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DE102016002567B4 - drive device, in particular for an electric vehicle - Google Patents

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DE102016002567B4
DE102016002567B4 DE102016002567.0A DE102016002567A DE102016002567B4 DE 102016002567 B4 DE102016002567 B4 DE 102016002567B4 DE 102016002567 A DE102016002567 A DE 102016002567A DE 102016002567 B4 DE102016002567 B4 DE 102016002567B4
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transmission
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drive
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Abstract

Antriebsvorrichtung mit zumindest einer Antriebseinheit, mit zumindest einem Achsantrieb (11a-c) und mit einem zwischen der Antriebseinheit und dem Achsantrieb (11a-c) angeordneten, zumindest konstruktiv zur Schaltung von drei Vorwärtsgetriebegängen (V1a-c, V2a-c, V3a-c) vorgesehenen Mehrstufengetriebe (12a-c), das genau drei wirkungsmäßig miteinander verbundene Planetenradstufen (P1a-c, P2a-c, P3a-c) mit Sonnenrädern (P11a-c, P21a-c, P31a-c), Hohlrädern (P13a-c, P23a-c, P33a-c) und Planetenradträgern (P12a-c, P22a-c, P32a-c), drei Schalteinheiten (S1a-c, S2a-c, S3a-c) mit jeweils zwei drehfest miteinander verbindbaren Kopplungselementen (S11a-c, S12a-c, S21a-c, S22a-c, S31a-c, S32a-c), ein Getriebeeingangselement (13a-c) zur drehfesten Anbindung der Antriebseinheit und ein Getriebeausgangselement (14a-c) zur drehfesten Anbindung des Achsantriebs (11a-c) aufweist, wobei das Getriebeeingangselement (13a-c) permanent drehfest mit dem Sonnenrad (P21a-c) der zweiten Planetenradstufe (P2a-c) verbunden ist, das Getriebeausgangselement (14a-c) permanent drehfest zumindest mit dem Planetenradträger (P32a-c) der dritten Planetenradstufe (P3a-c) verbunden ist und die dritte Schalteinheit (S3a-c) dazu vorgesehen ist, die dritte Planetenradstufe (P3a-c) zu verblocken,
wobei der Planetenradträger (P22a-c) der zweiten Planetenradstufe (P2a-c) und das Hohlrad (P33a-c) der dritten Planetenradstufe (P3a-c) permanent drehfest miteinander verbunden sind,
wobei der Planetenradträger (P12a-c) der ersten Planetenradstufe (P1a-c) gehäusefest angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Sonnenrad (P11a-c) der ersten Planetenradstufe (P1a-c) und das Hohlrad (P23a-c) der zweiten Planetenradstufe (P2a-c) permanent drehfest miteinander verbunden sind,
die erste Schalteinheit (S1a-c) dazu vorgesehen ist, den Planetenradträger (P22a-c) der zweiten Planetenradstufe (P2a-c) und das Hohlrad (P33a-c) der dritten Planetenradstufe (P3a-c) gehäusefest anzuordnen,
die zweite Schalteinheit (S2a-c) dazu vorgesehen ist, das Hohlrad (P13a-c) der ersten Planetenradstufe (P1a-c) und das Sonnenrad (P31a-c) der dritten Planetenradstufe (P3a-c) gehäusefest anzuordnen.

Figure DE102016002567B4_0000
Drive device with at least one drive unit, with at least one axle drive (11a-c) and with a multi-stage transmission (12a-c) arranged between the drive unit and the axle drive (11a-c), at least structurally intended for switching three forward gears (V1a-c, V2a-c, V3a-c), which has exactly three operatively interconnected planetary gear stages (P1a-c, P2a-c, P3a-c) with sun gears (P11a-c, P21a-c, P31a-c), ring gears (P13a-c, P23a-c, P33a-c) and planetary gear carriers (P12a-c, P22a-c, P32a-c), three switching units (S1a-c, S2a-c, S3a-c) each with two coupling elements (S11a-c, S12a-c, S21a-c, S22a-c, S31a-c, S32a-c), a transmission input element (13a-c) for the rotationally fixed connection of the drive unit and a transmission output element (14a-c) for the rotationally fixed connection of the axle drive (11a-c), wherein the transmission input element (13a-c) is permanently rotationally fixedly connected to the sun gear (P21a-c) of the second planetary gear stage (P2a-c), the transmission output element (14a-c) is permanently rotationally fixedly connected at least to the planetary gear carrier (P32a-c) of the third planetary gear stage (P3a-c) and the third switching unit (S3a-c) is provided to block the third planetary gear stage (P3a-c),
wherein the planetary gear carrier (P22a-c) of the second planetary gear stage (P2a-c) and the ring gear (P33a-c) of the third planetary gear stage (P3a-c) are permanently connected to one another in a rotationally fixed manner,
wherein the planetary gear carrier (P12a-c) of the first planetary gear stage (P1a-c) is fixed to the housing,
characterized in that
the sun gear (P11a-c) of the first planetary gear stage (P1a-c) and the ring gear (P23a-c) of the second planetary gear stage (P2a-c) are permanently connected to each other in a rotationally fixed manner,
the first switching unit (S1a-c) is intended to arrange the planetary gear carrier (P22a-c) of the second planetary gear stage (P2a-c) and the ring gear (P33a-c) of the third planetary gear stage (P3a-c) fixed to the housing,
the second switching unit (S2a-c) is intended to arrange the ring gear (P13a-c) of the first planetary gear stage (P1a-c) and the sun gear (P31a-c) of the third planetary gear stage (P3a-c) fixed to the housing.
Figure DE102016002567B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug oder ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer rein elektrisch angetriebenen Antriebsachse.The invention relates to a drive device for a motor vehicle, in particular an electric vehicle or a motor vehicle with at least one purely electrically driven drive axle.

Aus der WO 2012/010340 A1 ist bereits eine Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug, bekannt, die einen Elektromotor, einen Achsantrieb und ein zwischen dem Elektromotor und dem Achsantrieb angeordnetes Mehrstufengetriebe aufweist.
Ferner zeigen die DE 15 05 723 B und die US 2003 / 0 162 624 A1 Mehrstufengetriebe mit jeweils drei miteinander verknüpften Planetenradstufen.
From the WO 2012/010340 A1 A drive device for an electric vehicle is already known, which has an electric motor, an axle drive and a multi-stage transmission arranged between the electric motor and the axle drive.
Furthermore, the DE 15 05 723 B and the US 2003 / 0 162 624 A1 Multi-stage transmission with three interconnected planetary gear stages.

Die gattungsgemäße DE 10 2013 226 473 A1 zeigt ein Getriebe für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, bei dem 3 Planetenradstufen derart miteinander verknüpft sind, dass ein Planetenradträger einer ersten Planetenradstufe gehäusefest angeordnet ist, ein Planetenradträger einer zweiten Planetenradstufe und ein Hohlrad einer dritten Planetenradstufe permanent drehfest miteinander verbunden sind.The generic DE 10 2013 226 473 A1 shows a transmission for an electric or hybrid vehicle, in which three planetary gear stages are linked together in such a way that a planetary gear carrier of a first planetary gear stage is fixed to the housing, a planetary gear carrier of a second planetary gear stage and a ring gear of a third planetary gear stage are permanently connected to one another in a rotationally fixed manner.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine weiterentwickelte Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug bereitzustellen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The invention is based in particular on the object of providing a further developed drive device for an electric vehicle. According to the invention, this is achieved by the features of claim 1. Further embodiments emerge from the subclaims.

Ausgegangen wird von einer Antriebsvorrichtung, insbesondere für ein Elektrofahrzeug, mit zumindest einem Elektromotor, mit zumindest einem Achsantrieb und mit einem zwischen dem Elektromotor und dem Achsantrieb angeordneten, zumindest konstruktiv zur Schaltung von drei Vorwärtsgetriebegängen vorgesehenen Mehrstufengetriebe, das genau drei wirkungsmäßig miteinander verbundene Planetenradstufen mit Sonnenrädern, Hohlrädern und Planetenradträgern, drei Schalteinheiten mit jeweils zwei drehfest miteinander verbindbaren Kopplungselementen, ein Getriebeeingangselement zur drehfesten Anbindung des Elektromotors und ein Getriebeausgangselement zur drehfesten Anbindung des Achsantriebs aufweist, wobei das Getriebeeingangselement permanent drehfest mit dem Sonnenrad der zweiten Planetenradstufe verbunden ist, das Getriebeausgangselement permanent drehfest zumindest mit dem Planetenradträger der dritten Planetenradstufe verbunden ist und die dritte Schalteinheit dazu vorgesehen ist, die dritte Planetenradstufe zu verblocken.The starting point is a drive device, in particular for an electric vehicle, with at least one electric motor, with at least one axle drive and with a multi-stage transmission arranged between the electric motor and the axle drive, at least structurally intended for switching three forward gears, which has exactly three operatively interconnected planetary gear stages with sun gears, ring gears and planetary gear carriers, three switching units, each with two coupling elements that can be connected to one another in a rotationally fixed manner, a transmission input element for the rotationally fixed connection of the electric motor and a transmission output element for the rotationally fixed connection of the axle drive, wherein the transmission input element is permanently rotationally fixedly connected to the sun gear of the second planetary gear stage, the transmission output element is permanently rotationally fixedly connected at least to the planetary gear carrier of the third planetary gear stage and the third switching unit is intended to block the third planetary gear stage.

Ferner ist auf bekannte Weise vorgesehen, dass der Planetenradträger der zweiten Planetenradstufe und das Hohlrad der dritten Planetenradstufe permanent drehfest miteinander verbunden sind, wobei der Planetenradträger der ersten Planetenradstufe gehäusefest angeordnet ist.Furthermore, it is provided in a known manner that the planetary gear carrier of the second planetary gear stage and the ring gear of the third planetary gear stage are permanently connected to one another in a rotationally fixed manner, wherein the planetary gear carrier of the first planetary gear stage is arranged fixed to the housing.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Sonnenrad der ersten Planetenradstufe und das Hohlrad der zweiten Planetenradstufe permanent drehfest miteinander verbunden sind, wobei die erste Schalteinheit dazu vorgesehen ist, den Planetenradträger der zweiten Planetenradstufe und das Hohlrad der dritten Planetenradstufe gehäusefest anzuordnen, und wobei die zweite Schalteinheit dazu vorgesehen ist, das Hohlrad der ersten Planetenradstufe und das Sonnenrad der dritten Planetenradstufe gehäusefest anzuordnen.According to the invention, it is provided that the sun gear of the first planetary gear stage and the ring gear of the second planetary gear stage are permanently connected to one another in a rotationally fixed manner, wherein the first switching unit is provided for arranging the planetary gear carrier of the second planetary gear stage and the ring gear of the third planetary gear stage fixed to the housing, and wherein the second switching unit is provided for arranging the ring gear of the first planetary gear stage and the sun gear of the third planetary gear stage fixed to the housing.

