbesondere wird das Kugeldifferential durch die Drehachse eines Ausgleich rades halbiert, die orthogonal zur Drehachse der Abtriebswellen ist, wobei die zweite Abtriebswelle in die zweite Hälfte des Kugeldifferentials axial hineinragt. Mithin grenzt die Trenneinheit weder an die elektrische Maschine noch an den ersten Planetenrad satz an, weil diese auf der entgegengesetzten Seite des Kugeldifferentials angeord net sind. Mit anderen Worten ist die Trenneinheit in einem axialen Endabschnitt des Gehäuses zwischen dem Kugeldifferential und dem Gehäuse selbst angeordnet, wo bei die Trenneinheit und das Kugeldifferential zumindest teilweise radial übereinan der sowie zumindest teilweise axial überlappend angeordnet sind. Dadurch wird das Getriebe insbesondere in axialer Richtung kompaktbauend. For example, the separator is stacked radially over a second half of the spherical differential. The second half of the ball differential is arranged on the second side of the ball differential, ie opposite to the first side. In particular, the ball differential is bisected by the axis of rotation of a differential wheel, which is orthogonal to the axis of rotation of the output shafts, with the second output shaft protruding axially into the second half of the ball differential. Consequently, the separating unit borders neither on the electric machine nor on the first planetary gear set, because these are net angeord on the opposite side of the ball differential. In other words, the separating unit is arranged in an axial end portion of the housing between the ball differential and the housing itself, where the separating unit and the ball differential are arranged at least partially radially and at least partially overlapping one another axially. As a result, the transmission becomes compact, particularly in the axial direction.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt eine Standüber setzung des ersten Planeten radsatzes -2 bis -4. Unter einer Standübersetzung des ersten Planetenradsatzes ist das Verhältnis zwischen dem Durchmesser des Hohlra des des ersten Planetenradsatzes und dem Durchmesser des Sonnenrades des ers ten Planetenradsatzes zu verstehen. Die mittels des ersten Planetenradsatzes reali sierte Übersetzung beträgt somit 3 bis 5. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt eine Standüber setzung des zweiten Planetenradsatzes -1 ,3 bis -1 ,7. Unter einer Standübersetzung des zweiten Planetenradsatzes ist das Verhältnis zwischen dem Durchmesser des Hohlrades des zweiten Planetenradsatzes und dem Durchmesser des Sonnenrades des zweiten Planetenradsatzes zu verstehen. Die mittels des zweiten Planetenrad satzes realisierte Übersetzung beträgt somit 2,3 bis 2,7. According to a preferred embodiment of the invention is a standard translation of the first planetary gear set -2 to -4. Under a standard translation of the first planetary gear set is the ratio between the diameter of the Hohlra of the first planetary gear set and the diameter of the sun gear of the first planetary gear set. The ratio realized by means of the first planetary gear set is therefore 3 to 5. According to a preferred embodiment of the invention, a standard translation of the second planetary gear set is -1.3 to -1.7. A stationary translation of the second planetary gear set is to be understood as meaning the ratio between the diameter of the ring gear of the second planetary gear set and the diameter of the sun gear of the second planetary gear set. The translation realized by means of the second planetary gear set is therefore 2.3 to 2.7.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Standüberset zung des Differentials 1 bis 2. Beispielsweise beträgt die Standübersetzung des Stirnraddifferentials 2, wobei die Standübersetzung des Kugeldifferentials 1 beträgt. According to a preferred embodiment of the invention, the static translation of the differential is 1 to 2. For example, the static translation of the spur gear differential is 2, the static translation of the ball differential being 1.
