WO2024256287A1 - Electric drive device for a motor vehicle - Google Patents
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- F16H63/3475—Parking lock mechanisms or brakes in the transmission with electric actuating means, e.g. shift by wire using solenoids
Definitions
- the invention relates to an electric drive device for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with at least one such electric drive device. The invention also relates to a method for operating such an electric drive device.
- DE 102018201 822 A1 discloses an electric drive system for an electrically powered vehicle.
- DE 102021 123 019 A1 discloses a drive block of an electric motor vehicle drive.
- US 2018/0231105 A1 discloses a vehicle drive system.
- an electric drive for a vehicle is known from DE 10 2021 204 062 A1.
- the object of the present invention is to provide an electric drive device for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle, a motor vehicle with at least one such electric drive device and a method for operating such an electric drive device, so that a particularly advantageous, extensive functionality of the electric drive device and a particularly fast switching dynamics for the electric drive device can be achieved in a particularly space-saving manner.
- a first aspect of the invention relates to an electric drive device for a motor vehicle, also referred to simply as a vehicle.
- the motor vehicle which is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, has the electric drive device and can be driven by means of the electric drive device, in particular purely electrically.
- a motor vehicle has at least or exactly two vehicle axles arranged one after the other in the longitudinal direction of the motor vehicle and thus one behind the other, which are also simply referred to as axles.
- the respective vehicle axle has at least or exactly two vehicle wheels, which are also simply referred to as wheels.
- the respective vehicle wheels of the respective vehicle axle are arranged on opposite sides of the motor vehicle in the transverse direction of the motor vehicle.
- the vehicle wheels of the motor vehicle are ground contact elements by means of which the motor vehicle can be or is supported downwards on a ground in the vertical direction of the motor vehicle. If the motor vehicle is driven along the ground while the motor vehicle is supported downwards on the ground via the ground contact elements in the vertical direction of the motor vehicle, the ground contact elements roll, in particular directly, on the ground.
- at least or exactly one of the vehicle axles is designed as a drive axle, in particular as an electric drive axle, it being conceivable that both vehicle axles are designed as drive axles.
- the respective drive axle has, for example, in particular exactly, two electric drive devices according to the invention, namely a first electric drive device and a second electric drive device according to the invention.
- a first of the electric drive devices is assigned to a first of the vehicle wheels of the drive axle
- the second electric drive device of the drive axle is assigned to a second of the vehicle wheels of the drive axle
- the first vehicle wheel can be driven, in particular purely electrically, by means of the first electric drive device, in particular by bypassing the second vehicle wheel
- the second vehicle wheel can be driven, in particular purely electrically, by means of the second electric drive device, in particular by bypassing the first vehicle wheel.
- a so-called electric dual drive can be provided.
- the electric drive device is mentioned above and below, this means, unless otherwise stated, both the first electric drive device and the second electric drive device.
- the respective vehicle wheel that can be driven by means of the respective electric drive device is also referred to as the drive wheel or driven vehicle wheel.
- the electric drive device has an electric machine which has a rotor and a stator.
- the rotor can be driven by means of the stator and can thus be rotated about a machine axis of rotation relative to the stator.
- the electric machine can be driven via its rotor Provide drive torques by means of which the respective vehicle wheel, thus the respective drive wheel, can be driven, in particular purely electrically.
- the electric drive device also has an output shaft, which can be rotated about a shaft rotation axis relative to the housing, for example.
- the output shaft is arranged coaxially to the electric machine and thus coaxially to the rotor, so that the shaft rotation axis preferably coincides with the machine rotation axis.
- at least one gear element is provided which, when it is not connected to the housing in a rotationally fixed manner, can be rotated about a main rotation axis relative to the housing, wherein the gear element and further gear elements provided in the electric drive device are preferably arranged coaxially to one another.
- the gear element and the further gear elements provided in the electric drive device are arranged coaxially to the output shaft and/or coaxially to the electric machine, so that the main rotation axis preferably coincides with the shaft rotation axis and/or with the machine rotation axis.
- the electric drive device has at least two drive elements, namely the output shaft and at least the gear element. In other words, at least the output shaft and the gear element are provided as drive elements of the electric drive device.
- the electric drive device also has a switching device, for example one that can be actuated electromagnetically, which can be switched between at least two switching positions, namely a first switching state and a second switching state.
- a switching device for example one that can be actuated electromagnetically, which can be switched between at least two switching positions, namely a first switching state and a second switching state.
- hydraulic or purely electromechanical actuation is also conceivable.
- the first switching state for example, a transmission element is connected to the output shaft in a rotationally fixed manner by means of the switching device.
- the output shaft is decoupled from both the housing and the transmission element and is therefore rotatable relative to the housing and relative to the transmission element, in particular about the shaft rotation axis and/or about the main rotation axis.
- the switching device has a first freewheel, for example electromagnetically switchable, which has a torque-transmitting, in particular rotationally fixed, connection with one of the drive elements, in particular with the gear element, coupled, in particular rotationally connected to the gear element, first disk body which has first recesses.
- the first freewheel has a torque-transmitting, in particular rotationally coupled, to the other drive element, in particular with the output shaft, in particular rotationally connected to the output shaft, second disk body which is preferably arranged coaxially to the first disk body.
- the first freewheel has first plates which are held movably, in particular pivotably, on the second disk body, which are also referred to as first locking bodies or are first locking bodies of the first freewheel.
- the first freewheel can be switched, for example electromagnetically, between a locking state and a release state.
- the locking state is a first state or is also referred to as the first state
- the release state is a second state or is also referred to as the second state.
- the first plates can be or are inserted into the first recesses, whereby in the locked state the first disk body is secured against rotation about an axis of rotation in a first direction of rotation relative to the second disk body, so that in the locked state the second disk body can be driven by the first disk body in the first direction of rotation via the first plates and can therefore be rotated in the first direction of rotation about the axis of rotation relative to the housing.
- the disk bodies are arranged coaxially to one another.
- the axis of rotation preferably coincides with the shaft axis of rotation and/or with the main axis of rotation and/or with the machine axis of rotation, so that the disk bodies are preferably arranged coaxially to the output shaft and/or coaxially to the gear elements and/or coaxially to the electric machine, thus coaxially to the rotor.
- the first plates cannot be inserted into the first recesses, whereby the first disk body can be rotated in the first direction of rotation about the axis of rotation relative to the second disk body and preferably also relative to the housing.
- the first freewheel is active by, for example, electromagnetically controlling the switching device and can therefore be switched from one of the states to the other state and preferably from the other state to one state.
- the first freewheel can therefore be switched between the locked state and the release state as required.
- the switching device also has a self-triggering and thus passive second freewheel, which has a third disk body that is coupled to a first of the drive elements, in particular the transmission element, in a torque-transmitting, in particular rotationally fixed manner, and is in particular rotationally fixedly connected to the transmission element, wherein the third disk body preferably has second recesses.
- the second freewheel has a fourth disk body that is coupled to a second of the drive elements, in particular the output shaft, in a torque-transmitting, in particular rotationally fixed manner, and is in particular rotationally fixedly connected to the output shaft, and is preferably arranged coaxially to the third disk body.
- the third disk body and the fourth disk body are preferably arranged coaxially to one another, wherein it is preferably provided that the third disk body and the fourth disk body are arranged coaxially to the output shaft and/or coaxially to the transmission elements and/or coaxially to the electric machine, and thus coaxially to the rotor.
- the second freewheel automatically, i.e.
- the first disk body and the third disk body are preferably formed integrally with one another, thus made from a single piece.
- first disk body and the third disk body are preferably not formed as parts formed separately from one another and joined together, but rather the first disk body and the third disk body are preferably formed integrally with one another, i.e. formed from a single piece and thus formed by a body made integrally, thus from a single piece and thus formed as a monoblock.
- the second disk body and the fourth disk body are integrally formed with one another, thus formed from a single piece.
- the first plates can be inserted or are inserted into the first recesses and remain in particular in the first recesses, as a result of which the second disk body entrains the first disk body in the second direction of rotation via the first plates and thus drives it, thus rotating it about the axis of rotation in the second direction of rotation relative to the housing.
- first Recesses and the second recesses are arranged at the same height, in particular on the same diameter or radius, when viewed in the radial direction of the drive device.
- a large number of plates can be used.
- the first plates and the second plates are arranged alternately one after the other when viewed in the circumferential direction of the drive device around the axis of rotation. This makes it possible to provide particularly advantageous support.
- the second plates are, for example, movable, in particular pivotable, held on the fourth disk body and are thereby connected to the fourth disk body in a rotationally fixed manner, for example with respect to the axis of rotation.
- the second plates are second locking bodies of the second freewheel or are also connected as second locking bodies of the second freewheel.
- the second plates can be inserted or are inserted into the second recesses and remain in particular in the second recesses, whereby the third disk body takes the fourth disk body in the second direction of rotation via the second plates and thus drives it, thus rotating it about the axis of rotation relative to the housing in the second direction of rotation.
- the respective disc bodies of the respective freewheel interact in a particularly form-fitting manner via the respective plates of the respective freewheel, whereby, as described above, one of the respective disc bodies of the respective freewheel can be driven about the axis of rotation in the respective direction of rotation to the other disc body of the respective freewheel.
- the gear element takes the output shaft with it via the second freewheel and can thus be rotated in the second direction of rotation about the associated element axis of rotation, the i.e., it rotates relative to the housing around the element rotation axis belonging to the output shaft, which is, for example, the shaft rotation axis.
- the rotor in the release state, can rotate the output shaft in the second direction of rotation via the gear element and the second freewheel around the associated element rotation axis, i.e. around the element rotation axis belonging to the output shaft and in particular around the shaft rotation axis relative to the housing, whereby, for example, the vehicle wheel (drive wheel) that can be driven by means of the drive device and is thus assigned to the drive device can be rotated relative to the housing around a wheel rotation axis in a first wheel rotation direction.
- the vehicle motor vehicle
- the first direction of movement runs, for example, in the vehicle's longitudinal direction from the rear to the front. front, so that the vehicle can be powered by the electric motor and thus driven forward.
- the transmission element In the release state of the first freewheel, the transmission element is rotatable about the associated element axis of rotation, i.e. about the element axis of rotation belonging to the transmission element, which is, for example, the main axis of rotation, in the first direction of rotation relative to the output shaft and preferably also relative to the housing, without driving the output shaft about the associated element axis of rotation, i.e. about the element axis of rotation belonging to the output shaft, which is, for example, the shaft axis of rotation, in the first direction of rotation.
- the third gear element were driven, in particular by means of the rotor, about the associated element axis of rotation, i.e.
- the gear element would rotate about the associated element axis of rotation, i.e. about the element axis of rotation belonging to the gear element in the first direction of rotation relative to the output shaft without driving the output shaft in the first direction of rotation about the element axis of rotation belonging to the output shaft, since in the release state the output shaft cannot be driven in the first direction of rotation by the gear element about the element axis of rotation belonging to the output shaft in the first direction of rotation either via the first freewheel or via the second freewheel.
- torques which are intended or designed to drive the output shaft in the first direction of rotation cannot be transmitted from the transmission element to the output shaft via the first freewheel or the second freewheel.
- the output shaft can be rotated about the element rotation axis belonging to the output shaft in the second direction of rotation relative to the transmission element and preferably also relative to the housing, without driving the transmission element about the element rotation axis (main axis of rotation) belonging to the transmission element in the second direction of rotation.
- the output shaft in particular by means of the vehicle wheel, were driven about the associated element rotation axis (shaft rotation axis) belonging to the output shaft in the second direction of rotation and thereby rotated about the element rotation axis belonging to the output shaft in the second direction of rotation relative to the housing, the output shaft would rotate about the element rotation axis belonging to the output shaft in the second direction of rotation relative to the transmission element. without driving the gear element in the second direction of rotation about the element axis of rotation belonging to the gear element, since in the release state the gear element cannot be driven in the second direction of rotation by the output shaft about the element axis of rotation belonging to the gear element in the second direction of rotation either via the first freewheel or via the second freewheel.
- a neutral state also designated N, is set, i.e. activated.
- the gear element In the release state of the first freewheel, for example, the gear element can be driven by the output shaft via the second freewheel about the element axis of rotation belonging to the third gear element (main axis of rotation) in the first direction of rotation and can therefore be rotated relative to the housing about the element axis of rotation belonging to the third gear element in the first direction of rotation.
- the output shaft is driven, in particular by means of the vehicle wheel, about the element axis of rotation belonging to the output shaft (shaft axis of rotation) in the first direction of rotation and is therefore rotated about the element axis of rotation belonging to the output shaft in the first direction of rotation relative to the housing, then the output shaft takes the gear element with it via the second freewheel, as a result of which the gear element is rotated in the first direction of rotation about the element axis of rotation belonging to the third gear element relative to the housing, i.e. is rotated along with it.
- the vehicle wheel rotates about the wheel axis of rotation in a second wheel direction of rotation opposite to the first wheel direction of rotation, in particular relative to the housing, as a result of which the vehicle wheel drives the output shaft about the element axis of rotation belonging to the output shaft in the first direction of rotation and thereby rotates relative to the housing about the element axis of rotation belonging to the output shaft in the first direction of rotation.
- the output shaft takes the gear element with it via the second freewheel, which is thus rotated about the element axis of rotation belonging to the third gear element in the first direction of rotation relative to the housing.
- the output shaft in the release state can be driven by the third gear element in the second direction of rotation about the associated element axis of rotation, i.e. about the element axis of rotation (shaft axis of rotation) belonging to the output shaft, in the release state of the first freewheel, or that in the release state of the first freewheel, the third gear element can be driven by the output shaft in the first direction of rotation about the element axis of rotation belonging to the third gear element, in the release state, for example, and preferably also in the lock state, no torques acting in the second direction of rotation about the element axis of rotation belonging to the third gear element can be transmitted from the third gear element to the output shaft via the first freewheel, and since, for example, in the release state, and preferably also in the lock state, no torques acting in the first direction of rotation about the element axis of rotation belonging to the output shaft can be transmitted from the output shaft to the gear element via the first freewheel.
- the output shaft can be driven by the third gear element via the second freewheel about the element axis of rotation belonging to the output shaft (shaft axis of rotation) in the second direction of rotation and can thus be rotated relative to the housing about the element axis of rotation belonging to the output shaft in the second direction of rotation, since when the gear element, in particular by means of the rotor, in the release state of the first freewheel about the element axis of rotation belonging to the third gear element Element rotation axis (main rotation axis) is driven in the second direction of rotation and is thereby rotated about the element rotation axis belonging to the third gear element in the second direction of rotation relative to the housing, the gear element takes the output shaft along with it via the second freewheel and thus rotates in the second direction of rotation about the element rotation axis belonging to the output shaft relative to the housing, that is to say rotates along with it.
- the output shaft can be driven by the third gear element via the first freewheel about the element axis of rotation (shaft axis of rotation) belonging to the output shaft in the first direction of rotation and can therefore be rotated relative to the housing about the element axis of rotation (shaft axis of rotation) belonging to the output shaft in the first direction of rotation, since when the gear element, in particular by means of the rotor, is driven in the locked state of the first freewheel about the element axis of rotation (main axis of rotation) belonging to the third gear element in the first direction of rotation and is therefore rotated about the associated element axis of rotation, i.e.
- the gear element takes the output shaft with it via the first freewheel and thus rotates in the first direction of rotation about the element axis of rotation (shaft axis of rotation) belonging to the output shaft relative to the housing, i.e. rotates with it.
- the rotor can rotate the output shaft about the element axis of rotation belonging to the output shaft relative to the housing in the first direction of rotation via the gear element and the second freewheel, whereby, for example, the vehicle wheel can be rotated relative to the housing about the wheel axis of rotation in the second wheel direction of rotation.
- the vehicle in the locked state, the vehicle can be driven and thus driven in the second direction of movement and thus driven, so that, for example, the vehicle can be driven backwards, i.e. driven backwards.
- the transmission element In the locked state of the first freewheel, for example, the transmission element can be driven by the output shaft via the first freewheel about the element axis of rotation belonging to the third transmission element (main axis of rotation) in the second direction of rotation and can thus be rotated relative to the housing about the element axis of rotation belonging to the third transmission element in the second direction of rotation.
- the output shaft is driven, in particular by means of the vehicle wheel (drive wheel), about the element axis of rotation belonging to the output shaft in the second direction of rotation and can thus be rotated about the element axis of rotation belonging to the output shaft
- the output shaft takes the gear element along with it via the first freewheel, whereby the gear element is rotated in the second direction of rotation about the element rotation axis belonging to the third gear element relative to the housing, i.e. is rotated along with it.
- the gear element can drive the rotor and thus the electric machine, which can thereby be operated in generator mode and thus as a generator.
- recuperation mode and thus recuperation, can be implemented, wherein in the recuperation mode, i.e. during recuperation, the electric machine is driven via the rotor, the gear element, the first freewheel and the output shaft by the vehicle wheel and thus by means of kinetic energy of the motor vehicle, in particular as it rolls forwards.
- the kinetic energy of the motor vehicle is converted by means of the generator into electrical energy, which can or will be provided, for example, by the generator.
- the electrical energy provided by the generator can be stored, for example, in an electrical energy storage device of the motor vehicle, also referred to as a battery, wherein the electrical energy storage device is preferably a high-voltage component whose electrical voltage, in particular electrical operating or nominal voltage, is preferably greater than 50 volts, in particular greater than 60 volts, and very preferably amounts to several 100 volts.
- the electrical energy storage device is preferably a high-voltage component whose electrical voltage, in particular electrical operating or nominal voltage, is preferably greater than 50 volts, in particular greater than 60 volts, and very preferably amounts to several 100 volts.
- the gear element In the release state of the first freewheel, for example, as in the release state, the gear element can be driven by the output shaft via the second freewheel about the element axis of rotation belonging to the third gear element (main axis of rotation) in the first direction of rotation and can therefore be rotated relative to the housing about the element axis of rotation belonging to the third gear element in the first direction of rotation.
- the output shaft is driven, in particular by means of the vehicle wheel, about the element axis of rotation belonging to the output shaft in the first direction of rotation and is therefore rotated about the element axis of rotation belonging to the output shaft in the first direction of rotation relative to the housing, then the output shaft takes the gear element with it via the second freewheel, whereby the gear element is rotated, i.e. rotated along, in the first direction of rotation about the element axis of rotation belonging to the third gear element relative to the housing.
- the output shaft in the locked state, as in the released state, can be driven by the third gear element in the second direction of rotation about the associated element axis of rotation, i.e. about the element axis of rotation belonging to the output shaft, in relation to the freewheels exclusively via the second freewheel, or that in the released state of the first freewheel, the gear element can be driven by the output shaft in the first direction of rotation about the element axis of rotation belonging to the third gear element, in relation to the freewheels exclusively via the second freewheel, since, for example, in the locked state and preferably also in a released state, no torques acting in the second direction of rotation about the element axis of rotation belonging to the third gear element can be transmitted from the third gear element to the output shaft via the first freewheel, and since, for example, in the locked state and preferably also in the released state, no torques acting in the first direction of rotation about the element axis of rotation belonging to the output shaft can be transmitted from the output shaft to the gear element via the first freewheel
- the output shaft in the locked state can be driven by the third gear element in the first direction of rotation in relation to the freewheels exclusively via the first freewheel about the element axis of rotation belonging to the output shaft, or that in the locked state of the first freewheel the gear element can be driven by the output shaft in the second direction of rotation in relation to the freewheels exclusively via the first freewheel about the element axis of rotation belonging to the third gear element, since, for example, in the locked state and preferably also in the released state via the second freewheel, no torques acting about the element axis of rotation belonging to the third gear element in the first direction of rotation can be transmitted from the third gear element to the output shaft and since, for example, in the locked state and preferably also in the released state via the second freewheel, no torques acting about the element axis of rotation belonging to the output shaft in the second direction of rotation can be transmitted from the output shaft to the gear element, and therefore cannot be transmitted.
- the first disk body and the second disk body are connected to one another in a rotationally fixed manner, in particular both in a first effective direction running around the axis of rotation and in a second effective direction running around the axis of rotation and opposite to the first effective direction.
- the respective effective direction coincides with the respective Element rotation axis.
- the third disk body and the fourth disk body are rotationally connected to one another, both in the first effective direction and in the second effective direction.
- the gear element is rotationally connected to the output shaft.
- a driving state also designated D is set, i.e. activated.
- the first switching state is the driving state designated D
- the second switching state is the neutral state designated N.
- the feature that two components, such as the drive elements in the locked state of the first freewheel, i.e. the gear element and the output shaft, are connected to one another in a rotationally fixed manner is to be understood as meaning that the components connected to one another in a rotationally fixed manner are arranged coaxially to one another and, in particular when the components are driven, rotate together or simultaneously about a component rotation axis common to the components, such as the respective element rotation axis, at the same angular velocity, in particular relative to the housing.
- two components such as the first drive element and the third disk body are permanently connected or coupled to one another in a torque-transmitting manner
- a switching element is not provided which can be switched between a coupling state that connects or couples the components to one another in a torque-transmitting manner and a decoupling state in which no torque can be transmitted between the components via the switching element, but rather the components are always and therefore permanently torque-transmitting, i.e. connected or coupled to one another in such a way that a torque can be transmitted between the components.
- one of the components can be driven by the other component or vice versa.
- the feature that two components such as the gear element with the output shaft are permanently connected or coupled to one another in a rotationally stable manner is to be understood as meaning that a switching element is not provided which can be switched between a coupling state that connects or couples the components to one another in a rotationally stable manner and an uncoupling state in which the components are uncoupled from one another and can be rotated relative to one another so that no torque can be transmitted between the components, but rather the components are always or always, and therefore permanently, connected or coupled to one another in a rotationally stable manner.
- the feature that two components can be connected or coupled to one another in a rotationally stable manner is to be understood as meaning that the components are assigned a switching element which can be switched between at least one coupling state and at least one uncoupling state.
- the components are connected or coupled to one another in a rotationally stable manner by means of the assigned switching element.
- the components are uncoupled from one another so that in the uncoupling state the components can be rotated relative to one another about the component rotation axis.
- two components can be connected or coupled to one another in a torque-transmitting manner.
- the feature that two components can be connected or coupled to one another in a torque-transmitting manner means that the components are assigned a switching element that can be switched between at least one connection state and at least one release state.
- the components are coupled or connected to one another in a torque-transmitting manner by means of the switching element, so that torques can be transmitted between the components via the switching element.
- the components are decoupled from one another, so that in the release state no torque can be transmitted between the components via the switching element.
- the electric drive device also has a planetary gear, via which the drive wheel can be driven by the rotor, which can be driven by the electric machine, in particular purely electrically.
- the planetary gear has, in particular, at least or exactly three gear elements, namely a sun gear, a ring gear and a planet carrier, which is also referred to as a web.
- Planetary gears of the planetary gear are attached to the planet carrier. held rotatably, with the planet gears forming a planetary gear set.
- the respective planet gear meshes, for example, with the sun gear and with the ring gear, with meshing of the sun gear with the ring gear in particular not occurring, and therefore not being provided.
- a first of the gear elements is, in particular permanently, connected to the rotor in a rotationally fixed manner.
- the first gear element is the sun gear.
- a second of the gear elements is, in particular permanently, connected to a housing of the electric drive device, with the second gear element preferably being the ring gear.
- the electric drive device also has an output shaft, which is provided in particular in addition to the gear elements and which is, for example, rotatable about a shaft rotation axis relative to the housing.