Durch eine solche Ausgestaltung kann eine kompakte Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug bereitgestellt werden, die eine vorteilhafte Anbindung des Elektromotors an den Achsantrieb ermöglicht. Durch das Mehrstufengetriebe können unterschiedliche Vorwärtsgetriebegänge bereitgestellt werden, durch die ein von dem Elektromotor abgegebenes Antriebsmoment vorteilhaft umgesetzt werden kann. Auf eine Schaltbarkeit von Rückwärtsgetriebegängen kann verzichtet werden, indem der Elektromotor für eine Drehrichtungsumkehr vorgesehen ist. Bauteilbelastungen können in dem vorgeschlagenen Mehrstufengetriebe durch dessen Grundstruktur zumindest teilweise gesenkt werden, wodurch insbesondere ein Leichtbau vereinfacht werden kann. Durch die unterschiedlich übersetzten Vorwärtsgetriebegänge kann der Elektromotor auch bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten mit einem hohen Wirkungsgrad betrieben werden. Bei niedrigen Geschwindigkeiten kann ein Drehmoment des Elektromotors vorteilhaft umgesetzt werden. Übersetzungsverhältnisse der Vorwärtsgetriebegänge und/oder des Achsantriebs können zumindest teilweise an eine Ausgestaltung des Elektrofahrzeugs angepasst werden. Es kann eine flexible Antriebsvorrichtung bereitgestellt werden.Such a design makes it possible to provide a compact drive device for an electric vehicle that enables an advantageous connection of the electric motor to the axle drive. The multi-stage transmission can provide different forward gears, through which a drive torque delivered by the electric motor can be advantageously implemented. The ability to switch reverse gears can be dispensed with by providing the electric motor for reversing the direction of rotation. Component loads can be at least partially reduced in the proposed multi-stage transmission through its basic structure, which in particular makes lightweight construction easier. The differently geared forward gears mean that the electric motor can be operated with a high degree of efficiency even at high vehicle speeds. At low speeds, a torque from the electric motor can be advantageously implemented. Gear ratios of the forward gears and/or the axle drive can be at least partially adapted to a design of the electric vehicle. A flexible drive device can be provided.

Unter einer „Antriebsvorrichtung mit zumindest einem Elektromotor, mit zumindest einem Achsantrieb und einem zwischen dem Elektromotor und dem Achsantrieb angeordneten Mehrstufengetriebe“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Antriebsvorrichtung verstanden werden, die lediglich Elektromotoren zur Erzeugung eines Antriebsmoments aufweist. Insbesondere soll darunter eine von einer Brennkraftmaschine unabhängige Antriebsvorrichtung verstanden werden. Unter einem „Mehrstufengetriebe“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein zwischen dem Elektromotor und dem Achsantrieb angeordnetes Getriebe zur Schaltung der unterschiedlich übersetzten Vorwärtsgetriebegänge verstanden werden. Unter einer „Planetenradstufe“ soll weiter insbesondere eine Zahnradstufe verstanden werden, die durch einen Zahneingriff zwischen einem Sonnenrad und einem von einem Planetenradträger geführten Planetenrad und/oder einen Zahneingriff zwischen einem von einem Planetenradträger geführten Planetenrad und einem Hohlrad definiert ist. Grundsätzlich können die Planetenradstufen zumindest teilweise einstückig ausgeführt werden. Insbesondere ist es denkbar, dass zwei der Planetenradstufen ein gemeinsames Hohlrad und getrennte Sonnenräder oder ein gemeinsames Sonnenrad und getrennte Hohlräder aufweisen. Unter einem „Achsantrieb“ soll insbesondere eine Wirkverbindung zwischen dem Getriebeausgangselement des Mehrstufengetriebes und zumindest einem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs verstanden werden. Der Achsantrieb kann für eine permanente drehfeste Verbindung zwischen dem Getriebeausgangselement und dem Antriebsrad vorgesehen sein. Alternativ kann der Achsantrieb auch ein Differentialgetriebe aufweisen, das dazu vorgesehen ist, zwei Antriebsräder parallel an das Getriebeausgangselement anzubinden.In this context, a "drive device with at least one electric motor, with at least one axle drive and a multi-stage transmission arranged between the electric motor and the axle drive" is to be understood in particular as a drive device that only has electric motors for generating a drive torque. In particular, this is to be understood as a drive device that is independent of an internal combustion engine. In this context, a "multi-stage transmission" is to be understood in particular as a transmission arranged between the electric motor and the axle drive for switching the forward gears with different ratios. A "planetary gear stage" is to be understood in particular as a gear stage that is connected by a Tooth engagement between a sun gear and a planetary gear guided by a planetary gear carrier and/or tooth engagement between a planetary gear guided by a planetary gear carrier and a ring gear is defined. In principle, the planetary gear stages can be designed at least partially as one piece. In particular, it is conceivable that two of the planetary gear stages have a common ring gear and separate sun gears or a common sun gear and separate ring gears. An “axle drive” is to be understood in particular as an operative connection between the transmission output element of the multi-stage transmission and at least one drive wheel of the motor vehicle. The axle drive can be provided for a permanent, rotationally fixed connection between the transmission output element and the drive wheel. Alternatively, the axle drive can also have a differential gear which is provided to connect two drive wheels in parallel to the transmission output element.

Die Planetenradstufen sind im Folgenden mit „erste Planetenradstufe“, „zweite Planetenradstufe“ und „dritte Planetenradstufe“ bezeichnet. Die Bezeichnungen „erste“, „zweite“ und „dritte“ Planetenradstufe sind insbesondere zur Festlegung einer axialen Anordnung vorgesehen, wobei eine axiale Reihenfolge der Planetenradstufen von der Nummerierung abweichen kann. Grundsätzlich ist eine geänderte Anordnung der Planetenradstufen und/oder eine gestapelte Anordnung, bei der die Planetenradstufen zumindest teilweise radial ineinander geschachtelt sind, denkbar. Insbesondere durch eine räumliche Umordnung der Schalteinheiten, durch eine geänderte Anordnung von Getriebeelementen und/oder durch Vertauschung der Sonnenräder, Planetenräder und/oder Hohlräder sind verschiedene kinematisch äquivalente Getriebestrukturen realisierbar. Unter „kinematisch äquivalenten Getriebestrukturen“ sollen dabei Getriebestrukturen verstanden werden, welche eine gleiche Anzahl von Schalteinheiten sowie identische Schaltschemata zur Schaltung der Vorwärtsgetriebegänge und der Rückwärtsgetriebegänge aufweisen.The planetary gear stages are referred to below as “first planetary gear stage”, “second planetary gear stage” and “third planetary gear stage”. The designations “first”, “second” and “third” planetary gear stage are intended in particular to specify an axial arrangement, whereby an axial sequence of the planetary gear stages can deviate from the numbering. In principle, a modified arrangement of the planetary gear stages and/or a stacked arrangement in which the planetary gear stages are at least partially nested radially within one another is conceivable. Various kinematically equivalent transmission structures can be implemented in particular by spatially rearranging the switching units, by changing the arrangement of transmission elements and/or by swapping the sun gears, planetary gears and/or ring gears. “Kinematically equivalent transmission structures” are to be understood as transmission structures which have the same number of switching units and identical switching patterns for switching the forward gears and the reverse gears.

Unter einer „Schalteinheit“ soll weiter insbesondere eine Einheit mit genau zwei relativ zueinander drehbaren Kopplungselementen, die zur drehfesten Verbindung miteinander vorgesehen sind, verstanden werden. Eine Schalteinheit kann wahlweise als Kupplung oder Bremse ausgebildet werden. Unter einer Schalteinheit, die als „Kupplung“ ausgebildet ist, soll insbesondere eine Schalteinheit verstanden werden, die in einem Leistungsfluss zwischen zwei der Planetenradstufen angeordnet ist und die dazu vorgesehen ist, ihre zwei drehbar angeordneten Kopplungselemente, die in einem geöffneten Zustand unabhängig voneinander verdrehbar sind, in einem geschlossenen Zustand drehfest miteinander zu verbinden. Unter einer Schalteinheit, die als „Bremse“ ausgebildet ist, soll insbesondere eine Schalteinheit verstanden werden, die wirkungsmäßig zwischen einer der Planetenradstufen und einem Getriebegehäuse angeordnet ist und die dazu vorgesehen ist, ihr drehbares Kopplungselement, das in einem geöffneten Zustand unabhängig von dem Getriebegehäuse verdrehbar ist, in einem geschlossenen Zustand mit ihrem drehfest mit dem Getriebegehäuse verbundenen Kopplungselement drehfest zu verbinden. Unter „drehfest verbunden“ soll insbesondere eine Verbindung verstanden werden, bei der ein Leistungsfluss über eine vollständige Umdrehung gemittelt mit einem unveränderten Drehmoment, einer unveränderten Drehrichtung und/oder einer unveränderten Drehzahl übertragen wird.A “switching unit” is to be understood in particular as a unit with exactly two coupling elements that can be rotated relative to one another and that are provided for a rotationally fixed connection to one another. A switching unit can be designed either as a clutch or a brake. A switching unit that is designed as a “clutch” is to be understood in particular as a switching unit that is arranged in a power flow between two of the planetary gear stages and that is intended to connect its two rotatably arranged coupling elements, which can be rotated independently of one another in an open state, to one another in a rotationally fixed manner in a closed state. A switching unit that is designed as a “brake” is to be understood in particular as a switching unit that is operatively arranged between one of the planetary gear stages and a transmission housing and that is intended to connect its rotatable coupling element, which can be rotated independently of the transmission housing in an open state, to its coupling element that is rotationally fixedly connected to the transmission housing in a closed state. The term “rotatably connected” is to be understood in particular as meaning a connection in which a power flow is transmitted over a complete revolution on average with an unchanged torque, an unchanged direction of rotation and/or an unchanged speed.

Unter einer Schalteinheit soll in diesem Zusammenhang insbesondere keine Kupplung verstanden werden, die einem durch die Planetenradstufen ausgebildeten Zahnradsatz vorgeschaltet oder nachgeschaltet ist. Unter einer „dem Zahnradsatz vorgeschalteten Kupplung“ soll insbesondere eine Kupplung verstanden werden, die in zumindest einem Getriebegang in einem Leistungsfluss zwischen dem Elektromotor und dem Getriebeeingangselement angeordnet ist, wie beispielsweise eine Trennkupplung oder eine Anfahrkupplung. Unter einer „dem Zahnradsatz nachgeschalteten Kupplung“ soll insbesondere eine Kupplung verstanden werden, die in zumindest einem Getriebegang in einem Leistungsfluss zwischen dem Getriebeausgangselement und einem Achsantrieb angeordnet ist, wie beispielsweise eine Allradkupplung. Grundsätzlich kann eine Schaltbarkeit des Mehrstufengetriebes durch eine dem Zahnradsatz vorgeschaltete oder nachgeschaltete Kupplungseinheit erhöht werden. Unter einem „Getriebeeingangselement" soll dabei insbesondere ein Getriebeelement, das zumindest konstruktiv zur drehfesten Anbindung eines Rotors des Elektromotors vorgesehen ist, verstanden werden. Unter einem „Getriebeausgangselement“ soll insbesondere ein Getriebeelement, das zumindest konstruktiv zur drehfesten Anbindung eines Achsantriebs vorgesehen ist, verstanden werden. Unter einem „Getriebeelement“ soll insbesondere eine Ausgestaltung verstanden werden, die zur permanenten drehfesten Verbindung zwischen den Sonnenrädern, Planetenradträgern, Hohlrädern und/oder Kopplungselementen vorgesehen ist.In this context, a switching unit should not be understood to mean a clutch that is connected upstream or downstream of a gear set formed by the planetary gear stages. A “clutch connected upstream of the gear set” should be understood to mean a clutch that is arranged in at least one gear in a power flow between the electric motor and the transmission input element, such as a separating clutch or a starting clutch. A “clutch connected downstream of the gear set” should be understood to mean a clutch that is arranged in at least one gear in a power flow between the transmission output element and an axle drive, such as an all-wheel drive clutch. In principle, the shiftability of the multi-stage transmission can be increased by a clutch unit that is connected upstream or downstream of the gear set. A "gearbox input element" is to be understood in particular as a gear box element that is at least structurally intended for the rotationally fixed connection of a rotor of the electric motor. A "gearbox output element" is to be understood in particular as a gear box element that is at least structurally intended for the rotationally fixed connection of an axle drive. A "gearbox element" is to be understood in particular as a design that is intended for the permanent rotationally fixed connection between the sun gears, planet gear carriers, ring gears and/or coupling elements.