Die Erfindung betrifft auch ein elektrisches Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug, um fassend ein erfindungsgemäßes Getriebe und eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem Rotor. Beispielsweise sind die elektrische Maschine, die beiden Planetenradsätze, das Differentialgetriebe und die Trenneinheit in einem Gehäuse angeordnet, wobei die elektrische Maschine axial beabstandet, also axial nicht über lappend von dem Getriebe angeordnet ist. Insbesondere ist die elektrische Maschine derart im Gehäuse integriert, dass das Getriebe zusammen mit der elektrischen Ma schine das Antriebssystem des Kraftfahrzeugs bilden. Der Stator der elektrischen Maschine ist drehfest an dem Gehäuse angeordnet, wobei zu einer ersten Stirnseite der elektrischen Maschine eine Gehäusewandung angeordnet ist, und wobei zu einer zweiten Stirnseite der elektrischen Maschine das Getriebe angeordnet ist, insbeson dere der erste Planetenradsatz des Getriebes. Mithin ist das Kraftfahrzeug als elektri sches Fahrzeug ausgebildet und umfasst das erfindungsgemäße Getriebe und die elektrische Maschine, die zusammen das elektrische Antriebssystem bilden. Alterna tiv kann das Fahrzeug auch als Hybridfahrzeug ausgebildet sein, wobei das elektri sche Antriebssystem beispielsweise eine erste Fahrzeugachse antreibt und ein zwei ter Motor, beispielsweise ein Verbrennungsmotor, eine zweite Fahrzeugachse an treibt. Um Schleppverluste bei einem Antrieb des Fahrzeugs mittels des zweiten Mo tors zu vermeiden kann über die Trenneinheit die erste Antriebsachse von dem Ge triebe und von der elektrischen Maschine abgekoppelt werden. Im Folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeich nungen näher erläutert. Hierbei zeigt The invention also relates to an electric drive system for a motor vehicle, comprising a transmission according to the invention and an electric machine with a stator and a rotor. For example, the electric machine, the two planetary gear sets, the differential gear and the separating unit are arranged in a housing, the electric machine being spaced axially, ie not arranged axially overlapping, from the gear. In particular, the electric machine is integrated in the housing in such a way that the transmission together with the electric machine form the drive system of the motor vehicle. The stator of the electrical machine is arranged in a torque-proof manner on the housing, with a housing wall being arranged on a first end face of the electrical machine, and with the transmission being arranged on a second end face of the electrical machine, in particular the first planetary gear set of the transmission. Consequently, the motor vehicle is designed as an electric vehicle and includes the transmission according to the invention and the electric machine, which together form the electric drive system. Alternatively, the vehicle can also be designed as a hybrid vehicle, with the electrical drive system driving a first vehicle axle, for example, and a second motor, for example an internal combustion engine, driving a second vehicle axle. In order to avoid drag losses when the vehicle is driven by means of the second motor, the first drive axle can be uncoupled from the transmission and from the electric machine via the separating unit. Two exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the undersigned calculations. Here shows
Fig. 1 ein stark vereinfachtes Schema eines nur teilweise dargestellten erfindungs gemäßen ersten elektrischen Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs, und Fig. 1 is a highly simplified scheme of a first electric drive system according to the invention of a motor vehicle, shown only partially, and
Fig. 2 ein stark vereinfachtes Schema eines nur teilweise dargestellten erfindungs gemäßen zweiten elektrischen Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs. Fig. 2 is a highly simplified scheme of a second electric drive system according to the Invention of a motor vehicle, shown only partially.
Gemäß Fig. 1 und Fig. 2 weist ein jeweiliges erfindungsgemäßes elektrisches An triebssystem für ein Kraftfahrzeug ein Getriebe und eine elektrische Maschine EM mit einem Stator S und einen Rotor R auf, wobei das Getriebe und die elektrische Ma schine EM in einem gemeinsamen Gehäuse GG koaxial zueinander angeordnet sind. Vorliegend ist das Gehäuse GG in vier axiale Gehäuseabschnitte unterteilt, nämlich einem ersten Gehäuseabschnitt G1, einem zweiten Gehäuseabschnitt G2, einem dritten Gehäuseabschnitt G3 und einem vierten Gehäuseabschnitt G4. According to FIG. 1 and FIG. 2, a respective inventive electrical drive system for a motor vehicle has a transmission and an electric machine EM with a stator S and a rotor R, the transmission and the electric machine EM being coaxial in a common housing GG are arranged to each other. In the present case, the housing GG is divided into four axial housing sections, namely a first housing section G1, a second housing section G2, a third housing section G3 and a fourth housing section G4.
Das jeweilige Getriebe umfasst einen ersten Planetenradsatz P 1 , einen zweiten Pla netenradsatz P2, ein Differentialgetriebe D und eine Trenneinheit K. Die elektrische Maschine EM, die beiden Planetenradsätze P 1 , P2 und das Differentialgetriebe D sind koaxial zueinander angeordnet. Das Differentialgetriebe D treibt über eine erste Abtriebswelle AB1 und eine zweite Abtriebswelle AB2 nicht dargestellte Räder des Kraftfahrzeugs an, die auf einer gemeinsamen Achse A angeordnet sind. Der Leis tungsfluss erfolgt von der elektrischen Maschine EM über eine Antriebswelle AN zu nächst zum ersten Planetenradsatz P1 und danach zum zweiten Planeten radsatz P2. Beispielsweise beträgt eine Standübersetzung des ersten Planetenradsatzes P1 -2 bis -4, wobei eine Standübersetzung des zweiten Planeten radsatzes P2 beispiels weise -1 ,3 bis -1 ,7 beträgt. The respective transmission comprises a first planetary gear set P1, a second planetary gear set P2, a differential gear D and a separating unit K. The electric machine EM, the two planetary gear sets P1, P2 and the differential gear D are arranged coaxially with one another. The differential gear D drives wheels of the motor vehicle (not shown) which are arranged on a common axis A via a first output shaft AB1 and a second output shaft AB2. The power flow takes place from the electric machine EM via a drive shaft AN first to the first planetary gear set P1 and then to the second planetary gear set P2. For example, a stationary translation of the first planetary gear set P1 is -2 to -4, with a stationary translation of the second planetary gear set P2 being, for example, -1.3 to -1.7.