- the output shaft is arranged coaxially to the electric machine and thus coaxially to the rotor, so that the shaft rotation axis preferably coincides with the machine rotation axis.
- the respective gear element when it is not rotationally fixedly connected to the housing, is rotatable about a main rotation axis relative to the housing, with the gear elements preferably being arranged coaxially to one another. Furthermore, it is preferably provided that the gear elements are arranged coaxially to the output shaft and/or coaxially to the electric machine, so that the main axis of rotation preferably coincides with the shaft axis of rotation and/or with the machine axis of rotation.
- the electric drive device has two drive elements, namely the output shaft and the third gear element. In other words, the output shaft and the third gear element are the drive elements of the electric drive device.
- the self-releasing, second freewheel enables spontaneous engagement or activation of driving state D. It is advantageous to orient the second plates of the second, self-releasing freewheel in such a way that the second plates of the self-releasing freewheel lock in a traction mode when the motor vehicle is driving forward, i.e. when the motor vehicle is driving forward in the longitudinal direction of the vehicle, which enables spontaneous acceleration and spontaneous engagement of driving state D, in particular in comparison to a switching element such as a claw clutch or a switchable freewheel element, which must be actively engaged by means of an actuating device.
- the second plates are arranged in the fourth disk body and are inserted into the can be inserted into the second recesses of the third disc body provided for this purpose.
- a further embodiment is characterized in that the second self-triggering freewheel is arranged radially within the first switchable freewheel, thus in the radial direction of the drive device and thus of the electric machine, further inside than the first switchable freewheel, which allows a particularly compact design to be presented.
- the radial direction of the drive device of the electric machine runs perpendicular to the machine's axis of rotation.
- this allows the switching device to be designed to be very narrow, for example disc-shaped, particularly in the axial direction and thus along the machine's axis of rotation, so that a particularly space-efficient design can be presented.
- the first gear element is a sun gear
- the second gear element is a ring gear
- the third gear element is the planet carrier, also referred to as a web. This makes it possible to have a particularly compact design of the drive device.
- the first disk body and/or the third disk body is connected, in particular permanently, in a rotationally fixed manner to the third gear element and is arranged axially adjacent to the planetary gears, and thus to the planetary gear set.
- the switching device has an actuator that can be actuated electromagnetically, for example, and a sliding element that has axially directed compression springs, i.e. those that run in the axial direction of the electric drive device and thus of the electric machine, which each rest against the first plate of the first freewheel, with the compression springs protruding into windows provided for this purpose in the second disk body of the first freewheel.
- a further embodiment of the invention is characterized in that the second disk body is mounted radially and in particular rotatably on a rotor shaft of the rotor on the one hand and on the housing on the other hand, whereby a particularly compact design can be ensured.
- the switching device has a switchable third freewheel, which can be switched between a third state and a fourth state.
- the third state is a second locking state, in which the output shaft is connected to the housing in a rotationally fixed manner by means of the third freewheel.
- the fourth state is a second release state, in which the output shaft can be rotated in at least or exactly one of the directions of rotation relative to the housing.
- the output shaft in the third state (second locking state), the output shaft is connected to the housing in a rotationally fixed manner by means of the third freewheel, so that in particular the output shaft can be rotated about the shaft rotation axis in neither the first direction of rotation nor the second direction of rotation relative to the housing.
- the output shaft can be rotated in particular about its shaft rotation axis or about the rotation axis in at least or exactly one of the directions of rotation, in particular in both directions of rotation, relative to the housing.
- a parking state also designated P is activated, i.e. engaged.
- the shaft and thus the vehicle wheel are secured against rotation relative to the housing, creating a parking lock which is engaged, i.e. activated, in the second locking state.
- the parking lock is engaged, the motor vehicle is secured against unwanted rolling away, which is particularly advantageous when the motor vehicle is parked on or on a slope.
- the third freewheel allows relative rotations between the output shaft and the housing, in particular via the shaft rotation axis and preferably both in the first direction of rotation and in the second direction of rotation, so that the motor vehicle can roll and in particular be driven as described above.
- the invention enables a particularly space-efficient implementation of the parking lock.
- the third freewheel has, for example, third plates which can be inserted, for example, in a first angular position to one of the directions of rotation into third recesses provided for this purpose in a fifth disk body. Furthermore, the third freewheel has, for example, fourth plates which can be inserted, for example, in a second angular position to the other direction of rotation opposite to one direction of rotation into fourth recesses provided for this purpose in the fifth disk body.
- the plates of the freewheels are or act as the locking body of the freewheel, by means of which a particularly advantageous, rotationally fixed connection of the drive elements to the housing via the disk bodies can be achieved.
- the plates of the third freewheel enable a particularly high and in particular radially symmetrical torque transmission, in particular by distributing a force or a torque to the multiple plates of the third freewheel, in particular in comparison to a classic parking lock when the parking lock is engaged with only one tooth contact.
- particularly high parking lock loads can also be transmitted or supported, so that the motor vehicle can be secured particularly advantageously against possible rolling away.
- the invention enables a particularly advantageous positioning of the parking lock on an output of the drive device, so that an external actuation of the parking lock, and thus of the gearshift, can be achieved in a simple manner.
- the switchable third freewheel is arranged, for example, at least substantially in an axial region of the switchable first freewheel and radially outside the switchable first freewheel.
- the fifth disk body is, for example, attached axially next to the ring gear, in particular via a spline, to the housing and is connected to the housing in a rotationally fixed manner.
- the fifth disk body is arranged, for example, at least substantially in an axial region of the first disk body and radially outside the first disk body.
- the sliding element has, for example, axially directed second compression springs, which each rest against the third plate of the third freewheel, wherein the second compression springs protrude into windows provided for this purpose in the second disk body.
- a second aspect of the invention relates to a motor vehicle, also referred to simply as a vehicle and preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, which has at least one electric drive device according to the first aspect of the invention, wherein the motor vehicle preferably has at least or exactly two electric drive devices according to the first aspect of the invention.
- Advantages and advantageous embodiments of the first aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous embodiments of the second aspect of the invention and vice versa.
- a third aspect of the invention relates to a method for operating an electric drive device according to the first aspect of the invention.
- Advantages and advantageous embodiments of the first aspect and the second aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous embodiments of the third aspect of the invention and vice versa.
- Fig. 1 is a schematic representation of an electric drive device for a motor vehicle
- Fig. 2 shows a partial schematic longitudinal sectional view of a first embodiment of the electric drive device
- Fig. 3 shows a partial schematic longitudinal sectional view of a second embodiment of the electric drive device
- Fig. 4 shows partial schematic sectional views of an optionally provided freewheel of the electric drive device.
- Fig. 1 shows a schematic representation of an electric drive device 10 for a motor vehicle, also referred to simply as a vehicle.
- Fig. 2 shows a first embodiment of the drive device 10
- Fig. 3 shows a second embodiment of the drive device 10.
- the electric drive device 10 has an electric machine 12, which is designed, for example, as an axial flux motor, and thus as an axial flux machine (AFM).
- the electric machine 12 has a stator 14 and a rotor 16, which can be driven by means of the stator 14 and can therefore be rotated about a machine axis of rotation relative to the stator 14.
- the machine axis of rotation coincides with a main axis of rotation 18, which is also simply referred to as the axis of rotation.
- the drive device 10 is assigned to at least or exactly one vehicle wheel 20, which is also simply referred to as a wheel and is shown particularly schematically in Fig. 1, which is also referred to as the drive wheel and can be driven by means of the electric drive device 10, in particular purely electrically.
- the drive device 10 has a planetary gear 22, via which the vehicle wheel 20, which is also referred to as the drive wheel, can be driven by means of the electric machine 12, in particular purely electrically.
- the drive device 10 also has a housing 24, which is shown particularly schematically in Fig. 1, wherein, for example, the planetary gear 22 is arranged in the housing 24.
- the stator 14 is connected to the housing 24 in a rotationally fixed manner, in particular permanently.
- the planetary gear 22 has three gear elements, namely a sun gear 26, a ring gear 28 and a planet carrier 30, also simply referred to as a web.
- the sun gear 26 is a first of the gear elements
- the ring gear 28 is a second of the gear elements
- the planet carrier 30 is the third gear element of the planetary gear 22.
- the planetary gear 22 also has planet gears, of which one planet gear is shown particularly schematically in Fig. 1 and is designated 32.
- the respective planet gear 32 is rotatably held, in particular mounted, on the planet carrier 30.
- the drive device 10 also has an output shaft 34 provided in addition to the gear elements, which can be rotated about a shaft axis relative to the housing 24 when the output shaft 34, which is also simply referred to as a shaft, is not connected to the housing 24 in a rotationally fixed manner.
- the shaft rotation axis coincides with the main rotation axis 18, so that when the output shaft 34 is not connected to the housing 24 in a rotationally fixed manner, the output shaft 34 can rotate about the main rotation axis 18 relative to the housing 24.
- the vehicle wheel 20 can be driven by the output shaft 34, so that the vehicle wheel 20 can be driven by the planetary gear 22 via the output shaft 34.
- the planetary gear 22 can be driven by the rotor 16. From Fig.
- the sun gear 26 (first gear element), in particular permanently, rotationally connected to the rotor 16, in particular a rotor shaft 36 of the rotor 16.
- the ring gear 28 (second gear element) is, in particular permanently, rotationally connected to the housing 24.
- the output shaft 34 and the planet carrier 30 (third gear element) are output elements of the electric drive device 10.
- the drive device 10 also has a switching device 38, which can be actuated in particular electromagnetically and which, in the embodiment shown in Fig. 1, can be switched between three switching states, namely a first switching state D, a second switching state N and a third switching state P.
- the first switching state D is also referred to as the driving state
- the second switching state N is also referred to as the neutral state
- the third switching state P is also referred to as the parking state, in which a parking lock, in particular a mechanical one, is created. If the parking lock, in particular a mechanical one, is engaged, and thus the switching state P is activated, the vehicle wheel 20 is mechanically secured against rotations relative to the housing 24, so that the motor vehicle is secured against undesired rolling away.
- the switching device 38 can be switched over with respect to the switching states D, N and P exclusively between the switching state D (driving state) and the switching state N (neutral state), so that in the second embodiment the parking lock is not implemented.
- the switching device 38 has a switchable first freewheel 40 and a self-triggering and thus passive second freewheel 42.
- the switchable first freewheel 40 has a first disk body 44 with first recesses 46, which is connected, in particular, permanently and non-rotatably to the planet carrier 30.
- the freewheel 40 has a second disk body 48, which is connected, in particular, permanently and non-rotatably to the output shaft 34.
- the freewheel 40 also comprises first plates 50 which are held movably, in particular pivotably, on the second disk body 48.
- the first freewheel 40 can be switched between a blocking state as the first state and a release state, also referred to as the first release state, as the second state, in particular by actively and in particular electromagnetically controlling or operating the switching device 38.
- the first plates 50 can be or are inserted into the corresponding, first recesses 46 of the disk body 44, whereby in the blocking state the first disk body 44 and thus the planet carrier 30 (third gear element) is secured against rotation about the main axis of rotation 18 in a first direction of rotation relative to the second disk body 48 and thus relative to the output shaft 34, so that in the locked state the second disk body 48 and thus the output shaft 34 can be driven via the first plates 50 by the first disk body 44 and thus by the first disk body 44 and thus by the planet carrier 30 (web) in the first direction of rotation about the main axis of rotation 18 and can thus be rotated in the first direction of rotation about the main axis of rotation 18 relative to the housing 24.
- the first direction of rotation running around the main axis of rotation 18 (axis of rotation) is illustrated by an arrow D1 and the second direction of rotation running around the main axis of rotation 18 (axis of rotation) is illustrated by an arrow D2.
- the directions of rotation D1 and D2 run around the main axis of rotation 18 and are in opposite directions.
- the first direction of rotation running around the main axis of rotation 18 is illustrated by an arrow D1.
- An arrow D2 illustrates a second direction of rotation running around the main axis of rotation 18 and is opposite to the first direction of rotation. The directions of rotation therefore run around the main axis of rotation 18 and the directions of rotation are in opposite directions.
- the first freewheel 40 can be actively switched from one of the states to the other state and/or from the other state to one state by active and thereby electrical and/or electromagnetic control, i.e. by, for example, electrical, in particular electromagnetic, actuation of the switching device 38.
- the freewheel 40 can thus be switched between the first state and the second state, i.e. between the first release state and the first blocking state, as required.
- the passive, second freewheel 42 has a third disk body 52, which is connected in particular permanently and in a rotationally fixed manner to the planet carrier 30, and a fourth disk body 54, which is connected in particular permanently and in a rotationally fixed manner to the output shaft 34.
- the third disk body 52 has second recesses 56 in the present case, wherein the freewheel 42 has second plates 58 which are movably, in particular pivotably, held on the disk body 54.
- the plates 50 are connected to the disk body 48 in a rotationally fixed manner with respect to the main axis of rotation 18, in particular permanently, so that relative movements between the respective plates 50 and the disk body 48 about the main axis of rotation 18 are prevented.
- the plates 58 are connected to the disk body 54 in a rotationally fixed manner with respect to the main axis of rotation 18, in particular permanently, so that relative rotations between the respective second plate 58 and the disk body 54 about the main axis of rotation 18 are prevented, and are therefore prevented.
- the passive, second freewheel 42 automatically, i.e. without being actively controlled, secures the third disk body 52 and thus the planet carrier 30 by means of the second plates 58 against rotation about the main axis of rotation 18 in the second direction of rotation relative to the fourth disk body 54 and thus relative to the output shaft 34, whereby the fourth disk body 54 and thus the output shaft 34 can be driven via the second plates 58 by the third disk body 52 and thus by the planet carrier 30 in the second direction of rotation and can therefore be rotated in the second direction of rotation of the main axis of rotation 18 relative to the housing 24.
- the passive, second freewheel 42 automatically and thus, without being actively controlled, releases the third disk body 52 and thus the planet carrier 30 for rotation in the first direction of rotation (arrow D1) about the main axis of rotation 18 relative to the fourth disk body 54 and thus relative to the output shaft 34.
- the electric machine 12 is designed to drive the planet carrier 30 in such a way that the planet carrier 30 is rotated about the main axis of rotation 18 in the first direction of rotation (arrow D1) relative to the housing 24. This can, for example, cause the motor vehicle to travel forwards in the longitudinal direction of the motor vehicle. Furthermore, the electric machine 12 is designed to drive the planet carrier 30 in such a way that the planet carrier 30 is rotated about the main axis of rotation 18 in the second direction of rotation (arrow D2) relative to the housing 24. This can, for example, cause the motor vehicle to travel backwards in the longitudinal direction of the vehicle, in particular when and for example only when the switchable first freewheel 40 is in the first locked state.
- the Vehicle wheel 20 drives the output shaft 34 such that the output shaft 34 is rotated about the main axis of rotation 18 in the second direction of rotation (arrow D2) relative to the housing 24. If, for example, particularly theoretically or hypothetically, the motor vehicle were to roll backwards, for example by the motor vehicle rolling backwards down a slope, the vehicle wheel 20 then drives the output shaft 34 such that the output shaft 34 is rotated about the main axis of rotation 18 in the first direction of rotation (arrow D1) relative to the housing 24.
- the respective disk body 44, 52, 48, 54 is a respective disk or plate, which makes it possible to achieve a particularly compact design.
- the disk bodies 44 and 52 are arranged coaxially to one another, with the disk bodies 44 and 52 being connected to one another, in particular permanently and in a rotationally fixed manner.
- the disk bodies 44 and 52 are designed separately from one another and, in particular permanently and in a rotationally fixed manner, or the disk bodies 44 and 52 are designed as one piece with one another, and are therefore made from a single piece.
- the disk bodies 48 and 54 are arranged coaxially to one another and, in particular permanently and in a rotationally fixed manner.
- the disk bodies 48 and 54 are designed separately from one another and, in particular permanently and in a rotationally fixed manner, or the disk bodies 48 and 54 are designed as one piece with one another, and are therefore made from a single piece. It can be seen that the disk bodies 44, 52, 48 and 54 are all arranged coaxially to one another. It can also be seen that the freewheel 42 is arranged radially, i.e. in the radial direction of the drive device 10, whose axial direction is perpendicular to the radial direction of the drive device 10, within the freewheel 40.
- the axial direction of the drive device 10 coincides with the main axis of rotation 18, and the radial direction of the drive device 10 is perpendicular to the main axis of rotation 18, wherein the radial direction of the drive device 10 is illustrated by a double arrow 60.
- the freewheel 42 is a passive freewheel for tensile moments and thus for tensile operation in the forward direction of travel, i.e. for the aforementioned forward travel. All plates 58, for example designed as pressure pieces or functioning as pressure pieces, are directed in the same direction.
- the first freewheel 40 is a switchable freewheel which is actively engaged for reversing and for recuperation, i.e. is actively switched to the locked state.
- the drive device 10 has a sliding element 62, which in the present case is designed as a sliding plate, for example.
- the sliding element 62 is connected to the disk body 48, in particular permanently, in a rotationally fixed manner, but is displaceable, in particular back and forth, in the axial direction and thus along the main axis of rotation 18, and therefore axially relative to the disk body 48.
- an actuator 64 is provided, for example, by means of which the sliding element 62 can be displaced back and forth axially, i.e. along the main axis of rotation 18, relative to the disk body 48.
- the sliding element 62 can be displaced optionally in a first sliding direction along the main axis of rotation 18, illustrated by an arrow 69, or in a second sliding direction opposite to the first sliding direction and illustrated by an arrow 71, along the main axis of rotation 18 relative to the disk body 48.
- the first sliding direction for example, the first locking state is engaged, i.e. activated, whereby the first release state is disengaged, i.e. deactivated.
- the first release state is activated, i.e. engaged, whereby the first locking state is disengaged, i.e. deactivated.
- the sliding element 62 carries, for example, magnets, in particular permanent magnets, in particular on or in its inner diameter.
- the sliding element 62 carries at least one or more compression springs for inserting the plates 50 or the freewheel 40, that is, to activate the first blocking state and in particular to keep it activated.
- the actuator 64 and the sliding element 62 are components of the switching device 38.
- the actuator 64 is a stator, since it is held immovably on the housing 24, wherein the sliding element 62 can be moved along the main axis of rotation 18 relative to the disk body 48 and relative to the housing 24 in the first sliding direction and the second sliding direction.
- the actuator 64 is an electromagnetic, linear switching element, which in the present case has, for example, at least or exactly two coils 66 and 68.
- an additional attraction force or axial movement, in particular displacement, of the sliding element 62 is brought about, whereby the sliding element 62 is switched in order to switch the freewheel 40 from the blocking state to the release state and/or from the release state to the blocking state, for example.
- the sliding element 62 remains in an axial position set by the switch by means of a static magnetic force provided by the respective magnet. Sliding position is magnetically locked, despite a force in the form of a spring force, which is generated by means of the compression spring, that is to say caused and thus provided, and in particular acts in the axial direction on the sliding element 62 and is supported by or via the latter.
- a mechanical locking between the sliding element 62 and the second disk body 48, or between the sliding element 85 and the sixth disk body 76 can be provided if the static magnetic force is not sufficiently precise or sufficiently reliable, particularly in view of the fact that high safety requirements apply to a parking lock.
- disengaging, that is to say deactivating the parking lock, that is to say the parking state P, or activating, that is to say engaging the switching state N is only possible by actively supplying current to the actuator 64.
- no energy is required to switch the sliding element 62, that is to say to hold it in the position set by the circuit, that is to say the sliding position.
- a supply to the actuator 64 is only necessary in order to switch the freewheel 40 from one of the states to the other state and/or from the other state to one state. It is particularly possible to integrate a position sensor into the actuator 64, whereby, for example, the respective position, in particular the sliding position, of the sliding element 62 that can be brought about or is brought about by the respective circuit can be detected by means of the position sensor.
- 70 designates the compression spring mentioned, by means of which the second plates 50 can be actuated in order to activate the first locking state.
- the compression spring 70 has a sufficient length, in particular in the axial direction of the drive device 10, and a sufficient compression travel in order to engage, i.e. activate, for example the switching state D and also the switching state P. In the switching state D and in particular also in the switching state P, the plates 50 remain pressed; a rotationally fixed connection resulting therefrom, for example, between the output shaft 34 and the electric machine 12 or the planet carrier 30 is not disadvantageous.
- the output shaft 34 is designed as a cardan shaft.
- the output shaft 34 is also referred to as a side shaft.
- the switching device 38 can be switched both into the switching states D and N as in the first embodiment and into the switching state P.
- the switching device 38 has a switchable, third freewheel 72, which can be switched between a second blocking state as the third state and a second release state as the fourth state, in particular by active and, for example, electrical and/or electromagnetic control or actuation of the switching device 38, in particular of the actuator 64.
- the freewheel 42 has a fifth disk body 74, which is, in particular permanently, rotationally fixedly connected to the housing 24 and is designed here as a parking lock gear.
- the freewheel 72 has a sixth disk body 76, which is, in particular permanently, rotationally fixedly connected to the output shaft 34.
- the disk bodies 74 and 76 are arranged coaxially to one another.
- the disk body 74 is arranged coaxially to the disk bodies 44, 52, 48 and 54
- the disk body 76 is arranged coaxially to the disk bodies 44, 52, 48 and 54.
- the disk bodies 44, 52, 48, 54, 74 and 76 are therefore all arranged coaxially to one another.
- the disk bodies 48, 54 and 76 are connected to one another, in particular permanently, in a rotationally fixed manner.
- the disk bodies 76, 48 and 54 are designed as one piece with one another, and are therefore made from a single piece.
- the freewheel 72 has third plates 78 as third locking bodies and fourth plates 80 as fourth locking bodies.
- the plates 78 and 80 are held movably, in particular pivotably, on one of the disk bodies 74 and 76, in this case on the disk body 76.
- the other disk body, in this case the disk body 74, has third recesses 82 corresponding to the plates 78 and fourth recesses 84 corresponding to the plates 80.
- the second locking state is designated S2 in Fig. 4, and the second release state is designated F2 in Fig. 4.
- a second sliding element 85 is assigned to the freewheel 72, which can be moved, for example, with the sliding element 62 along the main axis of rotation 18 and thus axially relative to the housing 24 and relative to the disk bodies 76 and 48.
- 87 designates a compression spring for the axial actuation of the plates 78 and 80 in particular, wherein the second locking state S2 is engaged, i.e. activated, by the axial actuation of the plates 78 and 80.
- the compression spring 87 can remain pre-tensioned until the disk bodies 74 and 76 reach such a rotational position relative to one another that the respective plate 78, 80 advantageously overlaps or covers the respective corresponding recess 82, 84.
- the plates 78 and 80 remain inserted, particularly under load.
- the plates 78 and 80 are only inserted when the compression spring 87 is extended or when the sliding element 85, which is designed in particular as a pressure plate, is extended and there is no load. either with their own spring elements or with a geometry such as a bevel of an opposite.
- the plates 78 can be or are inserted into the recesses 82 and the plates 80 into the recesses 84, whereby in the second locking state S2 the output shaft 34 is connected to the housing 24 in a rotationally fixed manner.
- the second release state F2 insertion of the plates 80 into the corresponding recesses 84 is prevented and the plates 78 can be or are inserted into the recesses 82, whereby the freewheel 72 releases rotation of the output shaft 34 about the main axis of rotation 18 in one of the directions of rotation relative to the housing 24 and secures the output shaft 34 against rotation about the main axis of rotation 18 in the other direction of rotation relative to the housing 24.