Unter „zumindest konstruktiv“ soll insbesondere verstanden werden, dass konstruktiv eine entsprechende Ausgestaltung vorgesehen ist, in einem eventuellen Ausführungsbeispiel aber von einer funktionellen Nutzung der konstruktiven Ausgestaltung abgesehen werden kann. Unter „konstruktiv zur Schaltung eines Getriebegangs vorgesehen“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass mittels der Schalteinheiten und Planetenradstufen mechanisch ein entsprechender Getriebegang grundsätzlich bildbar ist, unabhängig davon, ob im Rahmen einer Schaltstrategie auf die Schaltung des Getriebegangs verzichtet wird oder nicht. Beispielsweise können in einer Ausgestaltung die Schalteinheiten konstruktiv zur Schaltung von mehr Vorwärtsgetriebegängen vorgesehen sein, als es sinnvoll sein kann, sie im Rahmen einer Betriebsstrategie für das Mehrstufengetriebe zu schalten.The term “at least structurally” is to be understood in particular as meaning that a corresponding design is provided structurally, but in a possible embodiment, a functional use of the structural design can be dispensed with. The term “structurally provided for switching a transmission gear” is to be understood in this context in particular as meaning that by means of the switching units and planetary gear stages, a corresponding transmission gear can in principle be formed mechanically, regardless of whether the gear shifting is dispensed with within the scope of a shifting strategy or not. For example, in one embodiment, the shifting units can be designed to shift more forward transmission gears than it may be sensible to shift within the scope of an operating strategy for the multi-stage transmission.

Unter dem „Verblocken einer Planetenradstufe“ soll insbesondere verstanden werden, dass das Sonnenrad, der Planetenradträger und das Hohlrad einer einzelnen Planetenradstufe drehfest miteinander verbunden sind, wodurch sie in einem solchen Betriebszustand stets eine gleiche Drehzahl und eine gleiche Drehrichtung aufweisen. Unter einer „Schalteinheit zum Verblocken einer Planetenradstufe“ soll eine einzelne Schalteinheit mit zwei Kopplungselementen verstanden werden, die jeweils mit dem Sonnenrad, dem Planetenradträger oder dem Hohlrad der entsprechenden Planetenradstufe permanent drehfest verbunden sind, wodurch mittels Schließen dieser einen Schalteinheit die entsprechende Planetenradstufe verblockt werden kann. Grundsätzlich kann die einzelne Kupplungseinheit zum Verblocken der Planetenradstufe auch durch zwei hintereinander geschaltete Kupplungseinheiten ersetzt werden.The term “blocking a planetary gear stage” is to be understood in particular as meaning that the sun gear, the planet gear carrier and the ring gear of an individual planetary gear stage are connected to one another in a rotationally fixed manner, whereby in such an operating state they always have the same speed and the same direction of rotation. A “switching unit for blocking a planetary gear stage” is to be understood as a single switching unit with two coupling elements, each of which is permanently connected to the sun gear, the planet gear carrier or the ring gear of the corresponding planetary gear stage in a rotationally fixed manner, whereby the corresponding planetary gear stage can be blocked by closing this one switching unit. In principle, the individual clutch unit for blocking the planetary gear stage can also be replaced by two clutch units connected in series.

Vorzugsweise ist ein Teil der Schalteinheiten formschlüssig ausgebildet. Dadurch kann ein Schleppverlust gering gehalten werden, wodurch ein Leistungsverlust innerhalb des Mehrstufengetriebes vorteilhaft verringert werden kann. Insbesondere ist es möglich, zwei der drei Schalteinheiten formschlüssig auszubilden. Unter einer „formschlüssig ausgebildeten Schalteinheit“ soll dabei insbesondere eine Schalteinheit verstanden werden, die zur Verbindung ihrer Kopplungselemente bzw. zur Anbindung ihres Kopplungselements eine Verzahnung und/oder Klauen aufweist, die zur Herstellung einer drehfesten Verbindung formschlüssig ineinandergreifen, wobei eine Übertragung eines Leistungsflusses in einem vollständig geschlossenen Zustand zumindest hauptsächlich durch einen Formschluss erfolgt. Die Schalteinheiten können grundsätzlich reibschlüssig oder formschlüssig ausgebildet sein. Unter einer „reibschlüssig ausgebildeten Schalteinheit“ soll dabei insbesondere eine Schalteinheit verstanden werden, die zur Verbindung ihrer Kopplungselemente bzw. zur Anbindung ihres Kopplungselements zumindest zwei Reibpartner aufweist, die zur Herstellung einer drehfesten Verbindung reibschlüssig aneinander anliegen, wobei eine Übertragung eines Leistungsflusses in einem vollständig geschlossenen Zustand zumindest hauptsächlich durch Reibung erfolgt. Eine reibschlüssig ausgebildete Kupplungseinheit ist vorzugsweise als eine Lamellenkupplungseinheit und eine reibschlüssig ausgebildete Bremseinheit ist vorzugsweise als eine Lamellenbremseinheit ausgebildet. Eine formschlüssig ausgebildete Kupplungseinheit ist vorzugsweise als eine Klauenkupplungseinheit und eine formschlüssig ausgebildete Bremseinheit ist vorzugsweise als eine Klauenbremseinheit ausgebildet. Eine formschlüssig ausgebildete Schalteinheit ist vorteilhaft über eine Schiebemuffe schaltbar. Dabei sind die formschlüssig ausgebildeten Schalteinheiten vorzugsweise ohne eine reibschlüssige Synchronisierung ausgeführt, können grundsätzlich aber auch eine reibschlüssige Synchronisierung aufweisen.Preferably, some of the switching units are designed to be positively locked. This means that drag loss can be kept low, which can advantageously reduce power loss within the multi-stage transmission. In particular, it is possible to design two of the three switching units to be positively locked. A "positively locked switching unit" is to be understood in particular as a switching unit which has teeth and/or claws for connecting its coupling elements or for connecting its coupling element, which engage with one another in a positively locked manner to produce a rotationally fixed connection, with a power flow being transmitted in a fully closed state at least mainly by a positive locking. The switching units can basically be designed to be frictionally locked or positively locked. A “frictionally engaged switching unit” is to be understood in particular as a switching unit which has at least two friction partners for connecting its coupling elements or for connecting its coupling element, which frictionally engage one another to produce a rotationally fixed connection, wherein a power flow is transmitted in a fully closed state at least mainly by friction. A frictionally engaged clutch unit is preferably designed as a multi-disk clutch unit and a frictionally engaged brake unit is preferably designed as a multi-disk brake unit. A positively engaged clutch unit is preferably designed as a claw clutch unit and a positively engaged brake unit is preferably designed as a claw brake unit. A positively engaged switching unit can advantageously be switched via a sliding sleeve. The positively engaged switching units are preferably designed without frictionally engaged synchronization, but can in principle also have frictionally engaged synchronization.

Vorzugsweise umfasst das Mehrstufengetriebe Aktuatoren zur automatisierten Schaltung der Schalteinheiten. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, zumindest einen Teil der Schalteinheiten zumindest teilweise selbstständig schaltend auszuführen. Eine selbstständig schaltende Kupplungseinheit bzw. Bremseinheit ist vorzugsweise als ein Freilauf ausgebildet. Zudem kann auch eine Ausgestaltung der Planetenradstufen mit Einfachplanetenradsätzen oder Doppelplanetenradsätzen von den dargestellten Ausführungsbeispielen abweichen. In kinematisch äquivalenter Weise ist es beispielsweise möglich, einen Einfachplanetenradsatz durch einen Doppelplanetenradsatz zu ersetzen, wobei für eine kinematisch gleiche Wirkweise zusätzlich insbesondere eine Standübersetzung der Planetenradstufe angepasst werden muss. Insbesondere bei einer Ausbildung mittels eines Doppelplanetenradsatzes kann grundsätzlich auch eine Anbindung von einem Sonnenrad und einem Planetenradträger, einem Hohlrad und einem Planetenradträger oder einem Sonnenrad und einem Hohlrad getauscht werden, wobei für eine kinematisch gleiche Wirkweise zusätzlich insbesondere eine Standübersetzung der Planetenradstufe angepasst werden muss.The multi-stage transmission preferably comprises actuators for the automated switching of the switching units. In principle, however, it is also possible to design at least some of the switching units to switch at least partially independently. An independently switching clutch unit or brake unit is preferably designed as a freewheel. In addition, a design of the planetary gear stages with single planetary gear sets or double planetary gear sets can also deviate from the exemplary embodiments shown. In a kinematically equivalent manner, it is possible, for example, to replace a single planetary gear set with a double planetary gear set, whereby in particular a stationary gear ratio of the planetary gear stage must be adjusted for a kinematically identical mode of operation. In particular, when designed using a double planetary gear set, a connection of a sun gear and a planetary gear carrier, a ring gear and a planetary gear carrier or a sun gear and a ring gear can also be exchanged, whereby in particular a stationary gear ratio of the planetary gear stage must be adjusted for a kinematically identical mode of operation.

Die Begriffe „axial“ und „radial“ sind im Folgenden insbesondere auf die Hauptrotationsachse des Mehrstufengetriebes bezogen, so dass der Ausdruck „axial“ insbesondere eine Richtung bezeichnet, die parallel oder koaxial zu der Hauptrotationsachse verläuft. Ferner bezeichnet der Ausdruck „radial“ insbesondere eine Richtung, die senkrecht zu der Hauptrotationsachse verläuft. Unter einer „getriebeeingangsseitigen Anordnung“ soll insbesondere verstanden werden, dass das genannte Bauteil auf einer Seite des weiteren Bauteils angeordnet ist, welche dem Getriebeeingangselement und/oder dem Elektromotor zugewandt ist. Unter einer „getriebeausgangsseitigen Anordnung“ soll insbesondere verstanden werden, dass das genannte Bauteil auf einer Seite des weiteren Bauteils angeordnet ist, welche dem Getriebeeingangselement und/oder dem Elektromotor abgewandt ist, auch wenn das weitere Bauteil in axialer Richtung nach dem Getriebeausgangselement angeordnet ist, beispielsweise weil das Getriebeausgangselement zwischen zwei Planetenradstufen angeordnet ist.The terms "axial" and "radial" are referred to in particular in the following to the main axis of rotation of the multi-stage transmission, so that the term "axial" refers in particular to a direction that runs parallel or coaxially to the main axis of rotation. Furthermore, the term "radial" refers in particular to a direction that runs perpendicular to the main axis of rotation. A "transmission input-side arrangement" is to be understood in particular to mean that the said component is arranged on a side of the further component that faces the transmission input element and/or the electric motor. A "transmission output-side arrangement" is to be understood in particular to mean that the said component is arranged on a side of the further component that faces away from the transmission input element and/or the electric motor, even if the further component is axially the transmission output element, for example because the transmission output element is arranged between two planetary gear stages.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele sind die Bezugszeichen der folgenden Figurenbeschreibung durch die Buchstaben a bis c ergänzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, soll grundsätzlich auf die Beschreibung und/oder die Zeichnungen des ersten Ausführungsbeispiels mit dem Buchstaben a verwiesen werden. Die Beschreibungen der weiteren Ausführungsbeispiele beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages emerge from the following description of the figures. The figures show several embodiments of the invention. To distinguish the embodiments, the reference symbols in the following description of the figures are supplemented by the letters a to c. With regard to components with the same designation, in particular with regard to components with the same reference symbols, reference should generally be made to the description and/or the drawings of the first embodiment with the letter a. The descriptions of the other embodiments are essentially limited to the differences between the embodiments. The figures, the description of the figures and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into useful further combinations.