Bei geschlossener Trenneinheit Kwird die Leistung von dem zweiten Planetenrad satz P2 in das Differentialgetriebe D eingeleitet und dort auf die beiden Abtriebswel len AB1, AB2 verteilt. Mithin ist die Trenneinheit K im Leistungsfluss zwischen dem zweiten Planetenradsatz P2 und dem Differentialgetriebe D angeordnet und dazu eingerichtet, das Differentialgetriebe D mit dem zweiten Planetenradsatz P2 zu kop peln oder das Differentialgetriebe D von dem zweiten Planetenradsatz P2 abzukop peln. Dazu weist die Trenneinheit K ein formschlüssiges Schaltelement auf, das bei spielsweise elektromechanisch, pneumatisch oder hydraulisch schaltbar ist. Insbe sondere wird das formschlüssige Schaltelement der Trenneinheit bei Betätigung pa rallel zur Achse A, also in longitudinaler Richtung verstellt, um formschlüssig bei spielsweise an einem Element des Differentialgetriebes D einzugreifen. Der Vorteil des formschlüssigen Schaltelements gegenüber eines reibschlüssigen Schaltele ments ist neben der Kompaktheit auch die Schalteffizienz und Langlebigkeit. When the separating unit K is closed, the power from the second planetary gear set P2 is introduced into the differential gear D and distributed there to the two output shafts AB1, AB2. Consequently, the separating unit K is arranged in the power flow between the second planetary gear set P2 and the differential gear D and to it set up, the differential gear D to kop peln with the second planetary gear set P2 or the differential gear D peln from the second planetary gear set P2 abkop. For this purpose, the separating unit K has a positive-locking switching element that can be switched electromechanically, pneumatically or hydraulically, for example. In particular, the form-fitting switching element of the separating unit is adjusted when it is actuated parallel to the axis A, ie in the longitudinal direction, in order to intervene in a form-fitting manner on an element of the differential gear D, for example. The advantage of the form-fit shifting element compared to a friction-locking shifting element is compactness, shifting efficiency and durability.
Die beiden Abtriebswelle AB1 , AB2 sind ebenfalls koaxial zur elektrischen Maschine EM angeordnet, wobei sich die erste Abtriebswelle AB1 axial durch den ersten, zwei ten und dritten Gehäuseabschnitt G1 , G2, G3 erstreckt, und wobei sich die zweite Abtriebswelle AB2 axial durch den vierten Gehäuseabschnitt G4 erstreckt. Bei geöff neter Trenneinheit K ist das Differentialgetriebe D von dem restlichen Antriebsstrang entkoppelt, sodass die elektrische Maschine EM und die beiden Planeten radsätze P1 , P2 bei sich drehenden Rädern des Fahrzeugs nicht mitgeschleppt werden. Dies dient insbesondere zur Effizienzsteigerung des Antriebssystems. The two output shafts AB1, AB2 are also arranged coaxially to the electric machine EM, with the first output shaft AB1 extending axially through the first, second and third housing section G1, G2, G3, and with the second output shaft AB2 extending axially through the fourth housing section G4 extends. When the separating unit K is open, the differential gear D is decoupled from the rest of the drive train, so that the electric machine EM and the two planetary gear sets P1, P2 are not dragged along when the wheels of the vehicle are turning. This serves in particular to increase the efficiency of the drive system.