- the one direction of rotation in which the output shaft 34 can rotate about the main axis of rotation 18 relative to the housing 24 in the release state F2 is illustrated by an arrow 86
- the other direction of rotation in which the output shaft 34 cannot rotate about the main axis of rotation 18 relative to the housing 24 because this is prevented by the freewheel 72 in the release state F2 is illustrated by an arrow 88.
- a safety concept of the drive device 10 is explained below:
- a redundant actuation of the parking lock can be a second power source on the actuator 64, so that, for example, two plugs are required via which the actuator 64 can be supplied with electrical energy, i.e. with electrical current.
- dual systems i.e. an axle drive with two wheel-selective electric machines, there will automatically be redundancy by doubling the independent parking locks on the right-hand side and the left-hand side.
- the respective side i.e. the respective parking lock arranged on the respective side, is designed for a maximum transferable parking lock load.
- the switching state P is activated and the driver wants to drive forwards, for example.
- the freewheel 72 is initially in the second locking state S2.
- the plates 78 are inserted so that the plates 78 engage in the corresponding recesses 82 and are thus inserted, which prevents rolling back or backwards, and therefore the motor vehicle from rolling backwards in the vehicle's longitudinal direction.
- the plates 80 are inserted into the corresponding recesses 84, in particular via the compression spring 87, but do not carry any torque, since a downhill force acts on the vehicle not forwards in the vehicle's longitudinal direction, but backwards in the vehicle's longitudinal direction.
- the plates 80 are retracted, for example via their own spring elements, so that insertion of the plates 80 into the recesses 84 is prevented, while the plates 78 remain inserted into the recesses 82 under load despite the setting of the release state F2 and thereby despite the corresponding displacement of the sliding element 68, which is designed in particular as a sliding plate.
- the electric machine 12 can drive the planet carrier 30 and, via this, the output shaft 34 in order to cause the motor vehicle to travel forwards, thus to drive the motor vehicle forwards and thus to drive forwards, since the disk body 74 can rotate in the direction of rotation illustrated by the arrow 86 relative to the disk body 76. In this case, the disk body 74 can move the plates 78 out of the recesses 82, since the disk body 74 engages the plates 78.
- the vehicle In a second case, the vehicle is in or on a downhill slope, so that a downhill force acts on the vehicle in the longitudinal direction of the vehicle, and the switching state P is activated and the driver of the vehicle wants to reverse. Then the same thing happens as in the first case.
- the vehicle In a third case, the vehicle is on or in an uphill slope or on a level surface and the The driver wants to reverse the motor vehicle.
- the switching state P is engaged, and the plates 78 are inserted into the corresponding recesses 82 and carry a torque to prevent the motor vehicle from rolling back.
- the plates 80 are inserted via the compression spring 87 and thus engage in the recesses 84, but do not carry any torque about the main axis of rotation 18, i.e.
- the electric machine 12 when changing from the switching state P to a reversing state R to cause the motor vehicle to reverse, the electric machine 12 is first driven forwards with the parking lock engaged, i.e. with the switching state P activated, i.e. in such a way as to cause forward travel, in particular until the plates 78 are relieved of load and the plates 80 are loaded instead.
- the sliding element 62 is axially displaced by means of the actuator 64 in such a way as to switch from the switching state P to the switching state D, whereby the plates 78 are retracted, i.e., laid out, thus preventing, for example, the plates 78 from engaging in the corresponding recess 82.
- the motor vehicle can be held by a parking brake.
- a torque provided by the electric machine 12 is removed, thus terminated, and now the motor vehicle can and/or may roll back, thus roll backwards in the vehicle's longitudinal direction, and the plates 80 are in particular automatically retracted, in particular by the disk body 74 being rotated in the direction of rotation illustrated by the arrow 88 relative to the disk body 76 and thus sliding on the plate 80 and thereby moving it out of the corresponding recesses 84.
- the motor vehicle is on or in a downhill slope, so that a downhill force acts on the motor vehicle in the longitudinal direction of the vehicle towards the front, or the motor vehicle is on or in a level surface and the gearshift position P is engaged and the driver wants to drive forwards, i.e. forwards in the longitudinal direction of the vehicle.
- a downhill force acts on the motor vehicle in the longitudinal direction of the vehicle towards the front, or the motor vehicle is on or in a level surface and the gearshift position P is engaged and the driver wants to drive forwards, i.e. forwards in the longitudinal direction of the vehicle.
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Abstract
Description
Elektrische Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug Electric drive device for a motor vehicle
Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer solchen elektrischen Antriebseinrichtung. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer solchen elektrischen Antriebseinrichtung. The invention relates to an electric drive device for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with at least one such electric drive device. The invention also relates to a method for operating such an electric drive device.
Die DE 102018201 822 A1 offenbart ein elektrisches Antriebssystem für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug. Der DE 102021 123 019 A1 ist ein Antriebsblock eines elektromotorischen Kfz-Antriebs als bekannt zu entnehmen. Des Weiteren offenbart die US 2018/0231105 A1 ein Fahrzeugantriebssystem. Außerdem ist aus der DE 10 2021 204 062 A1 ein elektrischer Antrieb für ein Fahrzeug bekannt. DE 102018201 822 A1 discloses an electric drive system for an electrically powered vehicle. DE 102021 123 019 A1 discloses a drive block of an electric motor vehicle drive. Furthermore, US 2018/0231105 A1 discloses a vehicle drive system. In addition, an electric drive for a vehicle is known from DE 10 2021 204 062 A1.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer solchen elektrischen Antriebseinrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen elektrischen Antriebseinrichtung zu schaffen, sodass auf besonders bauraumgünstige Weise eine besonders vorteilhafte, umfangreiche Funktionalität der elektrischen Antriebseinrichtung und eine insbesondere schnellen Schaltdynamik für die elektrische Antriebseinrichtung darstellbar ist. The object of the present invention is to provide an electric drive device for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle, a motor vehicle with at least one such electric drive device and a method for operating such an electric drive device, so that a particularly advantageous, extensive functionality of the electric drive device and a particularly fast switching dynamics for the electric drive device can be achieved in a particularly space-saving manner.
Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben. This object is achieved by an electric drive device with the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient further developments of the invention are specified in the remaining claims.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinrichtung für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug die elektrische Antriebseinrichtung aufweist und mittels der elektrischen Antriebseinrichtung, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Beispielsweise weist das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung des Kraftfahrzeugs aufeinanderfolgend und somit hintereinander angeordnete Fahrzeugachsen auf, welche auch einfach als Achsen bezeichnet werden. Die jeweilige Fahrzeugachse weist wenigstens oder genau zwei Fahrzeugräder auf, welche auch einfach als Räder bezeichnet werden. Die jeweiligen Fahrzeugräder der jeweiligen Fahrzeugachse sind auf in Fahrzeugquerrichtung des Kraftfahrzeugs einander gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs angeordnet. Die Fahrzeugräder des Kraftfahrzeugs sind Bodenkontaktelemente, über welche das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs nach unten hin an einem Boden abstützbar oder abgestützt ist. Wird das Kraftfahrzeug entlang des Bodens gefahren, während das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs nach unten hin über die Bodenkontaktelemente an dem Boden abgestützt ist, so rollen die Bodenkontaktelemente, insbesondere direkt, an dem Boden ab. Beispielsweise ist wenigstens oder genau eine der Fahrzeugachsen als Antriebsachse, insbesondere als elektrische Antriebsachse, ausgebildet, wobei es denkbar ist, dass beide Fahrzeugachsen als Antriebsachsen ausgebildet sind. Die jeweilige Antriebsachse weist beispielsweise, insbesondere genau, zwei erfindungsgemäße, elektrische Antriebseinrichtungen auf, nämlich eine erste elektrische Antriebseinrichtung und eine zweite elektrische Antriebseinrichtung gemäß der Erfindung. Dabei ist eine erste der elektrischen Antriebseinrichtungen einem ersten der Fahrzeugräder der Antriebsachse zugeordnet, und die zweite elektrische Antriebseinrichtung der Antriebsachse ist einem zweiten der Fahrzeugräder der Antriebsachse zugeordnet, wobei mittels der ersten elektrischen Antriebseinrichtung, insbesondere unter Umgehung des zweiten Fahrzeugrads, das erste Fahrzeugrad, insbesondere rein, elektrisch antreibbar ist, und wobei mittels der zweiten elektrischen Antriebseinrichtung, insbesondere unter Umgehung des ersten Fahrzeugrads, das zweite Fahrzeugrad, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Somit kann beispielsweise ein sogenannter, elektrischer Dualantrieb vorgesehen sein. Wenn zuvor und im Folgenden die Rede von der elektrischen Antriebseinrichtung ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, sowohl die erste elektrische Antriebseinrichtung als auch die zweite elektrische Antriebseinrichtung zu verstehen. Das jeweilige, mittels der jeweiligen, elektrischen Antriebseinrichtung antreibbare Fahrzeugrad wird auch als Antriebsrad oder angetriebenes Fahrzeugrad bezeichnet. A first aspect of the invention relates to an electric drive device for a motor vehicle, also referred to simply as a vehicle. This means that the motor vehicle, which is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, has the electric drive device and can be driven by means of the electric drive device, in particular purely electrically. For example, the In its fully manufactured state, a motor vehicle has at least or exactly two vehicle axles arranged one after the other in the longitudinal direction of the motor vehicle and thus one behind the other, which are also simply referred to as axles. The respective vehicle axle has at least or exactly two vehicle wheels, which are also simply referred to as wheels. The respective vehicle wheels of the respective vehicle axle are arranged on opposite sides of the motor vehicle in the transverse direction of the motor vehicle. The vehicle wheels of the motor vehicle are ground contact elements by means of which the motor vehicle can be or is supported downwards on a ground in the vertical direction of the motor vehicle. If the motor vehicle is driven along the ground while the motor vehicle is supported downwards on the ground via the ground contact elements in the vertical direction of the motor vehicle, the ground contact elements roll, in particular directly, on the ground. For example, at least or exactly one of the vehicle axles is designed as a drive axle, in particular as an electric drive axle, it being conceivable that both vehicle axles are designed as drive axles. The respective drive axle has, for example, in particular exactly, two electric drive devices according to the invention, namely a first electric drive device and a second electric drive device according to the invention. A first of the electric drive devices is assigned to a first of the vehicle wheels of the drive axle, and the second electric drive device of the drive axle is assigned to a second of the vehicle wheels of the drive axle, wherein the first vehicle wheel can be driven, in particular purely electrically, by means of the first electric drive device, in particular by bypassing the second vehicle wheel, and wherein the second vehicle wheel can be driven, in particular purely electrically, by means of the second electric drive device, in particular by bypassing the first vehicle wheel. Thus, for example, a so-called electric dual drive can be provided. When the electric drive device is mentioned above and below, this means, unless otherwise stated, both the first electric drive device and the second electric drive device. The respective vehicle wheel that can be driven by means of the respective electric drive device is also referred to as the drive wheel or driven vehicle wheel.
Die elektrische Antriebseinrichtung weist eine elektrische Maschine auf, welche einen Rotor und einen Stator aufweist. Beispielsweise ist mittels des Stators der Rotor antreibbar und dadurch um eine Maschinendrehachse relativ zu dem Stator drehbar. Ganz insbesondere kann die elektrische Maschine über ihren Rotor Antriebsdrehmomente bereitstellen, mittels welchen das jeweilige Fahrzeugrad, mithin das jeweilige Antriebsrad, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. The electric drive device has an electric machine which has a rotor and a stator. For example, the rotor can be driven by means of the stator and can thus be rotated about a machine axis of rotation relative to the stator. In particular, the electric machine can be driven via its rotor Provide drive torques by means of which the respective vehicle wheel, thus the respective drive wheel, can be driven, in particular purely electrically.
Die elektrische Antriebseinrichtung weist außerdem eine Abtriebswelle auf, welche beispielsweise um eine Wellendrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar ist. Insbesondere ist es denkbar, dass die Abtriebswelle koaxial zu der elektrischen Maschine und somit koaxial zu dem Rotor angeordnet ist, sodass vorzugsweise die Wellendrehachse mit der Maschinendrehachse zusammenfällt. Insbesondere ist zumindest ein Getriebeelement vorgesehen, welches dann, wenn es nicht drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist, um eine Hauptdrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar, wobei vorzugsweise das Getriebeelement und weitere in der elektrischen Antriebseinrichtung vorgesehene Getriebeelemente koaxial zueinander angeordnet sind. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Getriebeelement und die weiteren in der elektrischen Antriebseinrichtung vorgesehene Getriebeelemente koaxial zu der Abtriebswelle und/oder koaxial zu der elektrischen Maschine angeordnet sind, sodass vorzugsweise die Hauptdrehachse mit der Wellendrehachse und/oder mit der Maschinendrehachse zusammenfällt. Die elektrische Antriebseinrichtung weist zumindest zwei Antriebselemente auf, nämlich die Abtriebswelle und zumindest das Getriebeelement. Mit anderen Worten ist zumindest die Abtriebswelle und das Getriebeelement als Antriebselement der elektrischen Antriebseinrichtung vorgesehen. The electric drive device also has an output shaft, which can be rotated about a shaft rotation axis relative to the housing, for example. In particular, it is conceivable that the output shaft is arranged coaxially to the electric machine and thus coaxially to the rotor, so that the shaft rotation axis preferably coincides with the machine rotation axis. In particular, at least one gear element is provided which, when it is not connected to the housing in a rotationally fixed manner, can be rotated about a main rotation axis relative to the housing, wherein the gear element and further gear elements provided in the electric drive device are preferably arranged coaxially to one another. Furthermore, it is preferably provided that the gear element and the further gear elements provided in the electric drive device are arranged coaxially to the output shaft and/or coaxially to the electric machine, so that the main rotation axis preferably coincides with the shaft rotation axis and/or with the machine rotation axis. The electric drive device has at least two drive elements, namely the output shaft and at least the gear element. In other words, at least the output shaft and the gear element are provided as drive elements of the electric drive device.
Die elektrische Antriebseinrichtung weist außerdem eine, beispielsweise elektromagnetisch betätigbare, Schalteinrichtung auf, welche beispielsweise zwischen wenigstens zwei Schaltstellungen umschaltbar ist, nämlich einem ersten Schaltzustand und einem zweiten Schaltzustand. Grundsätzlich ist auch eine hydraulische oder reine elektromechanische Aktuierung vorstellbar. In dem ersten Schaltzustand ist beispielsweise ein Getriebeelement mittels der Schalteinrichtung mit der Abtriebswelle drehfest verbunden. In dem zweiten Schaltzustand ist beispielsweise die Abtriebswelle sowohl von dem Gehäuse als auch von dem Getriebeelement entkoppelt und dadurch relativ zu dem Gehäuse und relativ zu dem Getriebeelement insbesondere um die Wellendrehachse und/oder um die Hauptdrehachse drehbar. The electric drive device also has a switching device, for example one that can be actuated electromagnetically, which can be switched between at least two switching positions, namely a first switching state and a second switching state. In principle, hydraulic or purely electromechanical actuation is also conceivable. In the first switching state, for example, a transmission element is connected to the output shaft in a rotationally fixed manner by means of the switching device. In the second switching state, for example, the output shaft is decoupled from both the housing and the transmission element and is therefore rotatable relative to the housing and relative to the transmission element, in particular about the shaft rotation axis and/or about the main rotation axis.
Um nun auf besonders bauraumgünstige Weise eine besonders vorteilhafte, insbesondere umfangreiche, Funktionalität der elektrischen Antriebseinrichtung realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Schalteinrichtung einen, beispielsweise elektromagnetisch, schaltbaren ersten Freilauf aufweist, weicher einen drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit einem der Antriebselemente, insbesondere mit dem Getriebeelement, gekoppelten, insbesondere drehtest mit dem Getriebeelement verbundenen, ersten Scheibenkörper aufweist, welcher erste Ausnehmungen aufweist. Der erste Freilauf weist einen drehmomentübertragend, insbesondere drehtest, mit dem anderen Antriebselement, insbesondere mit der Abtriebswelle, gekoppelten, insbesondere drehtest mit der Abtriebswelle verbundenen, zweiten Scheibenkörper auf, welcher vorzugsweise koaxial zu dem ersten Scheibenkörper angeordnet ist. Außerdem weist der erste Freilauf bewegbar, insbesondere verschwenkbar, an dem zweiten Scheibenkörper gehaltene, erste Plättchen auf, welche auch als erste Sperrkörper bezeichnet werden oder erste Sperrkörper des ersten Freilaufs sind. Der erste Freilauf ist, beispielsweise elektromagnetisch, zwischen einem Sperrzustand und einem Freigabezustand umschaltbar. Der Sperrzustand ist ein erster Zustand oder wird auch als erster Zustand bezeichnet, und der Freigabezustand ist ein zweiter Zustand oder wird auch als zweiter Zustand bezeichnet. In dem Sperrzustand sind die ersten Plättchen in die ersten Ausnehmungen einlegbar oder eingelegt, wodurch in dem Sperrzustand der erste Scheibenkörper gegen eine um eine Drehachse in eine erste Drehrichtung relativ zu dem zweiten Scheibenkörper erfolgende Drehung gesichert ist, sodass in dem Sperrzustand der zweite Scheibenkörper über die ersten Plättchen von dem ersten Scheibenkörper in die erste Drehrichtung antreibbar und dadurch in die erste Drehrichtung um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar ist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass in dem Sperrzustand eine solche relativ zu den Sperrkörpern erfolgende Bewegung der ersten Plättchen zugelassen ist, dass die ersten Plättchen in die ersten Ausnehmungen einlegbar oder eingelegt sind. Insbesondere ist es denkbar, dass die Scheibenkörper koaxial zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise fällt die Drehachse mit der Wellendrehachse und/oder mit der Hauptdrehachse und/oder mit der Maschinendrehachse zusammen, sodass vorzugsweise die Scheibenkörper koaxial zu der Abtriebswelle und/oder koaxial zu den Getriebeelementen und/oder koaxial zu der elektrischen Maschine, mithin koaxial zu dem Rotor, angeordnet sind. In dem Freigabezustand ist ein Einlegen der ersten Plättchen in die ersten Ausnehmungen unterbunden, wodurch der erste Scheibenkörper in die erste Drehrichtung um die Drehachse relativ zu dem zweiten Scheibenkörper und vorzugsweise auch relativ zu dem Gehäuse drehbar ist. Dabei ist der erste Freilauf durch, beispielsweise elektromagnetisches, Ansteuern der Schalteinrichtung aktiv und somit gezielt aus einem der Zustände in den anderen Zustand sowie vorzugsweise aus dem anderen Zustand in den einen Zustand umschaltbar. Somit kann der erste Freilauf bedarfsgerecht zwischen dem Sperrzustand und dem Freigabezustand umgeschaltet werden. Die Schalteinrichtung weist außerdem einen selbstauslösenden und somit passiven, zweiten Freilauf auf, welcher einen drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit einem ersten der Antriebselemente, insbesondere dem Getriebeelement, gekoppelten, insbesondere drehfest mit dem Getriebeelement verbundenen, dritten Scheibenkörper aufweist, wobei der dritte Scheibenkörper vorzugsweise zweite Ausnehmungen aufweist. Der zweite Freilauf weist einen drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit einem zweiten der Antriebselemente, insbesondere mit der Abtriebswelle, gekoppelten, insbesondere drehfest mit der Abtriebswelle verbundenen, vierten Scheibenkörper auf, welcher vorzugsweise koaxial zu dem dritten Scheibenkörper angeordnet ist. Vorzugsweise sind der dritte Scheibenkörper und der vierte Scheibenkörper koaxial zueinander angeordnet, wobei es vorzugsweise vorgesehen ist, dass der dritte Scheibenkörper und der vierte Scheibenkörper koaxial zu der Abtriebswelle und/oder koaxial zu den Getriebeelementen und/oder koaxial zu der elektrischen Maschine, mithin koaxial zu dem Rotor, angeordnet sind. Der zweite Freilauf sichert selbsttätig, das heißt ohne aktiv angesteuert zu werden, mittels zweiter Plättchen des zweiten Freilaufs, dessen zweite Plättchen beispielsweise bewegbar, insbesondere verschwenkbar, an dem vierten Scheibenkörper gehalten sind, den dritten Scheibenkörper gegen eine um die Drehachse in eine der ersten Drehrichtung entgegengesetzte, zweite Drehrichtung relativ zu dem vierten Scheibenkörper erfolgende Drehung, wodurch der vierte Scheibenkörper über die zweiten Plättchen von dem dritten Scheibenkörper in die zweite Drehrichtung antreibbar und dadurch in die zweite Drehrichtung um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar ist. Der zweite Freilauf gibt selbsttätig und somit, ohne aktiv angesteuert zu werden, den dritten Scheibenkörper für eine in die erste Drehrichtung um die erste Drehachse relativ zu dem vierten Scheibenkörper erfolgende Drehung frei. Hierdurch können auf besonders bauraum-, gewichts- und kostengünstige Weise eine vorteilhafte, insbesondere umfangreiche Funktionalität und ein technisch einfaches und schnelles Schalten der elektrischen Antriebseinrichtung dargestellt werden. In order to be able to realize a particularly advantageous, in particular extensive, functionality of the electric drive device in a particularly space-saving manner, it is provided according to the invention that the switching device has a first freewheel, for example electromagnetically switchable, which has a torque-transmitting, in particular rotationally fixed, connection with one of the drive elements, in particular with the gear element, coupled, in particular rotationally connected to the gear element, first disk body which has first recesses. The first freewheel has a torque-transmitting, in particular rotationally coupled, to the other drive element, in particular with the output shaft, in particular rotationally connected to the output shaft, second disk body which is preferably arranged coaxially to the first disk body. In addition, the first freewheel has first plates which are held movably, in particular pivotably, on the second disk body, which are also referred to as first locking bodies or are first locking bodies of the first freewheel. The first freewheel can be switched, for example electromagnetically, between a locking state and a release state. The locking state is a first state or is also referred to as the first state, and the release state is a second state or is also referred to as the second state. In the locked state, the first plates can be or are inserted into the first recesses, whereby in the locked state the first disk body is secured against rotation about an axis of rotation in a first direction of rotation relative to the second disk body, so that in the locked state the second disk body can be driven by the first disk body in the first direction of rotation via the first plates and can therefore be rotated in the first direction of rotation about the axis of rotation relative to the housing. In particular, it is provided that in the locked state such a movement of the first plates relative to the locking bodies is permitted that the first plates can be or are inserted into the first recesses. In particular, it is conceivable that the disk bodies are arranged coaxially to one another. The axis of rotation preferably coincides with the shaft axis of rotation and/or with the main axis of rotation and/or with the machine axis of rotation, so that the disk bodies are preferably arranged coaxially to the output shaft and/or coaxially to the gear elements and/or coaxially to the electric machine, thus coaxially to the rotor. In the release state, the first plates cannot be inserted into the first recesses, whereby the first disk body can be rotated in the first direction of rotation about the axis of rotation relative to the second disk body and preferably also relative to the housing. The first freewheel is active by, for example, electromagnetically controlling the switching device and can therefore be switched from one of the states to the other state and preferably from the other state to one state. The first freewheel can therefore be switched between the locked state and the release state as required. The switching device also has a self-triggering and thus passive second freewheel, which has a third disk body that is coupled to a first of the drive elements, in particular the transmission element, in a torque-transmitting, in particular rotationally fixed manner, and is in particular rotationally fixedly connected to the transmission element, wherein the third disk body preferably has second recesses. The second freewheel has a fourth disk body that is coupled to a second of the drive elements, in particular the output shaft, in a torque-transmitting, in particular rotationally fixed manner, and is in particular rotationally fixedly connected to the output shaft, and is preferably arranged coaxially to the third disk body. The third disk body and the fourth disk body are preferably arranged coaxially to one another, wherein it is preferably provided that the third disk body and the fourth disk body are arranged coaxially to the output shaft and/or coaxially to the transmission elements and/or coaxially to the electric machine, and thus coaxially to the rotor. The second freewheel automatically, i.e. without being actively controlled, secures the third disk body against rotation around the axis of rotation in a second direction of rotation relative to the fourth disk body that is opposite to the first direction of rotation, by means of second plates of the second freewheel, the second plates of which are held on the fourth disk body in a movable, in particular pivotable, manner, for example, whereby the fourth disk body can be driven by the third disk body in the second direction of rotation via the second plates and can therefore be rotated in the second direction of rotation around the axis of rotation relative to the housing. The second freewheel automatically and thus, without being actively controlled, releases the third disk body for rotation in the first direction of rotation around the first axis of rotation relative to the fourth disk body. This makes it possible to achieve advantageous, in particular extensive functionality and technically simple and fast switching of the electric drive device in a particularly space-saving, weight-saving and cost-effective manner.