Dabei zeigen:

  • 1 ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebsvorrichtung, die einen Elektromotor und ein Mehrstufengetriebe aufweist,
  • 2 ein Getriebeschema des Mehrstufengetriebes,
  • 3 ein Schaltschema für das Mehrstufengetriebe aus 2,
  • 4 ein Getriebeschema mit Planetenradstufen in einer geänderten Anordnung, und
  • 5 ein Getriebeschema mit Planetenradstufen, die teilweise gestapelt sind.
The following show:
  • 1 a motor vehicle with a drive device comprising an electric motor and a multi-speed transmission,
  • 2 a transmission diagram of the multi-stage transmission,
  • 3 a shift diagram for the multi-speed transmission 2 ,
  • 4 a transmission scheme with planetary gear stages in a modified arrangement, and
  • 5 a transmission scheme with planetary gear stages that are partially stacked.

1 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebsvorrichtung. Die Antriebsvorrichtung ist für einen elektromotorischen Antrieb des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Das Kraftfahrzeug kann als ein reines Elektrofahrzeug ausgebildet sein. Die Antriebsvorrichtung ist lediglich für den elektromotorischen Antrieb vorgesehen. Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Antriebsvorrichtung mit einer zweiten Antriebsvorrichtung für einen verbrennungsmotorischen Antrieb kombiniert wird. Beispielsweise kann die vorgeschlagene Antriebsvorrichtung, die für den elektromotorischen Antrieb vorgesehen ist, auf eine erste Antriebsachse des Kraftfahrzeugs wirken, während die Antriebsvorrichtung, die für den verbrennungsmotorischen Antrieb vorgesehen ist, auf eine zweite Antriebsachse des Kraftfahrzeugs wirkt. Wird die vorgeschlagene Antriebsvorrichtung mit einer verbrennungsmotorischen Antriebsvorrichtung kombiniert, ist es auch denkbar, dass das Kraftfahrzeug ein zusätzliches Summier- und/oder Auswahlgetriebe aufweist, das den beiden Antriebsvorrichtungen nachgeschaltet ist und das dazu vorgesehen ist, beide Antriebsvorrichtungen an eine einzige Antriebsachse anzubinden. 1 shows a motor vehicle with a drive device. The drive device is intended for an electric motor drive of the motor vehicle. The motor vehicle can be designed as a purely electric vehicle. The drive device is only intended for the electric motor drive. In principle, it is conceivable that the drive device is combined with a second drive device for an internal combustion engine drive. For example, the proposed drive device, which is intended for the electric motor drive, can act on a first drive axle of the motor vehicle, while the drive device, which is intended for the internal combustion engine drive, acts on a second drive axle of the motor vehicle. If the proposed drive device is combined with an internal combustion engine drive device, it is also conceivable that the motor vehicle has an additional summing and/or selection gear that is connected downstream of the two drive devices and that is intended to connect both drive devices to a single drive axle.

Die Antriebsvorrichtung umfasst einen Elektromotor 10a, einen Achsantrieb 11a und ein zwischen dem Elektromotor 10a und dem Achsantrieb 11a angeordnetes Mehrstufengetriebe 12a (vgl. 2). Der Elektromotor 10a kann eine permanenterregte Synchronmaschine oder eine permanenterregte Asynchronmaschine sein. Das Mehrstufengetriebe 12a ist zumindest konstruktiv zur Schaltung von drei unterschiedlich übersetzten Vorwärtsgetriebegängen V1a, V2a, V3a vorgesehen. Das Mehrstufengetriebe 12a weist genau drei Planetenradstufen P1a, P2a, P3a auf. Das Mehrstufengetriebe 12a weist eine Hauptrotationsachse auf, zu der die erste Planetenradstufe P1a, die zweite Planetenradstufe P2a und die dritte Planetenradstufe P3a koaxial angeordnet sind. Das Mehrstufengetriebe 12a ist konstruktiv dazu vorgesehen, genau drei unterschiedlich übersetzte Vorwärtsgetriebegänge V1a, V2a, V3a zu schalten. Eine Anzahl der tatsächlich verwendeten Vorwärtsgetriebegänge V1a, V2a, V3a kann in Abhängigkeit von einer Betriebsstrategie eingeschränkt sein, beispielsweise elektronisch durch eine entsprechend programmierte Steuer- und Regeleinheit.The drive device comprises an electric motor 10a, an axle drive 11a and a multi-stage transmission 12a arranged between the electric motor 10a and the axle drive 11a (cf. 2 ). The electric motor 10a can be a permanently excited synchronous machine or a permanently excited asynchronous machine. The multi-stage transmission 12a is at least structurally intended for switching three differently geared forward gears V1a, V2a, V3a. The multi-stage transmission 12a has exactly three planetary gear stages P1a, P2a, P3a. The multi-stage transmission 12a has a main axis of rotation, to which the first planetary gear stage P1a, the second planetary gear stage P2a and the third planetary gear stage P3a are arranged coaxially. The multi-stage transmission 12a is structurally intended for switching exactly three differently geared forward gears V1a, V2a, V3a. The number of forward gears V1a, V2a, V3a actually used can be limited depending on an operating strategy, for example electronically by an appropriately programmed control and regulating unit.

Grundsätzlich ist auch eine Antriebsvorrichtung denkbar, bei der das Mehrstufengetriebe 12a mit einer Antriebseinheit in Form eines Verbrennungsmotors kombiniert ist. Der Verbrennungsmotor ersetzt dann entweder den Elektromotor 12a als Antriebseinheit oder der Verbrennungsmotor wird zusammen mit dem Elektromotor 12a als Antriebseinheit eingesetzt.In principle, a drive device is also conceivable in which the multi-stage transmission 12a is combined with a drive unit in the form of an internal combustion engine. The internal combustion engine then either replaces the electric motor 12a as the drive unit or the internal combustion engine is used together with the electric motor 12a as the drive unit.

Das Mehrstufengetriebe 12a weist genau drei Schalteinheiten S1a, S2a, S3a auf, die zur Schaltung der Vorwärtsgetriebegänge V1a, V2a, V3a vorgesehen sind. Das Mehrstufengetriebe 12a weist ein Getriebegehäuse 15a auf, das die Planetenradstufen P1a, P2a, P3a und die Schalteinheiten S1a, S2a, S3a aufnimmt. Die Schalteinheiten S1a, S2a, S3a sind wirkungsmäßig innerhalb eines durch die Planetenradstufen P1a, P2a, P3a ausgebildeten Zahnradsatzes angeordnet, d.h. die Schalteinheiten S1a, S2a, S3a sind dazu vorgesehen, unterschiedliche Wirkverbindungen zwischen den Planetenradstufen P1a, P2a, P3a untereinander und/oder zwischen den Planetenradstufen P1a, P2a, P3a und dem Getriebegehäuse 15a herzustellen.The multi-stage transmission 12a has exactly three shifting units S1a, S2a, S3a, which are intended for shifting the forward gears V1a, V2a, V3a. The multi-stage transmission 12a has a transmission housing 15a, which accommodates the planetary gear stages P1a, P2a, P3a and the shifting units S1a, S2a, S3a. The shifting units S1a, S2a, S3a are operatively arranged within a gear set formed by the planetary gear stages P1a, P2a, P3a, i.e. the shifting units S1a, S2a, S3a are intended to produce different operative connections between the planetary gear stages P1a, P2a, P3a and/or between the planetary gear stages P1a, P2a, P3a and the transmission housing 15a.

Das in 3 dargestellte Schaltschema zeigt, wie durch Schließen der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a die Vorwärtsgetriebegänge V1a, V2a, V3a geschaltet werden. Die Vorwärtsgetriebegänge V1a, V2a, V3a werden jeweils durch Schließen von einer der insgesamt drei Schalteinheiten S1a, S2a, S3a geschaltet. Jede der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a ist genau einem der Vorwärtsgetriebegänge V1a, V2a, V3a zugeordnet. Eine Lastschaltung zwischen zwei der Vorwärtsgetriebegänge V1a, V2a, V3a ist dabei insbesondere immer dann möglich, wenn in einem Schaltvorgang höchstens eine der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a geschlossen wird und/oder höchstens eine der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a geöffnet wird, d.h. wenn ein Leistungsfluss von einer der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a an eine andere der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a übergeben wird oder wenn ein Schaltzustand von lediglich einer der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a verändert wird. Die drei Vorwärtsgetriebegänge V1a, V2a, V3a sind untereinander grundsätzlich vollständig lastschaltbar.The 3 The switching diagram shown shows how the forward gears V1a, V2a, V3a are switched by closing the switching units S1a, S2a, S3a. The forward gears V1a, V2a, V3a are each switched by closing one of the three switching units S1a, S2a, S3a switched. Each of the switching units S1a, S2a, S3a is assigned to exactly one of the forward gears V1a, V2a, V3a. A power shift between two of the forward gears V1a, V2a, V3a is always possible in particular when at most one of the switching units S1a, S2a, S3a is closed and/or at most one of the switching units S1a, S2a, S3a is opened in a switching process, ie when a power flow is transferred from one of the switching units S1a, S2a, S3a to another of the switching units S1a, S2a, S3a or when a switching state of just one of the switching units S1a, S2a, S3a is changed. The three forward gears V1a, V2a, V3a can basically be fully power shifted between one another.

Das Mehrstufengetriebe 12a verbindet den Elektromotor 10a mit dem Achsantrieb 11a des Kraftfahrzeugs. Mittels des Mehrstufengetriebes 12a kann ein Übersetzungsverhältnis zwischen dem Elektromotor 10a und dem Achsantrieb 11a verändert werden. Das Mehrstufengetriebe 12a weist ein Getriebeeingangselement 13a auf, das dazu vorgesehen ist, das von dem Elektromotor 10a abgegebene Antriebsmoment in das Mehrstufengetriebe 12a einzuleiten. Der Elektromotor 10a umfasst einen Rotor, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel permanent drehfest mit dem Getriebeeingangselement 13a verbunden ist. Das Getriebeeingangselement 13a kann unterschiedlich ausgebildet sein, wie beispielsweise als eine Welle oder als ein Flansch.The multi-stage transmission 12a connects the electric motor 10a to the axle drive 11a of the motor vehicle. The multi-stage transmission 12a can be used to change a transmission ratio between the electric motor 10a and the axle drive 11a. The multi-stage transmission 12a has a transmission input element 13a, which is intended to introduce the drive torque delivered by the electric motor 10a into the multi-stage transmission 12a. The electric motor 10a comprises a rotor, which in the embodiment shown is permanently connected to the transmission input element 13a in a rotationally fixed manner. The transmission input element 13a can be designed in different ways, for example as a shaft or as a flange.