Der erste Planetenradsatz P1 ist im Leistungsfluss zwischen der elektrischen Ma schine EM und dem zweiten Planetenradsatz P2 angeordnet und weist ein erstes Element E11 , ein zweites Element E21 und ein drittes Element E31 auf. Der erste Planetenradsatz P1 ist als Minus-Planetenradsatz ausgebildet. Das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 ist als Sonnenrad ausgebildet und leitet die Antriebsleistung von der elektrischen Maschine EM in den ersten Planetenradsatz P1 ein. Das zweite Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 ist als Planetensteg ausgebildet und leitet die Antriebsleistung der elektrischen Maschine EM aus dem ersten Planetenradsatz P1 aus. Das dritte Element E31 des ersten Planetenradsat zes P1 ist als Hohlrad ausgebildet und drehfest mit einem drehfesten Bauelement G des Getriebes verbunden, wobei das drehfeste Bauelement G des Getriebes vorlie gend ein Teil des Gehäuses GG ist. An dem Planetensteg sind mehrere Planetenrä der drehbar gelagert, die jeweils sowohl mit dem Sonnenrad als auch mit dem umliegenden Hohlrad kämmen. Das drehfeste Bauelement G ist vorliegend einteilig mit dem Gehäuse GG des Getriebes ausgebildet. The first planetary gear set P1 is arranged in the power flow between the electric machine EM and the second planetary gear set P2 and has a first element E11, a second element E21 and a third element E31. The first planetary gear set P1 is designed as a negative planetary gear set. The first element E11 of the first planetary gear set P1 is designed as a sun gear and initiates the drive power from the electric machine EM in the first planetary gear set P1. The second element E21 of the first planetary gearset P1 is designed as a planetary carrier and derives the drive power of the electric machine EM from the first planetary gearset P1. The third element E31 of the first planetary gear set P1 is designed as a ring gear and is connected in a rotationally fixed manner to a rotationally fixed component G of the transmission, the rotationally fixed component G of the transmission being part of the housing GG. At the planet web, several planetary wheels are rotatably mounted, each with both the sun wheel and the mesh surrounding ring gear. In the present case, the non-rotatable component G is formed in one piece with the housing GG of the transmission.
Der zweite Planetenradsatz P2 ist im Leistungsfluss zwischen dem ersten Planeten radsatz P1 und dem Differentialgetriebe D angeordnet und weist ein erstes Element E12, ein zweites Element E22 und ein drittes Element E32 auf. Der zweite Planeten radsatz P2 ist als Minus-Planetenradsatz ausgebildet. Das erste Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 ist als Sonnenrad ausgebildet und mit dem zweiten Element E21 des ersten Planetenradsatz P1 drehfest verbunden, um die Antriebs leistung der elektrischen Maschine EM in den zweiten Planetenradsatz P2 einzulei ten. Das zweite Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 ist als Planetensteg ausgebildet und leitet die Antriebsleistung der elektrischen Maschine EM aus dem zweiten Planetenradsatz P2 aus. Das dritte Element E32 des zweiten Planetenrad satzes P2 ist als Hohlrad ausgebildet und drehfest mit einem drehfesten Bauelement G des Getriebes verbunden, wobei das drehfeste Bauelement G des Getriebes vor liegend ein Teil des Gehäuses GG ist. An dem Planetensteg sind mehrere Planeten räder drehbar gelagert, die jeweils sowohl mit dem Sonnenrad als auch mit dem um liegenden Hohlrad kämmen. Das drehfeste Bauelement G ist vorliegend einteilig mit dem Gehäuse GG des Getriebes ausgebildet. The second planetary gear set P2 is in the power flow between the first planetary gear set P1 and the differential gear D and has a first element E12, a second element E22 and a third element E32. The second planetary gear set P2 is designed as a negative planetary gear set. The first element E12 of the second planetary gear set P2 is designed as a sun gear and is non-rotatably connected to the second element E21 of the first planetary gear set P1 in order to introduce the drive power of the electric machine EM into the second planetary gear set P2. The second element E22 of the second planetary gear set P2 is designed as a planetary carrier and derives the drive power of the electric machine EM from the second planetary gear set P2. The third element E32 of the second planetary gear set P2 is designed as a ring gear and is rotatably connected to a non-rotatable component G of the transmission, the non-rotatable component G of the transmission lying in front of a part of the housing GG. At the planet carrier several planet wheels are rotatably mounted, each meshing with both the sun gear and with the ring gear lying around. In the present case, the non-rotatable component G is formed in one piece with the housing GG of the transmission.
Gemäß einer groben Unterteilung des Gehäuse GG des Getriebes ist die elektrische Maschine EM in einem ersten axialen Abschnitt des Gehäuses GG angeordnet, wo bei die beiden Planetenradsätze P1, P2, die Trenneinheit K und das Differentialge triebe D in einem zweiten Abschnitt des Gehäuses GG angeordnet sind. Der erste axiale Abschnitt des Gehäuses GG entspricht dem erste Gehäuseabschnitt G1. Der zweite axiale Abschnitt des Gehäuses GG ist demgegenüber weiter unterteilt im zweiten, dritten und vierten Gehäuseabschnitt G2, G3, G4. According to a rough subdivision of the housing GG of the transmission, the electric machine EM is arranged in a first axial section of the housing GG, where the two planetary gear sets P1, P2, the separating unit K and the differential gear D are arranged in a second section of the housing GG . The first axial section of the housing GG corresponds to the first housing section G1. In contrast, the second axial section of the housing GG is further subdivided into the second, third and fourth housing sections G2, G3, G4.