Das Getriebeelement und die Abtriebswelle sind beispielsweise um eine jeweilige Elementdrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar, insbesondere dann, wenn sie nicht drehfest mit dem Gehäuse verbunden sind. Vorzugsweise fallen die Elementdrehachsen zusammen, wobei vorzugsweise die Elementdrehachsen mit der Maschinendrehachse zusammenfallen. Die zu dem Getriebeelement gehörende Elementdrehachse ist vorzugsweise die Hauptdrehachse, und die zu der Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse ist vorzugsweise die Wellendrehachse. Die Elementdrehachsen fallen beispielsweise zusammen, sodass die Abtriebswelle und das Getriebeelement vorzugsweise koaxial zueinander angeordnet sind. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die jeweilige Elementdrehachse mit der Drehachse des jeweiligen Scheibenkörpers zusammenfällt, sodass vorzugsweise die Antriebselemente koaxial zueinander und/oder koaxial zu den Scheibenkörpern angeordnet sind, welche vorzugsweise koaxial zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise ist der dritte Scheibenkörper koaxial zum ersten Scheibenkörper und koaxial zum zweiten Scheibenkörper angeordnet. Vorzugsweise ist der vierte Scheibenkörper koaxial zum ersten Scheibenkörper und koaxial zum zweiten Scheibenkörper angeordnet. Vorzugsweise sind der erste Scheibenkörper und der dritte Scheibenkörper, insbesondere permanent, drehtest miteinander verbunden. Vorzugsweise sind der zweite Scheibenkörper und der vierte Scheibenkörper, insbesondere permanent, drehtest miteinander verbunden. Vorzugsweise sind der erste Scheibenkörper und der dritte Scheibenkörper einstückig miteinander ausgebildet, mithin aus einem einzigen Stück gebildet. Hierunter ist zu verstehen, dass vorzugsweise der erste Scheibenkörper und der dritte Scheibenkörper nicht als separat voneinander ausgebildete und miteinander gefügte Teile ausgebildet sind, sondern vorzugsweise sind der erste Scheibenkörper und der dritte Scheibenkörper einstückig miteinander ausgebildet, das heißt aus einem einzigen Stück gebildet und somit durch einen einstückig, mithin aus einem einzigen Stück hergestellten und somit als Monoblock ausgebildeten Körper gebildet. Vorzugsweise sind der zweite Scheibenkörper und der vierte Scheibenkörper einstückig miteinander ausgebildet, mithin aus einem einzigen Stück gebildet. Somit ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der zweite Scheibenkörper und der vierte Scheibenkörper nicht etwa als separat voneinander ausgebildete und somit miteinander gefügte Teile ausgebildet sind, sondern vorzugsweise sind der zweite Scheibenkörper und der vierte Scheibenkörper einstückig miteinander ausgebildet, mithin aus einem einzigen Stück gebildet und somit durch einen integral und somit einstückig ausgebildeten, mithin einstückig hergestellten, Monoblock gebildet. Vorzugsweise ist die Abtriebswelle koaxial zum Getriebeelement angeordnet. Vorzugsweise sind die Scheibenkörper koaxial zueinander und koaxial zu den Antriebselementen angeordnet. The gear element and the output shaft are rotatable, for example, about a respective element rotation axis relative to the housing, in particular when they are not connected to the housing in a rotationally fixed manner. The element rotation axes preferably coincide, wherein the element rotation axes preferably coincide with the machine rotation axis. The element rotation axis belonging to the gear element is preferably the main rotation axis, and the element rotation axis belonging to the output shaft is preferably the shaft rotation axis. The element rotation axes coincide, for example, so that the output shaft and the gear element are preferably arranged coaxially to one another. Furthermore, it is preferably It is provided that the respective element axis of rotation coincides with the axis of rotation of the respective disk body, so that the drive elements are preferably arranged coaxially to one another and/or coaxially to the disk bodies, which are preferably arranged coaxially to one another. The third disk body is preferably arranged coaxially to the first disk body and coaxially to the second disk body. The fourth disk body is preferably arranged coaxially to the first disk body and coaxially to the second disk body. The first disk body and the third disk body are preferably connected to one another, in particular permanently, in a rotationally fixed manner. The second disk body and the fourth disk body are preferably connected to one another, in particular permanently, in a rotationally fixed manner. The first disk body and the third disk body are preferably formed integrally with one another, thus made from a single piece. This is to be understood as meaning that the first disk body and the third disk body are preferably not formed as parts formed separately from one another and joined together, but rather the first disk body and the third disk body are preferably formed integrally with one another, i.e. formed from a single piece and thus formed by a body made integrally, thus from a single piece and thus formed as a monoblock. Preferably, the second disk body and the fourth disk body are integrally formed with one another, thus formed from a single piece. It is therefore preferably provided that the second disk body and the fourth disk body are not formed as parts that are formed separately from one another and thus joined together, but rather the second disk body and the fourth disk body are preferably integrally formed with one another, thus formed from a single piece and thus formed by an integral and thus one-piece, thus one-piece, monoblock. Preferably, the output shaft is arranged coaxially to the transmission element. Preferably, the disk bodies are arranged coaxially to one another and coaxially to the drive elements.
Die ersten Plättchen sind beispielsweise bewegbar, insbesondere verschwenkbar, an dem zweiten Scheibenkörper gehalten und hierdurch beispielsweise bezogen auf die Drehachse, um welche die Scheibenkörper dann, wenn sie nicht drehfest mit dem Gehäuse verbunden sind, drehfest mit dem Scheibenkörper verbunden. Die ersten Plättchen sind erste Sperrkörper des ersten Freilaufs oder werden auch als erste Sperrkörper des Freilaufs bezeichnet. Bei Drehmomenten, die in dem Sperrzustand des ersten Freilaufs um die Drehachse in die erste Drehrichtung auf den ersten Scheibenkörper wirken, sind die ersten Plättchen in die ersten Ausnehmungen einlegbar oder eingelegt und verbleiben insbesondere in den ersten Ausnehmungen, wodurch der erste Scheibenkörper den zweiten Scheibenkörper in die erste Drehrichtung über die ersten Plättchen mitnimmt und somit antreibt, insbesondere dann, wenn der erste Scheibenkörper mittels der genannten, in dem Sperrzustand um die Drehachse in die erste Drehrichtung auf den ersten Scheibenkörper wirkenden Drehmomente angetrieben wird. Bei Drehmomenten, die in dem Sperrzustand des ersten Freilaufs um die Drehachse in die zweite Drehrichtung auf den zweiten Scheibenkörper wirken und somit beispielsweise den zweiten Scheibenkörper um die Drehachse in die zweite Drehrichtung antreiben und somit um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse in die zweite Drehrichtung drehen, sind die ersten Plättchen in die ersten Ausnehmungen einlegbar oder eingelegt und verbleiben insbesondere in den ersten Ausnehmungen, wodurch der zweite Scheibenkörper den ersten Scheibenkörper in die zweite Drehrichtung über die ersten Plättchen mitnimmt und somit antreibt, mithin um die Drehachse in die zweite Drehrichtung relativ zu dem Gehäuse dreht. The first plates are, for example, movable, in particular pivotable, held on the second disk body and are thereby, for example, connected to the disk body in a rotationally fixed manner with respect to the axis of rotation around which the disk bodies are connected to the disk body in a rotationally fixed manner when they are not connected to the housing in a rotationally fixed manner. The first plates are first locking bodies of the first freewheel or are also referred to as the first locking bodies of the freewheel. In the case of torques that act on the first disk body in the first rotational direction around the axis of rotation in the locked state of the first freewheel, the first plates can be inserted into the first recesses. or inserted and remain in particular in the first recesses, as a result of which the first disk body entrains the second disk body in the first direction of rotation via the first plates and thus drives it, in particular when the first disk body is driven by means of the aforementioned torques acting on the first disk body in the locked state about the axis of rotation in the first direction of rotation. In the case of torques which act on the second disk body in the locked state of the first freewheel about the axis of rotation in the second direction of rotation and thus, for example, drive the second disk body about the axis of rotation in the second direction of rotation and thus rotate it about the axis of rotation relative to the housing in the second direction of rotation, the first plates can be inserted or are inserted into the first recesses and remain in particular in the first recesses, as a result of which the second disk body entrains the first disk body in the second direction of rotation via the first plates and thus drives it, thus rotating it about the axis of rotation in the second direction of rotation relative to the housing.
In dem Freigabezustand ist, beispielsweise magnetisch und/oder elektrisch und/oder mechanisch und dabei beispielsweise per Federkraft unterbunden, dass die ersten Plättchen in die ersten Ausnehmungen einlegbar sind, mithin in die ersten Ausnehmungen hinein bewegt werden können. Dadurch kann weder der erste Scheibenkörper über die ersten Plättchen den zweiten Scheibenkörper in die erste Drehrichtung antreiben, noch kann der zweite Scheibenkörper über die ersten Plättchen den ersten Scheibenkörper in die zweite Drehrichtung antreiben. In the release state, the first plates are prevented from being inserted into the first recesses, and thus from being moved into the first recesses, for example magnetically and/or electrically and/or mechanically, for example by spring force. As a result, the first disk body cannot drive the second disk body in the first direction of rotation via the first plates, nor can the second disk body drive the first disk body in the second direction of rotation via the first plates.
Die zweiten Plättchen sind beispielsweise, insbesondere permanent, mit einer Kraft beaufschlagt, sodass die zweiten Plättchen, insbesondere permanent, in die zweiten Ausnehmungen einlegbar, mithin in die zweiten Ausnehmungen hinein bewegbar sind. Die genannte Kraft ist beispielsweise eine Magnetkraft und/oder eine Federkraft, wobei die Federkraft beispielsweise in dem jeweiligen zweiten Plättchen selbst wirkt, beispielsweise dadurch, dass das jeweilige zweite Plättchen, insbesondere in sich, elastisch verformt ist. Alternativ oder zusätzlich ist die Federkraft von einer insbesondere zusätzlich zu dem zweiten Plättchen vorgesehenen Federeinrichtung bereitgestellt, wobei die Federkraft beispielsweise, insbesondere von außen, auf das jeweilige zweite Plättchen wirkt. The second plates are, for example, in particular permanently, subjected to a force so that the second plates can be inserted, in particular permanently, into the second recesses and thus can be moved into the second recesses. The force mentioned is, for example, a magnetic force and/or a spring force, wherein the spring force acts, for example, in the respective second plate itself, for example by the respective second plate being elastically deformed, in particular in itself. Alternatively or additionally, the spring force is provided by a spring device provided in particular in addition to the second plate, wherein the spring force acts, for example, in particular from outside, on the respective second plate.
Um beispielsweise sowohl mittels der ersten Plättchen als auch mittels der zweiten Plättchen auch besonders hohe Kräfte und/oder Drehmomente vorteilhaft abstützen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, wenn die ersten Ausnehmungen und die zweiten Ausnehmungen in radialer Richtung der Antriebseinrichtung betrachtet auf gleicher Höhe, insbesondere auf einem gleichen Durchmesser oder Radius, angeordnet sind. Hierdurch ist eine Anordnung sowohl der ersten Plättchen als auch der zweiten Plättchen auf einem besonders großen, sich auf die Drehachse beziehenden Durchmesser darstellbar, sodass auch besonders hohe Drehmomente abgestützt werden können. Außerdem kann eine hohe Anzahl der Plättchen verwendet werden. Beispielsweise ist vorgesehen, dass die ersten Plättchen und die zweiten Plättchen in um die Drehachse verlaufender Umfangsrichtung der Antriebseinrichtung betrachtet abwechselnd aufeinanderfolgend angeordnet sind. Hierdurch ist eine besonders vorteilhafte Abstützung darstellbar. In order to be able to advantageously support particularly high forces and/or torques, for example, both by means of the first plates and by means of the second plates, it is provided in a further embodiment of the invention that the first Recesses and the second recesses are arranged at the same height, in particular on the same diameter or radius, when viewed in the radial direction of the drive device. This makes it possible to arrange both the first plates and the second plates on a particularly large diameter relative to the axis of rotation, so that particularly high torques can be supported. In addition, a large number of plates can be used. For example, it is provided that the first plates and the second plates are arranged alternately one after the other when viewed in the circumferential direction of the drive device around the axis of rotation. This makes it possible to provide particularly advantageous support.
Die zweiten Plättchen sind beispielsweise bewegbar, insbesondere verschwenkbar, an dem vierten Scheibenkörper gehalten und hierdurch beispielsweise bezogen auf die Drehachse drehfest mit dem vierten Scheibenkörper verbunden. Die zweiten Plättchen sind zweite Sperrkörper des zweiten Freilaufs oder werden auch als zweite Sperrkörper des zweiten Freilaufs verbunden. Bei Drehmomenten, die um die Drehachse in die zweite Drehrichtung auf den dritten Scheibenkörper wirken und hierdurch beispielsweise den dritten Scheibenkörper um die Drehachse in die zweite Drehrichtung relativ zu dem Gehäuse drehen, sind die zweiten Plättchen in die zweiten Ausnehmungen einlegbar oder eingelegt und verbleiben insbesondere in den zweiten Ausnehmungen, wodurch der dritte Scheibenkörper den vierten Scheibenkörper in die zweite Drehrichtung über die zweiten Plättchen mitnimmt und somit antreibt, mithin um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse in die zweite Drehrichtung dreht. Bei Drehmomenten, die insbesondere in dem Freigabezustand um die Drehachse in die erste Drehrichtung auf den dritten Scheibenkörper wirken und dadurch beispielsweise den dritten Scheibenkörper um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse in die erste Drehrichtung drehen sowie beispielsweise bei Drehmomenten, die insbesondere im Freigabezustand des ersten Freilaufs um die Drehachse in die zweite Drehrichtung auf den vierten Scheibenkörper wirken und somit den vierten Scheibenkörper insbesondere relativ zu dem Gehäuse um die Drehachse in die zweite Drehrichtung drehen, sind die zweiten Plättchen aus den zweiten Ausnehmungen auslegbar, insbesondere infolge oder bei einer um die Drehachse und im Freigabezustand des ersten Freilaufs erfolgenden Relativdrehung zwischen dem dritten Scheibenkörper und dem vierten Scheibenkörper, sodass insbesondere in dem Freigabezustand des ersten Freilaufs der dritte Scheibenkörper um die Drehachse in die erste Drehrichtung relativ zu dem vierten Scheibenkörper drehbar ist und sodass insbesondere in dem Freigabezustand des ersten Freilaufs der vierte Scheibenkörper um die Drehachse in die zweite Drehrichtung relativ zum dritten Scheibenkörper drehbar ist. Insbesondere dann, wenn die jeweiligen Plättchen des jeweiligen Freilaufs in die jeweiligen, zugehörigen Ausnehmungen des jeweiligen Freilaufs eingelegt sind und somit eingreifen, wirken die jeweiligen Scheibenkörper des jeweiligen Freilaufs über die jeweiligen Plättchen des jeweiligen Freilaufs insbesondere formschlüssig zusammen, wodurch, wie oben beschrieben, einer derjeweiligen Scheibenkörper des jeweiligen Freilaufs um die Drehachse in die jeweilige Drehrichtung zum jeweils anderen Scheibenkörper des jeweiligen Freilaufs antreibbar ist. The second plates are, for example, movable, in particular pivotable, held on the fourth disk body and are thereby connected to the fourth disk body in a rotationally fixed manner, for example with respect to the axis of rotation. The second plates are second locking bodies of the second freewheel or are also connected as second locking bodies of the second freewheel. In the case of torques that act on the third disk body about the axis of rotation in the second direction of rotation and thereby, for example, rotate the third disk body about the axis of rotation in the second direction of rotation relative to the housing, the second plates can be inserted or are inserted into the second recesses and remain in particular in the second recesses, whereby the third disk body takes the fourth disk body in the second direction of rotation via the second plates and thus drives it, thus rotating it about the axis of rotation relative to the housing in the second direction of rotation. In the case of torques which act on the third disk body in the first direction of rotation, in particular in the release state around the axis of rotation and thereby, for example, rotate the third disk body around the axis of rotation relative to the housing in the first direction of rotation, and for example in the case of torques which act on the fourth disk body in the second direction of rotation, in particular in the release state of the first freewheel, around the axis of rotation and thus rotate the fourth disk body in the second direction of rotation, in particular relative to the housing around the axis of rotation, the second plates can be laid out from the second recesses, in particular as a result of or during a relative rotation between the third disk body and the fourth disk body around the axis of rotation and in the release state of the first freewheel, so that in particular in the release state of the first freewheel the third disk body can be rotated around the axis of rotation in the first direction of rotation relative to the fourth disk body and so that in particular in the release state of the first freewheel the fourth disk body can be rotated around the axis of rotation in the second direction of rotation relative to the third disk body. In particular, when the respective plates of the respective freewheel are inserted into the respective associated recesses of the respective freewheel and thus engage, the respective disc bodies of the respective freewheel interact in a particularly form-fitting manner via the respective plates of the respective freewheel, whereby, as described above, one of the respective disc bodies of the respective freewheel can be driven about the axis of rotation in the respective direction of rotation to the other disc body of the respective freewheel.
In dem Freigabezustand des ersten Freilaufs ist beispielsweise die Abtriebswelle über den zweiten Freilauf um die zugehörige, das heißt um die zur Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse, insbesondere um die Wellendrehachse, in die zweite Drehrichtung von dem Getriebeelement antreibbar und dadurch relativ zu dem Gehäuse um die zugehörige Elementdrehachse, das heißt um die zur Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse, die beispielsweise die Wellendrehachse ist, in die zweite Drehrichtung drehbar, da dann, wenn das Getriebeelement, insbesondere mittels des Rotors, in dem Freigabezustand des ersten Freilaufs um die zugehörige Elementdrehachse, das heißt um die zu dem Getriebeelement gehörende Elementdrehachse, die beispielsweise die Hauptdrehachse ist, in die zweite Drehrichtung angetrieben und dadurch um die zugehörige Elementdrehachse, das heißt um die zu dem Getriebeelement gehörende Elementdrehachse, die insbesondere die Hauptdrehachse ist, in die zweite Drehrichtung relativ zu dem Gehäuse gedreht wird, das Getriebeelement über den zweiten Freilauf die Abtriebswelle mitnimmt und somit in die zweite Drehrichtung um die zugehörige Elementdrehachse, das heißt um die zu der Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse, die beispielsweise die Wellendrehachse ist, relativ zu dem Gehäuse dreht, das heißt mitdreht. Hierdurch kann beispielsweise in dem Freigabezustand der Rotor über das Getriebeelement und den zweiten Freilauf die Abtriebswelle um die zugehörige Elementdrehachse, das heißt um die zur Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse und dabei insbesondere um die Wellendrehachse relativ zu dem Gehäuse in die zweite Drehrichtung drehen, wodurch beispielsweise das mittels der Antriebseinrichtung antreibbare und somit der Antriebseinrichtung zugeordnete Fahrzeugrad (Antriebsrad) relativ zu dem Gehäuse um eine Raddrehachse in eine erste Raddrehrichtung gedreht werden kann. Hierdurch kann beispielsweise in dem Freigabezustand das Fahrzeug (Kraftfahrzeug) angetrieben und dadurch in eine erste, in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Bewegungsrichtung angetrieben und somit gefahren werden. Die erste Bewegungsrichtung verläuft beispielsweise in Fahrzeuglängsrichtung von hinten nach vorne, sodass hierdurch das Fahrzeug mittels der elektrischen Maschine angetrieben und dadurch Vorwärtsgefahren, also vorwärts angetrieben werden kann. In the release state of the first freewheel, for example, the output shaft can be driven by the gear element via the second freewheel about the associated element axis of rotation, i.e. about the element axis of rotation belonging to the output shaft, in particular about the shaft axis of rotation, in the second direction of rotation and can thereby be rotated relative to the housing about the associated element axis of rotation, i.e. about the element axis of rotation belonging to the output shaft, which is for example the shaft axis of rotation, in the second direction of rotation, since when the gear element, in particular by means of the rotor, in the release state of the first freewheel, is driven about the associated element axis of rotation, i.e. about the element axis of rotation belonging to the gear element, which is for example the main axis of rotation, in the second direction of rotation and can thereby be rotated about the associated element axis of rotation, i.e. about the element axis of rotation belonging to the gear element, which is in particular the main axis of rotation, in the second direction of rotation relative to the housing, the gear element takes the output shaft with it via the second freewheel and can thus be rotated in the second direction of rotation about the associated element axis of rotation, the i.e., it rotates relative to the housing around the element rotation axis belonging to the output shaft, which is, for example, the shaft rotation axis. In this way, for example, in the release state, the rotor can rotate the output shaft in the second direction of rotation via the gear element and the second freewheel around the associated element rotation axis, i.e. around the element rotation axis belonging to the output shaft and in particular around the shaft rotation axis relative to the housing, whereby, for example, the vehicle wheel (drive wheel) that can be driven by means of the drive device and is thus assigned to the drive device can be rotated relative to the housing around a wheel rotation axis in a first wheel rotation direction. In this way, for example, in the release state, the vehicle (motor vehicle) can be driven and thus driven in a first direction of movement running in the vehicle's longitudinal direction and thus driven. The first direction of movement runs, for example, in the vehicle's longitudinal direction from the rear to the front. front, so that the vehicle can be powered by the electric motor and thus driven forward.