Weiter weist das Mehrstufengetriebe 12a ein Getriebeausgangselement 14a auf, das dazu vorgesehen ist, ein Antriebsmoment aus dem Mehrstufengetriebe 12a auszuleiten. Der Achsantrieb 11a weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Differentialgetriebe auf, dessen Eingang permanent drehfest mit dem Getriebeausgangselement 14a verbunden ist. Der Achsantrieb 11a ist dazu vorgesehen, das von dem Elektromotor 10a bereitgestellte Antriebsmoment auf die zwei Antriebsräder der Antriebsachse zu verteilen. Alternativ ist es auch denkbar, dass das Getriebeausgangselement 14a permanent drehfest mit einer Achswelle und/oder einem der Antriebsräder verbunden ist. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug zwei der Antriebsvorrichtungen aufweisen, die jeweils direkt auf ein Antriebsrad des Kraftfahrzeugs wirken. Zusätzlich kann zwischen dem Getriebeausgangselement 14a und dem Achsantrieb 11a zumindest ein weiteres Modul angeordnet sein, wie beispielsweise ein Allradantriebsmodul, das das Antriebsmoment auf zwei verschiedene Antriebsachsen verteilt. Das Getriebeausgangselement 14a kann unterschiedlich ausgebildet sein, wie beispielsweise als eine Welle, als ein Stirnrad oder als ein Ritzel.The multi-stage transmission 12a also has a transmission output element 14a, which is intended to output a drive torque from the multi-stage transmission 12a. In the exemplary embodiment shown, the axle drive 11a has a differential gear, the input of which is permanently connected in a rotationally fixed manner to the transmission output element 14a. The axle drive 11a is intended to distribute the drive torque provided by the electric motor 10a to the two drive wheels of the drive axle. Alternatively, it is also conceivable that the transmission output element 14a is permanently connected in a rotationally fixed manner to an axle shaft and/or one of the drive wheels. For example, the motor vehicle can have two of the drive devices, each of which acts directly on a drive wheel of the motor vehicle. In addition, at least one further module can be arranged between the transmission output element 14a and the axle drive 11a, such as an all-wheel drive module that distributes the drive torque to two different drive axles. The transmission output element 14a can be designed in different ways, such as as a shaft, as a spur gear or as a pinion.

Das Getriebeeingangselement 13a und das Getriebeausgangselement 14a sind koaxial zu der Hauptrotationsachse angeordnet. Das Getriebeeingangselement 13a ist auf einer dem Elektromotor 10a zugewandten Seite des Mehrstufengetriebes 12a angeordnet. Für das Getriebeausgangselement 14a sind in axialer Richtung grundsätzlich unterschiedliche Anordnungen denkbar. In dem dargestellten Mehrstufengetriebe 12a sind die Planetenradstufen P1a, P2a, P3a zwischen dem Getriebeeingangselement 13a und dem Getriebeausgangselement 14a angeordnet. Grundsätzlich ist eine Umordnung der Planetenradstufen P1a, P2a, P3a möglich, bei der das Getriebeausgangselement 14a zwischen zwei der Planetenradstufen P1a, P2a, P3a angeordnet ist. Die Planetenradstufen P1a, P2a, P3a sind in axialer Richtung hintereinander angeordnet. Zur Umgestaltung des Mehrstufengetriebes 12a ist es möglich, eine Reihenfolge der Planetenradstufen P1a, P2a, P3a entlang der Hauptrotationsachse zu ändern. Das Mehrstufengetriebe 12a weist drei Ebenen auf, in denen die Planetenradstufen P1a, P2a, P3a angeordnet sind. Eine Nummerierung der Ebene entspricht einer Reihenfolge der Ebenen, die im Folgenden auf das Getriebeeingangselement 13a bezogen ist. Die erste Ebene weist einen kleineren Abstand zu dem Elektromotor 10a auf als die dritte Ebene.The transmission input element 13a and the transmission output element 14a are arranged coaxially to the main axis of rotation. The transmission input element 13a is arranged on a side of the multi-stage transmission 12a facing the electric motor 10a. For the transmission output element 14a, fundamentally different arrangements are conceivable in the axial direction. In the multi-stage transmission 12a shown, the planetary gear stages P1a, P2a, P3a are arranged between the transmission input element 13a and the transmission output element 14a. In principle, a rearrangement of the planetary gear stages P1a, P2a, P3a is possible in which the transmission output element 14a is arranged between two of the planetary gear stages P1a, P2a, P3a. The planetary gear stages P1a, P2a, P3a are arranged one behind the other in the axial direction. To redesign the multi-stage transmission 12a, it is possible to change the sequence of the planetary gear stages P1a, P2a, P3a along the main axis of rotation. The multi-stage transmission 12a has three levels in which the planetary gear stages P1a, P2a, P3a are arranged. A numbering of the levels corresponds to a sequence of levels, which is referred to the transmission input element 13a below. The first level has a smaller distance to the electric motor 10a than the third level.

Die erste Planetenradstufe P1a ist entlang der Hauptrotationsachse in der ersten Ebene angeordnet. Die erste Planetenradstufe P1a weist einen Einfachplanetenradsatz auf und umfasst ein Sonnenrad P11a, ein Hohlrad P13a und einen Planetenradträger P12a. Der Planetenradträger P12a führt Planetenräder P14a auf einer Kreisbahn. Die Planetenräder P14a kämmen mit dem Sonnenrad P11a und mit dem Hohlrad P13a. Die Planetenräder P14a sind drehbar auf dem Planetenradträger P12a gelagert.The first planetary gear stage P1a is arranged along the main axis of rotation in the first plane. The first planetary gear stage P1a has a single planetary gear set and comprises a sun gear P11a, a ring gear P13a and a planetary gear carrier P12a. The planetary gear carrier P12a guides planetary gears P14a on a circular path. The planetary gears P14a mesh with the sun gear P11a and with the ring gear P13a. The planetary gears P14a are rotatably mounted on the planetary gear carrier P12a.

Die zweite Planetenradstufe P2a ist entlang der Hauptrotationsachse in der zweiten Ebene angeordnet. Die zweite Planetenradstufe P2a ist entlang der Hauptrotationsachse auf einer dem Getriebeeingangselement 13a abgewandten Seite der ersten Planetenradstufe P1a angeordnet. Die zweite Planetenradstufe P2a weist einen Einfachplanetenradsatz auf und umfasst ein Sonnenrad P21a, ein Hohlrad P23a und einen Planetenradträger P22a. Der Planetenradträger P22a führt Planetenräder P24a auf einer Kreisbahn. Die Planetenräder P24a kämmen mit dem Sonnenrad P21a und mit dem Hohlrad P23a. Die Planetenräder P24a sind drehbar auf dem Planetenradträger P22a gelagert.The second planetary gear stage P2a is arranged along the main axis of rotation in the second plane. The second planetary gear stage P2a is arranged along the main axis of rotation on a side of the first planetary gear stage P1a facing away from the transmission input element 13a. The second planetary gear stage P2a has a single planetary gear set and comprises a sun gear P21a, a ring gear P23a and a planetary gear carrier P22a. The planetary gear carrier P22a guides planetary gears P24a on a circular path. The planetary gears P24a mesh with the sun gear P21a and with the ring gear P23a. The planetary gears P24a are rotatably mounted on the planetary gear carrier P22a.

Die dritte Planetenradstufe P3a ist entlang der Hauptrotationsachse in der dritten Ebene angeordnet. Die dritte Planetenradstufe P3a ist entlang der Hauptrotationsachse auf einer dem Getriebeeingangselement 13a abgewandten Seite der zweiten Planetenradstufe P2a angeordnet. Die dritte Planetenradstufe P3a weist einen Einfachplanetenradsatz auf und umfasst ein Sonnenrad P31a, ein Hohlrad P33a und einen Planetenradträger P32a. Der Planetenradträger P32a führt Planetenräder P34a auf einer Kreisbahn. Die Planetenräder P34a kämmen mit dem Sonnenrad P31a und mit dem Hohlrad P33a. Die Planetenräder P34a sind drehbar auf dem Planetenradträger P32a gelagert.The third planetary gear stage P3a is arranged along the main axis of rotation in the third plane. The third planetary gear stage P3a is arranged along the main axis of rotation on a The third planetary gear stage P3a has a single planetary gear set and comprises a sun gear P31a, a ring gear P33a and a planetary gear carrier P32a. The planetary gear carrier P32a guides planetary gears P34a on a circular path. The planetary gears P34a mesh with the sun gear P31a and with the ring gear P33a. The planetary gears P34a are rotatably mounted on the planetary gear carrier P32a.

Zwei der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a sind als Bremsen ausgebildet. Die als Bremsen ausgebildeten Schalteinheiten S1a, S2a weisen jeweils ein drehbar gelagertes Kopplungselement S11a, S21a und ein gehäusefest angeordnetes Kopplungselement S12a, S22a auf. Die Schalteinheiten S1a, S2a sind jeweils dazu vorgesehen, ihr drehbar gelagertes Kopplungselement S11a, S21a drehfest mit dem Getriebegehäuse 15a zu verbinden. Jedes der drehbar gelagerten Kopplungselemente S11a, S21a der Schalteinheiten S1a, S2a ist mit zumindest einem der Sonnenräder P11a, P21a, P31a, einem der Planetenradträger P12a, P22a, P32a und/oder einem der Hohlräder P13a, P23a, P33a permanent drehfest verbunden. Die gehäusefest angeordneten Kopplungselemente S12a, S22a der Schalteinheiten S1a, S2a sind permanent drehfest mit dem Getriebegehäuse 15a verbunden.Two of the switching units S1a, S2a, S3a are designed as brakes. The switching units S1a, S2a designed as brakes each have a rotatably mounted coupling element S11a, S21a and a coupling element S12a, S22a arranged fixedly to the housing. The switching units S1a, S2a are each provided to connect their rotatably mounted coupling element S11a, S21a to the transmission housing 15a in a rotationally fixed manner. Each of the rotatably mounted coupling elements S11a, S21a of the switching units S1a, S2a is permanently connected in a rotationally fixed manner to at least one of the sun gears P11a, P21a, P31a, one of the planet gear carriers P12a, P22a, P32a and/or one of the ring gears P13a, P23a, P33a. The coupling elements S12a, S22a of the switching units S1a, S2a, which are fixed to the housing, are permanently connected in a rotationally fixed manner to the transmission housing 15a.

Die verbleibende Schalteinheit S3a ist als Kupplung ausgebildet. Die als Kupplung ausgebildete Schalteinheit S3a weist ein erstes drehbar gelagertes Kopplungselement S31a und ein zweites drehbar gelagertes Kopplungselement S32a auf. Die Schalteinheit S3a ist dazu vorgesehen, ihre beiden Kopplungselemente S31a, S32a drehfest miteinander zu verbinden. Jedes der Kopplungselemente S31a, S32a der Schalteinheit S3a ist mit zumindest einem der Sonnenräder P11a, P21a, P31a, einem der Planetenradträger P12a, P22a, P32a und/oder einem der Hohlräder P13a, P23a, P33a permanent drehfest verbunden.The remaining switching unit S3a is designed as a clutch. The switching unit S3a designed as a clutch has a first rotatably mounted coupling element S31a and a second rotatably mounted coupling element S32a. The switching unit S3a is provided to connect its two coupling elements S31a, S32a to one another in a rotationally fixed manner. Each of the coupling elements S31a, S32a of the switching unit S3a is permanently connected in a rotationally fixed manner to at least one of the sun gears P11a, P21a, P31a, one of the planet gear carriers P12a, P22a, P32a and/or one of the ring gears P13a, P23a, P33a.