Gemäß Fig. 1 ist das Differentialgetriebe D als Kugeldifferential KG ausgebildet und weist einen kugelförmigen Differentialkorb DK sowie mehrere Ausgleichsräder AR1 , AR2, die an dem kugelförmigen Differentialkorb DK drehbar gelagert sind, auf. Der kugelförmige Differentialkorb DK ist über die Trenneinheit K mit dem zweiten Element E22 des zweiten Planeten radsatzes P2 verbindbar, um eine Antriebsleistung von der elektrischen Maschine EM in das Kugeldifferential KG einzuleiten. Die Ausgleichsrä der AR1 , AR2 sind zum Abtrieb vorgesehen und kämmen mit einem jeweiligen Ver zahnungsabschnitt an der jeweiligen Abtriebswelle AB1, AB2, um die Differentialfunk tion in bekannter Weise zu realisieren. Das Kugeldifferential KG ist vorliegend stark vereinfacht dargestellt. According to FIG. 1, the differential gear D is designed as a ball differential KG and has a spherical differential carrier DK and several differential gears AR1, AR2, which are rotatably mounted on the spherical differential carrier DK. The spherical differential carrier DK can be connected via the separating unit K to the second element E22 of the second planetary gear set P2 in order to generate drive power from the initiate electrical machine EM in the ball differential KG. The compensation wheels AR1, AR2 are provided for the output and mesh with a respective toothing section on the respective output shaft AB1, AB2 in order to realize the differential function in a known manner. The ball differential KG is shown in a greatly simplified manner in the present case.
Vorliegend ist der erste Planeten radsatz P1 axial angrenzend an einer ersten Seite des Kugeldifferentials KG angeordnet. Der erste Planetenradsatz P1 ist in dem zwei ten Gehäuseabschnitt G2 angeordnet. Der zweite Gehäuseabschnitt G2 ist axial zwi schen dem ersten Gehäuseabschnitt G1 und dem dritten Gehäuseabschnitt G3 an geordnet. Der zweite Planeten radsatz P2 ist radial gestapelt über einer ersten Hälfte des Kugeldifferentials KG angeordnet, wobei auch die erste Abtriebswelle AB1 teil weise in der ersten Hälfte des Kugeldifferentials KG angeordnet ist. Der dritte Gehäu seabschnitt G3 ist axial zwischen dem zweiten Gehäuseabschnitt G2 und dem vier ten Gehäuseabschnitt G4 angeordnet. Die Trenneinheit K ist radial gestapelt über ei ner zweiten Hälfte des Kugeldifferentials KG angeordnet, wobei auch die zweite Ab triebswelle AB2 teilweise in der zweiten Hälfte des Kugeldifferentials KG angeordnet ist. Die Trenneinheit K ist in dem vierten Gehäuseabschnitt G4 angeordnet. In the present case, the first planetary gear set P1 is arranged axially adjacent to a first side of the ball differential KG. The first planetary gear set P1 is arranged in the two-th housing section G2. The second housing section G2 is arranged axially between the first housing section G1 and the third housing section G3. The second planetary gear set P2 is arranged stacked radially over a first half of the ball differential KG, with the first output shaft AB1 also being arranged in part in the first half of the ball differential KG. The third housing section G3 is arranged axially between the second housing section G2 and the fourth housing section G4. The separating unit K is arranged stacked radially over the second half of the ball differential KG, with the second drive shaft AB2 also being arranged partially in the second half of the ball differential KG. The separation unit K is arranged in the fourth housing section G4.
Die Standübersetzung des Kugeldifferentials KG beträgt 1 . The static gear ratio of the ball differential KG is 1 .
Gemäß Fig. 2 ist das Differentialgetriebe D als Stirnraddifferential P3 ausgebildet.According to FIG. 2, the differential gear D is designed as a spur gear differential P3.