In dem Freigabezustand des ersten Freilaufs ist das Getriebeelement um die zugehörige, das heißt um die zu dem Getriebeelement gehörende Elementdrehachse, die beispielsweise die Hauptdrehachse ist, in die erste Drehrichtung relativ zu der Abtriebswelle und vorzugsweise auch relativ zu dem Gehäuse drehbar, ohne die Abtriebswelle um die zugehörige, das heißt die zu der Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse, die beispielsweise die Wellendrehachse ist, in die erste Drehrichtung anzutreiben. Würde in dem Freigabezustand des ersten Freilaufs das dritte Getriebeelement, insbesondere mittels des Rotors, um die zugehörige Elementdrehachse, das heißt um die zu dem Getriebeelement gehörende Elementdrehachse in die erste Drehrichtung angetrieben und dadurch um die zugehörige Elementdrehachse, das heißt um die zu dem Getriebeelement gehörende Elementdrehachse in die erste Drehrichtung relativ zu dem Gehäuse gedreht, so würde sich das Getriebeelement um die zugehörige, das heißt um die zu dem Getriebeelement gehörende Elementdrehachse in die erste Drehrichtung relativ zu der Abtriebswelle drehen, ohne die Abtriebswelle in die erste Drehrichtung um die zu der Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse anzutreiben, da in dem Freigabezustand die Abtriebswelle in die erste Drehrichtung weder über den ersten Freilauf noch über den zweiten Freilauf von dem Getriebeelement um die zu der Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse in die erste Drehrichtung antreibbar ist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt können somit beispielsweise in dem Freigabezustand weder über den ersten Freilauf noch über den zweiten Freilauf von dem Getriebeelement auf die Abtriebswelle Drehmomente übertragen werden, welche zum Antreiben der Abtriebswelle in die erste Drehrichtung vorgesehen oder ausgebildet sind. In the release state of the first freewheel, the transmission element is rotatable about the associated element axis of rotation, i.e. about the element axis of rotation belonging to the transmission element, which is, for example, the main axis of rotation, in the first direction of rotation relative to the output shaft and preferably also relative to the housing, without driving the output shaft about the associated element axis of rotation, i.e. about the element axis of rotation belonging to the output shaft, which is, for example, the shaft axis of rotation, in the first direction of rotation. If, in the release state of the first freewheel, the third gear element were driven, in particular by means of the rotor, about the associated element axis of rotation, i.e. about the element axis of rotation belonging to the gear element in the first direction of rotation and thereby rotated about the associated element axis of rotation, i.e. about the element axis of rotation belonging to the gear element in the first direction of rotation relative to the housing, the gear element would rotate about the associated element axis of rotation, i.e. about the element axis of rotation belonging to the gear element in the first direction of rotation relative to the output shaft without driving the output shaft in the first direction of rotation about the element axis of rotation belonging to the output shaft, since in the release state the output shaft cannot be driven in the first direction of rotation by the gear element about the element axis of rotation belonging to the output shaft in the first direction of rotation either via the first freewheel or via the second freewheel. In other words, in the release state, for example, torques which are intended or designed to drive the output shaft in the first direction of rotation cannot be transmitted from the transmission element to the output shaft via the first freewheel or the second freewheel.
In dem Freigabezustand des ersten Freilaufs ist beispielsweise die Abtriebswelle um die zur Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse in die zweite Drehrichtung relativ zu dem Getriebeelement und vorzugsweise auch relativ zu dem Gehäuse drehbar, ohne das Getriebeelement um die zum Getriebeelement gehörende Elementdrehachse (Hauptdrehachse) in die zweite Drehrichtung anzutreiben. Würde in dem Freigabezustand des ersten Freilaufs die Abtriebswelle, insbesondere mittels des Fahrzeugrads, um die zugehörige, das heißt um die zur Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse (Wellendrehachse) in die zweite Drehrichtung angetrieben und dadurch um die zu der Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse in die zweite Drehrichtung relativ zu dem Gehäuse gedreht, so würde sich die Abtriebswelle um die zur Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse in die zweite Drehrichtung relativ zu dem Getriebeelement drehen, ohne das Getriebeelement in die zweite Drehrichtung um die zum Getriebeelement gehörende Elementdrehachse anzutreiben, da in dem Freigabezustand das Getriebeelement in die zweite Drehrichtung weder über den ersten Freilauf noch über den zweiten Freilauf von der Abtriebswelle um die zu dem Getriebeelement gehörende Elementdrehachse in die zweite Drehrichtung antreibbar ist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt können beispielsweise in dem Freigabezustand weder über den ersten Freilauf noch über den zweiten Freilauf zum Antreiben des Getriebeelements in die zweite Drehrichtung ausgebildete Drehmomente von der Abtriebswelle auf das Getriebeelement übertragen werden. Rollt somit beispielsweise in dem Freigabezustand des ersten Freilaufs das Fahrzeug, ohne von dem Rotor, das heißt ohne mittels der elektrischen Maschine angetrieben zu werden, in die erste Bewegungsrichtung, beispielsweise dadurch, dass das Fahrzeug ein Gefälle in die erste Bewegungsrichtung hinab rollt, so treibt das Fahrzeugrad die Abtriebswelle um die zur Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse in die zweite Drehrichtung an, wodurch die Abtriebswelle um die zur Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse (Wellendrehachse) in die zweite Drehrichtung relativ zu dem Gehäuse gedreht wird. Dabei treibt jedoch die Abtriebswelle das Getriebeelement nicht um die zum dritten Getriebeelement gehörende Elementdrehachse (Hauptdrehachse) in die zweite Drehrichtung an, sodass die Abtriebswelle das Getriebeelement und somit den Rotor nicht mitschleppt. Somit ist beispielsweise in dem oder durch den Freigabezustand des ersten Freilaufs ein auch mit N bezeichneter Neutralzustand eingestellt, das heißt aktiviert. In the release state of the first freewheel, for example, the output shaft can be rotated about the element rotation axis belonging to the output shaft in the second direction of rotation relative to the transmission element and preferably also relative to the housing, without driving the transmission element about the element rotation axis (main axis of rotation) belonging to the transmission element in the second direction of rotation. If in the release state of the first freewheel the output shaft, in particular by means of the vehicle wheel, were driven about the associated element rotation axis (shaft rotation axis) belonging to the output shaft in the second direction of rotation and thereby rotated about the element rotation axis belonging to the output shaft in the second direction of rotation relative to the housing, the output shaft would rotate about the element rotation axis belonging to the output shaft in the second direction of rotation relative to the transmission element. without driving the gear element in the second direction of rotation about the element axis of rotation belonging to the gear element, since in the release state the gear element cannot be driven in the second direction of rotation by the output shaft about the element axis of rotation belonging to the gear element in the second direction of rotation either via the first freewheel or via the second freewheel. In other words, for example, in the release state, torques generated for driving the gear element in the second direction of rotation cannot be transmitted from the output shaft to the gear element either via the first freewheel or via the second freewheel. If, for example, in the release state of the first freewheel the vehicle rolls in the first direction of movement without being driven by the rotor, i.e. without being driven by the electric machine, for example by the vehicle rolling down a slope in the first direction of movement, the vehicle wheel drives the output shaft about the element axis of rotation belonging to the output shaft in the second direction of rotation, whereby the output shaft is rotated about the element axis of rotation belonging to the output shaft (shaft axis of rotation) in the second direction of rotation relative to the housing. However, the output shaft does not drive the transmission element about the element axis of rotation belonging to the third transmission element (main axis of rotation) in the second direction of rotation, so that the output shaft does not drag the transmission element and thus the rotor along. Thus, for example, in or through the release state of the first freewheel a neutral state, also designated N, is set, i.e. activated.
In dem Freigabezustand des ersten Freilaufs ist beispielsweise das Getriebeelement über den zweiten Freilauf um die zu dem dritten Getriebeelement gehörende Elementdrehachse (Hauptdrehachse) in die erste Drehrichtung von der Abtriebswelle antreibbar und dadurch relativ zu dem Gehäuse um die zu dem dritten Getriebeelement gehörende Elementdrehachse in die erste Drehrichtung drehbar. Wird beispielsweise, insbesondere theoretisch oder hypothetisch betrachtet, in dem Freigabezustand des ersten Freilaufs die Abtriebswelle, insbesondere mittels des Fahrzeugrads, um die zur Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse (Wellendrehachse) in die erste Drehrichtung angetrieben und dadurch um die zur Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse in die erste Drehrichtung relativ zu dem Gehäuse gedreht, dann nimmt die Abtriebswelle das Getriebeelement über den zweiten Freilauf mit, wodurch das Getriebeelement in die erste Drehrichtung um die zum dritten Getriebeelement gehörende Elementdrehachse relativ zu dem Gehäuse gedreht, das heißt mitgedreht wird. Dies erfolgt, insbesondere theoretisch oder hypothetisch betrachtet, beispielsweise dann, wenn das Fahrzeug (Kraftfahrzeug) in eine in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende und der ersten Bewegungsrichtung entgegengesetzte, zweite Bewegungsrichtung und somit beispielsweise rückwärts ein Gefälle hinabrollt, insbesondere ohne dass das Getriebeelement von dem Rotor, das heißt mittels der elektrischen Maschine, angetrieben wird. Hierdurch dreht sich beispielsweise das Fahrzeugrad um die Raddrehachse in eine der ersten Raddrehrichtung entgegengesetzte, zweite Raddrehrichtung, insbesondere relativ zu dem Gehäuse, wodurch das Fahrzeugrad die Abtriebswelle um die zur Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse in die erste Drehrichtung antreibt und dadurch relativ zu dem Gehäuse um die zur Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse in die erste Drehrichtung dreht. Hierbei nimmt die Abtriebswelle über den zweiten Freilauf das Getriebeelement mit, welches somit um die zum dritten Getriebeelement gehörende Elementdrehachse (Hauptdrehachse) in die erste Drehrichtung relativ zu dem Gehäuse gedreht wird. In the release state of the first freewheel, for example, the gear element can be driven by the output shaft via the second freewheel about the element axis of rotation belonging to the third gear element (main axis of rotation) in the first direction of rotation and can therefore be rotated relative to the housing about the element axis of rotation belonging to the third gear element in the first direction of rotation. If, for example, in particular viewed theoretically or hypothetically, in the release state of the first freewheel, the output shaft is driven, in particular by means of the vehicle wheel, about the element axis of rotation belonging to the output shaft (shaft axis of rotation) in the first direction of rotation and is therefore rotated about the element axis of rotation belonging to the output shaft in the first direction of rotation relative to the housing, then the output shaft takes the gear element with it via the second freewheel, as a result of which the gear element is rotated in the first direction of rotation about the element axis of rotation belonging to the third gear element relative to the housing, i.e. is rotated along with it. This occurs, especially theoretically or hypothetically, for example when the vehicle (motor vehicle) is travelling in a direction running in the vehicle's longitudinal direction and the first direction of movement opposite, second direction of movement and thus, for example, rolls backwards down a slope, in particular without the gear element being driven by the rotor, i.e. by means of the electric machine. As a result, for example, the vehicle wheel rotates about the wheel axis of rotation in a second wheel direction of rotation opposite to the first wheel direction of rotation, in particular relative to the housing, as a result of which the vehicle wheel drives the output shaft about the element axis of rotation belonging to the output shaft in the first direction of rotation and thereby rotates relative to the housing about the element axis of rotation belonging to the output shaft in the first direction of rotation. In this case, the output shaft takes the gear element with it via the second freewheel, which is thus rotated about the element axis of rotation belonging to the third gear element in the first direction of rotation relative to the housing.
Insbesondere ist es denkbar, dass in dem Freigabezustand die Abtriebswelle bezogen auf die Freiläufe ausschließlich über den zweiten Freilauf um die zugehörige Elementdrehachse, das heißt um die zur Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse (Wellendrehachse) in die zweite Drehrichtung von dem dritten Getriebeelement antreibbar ist beziehungsweise dass in dem Freigabezustand des ersten Freilaufs das dritte Getriebeelement bezogen auf die Freiläufe ausschließlich über den zweiten Freilauf um die zu dem dritten Getriebeelement gehörende Elementdrehachse in die erste Drehrichtung von der Abtriebswelle antreibbar ist, da beispielsweise in dem Freigabezustand und vorzugsweise auch in dem Sperrzustand über den ersten Freilauf keine Drehmomente, die um die zum dritten Getriebeelement gehörende Elementdrehachse in die zweite Drehrichtung wirken, von dem dritten Getriebeelement auf die Abtriebswelle übertragen werden können und da beispielsweise in dem Freigabezustand und vorzugsweise auch in dem Sperrzustand über den ersten Freilauf keine Drehmomente, die um die zur Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse in die erste Drehrichtung wirken, von der Abtriebswelle auf das Getriebeelement übertragbar sind. In particular, it is conceivable that in the release state the output shaft can be driven by the third gear element in the second direction of rotation about the associated element axis of rotation, i.e. about the element axis of rotation (shaft axis of rotation) belonging to the output shaft, in the release state of the first freewheel, or that in the release state of the first freewheel, the third gear element can be driven by the output shaft in the first direction of rotation about the element axis of rotation belonging to the third gear element, in the release state, for example, and preferably also in the lock state, no torques acting in the second direction of rotation about the element axis of rotation belonging to the third gear element can be transmitted from the third gear element to the output shaft via the first freewheel, and since, for example, in the release state, and preferably also in the lock state, no torques acting in the first direction of rotation about the element axis of rotation belonging to the output shaft can be transmitted from the output shaft to the gear element via the first freewheel.
In dem Sperrzustand des ersten Freilaufs ist beispielsweise, wie in dem Freigabezustand, die Abtriebswelle über den zweiten Freilauf um die zur Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse (Wellendrehachse) in die zweite Drehrichtung von dem dritten Getriebeelement antreibbar und dadurch relativ zu dem Gehäuse um die zu der Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse in die zweite Drehrichtung drehbar, da dann, wenn das Getriebeelement, insbesondere mittels des Rotors, in dem Freigabezustand des ersten Freilaufs um die zu dem dritten Getriebeelement gehörende Elementdrehachse (Hauptdrehachse) in die zweite Drehrichtung angetrieben und dadurch um die zu dem dritten Getriebeelement gehörende Elementdrehachse in die zweite Drehrichtung relativ zu dem Gehäuse gedreht wird, das Getriebeelement über den zweiten Freilauf die Abtriebswelle mitnimmt und somit in die zweite Drehrichtung um die zu der Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse relativ zu dem Gehäuse dreht, das heißt mitdreht. In the blocking state of the first freewheel, for example, as in the release state, the output shaft can be driven by the third gear element via the second freewheel about the element axis of rotation belonging to the output shaft (shaft axis of rotation) in the second direction of rotation and can thus be rotated relative to the housing about the element axis of rotation belonging to the output shaft in the second direction of rotation, since when the gear element, in particular by means of the rotor, in the release state of the first freewheel about the element axis of rotation belonging to the third gear element Element rotation axis (main rotation axis) is driven in the second direction of rotation and is thereby rotated about the element rotation axis belonging to the third gear element in the second direction of rotation relative to the housing, the gear element takes the output shaft along with it via the second freewheel and thus rotates in the second direction of rotation about the element rotation axis belonging to the output shaft relative to the housing, that is to say rotates along with it.
In dem Sperrzustand des ersten Freilaufs ist beispielsweise die Abtriebswelle über den ersten Freilauf um die zur Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse (Wellendrehachse) in die erste Drehrichtung von dem dritten Getriebeelement antreibbar und dadurch relativ zu dem Gehäuse um die zu der Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse (Wellendrehachse) in die erste Drehrichtung drehbar, da dann, wenn das Getriebeelement, insbesondere mittels des Rotors, in dem Sperrzustand des ersten Freilaufs um die zu dem dritten Getriebeelement gehörende Elementdrehachse (Hauptdrehachse) in die erste Drehrichtung angetrieben und dadurch um die zugehörige Elementdrehachse, das heißt um die zu dem dritten Getriebeelement gehörende Elementdrehachse in die erste Drehrichtung relativ zu dem Gehäuse gedreht wird, das Getriebeelement über den ersten Freilauf die Abtriebswelle mitnimmt und somit in die erste Drehrichtung um die zu der Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse (Wellendrehachse) relativ zu dem Gehäuse dreht, das heißt mitdreht. Hierdurch kann beispielsweise in dem Sperrzustand der Rotor über das Getriebeelement und den zweiten Freilauf die Abtriebswelle um die zu der Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse relativ zu dem Gehäuse in die erste Drehrichtung drehen, wodurch beispielsweise das Fahrzeugrad relativ zu dem Gehäuse um die Raddrehachse in die zweite Raddrehrichtung gedreht werden kann. Hierdurch kann beispielsweise in dem Sperrzustand das Fahrzeug angetrieben und dadurch in die zweite Bewegungsrichtung angetrieben und somit gefahren werden, sodass beispielsweise das Fahrzeug rückwärtsgefahren, also rückwärts angetrieben werden kann. In the locked state of the first freewheel, for example, the output shaft can be driven by the third gear element via the first freewheel about the element axis of rotation (shaft axis of rotation) belonging to the output shaft in the first direction of rotation and can therefore be rotated relative to the housing about the element axis of rotation (shaft axis of rotation) belonging to the output shaft in the first direction of rotation, since when the gear element, in particular by means of the rotor, is driven in the locked state of the first freewheel about the element axis of rotation (main axis of rotation) belonging to the third gear element in the first direction of rotation and is therefore rotated about the associated element axis of rotation, i.e. about the element axis of rotation belonging to the third gear element in the first direction of rotation relative to the housing, the gear element takes the output shaft with it via the first freewheel and thus rotates in the first direction of rotation about the element axis of rotation (shaft axis of rotation) belonging to the output shaft relative to the housing, i.e. rotates with it. As a result, for example, in the locked state, the rotor can rotate the output shaft about the element axis of rotation belonging to the output shaft relative to the housing in the first direction of rotation via the gear element and the second freewheel, whereby, for example, the vehicle wheel can be rotated relative to the housing about the wheel axis of rotation in the second wheel direction of rotation. As a result, for example, in the locked state, the vehicle can be driven and thus driven in the second direction of movement and thus driven, so that, for example, the vehicle can be driven backwards, i.e. driven backwards.
In dem Sperrzustand des ersten Freilaufs ist beispielsweise das Getriebeelement über den ersten Freilauf um die zu dem dritten Getriebeelement gehörende Elementdrehachse (Hauptdrehachse) in die zweite Drehrichtung von der Abtriebswelle antreibbar und dadurch relativ zu dem Gehäuse um die zu dem dritten Getriebeelement gehörende Elementdrehachse in die zweite Drehrichtung drehbar. Wird beispielsweise in dem Sperrzustand des ersten Freilaufs die Abtriebswelle, insbesondere mittels des Fahrzeugrads (Antriebsrad), um die zu der Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse in die zweite Drehrichtung angetrieben und dadurch um die zu der Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse in die zweite Drehrichtung relativ zu dem Gehäuse gedreht, so nimmt die Abtriebswelle das Getriebeelement über den ersten Freilauf mit, wodurch das Getriebeelement in die zweite Drehrichtung um die zu dem dritten Getriebeelement gehörende Elementdrehachse relativ zu dem Gehäuse gedreht, das heißt mitgedreht, wird. Hierdurch kann beispielsweise das Getriebeelement den Rotor und somit die elektrische Maschine antreiben, welche hierdurch in einem Generatorbetrieb und somit als Generator betreibbar ist. Dies erfolgt beispielsweise dann, wenn das Fahrzeug in die erste Bewegungsrichtung und somit beispielsweise vorwärts rollt, ohne mittels der elektrischen Maschine angetrieben zu werden. Hierdurch ist ein Rekuperationsbetrieb, mithin eine Rekuperation, realisierbar, wobei in dem Rekuperationsbetrieb, das heißt bei der Rekuperation, die elektrische Maschine über den Rotor, das Getriebeelement, den ersten Freilauf und die Abtriebswelle von dem Fahrzeugrad und somit mittels kinetischer Energie des, insbesondere vorwärts, rollenden Kraftfahrzeugs angetrieben wird. Die kinetische Energie des Kraftfahrzeugs wird mittels des Generators in elektrische Energie umgewandelt, die beispielsweise von dem Generator bereitgestellt werden kann oder wird. Die von dem Generator bereitgestellte, elektrische Energie kann beispielsweise in einem auch als Batterie bezeichneten, elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeugs gespeichert werden, wobei der elektrische Energiespeicher vorzugsweise eine Hochvolt- Komponente ist, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist und ganz vorzugsweise mehrere 100 Volt beträgt. In the locked state of the first freewheel, for example, the transmission element can be driven by the output shaft via the first freewheel about the element axis of rotation belonging to the third transmission element (main axis of rotation) in the second direction of rotation and can thus be rotated relative to the housing about the element axis of rotation belonging to the third transmission element in the second direction of rotation. If, for example, in the locked state of the first freewheel, the output shaft is driven, in particular by means of the vehicle wheel (drive wheel), about the element axis of rotation belonging to the output shaft in the second direction of rotation and can thus be rotated about the element axis of rotation belonging to the output shaft If the element rotation axis is rotated in the second direction of rotation relative to the housing, the output shaft takes the gear element along with it via the first freewheel, whereby the gear element is rotated in the second direction of rotation about the element rotation axis belonging to the third gear element relative to the housing, i.e. is rotated along with it. As a result, for example, the gear element can drive the rotor and thus the electric machine, which can thereby be operated in generator mode and thus as a generator. This occurs, for example, when the vehicle rolls in the first direction of movement and thus, for example, forwards, without being driven by the electric machine. As a result, a recuperation mode, and thus recuperation, can be implemented, wherein in the recuperation mode, i.e. during recuperation, the electric machine is driven via the rotor, the gear element, the first freewheel and the output shaft by the vehicle wheel and thus by means of kinetic energy of the motor vehicle, in particular as it rolls forwards. The kinetic energy of the motor vehicle is converted by means of the generator into electrical energy, which can or will be provided, for example, by the generator. The electrical energy provided by the generator can be stored, for example, in an electrical energy storage device of the motor vehicle, also referred to as a battery, wherein the electrical energy storage device is preferably a high-voltage component whose electrical voltage, in particular electrical operating or nominal voltage, is preferably greater than 50 volts, in particular greater than 60 volts, and very preferably amounts to several 100 volts.