Zur Verbindung der Planetenradstufen P1a, P2a, P3a untereinander und mit den Kopplungselementen S11a, S12a, S21a, S22a, S31a, S32a umfasst das Mehrstufengetriebe 12a eine Mehrzahl von Getriebeelementen 16a, 17a, 18a, 19a. Die vier Getriebeelemente 16a, 17a, 18a, 19a sind dazu vorgesehen, Drehmomente und/oder Drehbewegungen innerhalb des durch die Planetenradstufen P1a, P2a, P3a ausgebildeten Zahnradsatzes abzustützen und/oder zu übertragen. Jedes der Getriebeelemente 16a, 17a, 18a, 19a verbindet zumindest zwei der Sonnenräder P11a, P21a, P31a, Planetenradträger P12a, P22a, P32a, Hohlräder P13a, P23a, P33a und/oder Kopplungselemente S11a, S12a, S21a, S22a, S31a, S32a permanent drehfest miteinander oder stützt zumindest eines der Sonnenräder P11a, P21a, P31a, Planetenradträger P12a, P22a, P32a und/oder Hohlräder P13a, P23a, P33a permanent gegen das Getriebegehäuse 15a ab.To connect the planetary gear stages P1a, P2a, P3a to one another and to the coupling elements S11a, S12a, S21a, S22a, S31a, S32a, the multi-stage transmission 12a comprises a plurality of transmission elements 16a, 17a, 18a, 19a. The four transmission elements 16a, 17a, 18a, 19a are provided to support and/or transmit torques and/or rotational movements within the gear set formed by the planetary gear stages P1a, P2a, P3a. Each of the transmission elements 16a, 17a, 18a, 19a permanently connects at least two of the sun gears P11a, P21a, P31a, planet gear carriers P12a, P22a, P32a, ring gears P13a, P23a, P33a and/or coupling elements S11a, S12a, S21a, S22a, S31a, S32a to one another in a rotationally fixed manner or permanently supports at least one of the sun gears P11a, P21a, P31a, planet gear carriers P12a, P22a, P32a and/or ring gears P13a, P23a, P33a against the transmission housing 15a.

Das Getriebeeingangselement 13a bildet eine Getriebeeingangswelle aus, die das Getriebeeingangselement 13a und das Sonnenrad P21a der zweiten Planetenradstufe P2a permanent drehfest miteinander verbindet. Das Getriebeeingangselement 13a ist eingangsseitig an das Sonnenrad P21a angebunden.The transmission input element 13a forms a transmission input shaft that permanently connects the transmission input element 13a and the sun gear P21a of the second planetary gear stage P2a to one another in a rotationally fixed manner. The transmission input element 13a is connected to the sun gear P21a on the input side.

Das Getriebeausgangselement 14a bildet eine Getriebeausgangswelle aus, die das Getriebeausgangselement 14a und den Planetenradträger P32a der dritten Planetenradstufe P3a permanent drehfest miteinander verbindet. Die durch das Getriebeausgangselement 14a ausgebildete Getriebeausgangswelle durchsetzt das Sonnenrad P31a der dritten Planetenradstufe P3a und ist für die Anbindung des Planetenradträgers P32a zwischen der zweiten Planetenradstufe P2a und der dritten Planetenradstufe P3a radial nach außen geführt.The transmission output element 14a forms a transmission output shaft that permanently connects the transmission output element 14a and the planetary gear carrier P32a of the third planetary gear stage P3a in a rotationally fixed manner. The transmission output shaft formed by the transmission output element 14a passes through the sun gear P31a of the third planetary gear stage P3a and is guided radially outwards for the connection of the planetary gear carrier P32a between the second planetary gear stage P2a and the third planetary gear stage P3a.

Das Getriebeelement 16a bildet eine Zwischenwelle aus, die das erste Kopplungselement S11a der ersten Schalteinheit S1a, den Planetenradträger P22a der zweiten Planetenradstufe P2a und das Hohlrad P33a der dritten Planetenradstufe P3a permanent drehfest miteinander verbindet. Die durch das Getriebeelement 16a ausgebildete Zwischenwelle durchsetzt die Planetenradstufe P1a. Zwischen der ersten Planetenradstufe P1a und der zweiten Planetenradstufe P2a sowie der zweiten Planetenradstufe P2a und der dritten Planetenradstufe P3a ist das Getriebeelement 16a jeweils radial nach außen geführt. Die durch das Getriebeelement 16a ausgebildete Zwischenwelle begrenzt den Zahnradsatz getriebeeingangsseitig.The transmission element 16a forms an intermediate shaft that permanently connects the first coupling element S11a of the first switching unit S1a, the planetary gear carrier P22a of the second planetary gear stage P2a and the ring gear P33a of the third planetary gear stage P3a to one another in a rotationally fixed manner. The intermediate shaft formed by the transmission element 16a passes through the planetary gear stage P1a. Between the first planetary gear stage P1a and the second planetary gear stage P2a as well as between the second planetary gear stage P2a and the third planetary gear stage P3a, the transmission element 16a is guided radially outwards. The intermediate shaft formed by the transmission element 16a limits the gear set on the transmission input side.

Das Getriebeelement 17a bildet eine Zwischenwelle aus, die das Sonnenrad P31a der dritten Planetenradstufe P3a, das zweite Kopplungselement S32a der dritten Schalteinheit S3a, das erste Kopplungselement S21a der zweiten Schalteinheit S2a und das Hohlrad P13a der ersten Planetenradstufe P1a permanent drehfest miteinander verbindet. Die durch das Getriebeelement 17a ausgebildete Zwischenwelle umschließt die Planetenradstufen P2a, P3a. Sie begrenzt den Zahnradsatz ausgangsseitig.The transmission element 17a forms an intermediate shaft that permanently connects the sun gear P31a of the third planetary gear stage P3a, the second coupling element S32a of the third switching unit S3a, the first coupling element S21a of the second switching unit S2a and the ring gear P13a of the first planetary gear stage P1a to one another in a rotationally fixed manner. The intermediate shaft formed by the transmission element 17a encloses the planetary gear stages P2a, P3a. It limits the gear set on the output side.

Das Getriebeelement 18a bildet eine Zwischenwelle aus, die das Sonnenrad P11a der ersten Planetenradstufe P1a und das Hohlrad P23a der zweiten Planetenradstufe P2a permanent drehfest miteinander verbindet. Das Getriebeelement 18a ist zwischen den Planetenradstufen P1a, P2a radial nach außen geführt.The gear element 18a forms an intermediate shaft that permanently connects the sun gear P11a of the first planetary gear stage P1a and the ring gear P23a of the second planetary gear stage P2a in a rotationally fixed manner. The gear element 18a is guided radially outwards between the planetary gear stages P1a, P2a.

Das Getriebeelement 19a bildet eine Anbindung aus, die den Planetenradträger P22a der zweiten Planetenradstufe P2a und das Getriebegehäuse 15a permanent drehfest miteinander verbindet. Der Planetenradträger P22a ist dadurch gehäusefest angeordnet.The transmission element 19a forms a connection that permanently connects the planetary gear carrier P22a of the second planetary gear stage P2a and the transmission housing 15a in a rotationally fixed manner. The planetary gear carrier P22a is thus arranged fixed to the housing.

Die erste Schalteinheit S1a ist in axialer Richtung getriebeeingangsseitig der ersten Planetenradstufe P1a angeordnet. Die zweite Schalteinheit S2a ist axial in Höhe der ersten Planetenradstufe P1a angeordnet. Die dritte Schalteinheit S3a ist axial getriebeausgangsseitig der dritten Planetenradstufe P3a angeordnet. Grundsätzlich ist auch eine andere räumliche Anordnung der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a möglich.The first switching unit S1a is arranged in the axial direction on the transmission input side of the first planetary gear stage P1a. The second switching unit S2a is arranged axially at the level of the first planetary gear stage P1a. The third switching unit S3a is arranged axially on the transmission output side of the third planetary gear stage P3a. In principle, a different spatial arrangement of the switching units S1a, S2a, S3a is also possible.

Die erste Schalteinheit S1a ist dazu vorgesehen, den Planetenradträger P22a der zweiten Planetenradstufe P2a und das Hohlrad P33a der dritten Planetenradstufe P3a gehäusefest anzuordnen. Die zweite Schalteinheit S2a ist dazu vorgesehen, das Hohlrad P13a der ersten Planetenradstufe P1a und das Sonnenrad P31a der dritten Planetenradstufe P3a gehäusefest anzuordnen. Die dritte Schalteinheit S3a ist dazu vorgesehen, das Sonnenrad P31a der dritten Planetenradstufe P3a und den Planetenradträger P32a der dritten Planetenradstufe P3a drehfest miteinander zu verbinden. Ist die dritte Schalteinheit S3a geschlossen, sind das Sonnenrad P31a und der Planetenradträger P32a der dritten Planetenradstufe P3a drehfest miteinander verbunden. Die dritte Planetenradstufe P3a ist dadurch verblockt. Alternativ kann die dritte Schalteinheit S3a auch dazu vorgesehen sein, das Sonnenrad P31a und das Hohlrad P33a der dritten Planetenradstufe P3a oder den Planetenradträger P32a und das Hohlrad P33a der dritten Planetenradstufe P3a permanent drehfest miteinander zu verbinden.The first switching unit S1a is intended to arrange the planetary gear carrier P22a of the second planetary gear stage P2a and the ring gear P33a of the third planetary gear stage P3a so that they are fixed to the housing. The second switching unit S2a is intended to arrange the ring gear P13a of the first planetary gear stage P1a and the sun gear P31a of the third planetary gear stage P3a so that they are fixed to the housing. The third switching unit S3a is intended to connect the sun gear P31a of the third planetary gear stage P3a and the planetary gear carrier P32a of the third planetary gear stage P3a so that they cannot rotate with one another. If the third switching unit S3a is closed, the sun gear P31a and the planetary gear carrier P32a of the third planetary gear stage P3a are connected to one another so that they cannot rotate with one another. The third planetary gear stage P3a is thus blocked. Alternatively, the third switching unit S3a can also be provided to permanently connect the sun gear P31a and the ring gear P33a of the third planetary gear stage P3a or the planetary gear carrier P32a and the ring gear P33a of the third planetary gear stage P3a in a rotationally fixed manner.

Sämtliche Schalteinheiten S1a, S2a, S3a sind außenliegend ausgeführt, d.h. eine Betätigungsmittelversorgung der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a ist ohne Durchführung von Betriebsmittelleitungen durch ein drehbar gelagertes Bauteil realisierbar. Keine der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a ist innenliegend ausgeführt, d.h. erfordert eine Betriebsmitteldurchführung durch ein drehbar gelagertes Bauteil. Sämtliche Schalteinheiten S1a, S2a, S3a sind hydraulisch betätigt.All switching units S1a, S2a, S3a are externally designed, i.e. the actuating means for the switching units S1a, S2a, S3a can be supplied without the need for operating medium lines to pass through a pivoting component. None of the switching units S1a, S2a, S3a are internally designed, i.e. they require operating medium to pass through a pivoting component. All switching units S1a, S2a, S3a are hydraulically operated.