Das Stirnraddifferential P3 ist als Plus-Planetenradsatz ausgebildet und weist ein ers tes Element E13, ein zweites Element E23 und ein drittes Element E33 auf. Das erste Element E13 des Stirnraddifferentials P3 ist als Sonnenrad ausgebildet und mit der ersten Abtriebswelle AB1 drehfest verbunden. Das zweite Element E23 des Stirn raddifferentials P3 ist als Hohlrad ausgebildet und über die Trenneinheit K mit dem zweiten Element E22 des zweiten Planeten radsatzes P2 verbindbar, um eine An triebsleistung von der elektrischen Maschine EM in das Stirnraddifferential P3 einzu leiten. Das dritte Element E33 des Stirnraddifferentials P3 ist als Planetensteg ausge bildet und mit der zweiten Abtriebswelle AB2 drehfest verbunden. Der Planetensteg führt mehrere Planetenradpaare, bei welchen das eine Planetenrad mit dem innenlie genden Sonnenrad und das andere Planetenrad mit dem umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht, sowie die Planetenräder untereinander kämmen, um die Differentialfunktion in bekannter Weise zu realisieren. Das Stirnraddifferential P3 ist vorliegend stark vereinfacht dargestellt. Die Standübersetzung des Stirnraddifferen tial P3 beträgt 2. The spur gear P3 is designed as a plus planetary gear set and has a first element E13, a second element E23 and a third element E33. The first element E13 of the spur gear differential P3 is designed as a sun gear and is connected to the first output shaft AB1 in a torque-proof manner. The second element E23 of the front wheel differential P3 is designed as a ring gear and can be connected via the separating unit K to the second element E22 of the second planetary gear set P2 in order to conduct an input power from the electric machine EM into the front wheel differential P3. The third element E33 of the spur gear differential P3 is formed as a planetary carrier and is non-rotatably connected to the second output shaft AB2. The planetary web leads to several planetary gear pairs, in which one planetary gear is in mesh with the inner sun gear and the other planetary gear with the surrounding ring gear, and the planetary gears mesh with one another in order to To realize differential function in a known manner. The spur gear differential P3 is shown in a highly simplified manner in the present case. The stationary ratio of the spur gear differential P3 is 2.
Vorliegend ist der erste Planetenradsatz P1 axial angrenzend an einer ersten Seite des Stirnraddifferentials P3 angeordnet. Der erste Planeten radsatz P1 ist in dem zweiten Gehäuseabschnitt G2 angeordnet. Der zweite Planetenradsatz P2 ist radial gestapelt über dem Stirnraddifferential P3 angeordnet. Der zweite Planetenrad satz P2 und das Stirnraddifferential P3 sind in dem dritten Gehäuseabschnitt G3 an geordnet. Der dritte Gehäuseabschnitt G3 ist axial zwischen dem zweiten Gehäuse abschnitt G2 und dem vierten Gehäuseabschnitt G4 angeordnet. Die Trenneinheit K ist auf einer zweiten Seite des Stirnraddifferentials P3 angeordnet. Die Trenneinheit K ist in dem vierten Gehäuseabschnitt G4 angeordnet. Here, the first planetary gear set P1 is disposed axially adjacent to a first side of the spur gear differential P3. The first planetary gear set P1 is arranged in the second housing section G2. The second planetary gear set P2 is radially stacked over the spur gear differential P3. The second planetary gear set P2 and the spur gear P3 are arranged in the third housing section G3. The third housing section G3 is arranged axially between the second housing section G2 and the fourth housing section G4. The separating unit K is arranged on a second side of the spur gear differential P3. The separation unit K is arranged in the fourth housing section G4.
Bezuqszeichen reference sign
EM elektrische Maschine EM electric machine
S Stator S stator
R Rotor R Rotor
AN Antriebswelle ON drive shaft
K Trenneinheit K separation unit
P1 erster Planetenradsatz P1 first planetary gear set
E11 erstes Element des ersten PlanetenradsatzesE11 first element of the first planetary gear set
E21 zweites Element des ersten PlanetenradsatzesE21 second element of the first planetary gear set
E31 drittes Element des ersten PlanetenradsatzesE31 third element of the first planetary gear set
P2 zweiter Planetenradsatz P2 second planetary gear set
E12 erstes Element des zweiten Planeten radsatzesE12 first element of the second planetary gear set
E22 zweites Element des zweiten PlanetenradsatzesE22 second element of the second planetary gear set
E32 drittes Element des zweiten Planeten radsatzesE32 third element of the second planetary gear set
D Differentialgetriebe D differential gear
P3 Stirnraddifferential P3 spur gear differential
E13 erstes Element des Stirnraddifferentials E13 first element of the spur gear differential
E23 zweites Element des Stirnraddifferentials E23 second element of the spur gear differential
E33 drittes Element des Stirnraddifferentials E33 third element of the spur gear differential
KG Kugeldifferential KG ball differential
DK Differentialkorb DK differential cage
AR1 erstes Ausgleichsrad AR1 first balance wheel
AR2 zweites Ausgleichsrad AR2 second balance wheel
AB1 erste Abtriebswelle AB1 first output shaft