In dem Freigabezustand des ersten Freilaufs ist beispielsweise, wie in dem Freigabezustand, das Getriebeelement über den zweiten Freilauf um die zu dem dritten Getriebeelement gehörende Elementdrehachse (Hauptdrehachse) in die erste Drehrichtung von der Abtriebswelle antreibbar und dadurch relativ zu dem Gehäuse um die zu dem dritten Getriebeelement gehörende Elementdrehachse in die erste Drehrichtung drehbar. Wird beispielsweise, insbesondere theoretisch oder hypothetisch betrachtet, in dem Freigabezustand des ersten Freilaufs die Abtriebswelle, insbesondere mittels des Fahrzeugrads, um die zur Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse in die erste Drehrichtung angetrieben und dadurch um die zur Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse in die erste Drehrichtung relativ zu dem Gehäuse gedreht, dann nimmt die Abtriebswelle das Getriebeelement über den zweiten Freilauf mit, wodurch das Getriebeelement in die erste Drehrichtung um die zu dem dritten Getriebeelement gehörende Elementdrehachse relativ zu dem Gehäuse gedreht, das heißt mitgedreht, wird. Insbesondere ist es denkbar, dass in dem Sperrzustand, wie in dem Freigabezustand, die Abtriebswelle bezogen auf die Freiläufe ausschließlich über den zweiten Freilauf um die zugehörige Elementdrehachse, das heißt um die zur Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse, in die zweite Drehrichtung von dem dritten Getriebeelement antreibbar ist beziehungsweise dass in dem Freigabezustand des ersten Freilaufs das Getriebeelement bezogen auf die Freiläufe ausschließlich über den zweiten Freilauf um die zu dem dritten Getriebeelemente gehörende Elementdrehachse in die erste Drehrichtung von der Abtriebswelle antreibbar ist, da beispielsweise in dem Sperrzustand und vorzugsweise auch in einem Freigabezustand über den ersten Freilauf keine Drehmomente, die um die zum dritten Getriebeelement gehörende Elementdrehachse in die zweite Drehrichtung wirken, von dem dritten Getriebeelement auf die Abtriebswelle übertragen werden können und da beispielsweise in dem Sperrzustand und vorzugsweise auch in dem Freigabezustand über den ersten Freilauf keine Drehmomente, die um die zur Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse in die erste Drehrichtung wirken, von der Abtriebswelle auf das Getriebeelement übertragbar sind. In the release state of the first freewheel, for example, as in the release state, the gear element can be driven by the output shaft via the second freewheel about the element axis of rotation belonging to the third gear element (main axis of rotation) in the first direction of rotation and can therefore be rotated relative to the housing about the element axis of rotation belonging to the third gear element in the first direction of rotation. If, for example, in the release state of the first freewheel, in particular viewed theoretically or hypothetically, the output shaft is driven, in particular by means of the vehicle wheel, about the element axis of rotation belonging to the output shaft in the first direction of rotation and is therefore rotated about the element axis of rotation belonging to the output shaft in the first direction of rotation relative to the housing, then the output shaft takes the gear element with it via the second freewheel, whereby the gear element is rotated, i.e. rotated along, in the first direction of rotation about the element axis of rotation belonging to the third gear element relative to the housing. In particular, it is conceivable that in the locked state, as in the released state, the output shaft can be driven by the third gear element in the second direction of rotation about the associated element axis of rotation, i.e. about the element axis of rotation belonging to the output shaft, in relation to the freewheels exclusively via the second freewheel, or that in the released state of the first freewheel, the gear element can be driven by the output shaft in the first direction of rotation about the element axis of rotation belonging to the third gear element, in relation to the freewheels exclusively via the second freewheel, since, for example, in the locked state and preferably also in a released state, no torques acting in the second direction of rotation about the element axis of rotation belonging to the third gear element can be transmitted from the third gear element to the output shaft via the first freewheel, and since, for example, in the locked state and preferably also in the released state, no torques acting in the first direction of rotation about the element axis of rotation belonging to the output shaft can be transmitted from the output shaft to the gear element via the first freewheel.
Ferner ist es denkbar, dass in dem Sperrzustand die Abtriebswelle bezogen auf die Freiläufe ausschließlich über den ersten Freilauf um die zur Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse in die erste Drehrichtung von dem dritten Getriebeelement antreibbar ist beziehungsweise dass in dem Sperrzustand des ersten Freilaufs das Getriebeelement bezogen auf die Freiläufe ausschließlich über den ersten Freilauf um die zum dritten Getriebeelement gehörende Elementdrehachse in die zweite Drehrichtung von der Abtriebswelle antreibbar ist, da beispielsweise in dem Sperrzustand und vorzugsweise auch in dem Freigabezustand über den zweiten Freilauf keine Drehmomente, die um die zum dritten Getriebeelement gehörende Elementdrehachse in die erste Drehrichtung wirken, von dem dritten Getriebeelement auf die Abtriebswelle übertragen werden können und da beispielsweise in dem Sperrzustand und vorzugsweise auch in dem Freigabezustand über den zweiten Freilauf keine Drehmomente, die um die zur Abtriebswelle gehörende Elementdrehachse in die zweite Drehrichtung wirken, von der Abtriebswelle auf das Getriebeelement übertragbar sind, mithin übertragen werden können. Furthermore, it is conceivable that in the locked state the output shaft can be driven by the third gear element in the first direction of rotation in relation to the freewheels exclusively via the first freewheel about the element axis of rotation belonging to the output shaft, or that in the locked state of the first freewheel the gear element can be driven by the output shaft in the second direction of rotation in relation to the freewheels exclusively via the first freewheel about the element axis of rotation belonging to the third gear element, since, for example, in the locked state and preferably also in the released state via the second freewheel, no torques acting about the element axis of rotation belonging to the third gear element in the first direction of rotation can be transmitted from the third gear element to the output shaft and since, for example, in the locked state and preferably also in the released state via the second freewheel, no torques acting about the element axis of rotation belonging to the output shaft in the second direction of rotation can be transmitted from the output shaft to the gear element, and therefore cannot be transmitted.
Somit ist es insbesondere denkbar, dass in dem Sperrzustand des ersten Freilaufs der erste Scheibenkörper und der zweite Scheibenkörper drehfest miteinander verbunden sind, insbesondere sowohl in eine um die Drehachse verlaufende, erste Wirkrichtung als auch in eine um die Drehachse verlaufende, der ersten Wirkrichtung entgegengesetzte, zweite Wirkrichtung. Vorzugsweise fällt die jeweilige Wirkrichtung mit der jeweiligen Elementdrehachse zusammen. Ferner ist es somit denkbar, dass in dem Sperrzustand der dritte Scheibenkörper und der vierte Scheibenkörper drehtest miteinander verbunden sind, und zwar sowohl in die erste Wirkrichtung als auch in die zweite Wirkrichtung. Insbesondere ist es vorgesehen, dass in dem Sperrzustand des ersten Freilaufs das Getriebeelement drehtest mit der Abtriebswelle verbunden ist. Insbesondere ist somit beispielsweise in dem oder durch den Sperrzustand des ersten Freilaufs ein auch mit D bezeichneter Fahrzustand eingestellt, das heißt aktiviert. Somit ist es denkbar, dass beispielsweise der erste Schaltzustand der mit D bezeichnete Fahrzustand ist, und beispielsweise ist der zweite Schaltzustand der mit N bezeichnete Neutralzustand. Thus, it is particularly conceivable that in the locked state of the first freewheel, the first disk body and the second disk body are connected to one another in a rotationally fixed manner, in particular both in a first effective direction running around the axis of rotation and in a second effective direction running around the axis of rotation and opposite to the first effective direction. Preferably, the respective effective direction coincides with the respective Element rotation axis. Furthermore, it is thus conceivable that in the locked state the third disk body and the fourth disk body are rotationally connected to one another, both in the first effective direction and in the second effective direction. In particular, it is provided that in the locked state of the first freewheel the gear element is rotationally connected to the output shaft. In particular, for example in or through the locked state of the first freewheel a driving state also designated D is set, i.e. activated. It is thus conceivable that, for example, the first switching state is the driving state designated D, and for example the second switching state is the neutral state designated N.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente wie beispielsweise in dem Sperrzustand des ersten Freilaufs die Antriebselemente, mithin das Getriebeelement und die Abtriebswelle, drehfest miteinander verbunden sind, zu verstehen, dass die drehfest miteinander verbundenen Bauelemente koaxial zueinander angeordnet sind und sich insbesondere dann, wenn die Bauelemente angetrieben werden, gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig um eine den Bauelementen gemeinsame Bauelementdrehachse wie beispielsweise die jeweilige Elementdrehachse mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit, insbesondere relativ zu dem Gehäuse, drehen. Unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente wie beispielsweise das erste Antriebselement und der dritte Scheibenkörper, drehmomentübertragend miteinander verbunden oder gekoppelt sind, ist zu verstehen, dass die Bauelemente derart miteinander gekoppelt oder verbunden sind, dass Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können, wobei dann, wenn die Bauelemente drehfest miteinander verbunden oder gekoppelt sind, die Bauelemente auch drehmomentübertragend miteinander verbunden oder gekoppelt sind. In the context of the present disclosure, the feature that two components, such as the drive elements in the locked state of the first freewheel, i.e. the gear element and the output shaft, are connected to one another in a rotationally fixed manner, is to be understood as meaning that the components connected to one another in a rotationally fixed manner are arranged coaxially to one another and, in particular when the components are driven, rotate together or simultaneously about a component rotation axis common to the components, such as the respective element rotation axis, at the same angular velocity, in particular relative to the housing. The feature that two components, such as the first drive element and the third disk body, are connected or coupled to one another in a torque-transmitting manner is to be understood as meaning that the components are coupled or connected to one another in such a way that torques can be transmitted between the components, wherein when the components are connected or coupled to one another in a rotationally fixed manner, the components are also connected or coupled to one another in a torque-transmitting manner.
Unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente wie beispielsweise das erste Antriebselement und der dritte Scheibenkörper permanent drehmomentübertragend miteinander verbunden oder gekoppelt sind, ist zu verstehen, dass nicht etwa ein Schaltelement vorgesehen ist, welches zwischen einem die Bauelemente drehmomentübertragend miteinander verbindenden oder koppelnden Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umschaltbar ist, in welchem keine Drehmomente zwischen den Bauelementen über das Schaltelement übertragen werden können, sondern die Bauelemente sind stets beziehungsweise immer und somit permanent drehmomentübertragend, das heißt derart miteinander verbunden oder gekoppelt, dass ein Drehmoment zwischen den Bauelementen übertragen werden kann. Somit ist beispielsweise eines der Bauelemente von dem jeweils anderen Bauelement antreibbar beziehungsweise umgekehrt. The feature that two components such as the first drive element and the third disk body are permanently connected or coupled to one another in a torque-transmitting manner is to be understood as meaning that a switching element is not provided which can be switched between a coupling state that connects or couples the components to one another in a torque-transmitting manner and a decoupling state in which no torque can be transmitted between the components via the switching element, but rather the components are always and therefore permanently torque-transmitting, i.e. connected or coupled to one another in such a way that a torque can be transmitted between the components. For example, one of the components can be driven by the other component or vice versa.
Insbesondere ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente wie beispielsweise das Getriebeelement mit der Abtriebswelle permanent drehtest miteinander verbunden oder gekoppelt sind, zu verstehen, dass nicht etwa ein Schaltelement vorgesehen ist, welches zwischen einem die Bauelemente drehtest miteinander verbindenden oder koppelnden Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umschaltbar ist, in welchem die Bauelemente voneinander entkoppelt und relativ zueinander drehbar sind, sodass keine Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können, sondern die Bauelemente sind stets beziehungsweise immer, mithin permanent, drehtest miteinander verbunden oder gekoppelt. Ferner ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente drehtest miteinander verbindbar oder koppelbar sind, zu verstehen, dass den Bauelementen ein Umschaltelement zugeordnet ist, welches zwischen wenigstens einem Koppelzustand und wenigstens einem Entkoppelzustand umschaltbar ist. In dem Koppelzustand sind die Bauelemente mittels des zugeordneten Umschaltelements drehtest miteinander verbunden oder gekoppelt. Im Entkoppelzustand sind die Bauelemente voneinander entkoppelt, sodass in dem Entkoppelzustand die Bauelemente relativ zueinander um die Bauelementdrehachse drehbar sind. Entsprechendes gilt für das Merkmal, dass zwei Bauelemente drehmomentübertragend miteinander verbindbar oder koppelbar sind. Somit ist beispielsweise unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente drehmomentübertragend miteinander verbindbar oder koppelbar sind, zu verstehen, dass den Bauelementen ein Schaltelement zugeordnet ist, welches zwischen wenigstens einem Verbindungszustand und wenigstens einem Freigabezustand umschaltbar ist. In dem Verbindungszustand sind die Bauelemente mittels des Schaltelements drehmomentübertragend miteinander gekoppelt oder verbunden, sodass Drehmomente zwischen den Bauelementen über das Schaltelement übertragen werden können. In dem Freigabezustand sind die Bauelemente voneinander entkoppelt, sodass in dem Freigabezustand kein Drehmoment zwischen den Bauelementen über das Schaltelement übertragen werden können. In particular, the feature that two components such as the gear element with the output shaft are permanently connected or coupled to one another in a rotationally stable manner is to be understood as meaning that a switching element is not provided which can be switched between a coupling state that connects or couples the components to one another in a rotationally stable manner and an uncoupling state in which the components are uncoupled from one another and can be rotated relative to one another so that no torque can be transmitted between the components, but rather the components are always or always, and therefore permanently, connected or coupled to one another in a rotationally stable manner. Furthermore, the feature that two components can be connected or coupled to one another in a rotationally stable manner is to be understood as meaning that the components are assigned a switching element which can be switched between at least one coupling state and at least one uncoupling state. In the coupling state, the components are connected or coupled to one another in a rotationally stable manner by means of the assigned switching element. In the uncoupling state, the components are uncoupled from one another so that in the uncoupling state the components can be rotated relative to one another about the component rotation axis. The same applies to the feature that two components can be connected or coupled to one another in a torque-transmitting manner. Thus, for example, the feature that two components can be connected or coupled to one another in a torque-transmitting manner means that the components are assigned a switching element that can be switched between at least one connection state and at least one release state. In the connection state, the components are coupled or connected to one another in a torque-transmitting manner by means of the switching element, so that torques can be transmitted between the components via the switching element. In the release state, the components are decoupled from one another, so that in the release state no torque can be transmitted between the components via the switching element.
Die elektrische Antriebseinrichtung weist in einer Ausgestaltung der Erfindung außerdem ein Planetengetriebe auf, über welches das Antriebsrad mittels des Rotors, das mittels der elektrischen Maschine, insbesondere rein elektrisch, angetrieben werden kann. Das Planetengetriebe weist, insbesondere wenigstens oder genau, drei Getriebeelemente auf, nämlich ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Planetenträger, welcher auch als Steg bezeichnet wird. An den Planetenträger sind Planetenräder des Planetengetriebes drehbar gehalten, wobei die Planetenräder einen Planetenradsatz bilden. Das jeweilige Planetenrad kämmt beispielsweise mit dem Sonnenrad und mit dem Hohlrad, wobei insbesondere ein Kämmen des Sonnenrads mit dem Hohlrad unterbleibt, mithin nicht vorgesehen ist. Ein erstes der Getriebeelemente ist, insbesondere permanent, drehtest mit dem Rotor verbunden. Beispielsweise ist das erste Getriebeelement das Sonnenrad. Ein zweites der Getriebeelemente ist mit einem Gehäuse der elektrischen Antriebseinrichtung, insbesondere permanent, drehtest verbunden, wobei vorzugsweise das zweite Getriebeelement das Hohlrad ist. Die elektrische Antriebseinrichtung weist außerdem eine insbesondere zusätzlich zu den Getriebeelementen vorgesehene Abtriebswelle auf, welche beispielsweise um eine Wellendrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar ist. Insbesondere ist es denkbar, dass die Abtriebswelle koaxial zu der elektrischen Maschine und somit koaxial zu dem Rotor angeordnet ist, sodass vorzugsweise die Wellendrehachse mit der Maschinendrehachse zusammenfällt. Insbesondere ist das jeweilige Getriebeelement dann, wenn es nicht drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist, um eine Hauptdrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar, wobei vorzugsweise die Getriebeelemente koaxial zueinander angeordnet sind. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Getriebeelemente koaxial zu der Abtriebswelle und/oder koaxial zu der elektrischen Maschine angeordnet sind, sodass vorzugsweise die Hauptdrehachse mit der Wellendrehachse und/oder mit der Maschinendrehachse zusammenfällt. Die elektrische Antriebseinrichtung weist zwei Antriebselemente auf, nämlich die Abtriebswelle und das dritte Getriebeelement. Mit anderen Worten sind die Abtriebswelle und das dritte Getriebeelement die Antriebselemente der elektrischen Antriebseinrichtung. In one embodiment of the invention, the electric drive device also has a planetary gear, via which the drive wheel can be driven by the rotor, which can be driven by the electric machine, in particular purely electrically. The planetary gear has, in particular, at least or exactly three gear elements, namely a sun gear, a ring gear and a planet carrier, which is also referred to as a web. Planetary gears of the planetary gear are attached to the planet carrier. held rotatably, with the planet gears forming a planetary gear set. The respective planet gear meshes, for example, with the sun gear and with the ring gear, with meshing of the sun gear with the ring gear in particular not occurring, and therefore not being provided. A first of the gear elements is, in particular permanently, connected to the rotor in a rotationally fixed manner. For example, the first gear element is the sun gear. A second of the gear elements is, in particular permanently, connected to a housing of the electric drive device, with the second gear element preferably being the ring gear. The electric drive device also has an output shaft, which is provided in particular in addition to the gear elements and which is, for example, rotatable about a shaft rotation axis relative to the housing. In particular, it is conceivable that the output shaft is arranged coaxially to the electric machine and thus coaxially to the rotor, so that the shaft rotation axis preferably coincides with the machine rotation axis. In particular, the respective gear element, when it is not rotationally fixedly connected to the housing, is rotatable about a main rotation axis relative to the housing, with the gear elements preferably being arranged coaxially to one another. Furthermore, it is preferably provided that the gear elements are arranged coaxially to the output shaft and/or coaxially to the electric machine, so that the main axis of rotation preferably coincides with the shaft axis of rotation and/or with the machine axis of rotation. The electric drive device has two drive elements, namely the output shaft and the third gear element. In other words, the output shaft and the third gear element are the drive elements of the electric drive device.
Der selbstauslösende, zweite Freilauf ermöglicht ein spontanes Einlegen oder Aktivieren des Fahrzustands D. Vorteilhaft ist es, die zweiten Plättchen des zweiten, selbstauslösenden Freilaufs so zu orientieren, dass die zweiten Plättchen des selbstauslösenden Freilaufs bei einer Vorwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs, mithin einer Fahrt des Kraftfahrzeugs in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne, in einem Zugbetrieb sperren, was eine spontane Beschleunigung und ein spontanes Einlegen des Fahrzustands D ermöglicht, insbesondere im Vergleich zu einem Schaltelement wie beispielsweise einer Klauenkupplung oder einem schaltbaren Freilaufelement, das beziehungsweise der mittels einer Betätigungseinrichtung aktiv eingelegt werden muss. Um eine besonders kompakte Bauweise realisieren zu können, ist es in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die zweiten Plättchen in dem vierten Scheibenkörper angeordnet und zum Sichern des dritten Scheibenkörpers gegen die um die Drehachse in die zweite Drehrichtung relativ zu dem vierten Scheibenkörper erfolgende Drehung in die dafür vorgesehenen, zuvor genannten zweiten Ausnehmungen des dritten Scheibenkörpers einlegbar sind. The self-releasing, second freewheel enables spontaneous engagement or activation of driving state D. It is advantageous to orient the second plates of the second, self-releasing freewheel in such a way that the second plates of the self-releasing freewheel lock in a traction mode when the motor vehicle is driving forward, i.e. when the motor vehicle is driving forward in the longitudinal direction of the vehicle, which enables spontaneous acceleration and spontaneous engagement of driving state D, in particular in comparison to a switching element such as a claw clutch or a switchable freewheel element, which must be actively engaged by means of an actuating device. In order to be able to realize a particularly compact design, it is provided in an advantageous embodiment of the invention that the second plates are arranged in the fourth disk body and are inserted into the can be inserted into the second recesses of the third disc body provided for this purpose.
Eine weitere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der zweite selbstauslösende Freilauf radial innerhalb des ersten schaltbaren Freilaufs, mithin in radialer Richtung der Antriebseinrichtung und somit der elektrischen Maschine, weiter innen als der erste schaltbare Freilauf angeordnet ist, wodurch eine besonders kompakte Bauweise dargestellt werden kann. Die radiale Richtung der Antriebseinrichtung der elektrischen Maschine verläuft senkrecht zur Maschinendrehachse. Insbesondere kann hierdurch die Schalteinrichtung insbesondere in axialer Richtung und somit entlang der Maschinendrehachse betrachtet sehr schmalbauend sowie beispielsweise scheibenförmig ausgebildet werden, sodass eine besonders bauraumeffiziente Bauweise darstellbar ist. A further embodiment is characterized in that the second self-triggering freewheel is arranged radially within the first switchable freewheel, thus in the radial direction of the drive device and thus of the electric machine, further inside than the first switchable freewheel, which allows a particularly compact design to be presented. The radial direction of the drive device of the electric machine runs perpendicular to the machine's axis of rotation. In particular, this allows the switching device to be designed to be very narrow, for example disc-shaped, particularly in the axial direction and thus along the machine's axis of rotation, so that a particularly space-efficient design can be presented.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das erste Getriebeelement als Sonnenrad, das zweite Getriebeelement als Hohlrad und das dritte Getriebeelement der auch als Steg bezeichneten Planetenträger ist. Hierdurch ist eine besonders kompakte Bauweise der Antriebseinrichtung darstellbar. In a further embodiment of the invention, it is provided that the first gear element is a sun gear, the second gear element is a ring gear and the third gear element is the planet carrier, also referred to as a web. This makes it possible to have a particularly compact design of the drive device.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der erste Scheibenkörper und/oder der dritte Scheibenkörper, insbesondere permanent, drehfest mit dem dritten Getriebeelement verbunden und axial benachbart zu den Planetenrädern, mithin zu dem Planetenradsatz, angeordnet ist. Hierdurch kann der Bauraumbedarf der Antriebseinrichtung in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden. Um den ersten Freilauf bedarfsgerecht und besonders bauraumgünstig zwischen den Zuständen umschalten zu können, weist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Schalteinrichtung einen beispielsweise elektromagnetisch betätigbaren Aktor und ein Schiebeelement auf, welches axial gerichtete, das heißt in axialer Richtung der elektrischen Antriebseinrichtung und somit der elektrischen Maschine verlaufende Druckfedern aufweist, welche jeweils an den ersten Plättchen des ersten Freilaufs anliegen, wobei die Druckfedern in dafür vorgesehene Fenster in den zweiten Scheibenkörper des ersten Freilaufs hineinragen. In a further embodiment of the invention, it is provided that the first disk body and/or the third disk body is connected, in particular permanently, in a rotationally fixed manner to the third gear element and is arranged axially adjacent to the planetary gears, and thus to the planetary gear set. This allows the installation space requirement of the drive device to be kept to a particularly small extent. In order to be able to switch the first freewheel between the states as required and in a particularly space-saving manner, in a further embodiment of the invention the switching device has an actuator that can be actuated electromagnetically, for example, and a sliding element that has axially directed compression springs, i.e. those that run in the axial direction of the electric drive device and thus of the electric machine, which each rest against the first plate of the first freewheel, with the compression springs protruding into windows provided for this purpose in the second disk body of the first freewheel.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der zweite Scheibenkörper an einer Rotorwelle des Rotors einerseits und an dem Gehäuse andererseits radial und insbesondere drehbar gelagert ist, wodurch eine besonders kompakte Bauweise gewährleistet werden kann. Um auf besonders bauraumgünstige Weise eine besonders vorteilhafte, insbesondere umfangreiche, Funktionalität der elektrischen Antriebseinrichtung realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Schalteinrichtung einen schaltbaren dritten Freilauf aufweist, welcher zwischen einem dritten Zustand und einem vierten Zustand umschaltbar ist. Der dritte Zustand ist ein zweiter Sperrzustand, in welchem die Abtriebswelle mittels des dritten Freilaufs drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist. Der vierte Zustand ist ein zweiter Freigabezustand, in welchem die Abtriebswelle in wenigstens oder genau eine der Drehrichtungen relativ zu dem Gehäuse drehbar ist. Anders ausgedrückt ist in dem dritten Zustand (zweiter Sperrzustand) die Abtriebswelle mittels des dritten Freilaufs drehfest mit dem Gehäuse verbunden, sodass insbesondere die Abtriebswelle um die Wellendrehachse weder in die erste Drehrichtung und die zweite Drehrichtung relativ zu dem Gehäuse drehbar ist. In dem vierten Zustand (zweiter Freigabezustand) ist die Abtriebswelle insbesondere um ihre Wellendrehachse beziehungsweise um die Drehachse in wenigstens oder genau eine der Drehrichtungen, insbesondere in beide Drehrichtungen, relativ zu dem Gehäuse drehbar. Somit ist beispielsweise in dem oder durch den zweiten Sperrzustand ein auch mit P bezeichneter Parkzustand aktiviert, das heißt eingelegt. In dem Parkzustand P werden die Welle und somit das Fahrzeugrad gegen relativ zu dem Gehäuse erfolgende Drehungen gesichert, wodurch eine Parksperre geschaffen ist, die in dem zweiten Sperrzustand eingelegt, das heißt aktiviert, ist. Ist die Parksperre eingelegt, so ist das Kraftfahrzeug gegen ein unerwünschtes Wegrollen gesichert, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn das Kraftfahrzeug an oder auf einem Gefälle abgestellt und geparkt ist. In dem zweiten Freigabezustand lässt der dritte Freilauf insbesondere über die Wellendrehachse und vorzugsweise sowohl in die erste Drehrichtung als auch in die zweite Drehrichtung erfolgende Relativdrehungen zwischen der Abtriebswelle und dem Gehäuse zu, sodass das Kraftfahrzeug rollen und insbesondere wie zuvor beschrieben angetrieben werden kann. Die Erfindung ermöglicht dabei eine besonders bauraumgünstige Realisierung der Parksperre. A further embodiment of the invention is characterized in that the second disk body is mounted radially and in particular rotatably on a rotor shaft of the rotor on the one hand and on the housing on the other hand, whereby a particularly compact design can be ensured. In order to be able to realize a particularly advantageous, in particular extensive, functionality of the electric drive device in a particularly space-saving manner, it is provided in a further embodiment of the invention that the switching device has a switchable third freewheel, which can be switched between a third state and a fourth state. The third state is a second locking state, in which the output shaft is connected to the housing in a rotationally fixed manner by means of the third freewheel. The fourth state is a second release state, in which the output shaft can be rotated in at least or exactly one of the directions of rotation relative to the housing. In other words, in the third state (second locking state), the output shaft is connected to the housing in a rotationally fixed manner by means of the third freewheel, so that in particular the output shaft can be rotated about the shaft rotation axis in neither the first direction of rotation nor the second direction of rotation relative to the housing. In the fourth state (second release state), the output shaft can be rotated in particular about its shaft rotation axis or about the rotation axis in at least or exactly one of the directions of rotation, in particular in both directions of rotation, relative to the housing. Thus, for example, in or by the second locking state, a parking state also designated P is activated, i.e. engaged. In the parking state P, the shaft and thus the vehicle wheel are secured against rotation relative to the housing, creating a parking lock which is engaged, i.e. activated, in the second locking state. If the parking lock is engaged, the motor vehicle is secured against unwanted rolling away, which is particularly advantageous when the motor vehicle is parked on or on a slope. In the second release state, the third freewheel allows relative rotations between the output shaft and the housing, in particular via the shaft rotation axis and preferably both in the first direction of rotation and in the second direction of rotation, so that the motor vehicle can roll and in particular be driven as described above. The invention enables a particularly space-efficient implementation of the parking lock.