In der beschriebenen Ausgestaltung weist der Achsantrieb 11a das Differentialgetriebe auf, dessen Abtriebe koaxial zu der Hauptrotationsachse des Mehrstufengetriebes 12a angeordnet sind (vgl. 1). In der beschriebenen Ausgestaltung umfasst der Achsantrieb 11a zudem zwei Achswellen zum Antrieb der Antriebsräder einer Antriebsachse. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Achsantrieb 11a eine Hauptrotationsachse auf, die koaxial zu der Hauptrotationsachse des Mehrstufengetriebes 12a angeordnet ist. Vorzugsweise durchsetzt eine der Achswellen zumindest das Getriebeeingangselement 13a und den Elektromotor 10a. Insbesondere ist es möglich, den Achsantrieb 11a zumindest teilweise in das Mehrstufengetriebe 12a zu integrieren. Eine Schachtelung des Mehrstufengetriebes 12a und des Achsantriebs 11a hängt insbesondere von einer Position des Differentialgetriebes entlang der Hauptrotationsachse des Mehrstufengetriebes 12a ab. Ist das Differentialgetriebe zwischen dem Getriebeeingangselement 13a und dem Getriebeausgangselement 14a angeordnet, durchsetzt eine der Achswellen das Getriebeeingangselement 13a und den Elektromotor 10a, während die andere Achswelle das Getriebeausgangselement 14a durchsetzt. Ist das Differentialgetriebe des Achsantriebs 11a getriebeausgangsseitig angeordnet, durchsetzt vorzugsweise eine der Achswellen das Getriebeausgangselement 14a, das Getriebeeingangselement 13a und den Elektromotor 10a. Auch in einer Ausgestaltung, in der der Achsantrieb 11a für eine direkte Anbindung von lediglich einem Antriebsrad vorgesehen ist, ist es denkbar, das Getriebeausgangselement 14a in Form einer Innenwelle durch das Getriebeeingangselement 13a und den Elektromotor 10a hindurchzuführen, wodurch der Elektromotor 10a zwischen dem Antriebsrad und dem Mehrstufengetriebe 12a angeordnet ist.In the described embodiment, the axle drive 11a has the differential gear, the outputs of which are arranged coaxially to the main rotation axis of the multi-stage transmission 12a (cf. 1 ). In the described embodiment, the axle drive 11a also comprises two axle shafts for driving the drive wheels of a drive axle. In an advantageous embodiment, the axle drive 11a has a main axis of rotation which is arranged coaxially to the main axis of rotation of the multi-stage transmission 12a. Preferably, one of the axle shafts passes through at least the transmission input element 13a and the electric motor 10a. In particular, it is possible to at least partially integrate the axle drive 11a into the multi-stage transmission 12a. Nesting of the multi-stage transmission 12a and the axle drive 11a depends in particular on a position of the differential gear along the main axis of rotation of the multi-stage transmission 12a. If the differential gear is arranged between the transmission input element 13a and the transmission output element 14a, one of the axle shafts passes through the transmission input element 13a and the electric motor 10a, while the other axle shaft passes through the transmission output element 14a. If the differential gear of the axle drive 11a is arranged on the transmission output side, one of the axle shafts preferably passes through the transmission output element 14a, the transmission input element 13a and the electric motor 10a. Even in an embodiment in which the axle drive 11a is provided for a direct connection of only one drive wheel, it is conceivable to guide the transmission output element 14a in the form of an inner shaft through the transmission input element 13a and the electric motor 10a, whereby the electric motor 10a is arranged between the drive wheel and the multi-stage transmission 12a.

4 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel ein Getriebeschema eines Mehrstufengetriebes 12b für eine Antriebsvorrichtung mit einem Elektromotor und einem Achsantrieb. Das Mehrstufengetriebe 12b ist zumindest konstruktiv zur Schaltung von drei Vorwärtsgetriebegängen vorgesehen. Das Getriebeschema gleicht strukturell dem des ersten Ausführungsbeispiels. 4 shows, as a second exemplary embodiment, a transmission diagram of a multi-stage transmission 12b for a drive device with an electric motor and an axle drive. The multi-stage transmission 12b is at least structurally intended for switching three forward transmission gears. The transmission diagram is structurally similar to that of the first exemplary embodiment.

Das Mehrstufengetriebe 12b umfasst ein Getriebeeingangselement 13b zur drehfesten Anbindung des Elektromotors und ein Getriebeausgangselement 14b zur drehfesten Anbindung des Achsantriebs. Zudem umfasst das Mehrstufengetriebe 12b einen Zahnradsatz mit einer ersten Planetenradstufe P1b, einer zweiten Planetenradstufe P2b und einer dritten Planetenradstufe P3b, die jeweils ein Sonnenrad P11b, P21b, P31b, ein Hohlrad P13b, P23b, P33b und einen Planetenradträger P12b, P22b, P32b, welcher Planetenräder P14b, P24b, P34b in einer Kreisbahn um das entsprechende Sonnenrad P11b, P21b, P31b führt, aufweisen. Weiter umfasst das Mehrstufengetriebe 12b drei Schalteinheiten S1b, S2b, S3b, die jeweils zwei Kopplungselemente S11b, S12b, S21b, S22b, S31b, S32b aufweisen. Zur Übertragung von Leistungsflüssen zwischen den Planetenradstufen P1b, P2b, P3b und/oder zur Abstützung gegen ein Getriebegehäuse 15b umfasst das Mehrstufengetriebe 12b eine Mehrzahl von Getriebeelementen 16b, 17b, 18b, 19b.The multi-stage transmission 12b comprises a transmission input element 13b for the rotationally fixed connection of the electric motor and a transmission output element 14b for the rotationally fixed connection of the axle drive. In addition, the multi-stage transmission 12b comprises a gear set with a first planetary gear stage P1b, a second planetary gear stage P2b and a third planetary gear stage P3b, each of which has a sun gear P11b, P21b, P31b, a ring gear P13b, P23b, P33b and a planetary gear carrier P12b, P22b, P32b, which guides planetary gears P14b, P24b, P34b in a circular path around the corresponding sun gear P11b, P21b, P31b. Furthermore, the multi-stage transmission 12b comprises three switching units S1b, S2b, S3b, each of which has two coupling elements S11b, S12b, S21b, S22b, S31b, S32b. For the transmission of power flows between the planetary gear stages P1b, P2b, P3b and/or for support against a transmission housing 15b, the multi-stage transmission 12b has a plurality of transmission elements 16b, 17b, 18b, 19b.

Das Mehrstufengetriebe 12b unterscheidet sich insbesondere in einer Anordnung der Planetenradstufen P1b, P2b, P3b von dem des ersten Ausführungsbeispiel. Das Mehrstufengetriebe 12b weist drei Ebenen auf, in denen die Planetenradstufen P1b, P2b, P3b angeordnet sind. Die zweite Planetenradstufe P2b ist in der ersten Ebene angeordnet. Die erste Planetenradstufe P1b ist in der zweiten Eben angeordnet. Die dritte Planetenradstufe P3b ist in der dritten Ebene angeordnet. Die erste Planetenradstufe P1b ist in axialer Richtung zwischen der zweiten Planetenradstufe P2b und der dritten Planetenradstufe P3b angeordnet. Durch die Umordnung der Planetenradstufen P1b, P2b ergibt sich eine geänderte Anordnung der Getriebeelemente 16b, 17b, 18b, 19b. Die erste Schalteinheit S1b ist getriebeeingangsseitig der zweiten Planetenradstufe P2b angeordnet. Die Schalteinheit S2b ist axial in Höhe der ersten Planetenradstufe P1b angeordnet.The multi-stage transmission 12b differs from that of the first embodiment in particular in the arrangement of the planetary gear stages P1b, P2b, P3b. The multi-stage transmission 12b has three levels in which the planetary gear stages P1b, P2b, P3b are arranged. The second planetary gear stage P2b is arranged in the first level. The first planetary gear stage P1b is arranged in the second level. The third planetary gear stage P3b is arranged in the third level. The first planetary gear stage P1b is arranged in the axial direction between the second planetary gear stage P2b and the third planetary gear stage P3b. The rearrangement of the planetary gear stages P1b, P2b results in a changed arrangement of the transmission elements 16b, 17b, 18b, 19b. The first switching unit S1b is arranged on the transmission input side of the second planetary gear stage P2b. The switching unit S2b is arranged axially at the level of the first planetary gear stage P1b.

5 zeigt als drittes Ausführungsbeispiel ein Getriebeschema eines Mehrstufengetriebes 12c für eine Antriebsvorrichtung mit einem Elektromotor und einem Achsantrieb. Das Mehrstufengetriebe 12c ist zumindest konstruktiv zur Schaltung von drei Vorwärtsgetriebegängen vorgesehen. Das Getriebeschema gleicht strukturell dem des ersten Ausführungsbeispiels. 5 shows, as a third exemplary embodiment, a transmission diagram of a multi-stage transmission 12c for a drive device with an electric motor and an axle drive. The multi-stage transmission 12c is at least structurally intended for switching three forward transmission gears. The transmission diagram is structurally similar to that of the first exemplary embodiment.

Das Mehrstufengetriebe 12c umfasst ein Getriebeeingangselement 13c zur drehfesten Anbindung des Elektromotors und ein Getriebeausgangselement 14c zur drehfesten Anbindung des Achsantriebs. Zudem umfasst das Mehrstufengetriebe 12c einen Zahnradsatz mit einer ersten Planetenradstufe P1c, einer zweiten Planetenradstufe P2c und einer dritten Planetenradstufe P3c, die jeweils ein Sonnenrad P11c, P21c, P31c, ein Hohlrad P13c, P23c, P33c und einen Planetenradträger P12c, P22c, P32c, welcher Planetenräder P14c, P24c, P34c in einer Kreisbahn um das entsprechende Sonnenrad P11c, P21c, P31c führt, aufweisen. Weiter umfasst das Mehrstufengetriebe 12c drei Schalteinheiten S1c, S2c, S3c, die jeweils zwei Kopplungselemente S11c, S12c, S21c, S22c, S31c, S32c aufweisen. Zur Übertragung von Leistungsflüssen zwischen den Planetenradstufen P1c, P2c, P3c und/oder zur Abstützung gegen ein Getriebegehäuse 15c umfasst das Mehrstufengetriebe 12c eine Mehrzahl von Getriebeelementen 16c, 17c, 18c, 19c.The multi-stage transmission 12c comprises a transmission input element 13c for the rotationally fixed connection of the electric motor and a transmission output element 14c for the rotationally fixed connection of the axle drive. In addition, the multi-stage transmission 12c comprises a gear set with a first planetary gear stage P1c, a second planetary gear stage P2c and a third planetary gear stage P3c, each of which has a sun gear P11c, P21c, P31c, a ring gear P13c, P23c, P33c and a planetary gear carrier P12c, P22c, P32c, which guides planetary gears P14c, P24c, P34c in a circular path around the corresponding sun gear P11c, P21c, P31c. The multi-stage transmission 12c further comprises three switching units S1c, S2c, S3c, each of which has two coupling elements S11c, S12c, S21c, S22c, S31c, S32c. To transmit power flows between the planetary gear stages P1c, P2c, P3c and/or to support against a transmission housing 15c, the multi-stage transmission 12c comprises a plurality of transmission elements 16c, 17c, 18c, 19c.