AB2 zweite Abtriebswelle AB2 second output shaft
A Achse A axis
G drehfestes Bauelement GG Gehäuse G1 erster Gehäuseabschnitt G2 zweiter Gehäuseabschnitt G3 dritter Gehäuseabschnitt G non-rotatable component GG housing G1 first housing section G2 second housing section G3 third housing section
G4 vierter Gehäuseabschnitt G4 fourth case section

Claims

Patentansprüche patent claims
1 . Getriebe für ein elektrisches Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend min destens einen ersten Planetenradsatz (P1 ), einen zweiten Planeten radsatz (P2), ein Differentialgetriebe (D) und eine Trenneinheit (K), die im Leistungsfluss zwischen dem zweiten Planeten radsatz (P2) und dem Differentialgetriebe (D) angeordnet und dazu eingerichtet ist, das Differentialgetriebe (D) von dem zweiten Planetenradsatz (P2) abzukoppeln, wobei der erste Planetenradsatz (P1 ) ein erstes Element (E11 ), ein zweites Element (E21 ) und ein drittes Element (E31 ) aufweist, wobei das erste Element (E11 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) dazu eingerichtet ist, eine An triebsleistung von einer elektrischen Maschine (EM) in den ersten Planetenradsatz (P1 ) einzuleiten, wobei das zweite Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) dazu eingerichtet ist, die Antriebsleistung der elektrischen Maschine (EM) aus dem ersten Planetenradsatz (P1) auszuleiten, und wobei das dritte Element (E31 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) drehfest mit einem drehfesten Bauelement (G) des Getriebes verbunden ist, wobei der zweite Planetenradsatz (P2) im Leistungsfluss zwischen dem ersten Planetenradsatz (P1 ) und dem Differentialgetriebe (D) ange ordnet ist und ein erstes Element (E12), ein zweites Element (E22) und ein drittes Element (E32) aufweist, wobei das erste Element (E12) des zweiten Planeten radsat- zes (P2) mit dem zweiten Element (E21 ) des ersten Planeten radsatz (P1 ) drehfest verbunden ist, um die Antriebsleistung der elektrischen Maschine (EM) in den zwei ten Planetenradsatz (P2) einzuleiten, wobei das zweite Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) dazu eingerichtet ist, die Antriebsleistung der elektrischen Maschine (EM) aus dem zweiten Planetenradsatz (P2) auszuleiten, und wobei das dritte Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) drehfest mit einem drehfes ten Bauelement (G) des Getriebes verbunden ist. 1 . Transmission for an electric drive system of a motor vehicle, comprising at least a first planetary gear set (P1), a second planetary gear set (P2), a differential gear (D) and a separating unit (K), which in the power flow between the second planetary gear set (P2) and the differential gear (D) is arranged and set up to decouple the differential gear (D) from the second planetary gear set (P2), wherein the first planetary gear set (P1) has a first element (E11), a second element (E21) and a third element ( E31), wherein the first element (E11) of the first planetary gear set (P1) is set up to introduce drive power from an electric machine (EM) into the first planetary gear set (P1), the second element (E21) of the first planetary gear set (P1) is set up to derive the drive power of the electric machine (EM) from the first planetary gear set (P1), and wherein the third element (E31) of the first Planetary gear set (P1) is non-rotatably connected to a non-rotatable component (G) of the transmission, the second planetary gear set (P2) being arranged in the power flow between the first planetary gear set (P1) and the differential gear (D) and a first element (E12), a second element (E22) and a third element (E32), wherein the first element (E12) of the second planetary gear set (P2) is non-rotatably connected to the second element (E21) of the first planetary gear set (P1) in order to to introduce the drive power of the electric machine (EM) into the second planetary gear set (P2), the second element (E22) of the second planetary gear set (P2) being set up to transfer the drive power of the electric machine (EM) from the second planetary gear set (P2) derive, and wherein the third element (E32) of the second planetary gear set (P2) is non-rotatably connected to a non-rotatable component (G) of the transmission.
2. Getriebe nach Anspruch 1 , wobei zumindest der erste Planetenradsatz (P1 ), der zweite Planetenradsatz (P2), die Trenneinheit (K) und das Differentialgetriebe (D) in einem Gehäuse (GG) angeordnet sind, wobei die elektrische Maschine (EM) dazu eingerichtet ist, in einem ersten axialen Abschnitt des Gehäuses (GG) angeordnet zu sein, wobei die beiden Planetenradsätze (P 1 , P2), die Trenneinheit (K) und das Diffe rentialgetriebe (D) in einem zweiten Abschnitt des Gehäuses (GG) angeordnet sind. 2. Transmission according to claim 1, wherein at least the first planetary gear set (P1), the second planetary gear set (P2), the separating unit (K) and the differential gear (D) are arranged in a housing (GG), the electric machine (EM) is set up to be arranged in a first axial section of the housing (GG), the two planetary gear sets (P 1, P2), the separating unit (K) and the differential gear (D) in a second section of the housing (GG) are arranged.