Der dritte Freilauf weist beispielsweise dritte Plättchen auf, welche beispielsweise in einer ersten Winkelstellung zu einer der Drehrichtungen in dafür vorgesehene dritte Ausnehmungen eines fünften Scheibenkörpers einlegbar sind. Ferner weist beispielsweise der dritte Freilauf vierte Plättchen auf, welche in einer zweiten Winkelstellung zu der anderen, der einen Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung in dafür vorgesehene vierte Aussparungen des fünften Scheibenkörpers einlegbar sind. Die Plättchen der Freiläufe sind oder fungieren als Sperrkörper des Freilaufs, mittels welchem eine besonders vorteilhafte, drehfeste Anbindung der Antriebselemente über die Scheibenkörper an das Gehäuse darstellbar ist. Insbesondere ermöglichen die Plättchen des dritten Freilaufs eine besonders hohe und insbesondere radial symmetrische Drehmomentübertragung insbesondere durch eine Verteilung einer Kraft oder eines Drehmoments auf die mehreren Plättchen des dritten Freilaufs, insbesondere im Vergleich zu einer klassischen Parksperre bei eingelegter Parksperre mit nur einem Zahnkontakt. Hierdurch können dann, wenn bei der Erfindung die Parksperre eingelegt ist, auch besonders hohe Parksperrenlasten übertragen oder abgestützt werden, sodass das Kraftfahrzeug besonders vorteilhaft gegenüber einem möglichen Wegrollen gesichert werden kann. Außerdem ermöglicht die Erfindung eine besonders vorteilhafte Positionierung der Parksperre an einem Abtrieb der Antriebseinrichtung, sodass eine externe Betätigung der Parksperre, mithin des Schaltlaufs auf einfache Weise darstellbar ist. The third freewheel has, for example, third plates which can be inserted, for example, in a first angular position to one of the directions of rotation into third recesses provided for this purpose in a fifth disk body. Furthermore, the third freewheel has, for example, fourth plates which can be inserted, for example, in a second angular position to the other direction of rotation opposite to one direction of rotation into fourth recesses provided for this purpose in the fifth disk body. The plates of the freewheels are or act as the locking body of the freewheel, by means of which a particularly advantageous, rotationally fixed connection of the drive elements to the housing via the disk bodies can be achieved. In particular, the plates of the third freewheel enable a particularly high and in particular radially symmetrical torque transmission, in particular by distributing a force or a torque to the multiple plates of the third freewheel, in particular in comparison to a classic parking lock when the parking lock is engaged with only one tooth contact. As a result, when the parking lock is engaged in the invention, particularly high parking lock loads can also be transmitted or supported, so that the motor vehicle can be secured particularly advantageously against possible rolling away. In addition, the invention enables a particularly advantageous positioning of the parking lock on an output of the drive device, so that an external actuation of the parking lock, and thus of the gearshift, can be achieved in a simple manner.
Der schaltbare dritte Freilauf ist beispielsweise zumindest im Wesentlichen in einem axialen Bereich des schaltbaren ersten Freilaufs und radial außerhalb des schaltbaren ersten Freilaufs angeordnet. Der fünfte Scheibenkörper ist beispielsweise axial neben dem Hohlrad insbesondere über eine Steckverzahnung an dem Gehäuse befestigt und dabei insbesondere drehfest mit dem Gehäuse verbunden. Der fünfte Scheibenkörper ist beispielsweise zumindest im Wesentlichen in einem axialen Bereich des ersten Scheibenkörpers und radial außerhalb des ersten Scheibenkörpers angeordnet. The switchable third freewheel is arranged, for example, at least substantially in an axial region of the switchable first freewheel and radially outside the switchable first freewheel. The fifth disk body is, for example, attached axially next to the ring gear, in particular via a spline, to the housing and is connected to the housing in a rotationally fixed manner. The fifth disk body is arranged, for example, at least substantially in an axial region of the first disk body and radially outside the first disk body.
Das Schiebeelement weist beispielsweise axial gerichtete zweite Druckfedern auf, welche jeweils an dem dritten Plättchen des dritten Freilaufs anliegen, wobei die zweiten Druckfedern in dafür vorgesehene Fenster des zweiten Scheibenkörpers hineinragen. The sliding element has, for example, axially directed second compression springs, which each rest against the third plate of the third freewheel, wherein the second compression springs protrude into windows provided for this purpose in the second disk body.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes und vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches wenigstens eine elektrische Antriebseinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist, wobei vorzugsweise das Kraftfahrzeug wenigstens oder genau zwei elektrische Antriebseinrichtungen gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt. Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Antriebseinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts und des zweiten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt. A second aspect of the invention relates to a motor vehicle, also referred to simply as a vehicle and preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, which has at least one electric drive device according to the first aspect of the invention, wherein the motor vehicle preferably has at least or exactly two electric drive devices according to the first aspect of the invention. Advantages and advantageous embodiments of the first aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous embodiments of the second aspect of the invention and vice versa. A third aspect of the invention relates to a method for operating an electric drive device according to the first aspect of the invention. Advantages and advantageous embodiments of the first aspect and the second aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous embodiments of the third aspect of the invention and vice versa.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the respective combination specified, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the invention.
Die Zeichnung zeigt in: The drawing shows in:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer elektrischen Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug; Fig. 1 is a schematic representation of an electric drive device for a motor vehicle;
Fig. 2 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer ersten Ausführungsform der elektrischen Antriebseinrichtung; Fig. 2 shows a partial schematic longitudinal sectional view of a first embodiment of the electric drive device;
Fig. 3 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer zweiten Ausführungsform der elektrischen Antriebseinrichtung; und Fig. 3 shows a partial schematic longitudinal sectional view of a second embodiment of the electric drive device; and
Fig. 4 jeweils ausschnittsweise schematische Schnittansichten eines optional vorgesehenen Freilaufs der elektrischen Antriebseinrichtung. Fig. 4 shows partial schematic sectional views of an optionally provided freewheel of the electric drive device.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. In the figures, identical or functionally identical elements are provided with identical reference symbols.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine elektrische Antriebseinrichtung 10 für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug. Dabei zeigt Fig. 2 eine erste Ausführungsform der Antriebseinrichtung 10, und Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Antriebseinrichtung 10. Beispielsweise ist in Fig. 1 die zweite Ausführungsform schematisch dargestellt. Die elektrische Antriebseinrichtung 10 weist eine elektrische Maschine 12 auf, welche beispielsweise als Axialflussmotor, mithin als Axialflussmaschine (AFM), ausgebildet ist. Die elektrische Maschine 12 weist einen Stator 14 und einen Rotor 16 auf, welcher mittels des Stators 14 antreibbar und dadurch um eine Maschinendrehachse relativ zu dem Stator 14 drehbar ist. Die Maschinendrehachse fällt mit einer Hauptdrehachse 18 zusammen, welche auch einfach als Drehachse bezeichnet wird. In vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs ist beispielsweise die Antriebseinrichtung 10 wenigstens oder genau einem einfach auch als Rad bezeichneten und in Fig. 1 besonders schematisch dargestellten Fahrzeugrad 20 zugeordnet, welches auch als Antriebsrad bezeichnet wird und mittels der elektrischen Antriebseinrichtung 10, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Dabei weist die Antriebseinrichtung 10 ein Planetengetriebe 22 auf, über welches das Fahrzeugrad 20, welches auch als Antriebsrad bezeichnet wird, mittels der elektrischen Maschine 12, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Die Antriebseinrichtung 10 weist auch ein in Fig. 1 besonders schematisch dargestelltes Gehäuse 24 auf, wobei beispielsweise das Planetengetriebe 22 in dem Gehäuse 24 angeordnet ist. Insbesondere ist erkennbar, dass der Stator 14, insbesondere permanent, drehfest mit dem Gehäuse 24 verbunden ist. Fig. 1 shows a schematic representation of an electric drive device 10 for a motor vehicle, also referred to simply as a vehicle. Fig. 2 shows a first embodiment of the drive device 10, and Fig. 3 shows a second embodiment of the drive device 10. For example, in Fig. 1 the second Embodiment shown schematically. The electric drive device 10 has an electric machine 12, which is designed, for example, as an axial flux motor, and thus as an axial flux machine (AFM). The electric machine 12 has a stator 14 and a rotor 16, which can be driven by means of the stator 14 and can therefore be rotated about a machine axis of rotation relative to the stator 14. The machine axis of rotation coincides with a main axis of rotation 18, which is also simply referred to as the axis of rotation. In the fully manufactured state of the motor vehicle, for example, the drive device 10 is assigned to at least or exactly one vehicle wheel 20, which is also simply referred to as a wheel and is shown particularly schematically in Fig. 1, which is also referred to as the drive wheel and can be driven by means of the electric drive device 10, in particular purely electrically. The drive device 10 has a planetary gear 22, via which the vehicle wheel 20, which is also referred to as the drive wheel, can be driven by means of the electric machine 12, in particular purely electrically. The drive device 10 also has a housing 24, which is shown particularly schematically in Fig. 1, wherein, for example, the planetary gear 22 is arranged in the housing 24. In particular, it can be seen that the stator 14 is connected to the housing 24 in a rotationally fixed manner, in particular permanently.
Das Planetengetriebe 22 weist drei Getriebeelemente auf, nämlich ein Sonnenrad 26, ein Hohlrad 28 sowie einen einfach auch als Steg bezeichneten Planetenträger 30. Bei den in den Fig. gezeigten Ausführungsformen ist das Sonnenrad 26 ein erstes der Getriebeelemente, das Hohlrad 28 ein zweites der Getriebeelemente und der Planetenträger 30 das dritte Getriebeelement des Planetengetriebes 22. Das Planetengetriebe 22 weist auch Planetenräder auf, von denen in Fig. 1 ein Planetenrad besonders schematisch dargestellt und mit 32 bezeichnet ist. Das jeweilige Planetenrad 32 ist drehbar an dem Planetenträger 30 gehalten, insbesondere gelagert. Die Antriebseinrichtung 10 weist außerdem eine zusätzlich zu den Getriebeelementen vorgesehene Abtriebswelle 34 auf, welche um eine Wellendrehachse relativ zu dem Gehäuse 24 drehbar ist, wenn die Abtriebswelle 34, welche einfach auch als Welle bezeichnet wird, nicht drehfest mit dem Gehäuse 24 verbunden ist. Die Wellendrehachse fällt mit der Hauptdrehachse 18 zusammen, sodass dann, wenn die Abtriebswelle 34 nicht drehfest mit dem Gehäuse 24 verbunden ist, die Abtriebswelle 34 um die Hauptdrehachse 18 relativ zu dem Gehäuse 24 drehbar ist. Dabei ist das Fahrzeugrad 20 von der Abtriebswelle 34 antreibbar, sodass das Fahrzeugrad 20 über die Abtriebswelle 34 von dem Planetengetriebe 22 antreibbar ist. Das Planetengetriebe 22 ist dabei von dem Rotor 16 antreibbar. Aus Fig. 1 ist erkennbar, dass das Sonnenrad 26 (erstes Getriebeelement), insbesondere permanent, drehtest mit dem Rotor 16, insbesondere einer Rotorwelle 36 des Rotors 16, verbunden ist. Das Hohlrad 28 (zweites Getriebeelement) ist, insbesondere permanent, drehtest mit dem Gehäuse 24 verbunden. Die Abtriebswelle 34 und der Planetenträger 30 (drittes Getriebeelement) sind Abtriebselemente der elektrischen Antriebseinrichtung 10. The planetary gear 22 has three gear elements, namely a sun gear 26, a ring gear 28 and a planet carrier 30, also simply referred to as a web. In the embodiments shown in the figures, the sun gear 26 is a first of the gear elements, the ring gear 28 is a second of the gear elements and the planet carrier 30 is the third gear element of the planetary gear 22. The planetary gear 22 also has planet gears, of which one planet gear is shown particularly schematically in Fig. 1 and is designated 32. The respective planet gear 32 is rotatably held, in particular mounted, on the planet carrier 30. The drive device 10 also has an output shaft 34 provided in addition to the gear elements, which can be rotated about a shaft axis relative to the housing 24 when the output shaft 34, which is also simply referred to as a shaft, is not connected to the housing 24 in a rotationally fixed manner. The shaft rotation axis coincides with the main rotation axis 18, so that when the output shaft 34 is not connected to the housing 24 in a rotationally fixed manner, the output shaft 34 can rotate about the main rotation axis 18 relative to the housing 24. The vehicle wheel 20 can be driven by the output shaft 34, so that the vehicle wheel 20 can be driven by the planetary gear 22 via the output shaft 34. The planetary gear 22 can be driven by the rotor 16. From Fig. 1 it can be seen that the sun gear 26 (first gear element), in particular permanently, rotationally connected to the rotor 16, in particular a rotor shaft 36 of the rotor 16. The ring gear 28 (second gear element) is, in particular permanently, rotationally connected to the housing 24. The output shaft 34 and the planet carrier 30 (third gear element) are output elements of the electric drive device 10.
Die Antriebseinrichtung 10 weist außerdem eine insbesondere elektromagnetisch betätigbare Schalteinrichtung 38 auf, welche bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen drei Schaltzuständen umschaltbar ist, nämlich einem ersten Schaltzustand D, einem zweiten Schaltzustand N und einem dritten Schaltzustand P. Der erste Schaltzustand D wird auch als Fahrzustand bezeichnet, der zweite Schaltzustand N wird auch als Neutralzustand bezeichnet, und der dritte Schaltzustand P wird auch als Parkzustand bezeichnet, in welchem eine insbesondere mechanische Parksperre geschaffen ist. Ist die insbesondere mechanische Parksperre eingelegt, mithin ist der Schaltzustand P aktiviert, so ist das Fahrzeugrad 20 mechanisch gegen relativ zu dem Gehäuse 24 erfolgende Drehungen gesichert, sodass das Kraftfahrzeug gegen ein unerwünschtes Wegrollen gesichert ist. The drive device 10 also has a switching device 38, which can be actuated in particular electromagnetically and which, in the embodiment shown in Fig. 1, can be switched between three switching states, namely a first switching state D, a second switching state N and a third switching state P. The first switching state D is also referred to as the driving state, the second switching state N is also referred to as the neutral state, and the third switching state P is also referred to as the parking state, in which a parking lock, in particular a mechanical one, is created. If the parking lock, in particular a mechanical one, is engaged, and thus the switching state P is activated, the vehicle wheel 20 is mechanically secured against rotations relative to the housing 24, so that the motor vehicle is secured against undesired rolling away.
Bei der in Fig. 2 gezeigten, ersten Ausführungsform der Antriebseinrichtung 10 ist die Schalteinrichtung 38 bezogen auf die Schaltzustände D, N und P ausschließlich zwischen dem Schaltzustand D (Fahrzustand) und dem Schaltzustand N (Neutralzustand) umschaltbar, sodass bei der zweiten Ausführungsform die Parksperre nicht realisiert ist. In the first embodiment of the drive device 10 shown in Fig. 2, the switching device 38 can be switched over with respect to the switching states D, N and P exclusively between the switching state D (driving state) and the switching state N (neutral state), so that in the second embodiment the parking lock is not implemented.
Die Schalteinrichtung 38 weist bei der ersten Ausführungsform einen schaltbaren, ersten Freilauf 40 und einen selbstauslösenden und somit passiven, zweiten Freilauf 42 auf. Der schaltbare, erste Freilauf 40 weist einen, insbesondere permanent, drehfest mit dem Planetenträger 30 verbundenen, ersten Scheibenkörper 44 mit ersten Ausnehmungen 46 auf. Des Weiteren weist der Freilauf 40 einen, insbesondere permanent, drehfest mit der Abtriebswelle 34 verbundenen, zweiten Scheibenkörper 48 auf. Der Freilauf 40 umfasst außerdem bewegbar, insbesondere verschwenkbar, an dem zweiten Scheibenkörper 48 gehaltene, erste Plättchen 50 auf. Der erste Freilauf 40 ist zwischen einem Sperrzustand als erstem Zustand und einem auch als erster Freigabezustand bezeichneten Freigabezustand als zweitem Zustand umschaltbar, insbesondere durch aktives und insbesondere elektromagnetisches Ansteuern oder Betätigen der Schalteinrichtung 38. In dem Sperrzustand, welcher auch als erstes Sperrzustand bezeichnet wird, sind die ersten Plättchen 50 in die korrespondierenden, ersten Ausnehmungen 46 des Scheibenkörpers 44 einlegbar oder eingelegt, wodurch in dem Sperrzustand der erste Scheibenkörper 44 und somit der Planetenträger 30 (drittes Getriebeelement) gegen eine um die Hauptdrehachse 18 in eine erste Drehrichtung relativ zu dem zweiten Scheibenkörper 48 und somit relativ zu der Abtriebswelle 34 erfolgende Drehung gesichert ist, sodass in dem Sperrzustand der zweite Scheibenkörper 48 und somit die Abtriebswelle 34 über die ersten Plättchen 50 von dem ersten Scheibenkörper 44 und somit von dem ersten Scheibenkörper 44 und somit von dem Planetenträger 30 (Steg) in die erste Drehrichtung um die Hauptdrehachse 18 antreibbar und damit in die erste Drehrichtung um die Hauptdrehachse 18 relativ zu dem Gehäuse 24 drehbar sind. Die um die Hauptdrehachse 18 (Drehachse) verlaufende, erste Drehrichtung ist durch einen Pfeil D1 veranschaulicht und die um die Hauptdrehachse 18 (Drehachse) verlaufende, zweite Drehrichtung ist durch einen Pfeil D2 veranschaulicht. Es ist erkennbar, dass die Drehrichtungen D1 und D2 um die Hauptdrehachse 18 verlaufen und gegensinnig sind. Wenn zuvor und im Folgenden die Rede von dem Sperrzustand ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, der erste Sperrzustand des ersten Freilaufs 40 zu verstehen. Wenn zuvor und im Folgenden die Rede von dem Freigabezustand ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, der erste Freigabezustand des ersten Freilaufs 40 zu verstehen. Die um die Hauptdrehachse 18 verlaufende, erste Drehrichtung ist durch einen Pfeil D1 veranschaulicht. Durch einen Pfeil D2 ist eine zweite Drehrichtung veranschaulicht, die um die Hauptdrehachse 18 verläuft und der ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist. Somit verlaufen die Drehrichtungen um die Hauptdrehachse 18, und die Drehrichtungen sind gegensinnig. In the first embodiment, the switching device 38 has a switchable first freewheel 40 and a self-triggering and thus passive second freewheel 42. The switchable first freewheel 40 has a first disk body 44 with first recesses 46, which is connected, in particular, permanently and non-rotatably to the planet carrier 30. Furthermore, the freewheel 40 has a second disk body 48, which is connected, in particular, permanently and non-rotatably to the output shaft 34. The freewheel 40 also comprises first plates 50 which are held movably, in particular pivotably, on the second disk body 48. The first freewheel 40 can be switched between a blocking state as the first state and a release state, also referred to as the first release state, as the second state, in particular by actively and in particular electromagnetically controlling or operating the switching device 38. In the blocking state, which is also referred to as the first blocking state, the first plates 50 can be or are inserted into the corresponding, first recesses 46 of the disk body 44, whereby in the blocking state the first disk body 44 and thus the planet carrier 30 (third gear element) is secured against rotation about the main axis of rotation 18 in a first direction of rotation relative to the second disk body 48 and thus relative to the output shaft 34, so that in the locked state the second disk body 48 and thus the output shaft 34 can be driven via the first plates 50 by the first disk body 44 and thus by the first disk body 44 and thus by the planet carrier 30 (web) in the first direction of rotation about the main axis of rotation 18 and can thus be rotated in the first direction of rotation about the main axis of rotation 18 relative to the housing 24. The first direction of rotation running around the main axis of rotation 18 (axis of rotation) is illustrated by an arrow D1 and the second direction of rotation running around the main axis of rotation 18 (axis of rotation) is illustrated by an arrow D2. It can be seen that the directions of rotation D1 and D2 run around the main axis of rotation 18 and are in opposite directions. When the locking state is mentioned above and below, this means, unless otherwise stated, the first locking state of the first freewheel 40. When the locking state is mentioned above and below, this means, unless otherwise stated, the first release state of the first freewheel 40. The first direction of rotation running around the main axis of rotation 18 is illustrated by an arrow D1. An arrow D2 illustrates a second direction of rotation running around the main axis of rotation 18 and is opposite to the first direction of rotation. The directions of rotation therefore run around the main axis of rotation 18 and the directions of rotation are in opposite directions.