Das Mehrstufengetriebe 12c unterscheidet sich insbesondere in einer Anordnung der Planetenradstufen P1c, P2c, P3c von dem des ersten Ausführungsbeispiels. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel sind die erste Planetenradstufe P1c und die dritte Planetenradstufe P3c gestapelt angeordnet. Das Mehrstufengetriebe 12c weist zwei Ebenen auf, in denen die Planetenradstufen P1c, P2c, P3c angeordnet sind. Die zweite Planetenradstufe P2c ist in der ersten Ebene angeordnet. Die erste Planetenradstufe P1c und die dritte Planetenradstufe P3c sind in der zweiten Ebene angeordnet. Die erste Planetenradstufe P1c ist radial innerhalb der dritten Planetenradstufe P3c angeordnet. Die erste Schalteinheit S1c ist in axialer Richtung getriebeeingangsseitig der zweiten Planetenradstufe P2c angeordnet. Die zweite Schalteinheit S2c und die dritte Schalteinheit S3c sind in axialer Richtung zwischen der ersten Ebene, in der die zweite Planetenradstufe P2c angeordnet ist, und der zweiten Ebene, in der die Planetenradstufen P1c, P3c angeordnet sind, angeordnet.The multi-stage transmission 12c differs from that of the first embodiment in particular in an arrangement of the planetary gear stages P1c, P2c, P3c. In contrast to the first embodiment, the first planetary gear stage P1c and the third planetary gear stage P3c are arranged in a stacked manner. The multi-stage transmission 12c has two levels in which the planetary gear stages P1c, P2c, P3c are arranged. The second planetary gear stage P2c is arranged in the first level. The first planetary gear stage P1c and the third planetary gear stage P3c are arranged in the second level. The first planetary gear stage P1c is arranged radially within the third planetary gear stage P3c. The first switching unit S1c is arranged in the axial direction on the transmission input side of the second planetary gear stage P2c. The second switching unit S2c and the third switching unit S3c are arranged in the axial direction between the first plane in which the second planetary gear stage P2c is arranged and the second plane in which the planetary gear stages P1c, P3c are arranged.

Es hat sich gezeigt, dass jeweils die erste Schalteinheit S1a, S1b, S1c besonders vorteilhafter Weise als formschlüssige Schalteinheit ausgebildet ist. Durch die Ausbildung als der ersten Schalteinheit S1a, S1b, S1c als formschlüssige Schalteinheit zeigt sich, dass ein Wirkungsgrad der Antriebsvorrichtung erhöht werden kann, wobei insgesamt immer noch ein akzeptabler Schaltkomfort erreicht werden kann. Weiterhin kann der Wirkungsgrad der Antriebsvorrichtung dadurch weiter erhöht werden, dass jeweils die dritte Schalteinheit S3a, S3b, S3c als formschlüssige Schalteinheit ausgebildet ist. Auch hiermit kann noch ein akzeptabler Schaltkomfort erreicht werden. Nach eingehender Untersuchung aller Vor- und Nachteile erweist es sich als besonders vorteilhaft, jeweils sowohl die erste Schalteinheit S1a, S1b, S1c als auch die dritte Schalteinheit S3a, S3b, S3c als formschlüssige Schalteinheit auszubilden und jeweils die zweite Schalteinheit S2a, S2b, S2c als reibschlüssige Schalteinheit auszubilden.It has been shown that the first switching unit S1a, S1b, S1c is particularly advantageously designed as a positive-locking switching unit. By designing the first switching unit S1a, S1b, S1c as a positive-locking switching unit, it is shown that the efficiency of the drive device can be increased, while still achieving an acceptable level of switching comfort overall. The efficiency of the drive device can also be further increased by designing the third switching unit S3a, S3b, S3c as a positive-locking switching unit. This can also achieve an acceptable level of switching comfort. After a detailed investigation of all the advantages and disadvantages, it has proven particularly advantageous to design both the first switching unit S1a, S1b, S1c and the third switching unit S3a, S3b, S3c as a positive-locking switching unit and to design the second switching unit S2a, S2b, S2c as a friction-locking switching unit.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
Elektromotorelectric motor
1111
Achsantriebaxle drive
1212
Mehrstufengetriebemulti-stage transmission
1313
Getriebeeingangselementtransmission input element
1414
Getriebeausgangselementtransmission output element
1515
GetriebegehäuseGearbox housing
1616
Getriebeelementtransmission element
1717
Getriebeelementtransmission element
1818
Getriebeelementtransmission element
1919
Getriebeelementtransmission element
P1P1
Planetenradstufeplanetary gear stage
P11P11
SonnenradSun gear
P12P12
Planetenradträgerplanetary gear carrier
P13P13
Hohlradring gear
P14P14
PlanetenräderPlanetary gears
P2P2
Planetenradstufeplanetary gear stage
P21P21
SonnenradSun gear
P22P22
Planetenradtägerplanetary gear carrier
P23P23
Hohlradring gear
P24P24
PlanetenräderPlanetary gears
P3P3
Planetenrastufeplanetary gear stage
P31P31
SonnenradSun gear
P32P32
Planetenradträgerplanetary gear carrier
P33P33
Hohlradring gear
P34P34
PlanetenräderPlanetary gears
S1S1
Schalteinheitswitching unit
S11S11
Kopplungselementcoupling element
S12S12
Kopplungselementcoupling element
S2S2
Schalteinheitswitching unit
S21S21
Kopplungselementcoupling element
S22S22
Kopplungselementcoupling element
S3S3
Schalteinheitswitching unit
S31S31
Kopplungselementcoupling element
S32S32
Kopplungselementcoupling element
V1V1
Vorwärtsgetriebegangforward gear
V2V2
Vorwärtsgetriebegangforward gear
V3V3
Vorwärtsgetriebegangforward gear

Claims (8)

Antriebsvorrichtung mit zumindest einer Antriebseinheit, mit zumindest einem Achsantrieb (11a-c) und mit einem zwischen der Antriebseinheit und dem Achsantrieb (11a-c) angeordneten, zumindest konstruktiv zur Schaltung von drei Vorwärtsgetriebegängen (V1a-c, V2a-c, V3a-c) vorgesehenen Mehrstufengetriebe (12a-c), das genau drei wirkungsmäßig miteinander verbundene Planetenradstufen (P1a-c, P2a-c, P3a-c) mit Sonnenrädern (P11a-c, P21a-c, P31a-c), Hohlrädern (P13a-c, P23a-c, P33a-c) und Planetenradträgern (P12a-c, P22a-c, P32a-c), drei Schalteinheiten (S1a-c, S2a-c, S3a-c) mit jeweils zwei drehfest miteinander verbindbaren Kopplungselementen (S11a-c, S12a-c, S21a-c, S22a-c, S31a-c, S32a-c), ein Getriebeeingangselement (13a-c) zur drehfesten Anbindung der Antriebseinheit und ein Getriebeausgangselement (14a-c) zur drehfesten Anbindung des Achsantriebs (11a-c) aufweist, wobei das Getriebeeingangselement (13a-c) permanent drehfest mit dem Sonnenrad (P21a-c) der zweiten Planetenradstufe (P2a-c) verbunden ist, das Getriebeausgangselement (14a-c) permanent drehfest zumindest mit dem Planetenradträger (P32a-c) der dritten Planetenradstufe (P3a-c) verbunden ist und die dritte Schalteinheit (S3a-c) dazu vorgesehen ist, die dritte Planetenradstufe (P3a-c) zu verblocken, wobei der Planetenradträger (P22a-c) der zweiten Planetenradstufe (P2a-c) und das Hohlrad (P33a-c) der dritten Planetenradstufe (P3a-c) permanent drehfest miteinander verbunden sind, wobei der Planetenradträger (P12a-c) der ersten Planetenradstufe (P1a-c) gehäusefest angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (P11a-c) der ersten Planetenradstufe (P1a-c) und das Hohlrad (P23a-c) der zweiten Planetenradstufe (P2a-c) permanent drehfest miteinander verbunden sind, die erste Schalteinheit (S1a-c) dazu vorgesehen ist, den Planetenradträger (P22a-c) der zweiten Planetenradstufe (P2a-c) und das Hohlrad (P33a-c) der dritten Planetenradstufe (P3a-c) gehäusefest anzuordnen, die zweite Schalteinheit (S2a-c) dazu vorgesehen ist, das Hohlrad (P13a-c) der ersten Planetenradstufe (P1a-c) und das Sonnenrad (P31a-c) der dritten Planetenradstufe (P3a-c) gehäusefest anzuordnen.Drive device with at least one drive unit, with at least one axle drive (11a-c) and with a multi-stage transmission (12a-c) arranged between the drive unit and the axle drive (11a-c), at least structurally intended for switching three forward gears (V1a-c, V2a-c, V3a-c), which has exactly three operatively interconnected planetary gear stages (P1a-c, P2a-c, P3a-c) with sun gears (P11a-c, P21a-c, P31a-c), ring gears (P13a-c, P23a-c, P33a-c) and planetary gear carriers (P12a-c, P22a-c, P32a-c), three switching units (S1a-c, S2a-c, S3a-c) each with two coupling elements (S11a-c, S12a-c, S21a-c, S22a-c, S31a-c, S32a-c), a transmission input element (13a-c) for the rotationally fixed connection of the drive unit and a transmission output element (14a-c) for the rotationally fixed connection of the axle drive (11a-c), wherein the transmission input element (13a-c) is permanently rotationally fixedly connected to the sun gear (P21a-c) of the second planetary gear stage (P2a-c), the transmission output element (14a-c) is permanently rotationally fixedly connected at least to the planet gear carrier (P32a-c) of the third planetary gear stage (P3a-c) and the third switching unit (S3a-c) is provided to block the third planetary gear stage (P3a-c), wherein the planet gear carrier (P22a-c) of the second planetary gear stage (P2a-c) and the ring gear (P33a-c) of the third planetary gear stage (P3a-c) are permanently connected to one another in a rotationally fixed manner, wherein the planetary gear carrier (P12a-c) of the first planetary gear stage (P1a-c) is arranged fixedly to the housing, characterized in that the sun gear (P11a-c) of the first planetary gear stage (P1a-c) and the ring gear (P23a-c) of the second planetary gear stage (P2a-c) are permanently connected to one another in a rotationally fixed manner, the first switching unit (S1a-c) is provided for arranging the planetary gear carrier (P22a-c) of the second planetary gear stage (P2a-c) and the ring gear (P33a-c) of the third planetary gear stage (P3a-c) fixedly to the housing, the second switching unit (S2a-c) is provided for arranging the ring gear (P13a-c) of the first planetary gear stage (P1a-c) and the sun gear (P31a-c) of the third planetary gear stage (P3a-c) must be arranged fixed to the housing. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit einen Elektromotor (10a) aufweist.drive device according to Claim 1 , characterized in that the drive unit comprises an electric motor (10a). Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Schalteinheit (S3a-c) als eine formschlüssige Schalteinheit ausgebildet ist.drive device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the third switching unit (S3a-c) is designed as a positive-locking switching unit. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinheit (S1a-c) als eine formschlüssige Schalteinheit ausgebildet ist.Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the first switching unit (S1a-c) is designed as a positive-locking switching unit. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schalteinheit (S2a-c) als eine reibschlüssige Schalteinheit ausgebildet ist.Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the second switching unit (S2a-c) is designed as a frictional switching unit. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Planetenradstufe (P1c) und die dritte Planetenradstufe (P3c) gestapelt angeordnet sind.Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the first planetary gear stage (P1c) and the third planetary gear stage (P3c) are arranged stacked. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass jede der Schalteinheiten (S1a-c, S2a-c, S3a-c) genau einem der Vorwärtsgetriebegänge (V1a, V2a, V3a) zugeordnet ist.Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that each of the switching units (S1a-c, S2a-c, S3a-c) is assigned to exactly one of the forward transmission gears (V1a, V2a, V3a). Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsantrieb (11a) zumindest eine Achswelle aufweist, die das Getriebeeingangselement (13a), das Getriebeausgangselement (14a) und/oder den Elektromotor (10a) durchsetzt.drive device according to claim 2 , characterized in that the axle drive (11a) has at least one axle shaft which transmission input element (13a), the transmission output element (14a) and/or the electric motor (10a).
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