3. Getriebe nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Differentialgetriebe (D) als Stirnraddifferential (P3) ausgebildet ist, wobei das Stirnraddifferential (P3) ein ers tes Element (E13), ein zweites Element (E23) und ein drittes Element (E33) aufweist, wobei das erste Element (E13) des Stirnraddifferentials (P3) dazu eingerichtet ist mit einer ersten Abtriebswelle (AB1) drehfest verbunden zu sein, wobei das zweite Ele ment (E23) des Stirnraddifferentials (P3) dazu eingerichtet ist, eine Antriebsleistung von der elektrischen Maschine (EM) in das Stirnraddifferential (P3) einzuleiten, und wobei das dritte Element (E33) des Stirnraddifferentials (P3) dazu eingerichtet ist, mit einer zweiten Abtriebswelle (AB2) drehfest verbunden zu sein. 3. Transmission according to one of the preceding claims, wherein the differential gear (D) is designed as a spur gear differential (P3), the spur gear differential (P3) having a first element (E13), a second element (E23) and a third element (E33) has, wherein the first element (E13) of the spur gear differential (P3) is set up to be non-rotatably connected to a first output shaft (AB1), wherein the second element (E23) of the spur gear differential (P3) is set up to transmit a drive power from the initiate electrical machine (EM) in the spur gear differential (P3), and wherein the third element (E33) of the spur gear differential (P3) is set up to be non-rotatably connected to a second output shaft (AB2).
4. Getriebe nach Anspruch 3, wobei der erste Planetenradsatz (P1 ) axial angrenzend an einer ersten Seite des Stirnraddifferentials (P3) angeordnet ist. 4. Transmission according to claim 3, wherein the first planetary gear set (P1) is arranged axially adjacent to a first side of the spur gear differential (P3).
5. Getriebe nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei der zweite Planetenrad satz (P2) radial gestapelt über dem Stirnraddifferential (P3) angeordnet ist. 5. Transmission according to one of claims 3 or 4, wherein the second planetary gear set (P2) is arranged stacked radially over the spur gear differential (P3).
6. Getriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Trenneinheit (K) auf einer zweiten Seite des Stirnraddifferentials (P3) angeordnet ist. 6. Transmission according to one of claims 3 to 5, wherein the separating unit (K) is arranged on a second side of the spur gear differential (P3).
7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Differentialgetriebe (D) als Kugeldifferential (KG) ausgebildet ist und einen Differentialkorb (DK) sowie meh rere Ausgleichsräder (AR1 , AR2) aufweist. 7. Transmission according to one of claims 1 or 2, wherein the differential gear (D) is designed as a ball differential (KG) and a differential carrier (DK) and meh eral differential gears (AR1, AR2).
8. Getriebe nach Anspruch 8, wobei der erste Planetenradsatz (P1 ) axial angrenzend an einer ersten Seite des Kugeldifferentials (KG) angeordnet ist. 8. Transmission according to claim 8, wherein the first planetary gear set (P1) is arranged axially adjacent to a first side of the ball differential (KG).
9. Getriebe nach Anspruch 7 oder 8, wobei der zweite Planetenradsatz (P2) radial gestapelt über einer ersten Hälfte des Kugeldifferentials (KG) angeordnet ist. 9. Transmission according to claim 7 or 8, wherein the second planetary gear set (P2) is arranged stacked radially over a first half of the ball differential (KG).
10. Getriebe nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Trenneinheit (K) radial ge stapelt über einer zweiten Hälfte des Kugeldifferentials (KG) angeordnet ist. 10. Transmission according to one of claims 7 to 9, wherein the separating unit (K) is arranged radially stacked over a second half of the ball differential (KG).
11. Getriebe nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Standübersetzung des ersten Planetenradsatzes (P1 ) -2 bis -4 beträgt. 11. Transmission according to one of the preceding claims, wherein a stationary translation of the first planetary gear set (P1) is -2 to -4.
12. Getriebe nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Standübersetzung des zweiten Planetenradsatzes (P2) -1 ,3 bis -1 ,7 beträgt. 12. Transmission according to one of the preceding claims, wherein a stationary translation of the second planetary gear set (P2) is -1.3 to -1.7.
13. Getriebe nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Standübersetzung des Differentials (D) 1 bis 2 beträgt. 13. Transmission according to one of the preceding claims, wherein the stationary translation of the differential (D) is 1 to 2.
14. Getriebe nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Trenneinheit (K) ein formschlüssiges Schaltelement aufweist. 14. Transmission according to one of the preceding claims, wherein the separating unit (K) has a form-fitting switching element.
15. Elektrisches Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 14 und eine elektrische Maschine (EM) mit einem Stator (S) und einem Rotor (R). 15. Electrical drive system for a motor vehicle, comprising a transmission according to any one of claims 1 to 14 and an electric machine (EM) with a stator (S) and a rotor (R).
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