In dem Freigabezustand des Freilaufs 40 ist ein Einlegen der ersten Plättchen 50 in die korrespondierenden, ersten Ausnehmungen 46 unterbunden, wodurch der erste Scheibenkörper 44 und somit der Steg (Planetenträger 30) in die erste Drehrichtung um die Hauptdrehachse 18 relativ zu dem zweiten Scheibenkörper 48 und somit relativ zu der Abtriebswelle 34 drehbar sind. Dabei ist der erste Freilauf 40 durch aktives und dabei elektrisches und/oder elektromagnetisches Ansteuern, das heißt durch beispielsweise elektrisches, insbesondere elektromagnetisches, Betätigen der Schalteinrichtung 38 aktiv aus einem der Zustände in den anderen Zustand und/oder aus dem anderen Zustand in den einen Zustand umschaltbar. Somit kann der Freilauf 40 bedarfsgerecht zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand, das heißt zwischen dem ersten Freigabezustand und dem ersten Sperrzustand, umgeschaltet werden. In the release state of the freewheel 40, insertion of the first plates 50 into the corresponding first recesses 46 is prevented, whereby the first disk body 44 and thus the web (planet carrier 30) can be rotated in the first direction of rotation about the main axis of rotation 18 relative to the second disk body 48 and thus relative to the output shaft 34. The first freewheel 40 can be actively switched from one of the states to the other state and/or from the other state to one state by active and thereby electrical and/or electromagnetic control, i.e. by, for example, electrical, in particular electromagnetic, actuation of the switching device 38. The freewheel 40 can thus be switched between the first state and the second state, i.e. between the first release state and the first blocking state, as required.
Der passive, zweite Freilauf 42 weist einen, insbesondere permanent, drehfest mit dem Planetenträger 30 verbundenen, dritten Scheibenkörper 52 und einen, insbesondere permanent, drehfest mit der Abtriebswelle 34 verbundenen, vierten Scheibenkörper 54 auf. Der dritte Scheibenkörper 52 weist vorliegend zweite Ausnehmungen 56 auf, wobei der Freilauf 42 vorliegend zweite Plättchen 58 aufweist, die bewegbar, insbesondere verschwenkbar, an dem Scheibenkörper 54 gehalten sind. Die Plättchen 50 sind bezogen auf die Hauptdrehachse 18, insbesondere permanent, drehfest mit dem Scheibenkörper 48 verbunden, sodass um die Hauptdrehachse 18 verlaufende Relativbewegungen zwischen den jeweiligen Plättchen 50 und dem Scheibenkörper 48 unterbleiben. Die Plättchen 58 sind bezogen auf die Hauptdrehachse 18, insbesondere permanent, drehfest mit dem Scheibenkörper 54 verbunden, sodass um die Hauptdrehachse 18 erfolgende Relativdrehungen zwischen dem jeweiligen, zweiten Plättchen 58 und dem Scheibenkörper 54 unterbleiben, mithin unterbunden sind. The passive, second freewheel 42 has a third disk body 52, which is connected in particular permanently and in a rotationally fixed manner to the planet carrier 30, and a fourth disk body 54, which is connected in particular permanently and in a rotationally fixed manner to the output shaft 34. The third disk body 52 has second recesses 56 in the present case, wherein the freewheel 42 has second plates 58 which are movably, in particular pivotably, held on the disk body 54. The plates 50 are connected to the disk body 48 in a rotationally fixed manner with respect to the main axis of rotation 18, in particular permanently, so that relative movements between the respective plates 50 and the disk body 48 about the main axis of rotation 18 are prevented. The plates 58 are connected to the disk body 54 in a rotationally fixed manner with respect to the main axis of rotation 18, in particular permanently, so that relative rotations between the respective second plate 58 and the disk body 54 about the main axis of rotation 18 are prevented, and are therefore prevented.
Der passive, zweite Freilauf 42 sichert selbsttätig, das heißt ohne aktiv angesteuert zu werden, mittels der zweiten Plättchen 58 den dritten Scheibenkörper 52 und somit den Planetenträger 30 gegen eine um die Hauptdrehachse 18 in die zweite Drehrichtung relativ zu dem vierten Scheibenkörper 54 und somit relativ zu der Abtriebswelle 34 erfolgende Drehung, wodurch der vierte Scheibenkörper 54 und somit die Abtriebswelle 34 über die zweiten Plättchen 58 von dem dritten Scheibenkörper 52 und somit von dem Planetenträger 30 in die zweite Drehrichtung antreibbar und dadurch in die zweite Drehrichtung der Hauptdrehachse 18 relativ zu dem Gehäuse 24 drehbar sind. Der passive, zweite Freilauf 42 gibt selbsttätig und somit, ohne aktiv angesteuert zu werden, den dritten Scheibenkörper 52 und somit den Planetenträger 30 für eine in die erste Drehrichtung (Pfeil D1) um die Hauptdrehachse 18 relativ zu dem vierten Scheibenkörper 54 und somit relativ zu der Abtriebswelle 34 erfolgende Drehung frei. The passive, second freewheel 42 automatically, i.e. without being actively controlled, secures the third disk body 52 and thus the planet carrier 30 by means of the second plates 58 against rotation about the main axis of rotation 18 in the second direction of rotation relative to the fourth disk body 54 and thus relative to the output shaft 34, whereby the fourth disk body 54 and thus the output shaft 34 can be driven via the second plates 58 by the third disk body 52 and thus by the planet carrier 30 in the second direction of rotation and can therefore be rotated in the second direction of rotation of the main axis of rotation 18 relative to the housing 24. The passive, second freewheel 42 automatically and thus, without being actively controlled, releases the third disk body 52 and thus the planet carrier 30 for rotation in the first direction of rotation (arrow D1) about the main axis of rotation 18 relative to the fourth disk body 54 and thus relative to the output shaft 34.
Die elektrische Maschine 12 ist dazu ausgebildet, den Planetenträger 30 derart anzutreiben, dass der Planetenträger 30 um die Hauptdrehachse 18 in die erste Drehrichtung (Pfeil D1) relativ zu dem Gehäuse 24 gedreht wird. Hierdurch kann beispielsweise eine in Fahrzeuglängsrichtung des Kraftfahrzeugs nach vorne erfolgende Vorwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs bewirkt werden. Ferner ist die elektrische Maschine 12 dazu ausgebildet, den Planetenträger 30 derart anzutreiben, dass der Planetenträger 30 um die Hauptdrehachse 18 in die zweite Drehrichtung (Pfeil D2) relativ zu dem Gehäuse 24 gedreht wird. Hierdurch kann beispielsweise eine in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten erfolgende Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs bewirkt werden, insbesondere dann und beispielsweise nur dann, wenn sich der schaltbare erste Freilauf 40 in dem ersten Sperrzustand befindet. Rollt beispielsweise das Kraftfahrzeug vorwärts, insbesondere dadurch, dass das Kraftfahrzeug vorwärts ein Gefälle hinabrollt, während das Fahrzeugrad 20 nicht mittels der elektrischen Maschine 12 angetrieben wird, so treibt das Fahrzeugrad 20 die Abtriebswelle 34 derart an, dass die Abtriebswelle 34 um die Hauptdrehachse 18 in die zweite Drehrichtung (Pfeil D2) relativ zu dem Gehäuse 24 gedreht wird. Würde beispielsweise, insbesondere theoretisch oder hypothetisch betrachtet, das Kraftfahrzeug rückwärts rollen, beispielsweise dadurch, dass das Kraftfahrzeug rückwärts ein Gefälle hinab rollen würde, so treibt dann das Fahrzeugrad 20 die Abtriebswelle 34 derart an, dass die Abtriebswelle 34 um die Hauptdrehachse 18 in die erste Drehrichtung (Pfeil D1) relativ zu dem Gehäuse 24 gedreht wird. The electric machine 12 is designed to drive the planet carrier 30 in such a way that the planet carrier 30 is rotated about the main axis of rotation 18 in the first direction of rotation (arrow D1) relative to the housing 24. This can, for example, cause the motor vehicle to travel forwards in the longitudinal direction of the motor vehicle. Furthermore, the electric machine 12 is designed to drive the planet carrier 30 in such a way that the planet carrier 30 is rotated about the main axis of rotation 18 in the second direction of rotation (arrow D2) relative to the housing 24. This can, for example, cause the motor vehicle to travel backwards in the longitudinal direction of the vehicle, in particular when and for example only when the switchable first freewheel 40 is in the first locked state. If, for example, the motor vehicle rolls forwards, in particular by the motor vehicle rolling forwards down a slope while the vehicle wheel 20 is not driven by the electric machine 12, the Vehicle wheel 20 drives the output shaft 34 such that the output shaft 34 is rotated about the main axis of rotation 18 in the second direction of rotation (arrow D2) relative to the housing 24. If, for example, particularly theoretically or hypothetically, the motor vehicle were to roll backwards, for example by the motor vehicle rolling backwards down a slope, the vehicle wheel 20 then drives the output shaft 34 such that the output shaft 34 is rotated about the main axis of rotation 18 in the first direction of rotation (arrow D1) relative to the housing 24.
Der jeweilige Scheibenkörper 44, 52, 48, 54 ist eine jeweilige Scheibe oder Platte, wodurch eine besonders kompakte Bauweise darstellbar ist. Bei der ersten Ausführungsform sind die Scheibenkörper 44 und 52 koaxial zueinander angeordnet, wobei die Scheibenkörper 44 und 52, insbesondere permanent, drehfest miteinander verbunden sind. Hierfür sind beispielsweise die Scheibenkörper 44 und 52 separat voneinander ausgebildet und, insbesondere permanent, drehfest miteinander verbunden, oder die Scheibenkörper 44 und 52 sind einstückig miteinander ausgebildet, mithin aus einem einzigen Stück gebildet. Die Scheibenkörper 48 und 54 sind koaxial zueinander angeordnet und, insbesondere permanent, drehfest miteinander verbunden. Hierfür sind die Scheibenkörper 48 und 54 separat voneinander ausgebildet und, insbesondere permanent, drehfest miteinander verbunden, oder die Scheibenkörper 48 und 54 sind einstückig miteinander ausgebildet, mithin aus einem einzigen Stück gebildet. Es ist erkennbar, dass die Scheibenkörper 44, 52, 48 und 54 allesamt koaxial zueinander angeordnet sind. Außerdem ist erkennbar, dass der Freilauf 42 radial, das heißt in radialer Richtung der Antriebseinrichtung 10, deren axiale Richtung senkrecht zur radialen Richtung der Antriebseinrichtung 10 verläuft, innerhalb des Freilaufs 40 angeordnet ist. Die axiale Richtung der Antriebseinrichtung 10 fällt mit der Hauptdrehachse 18 zusammen, und die radiale Richtung der Antriebseinrichtung 10 verläuft senkrecht zur Hauptdrehachse 18, wobei die radiale Richtung der Antriebseinrichtung 10 durch einen Doppelpfeil 60 veranschaulicht ist. Es ist erkennbar, dass der Freilauf 42 ein passiver Freilauf für Zugmomente und somit für einen Zugbetrieb in Vorwärtsfahrtrichtung, das heißt für die zuvor genannte Vorwärtsfahrt, ist. Alle beispielsweise als Druckstücke ausgebildete oder als Druckstücke fungierende Plättchen 58 sind in die gleiche Richtung gerichtet. Der erste Freilauf 40 ist ein schaltbarer Freilauf, welcher beispielsweise für eine Rückwärtsfahrt und für eine Rekuperation aktiv eingelegt, das heißt aktiv in den Sperrzustand geschaltet ist. Alle beispielsweise als Druckstücke ausgebildete oder als Druckstücke fungierende Plättchen 50 sind dabei in die gleiche Richtung gerichtet. Die Antriebseinrichtung 10 weist ein Schiebeelement 62 auf, welches vorliegend beispielsweise als Schiebeplatte ausgebildet ist. Das Schiebeelement 62 ist mit dem Scheibenkörper 48, insbesondere permanent, drehtest verbunden, jedoch in axialer Richtung und somit entlang der Hauptdrehachse 18, mithin axial relativ zu dem Scheibenkörper 48, verschiebbar, insbesondere hin- und herverschiebbar. Hierfür ist beispielsweise ein Aktor 64 vorgesehen, mittels welchem das Schiebeelement 62 axial, das heißt entlang der Hauptdrehachse 18, relativ zu dem Scheibenkörper 48 hin- und herverschoben werden kann. Dies bedeutet, dass mittels des Aktors 64 das Schiebeelement 62 wahlweise in eine durch einen Pfeil 69 veranschaulichte, erste Schieberichtung entlang der Hauptdrehachse 18 oder in eine der ersten Schieberichtung entgegengesetzte und durch einen Pfeil 71 veranschaulichte, zweite Schieberichtung entlang der Hauptdrehachse 18 relativ zu dem Scheibenkörper 48 verschieben kann. Durch Verschieben des Schiebeelements 62 in die erste Schieberichtung wird beispielsweise der erste Sperrzustand eingelegt, das heißt aktiviert, wodurch der erste Freigabezustand ausgelegt, das heißt deaktiviert, wird. Durch Verschieben des Schiebeelements 62 in die zweite Schieberichtung wird beispielsweise der erste Freigabezustand aktiviert, das heißt eingelegt, wodurch der erste Sperrzustand ausgelegt, das heißt deaktiviert wird. Das Schiebeelement 62 trägt beispielsweise, insbesondere an oder in seinem Innendurchmesser, Magnete, insbesondere Permanentmagnete. The respective disk body 44, 52, 48, 54 is a respective disk or plate, which makes it possible to achieve a particularly compact design. In the first embodiment, the disk bodies 44 and 52 are arranged coaxially to one another, with the disk bodies 44 and 52 being connected to one another, in particular permanently and in a rotationally fixed manner. For this purpose, for example, the disk bodies 44 and 52 are designed separately from one another and, in particular permanently and in a rotationally fixed manner, or the disk bodies 44 and 52 are designed as one piece with one another, and are therefore made from a single piece. The disk bodies 48 and 54 are arranged coaxially to one another and, in particular permanently and in a rotationally fixed manner. For this purpose, the disk bodies 48 and 54 are designed separately from one another and, in particular permanently and in a rotationally fixed manner, or the disk bodies 48 and 54 are designed as one piece with one another, and are therefore made from a single piece. It can be seen that the disk bodies 44, 52, 48 and 54 are all arranged coaxially to one another. It can also be seen that the freewheel 42 is arranged radially, i.e. in the radial direction of the drive device 10, whose axial direction is perpendicular to the radial direction of the drive device 10, within the freewheel 40. The axial direction of the drive device 10 coincides with the main axis of rotation 18, and the radial direction of the drive device 10 is perpendicular to the main axis of rotation 18, wherein the radial direction of the drive device 10 is illustrated by a double arrow 60. It can be seen that the freewheel 42 is a passive freewheel for tensile moments and thus for tensile operation in the forward direction of travel, i.e. for the aforementioned forward travel. All plates 58, for example designed as pressure pieces or functioning as pressure pieces, are directed in the same direction. The first freewheel 40 is a switchable freewheel which is actively engaged for reversing and for recuperation, i.e. is actively switched to the locked state. All plates 50, which are designed as pressure pieces or function as pressure pieces, are directed in the same direction. The drive device 10 has a sliding element 62, which in the present case is designed as a sliding plate, for example. The sliding element 62 is connected to the disk body 48, in particular permanently, in a rotationally fixed manner, but is displaceable, in particular back and forth, in the axial direction and thus along the main axis of rotation 18, and therefore axially relative to the disk body 48. For this purpose, an actuator 64 is provided, for example, by means of which the sliding element 62 can be displaced back and forth axially, i.e. along the main axis of rotation 18, relative to the disk body 48. This means that by means of the actuator 64, the sliding element 62 can be displaced optionally in a first sliding direction along the main axis of rotation 18, illustrated by an arrow 69, or in a second sliding direction opposite to the first sliding direction and illustrated by an arrow 71, along the main axis of rotation 18 relative to the disk body 48. By moving the sliding element 62 in the first sliding direction, for example, the first locking state is engaged, i.e. activated, whereby the first release state is disengaged, i.e. deactivated. By moving the sliding element 62 in the second sliding direction, for example, the first release state is activated, i.e. engaged, whereby the first locking state is disengaged, i.e. deactivated. The sliding element 62 carries, for example, magnets, in particular permanent magnets, in particular on or in its inner diameter.
Außerdem trägt beispielsweise das Schiebeelement 62 wenigstens eine oder mehrere Druckfedern für ein Einlegen der Plättchen 50 beziehungsweise des Freilaufs 40, das heißt, um den ersten Sperrzustand zu aktivieren und insbesondere aktiviert zu halten. Beispielsweise sind der Aktor 64 und das Schiebeelement 62 Bestandteile der Schalteinrichtung 38. Insbesondere ist beispielsweise der Aktor 64 ein Stator, da er beispielsweise unbeweglich an dem Gehäuse 24 gehalten ist, wobei das Schiebeelement 62 entlang der Hauptdrehachse 18 relativ zu dem Scheibenkörper 48 und relativ zu dem Gehäuse 24 in die erste Schieberichtung und die zweite Schieberichtung verschiebbar ist. Insbesondere ist der Aktor 64 ein elektromagnetisches, lineares Schaltelement, welches vorliegend beispielsweise wenigstens oder genau zwei Spulen 66 und 68 aufweist. Je nachdem, welche der Spulen 66 und 68 bestromt, das heißt mit elektrischer Energie versorgt wird, wird eine insbesondere zusätzliche Anziehkraft beziehungsweise axiale Bewegung, insbesondere Verschiebung, des Schiebeelements 62 bewirkt, wodurch das Schiebeelement 62 geschaltet wird, um dadurch beispielsweise den Freilauf 40 aus dem Sperrzustand in den Freigabezustand und/oder aus dem Freigabezustand in den Sperrzustand umzuschalten. Nach der Schaltung bleibt beispielsweise das Schiebeelement 62 mittels einer durch den jeweiligen Magneten bereitgestellten, statischen magnetischen Kraft in einer durch die Schaltung eingestellten axialen Schiebeposition magnetisch arretiert, trotz einer als Federkraft ausgebildeten Kraft, die mittels der Druckfeder erzeugt, das heißt bewirkt und somit bereitgestellt wird und insbesondere in axialer Richtung auf das Schiebeelement 62 wirkt und von diesem oder über dieses abgestützt wird. Alternativ kann für eine passive Arretierfunktion ohne Bedarf eines elektrischen Stroms eine mechanische Arretierung zwischen dem Schiebeelement 62 und dem zweiten Scheibenkörper 48, beziehungsweise zwischen dem Schiebeelement 85 und dem sechsten Scheibenkörper 76 vorgesehen werden, sollte die statische Magnetkraft nicht genug präzise oder genug zuverlässig sein, insbesondere vor dem Hintergrund, dass für eine Parksperre hohe Sicherheitsanforderungen herrschen. Somit ist beispielsweise ein Auslegen, das heißt deaktivieren der Parksperre, das heißt des Parkzustands P, oder ein Aktivieren, das heißt Einlegen des Schaltzustands N nur durch eine aktive Bestromung des Aktors 64 möglich. Zum anderen wird keine Energie benötigt, um das Schiebeelement 62 geschaltet, das heißt in seiner durch die Schaltung eingestellten Position, das heißt Schiebeposition, zu halten. Eine Versorgung des Aktors 64 ist nur nötig, um den Freilauf 40 ein einem der Zustände in den anderen Zustand und/oder von dem anderen Zustand in den einen Zustand umzuschalten. Besonders gut ist es möglich, einen Positionssensor in den Aktor 64 zu integrieren, wobei beispielsweise mittels des Positionssensors die jeweilige, durch die jeweilige Schaltung bewirkbare oder bewirkte Position, insbesondere Schiebeposition, des Schiebeelements 62 erfasst werden kann. In Fig. 2 ist mit 70 die genannte Druckfeder bezeichnet, mittels welcher die zweiten Plättchen 50 betätigbar sind, um dadurch den ersten Sperrzustand zu aktivieren. Die Druckfeder 70 verfügt über eine hinreichende, insbesondere in axialer Richtung der Antriebseinrichtung 10 verlaufende Länge und über einen hinreichenden Einfederweg, um beispielsweise den Schaltzustand D sowie beispielsweise auch den Schaltzustand P einzulegen, das heißt zu aktivieren. In dem Schaltzustand D und insbesondere auch in dem Schaltzustand P bleiben die Plättchen 50 gedrückt, eine hieraus beispielsweise resultierende drehfeste Verbindung zwischen der Abtriebswelle 34 und der elektrischen Maschine 12 beziehungsweise dem Planetenträger 30 ist nicht nachteilhaft. In addition, for example, the sliding element 62 carries at least one or more compression springs for inserting the plates 50 or the freewheel 40, that is, to activate the first blocking state and in particular to keep it activated. For example, the actuator 64 and the sliding element 62 are components of the switching device 38. In particular, for example, the actuator 64 is a stator, since it is held immovably on the housing 24, wherein the sliding element 62 can be moved along the main axis of rotation 18 relative to the disk body 48 and relative to the housing 24 in the first sliding direction and the second sliding direction. In particular, the actuator 64 is an electromagnetic, linear switching element, which in the present case has, for example, at least or exactly two coils 66 and 68. Depending on which of the coils 66 and 68 is energized, i.e. supplied with electrical energy, an additional attraction force or axial movement, in particular displacement, of the sliding element 62 is brought about, whereby the sliding element 62 is switched in order to switch the freewheel 40 from the blocking state to the release state and/or from the release state to the blocking state, for example. After switching, the sliding element 62 remains in an axial position set by the switch by means of a static magnetic force provided by the respective magnet. Sliding position is magnetically locked, despite a force in the form of a spring force, which is generated by means of the compression spring, that is to say caused and thus provided, and in particular acts in the axial direction on the sliding element 62 and is supported by or via the latter. Alternatively, for a passive locking function without the need for an electrical current, a mechanical locking between the sliding element 62 and the second disk body 48, or between the sliding element 85 and the sixth disk body 76 can be provided if the static magnetic force is not sufficiently precise or sufficiently reliable, particularly in view of the fact that high safety requirements apply to a parking lock. For example, disengaging, that is to say deactivating the parking lock, that is to say the parking state P, or activating, that is to say engaging the switching state N, is only possible by actively supplying current to the actuator 64. On the other hand, no energy is required to switch the sliding element 62, that is to say to hold it in the position set by the circuit, that is to say the sliding position. A supply to the actuator 64 is only necessary in order to switch the freewheel 40 from one of the states to the other state and/or from the other state to one state. It is particularly possible to integrate a position sensor into the actuator 64, whereby, for example, the respective position, in particular the sliding position, of the sliding element 62 that can be brought about or is brought about by the respective circuit can be detected by means of the position sensor. In Fig. 2, 70 designates the compression spring mentioned, by means of which the second plates 50 can be actuated in order to activate the first locking state. The compression spring 70 has a sufficient length, in particular in the axial direction of the drive device 10, and a sufficient compression travel in order to engage, i.e. activate, for example the switching state D and also the switching state P. In the switching state D and in particular also in the switching state P, the plates 50 remain pressed; a rotationally fixed connection resulting therefrom, for example, between the output shaft 34 and the electric machine 12 or the planet carrier 30 is not disadvantageous.
Beispielsweise ist die Abtriebswelle 34 als eine Gelenkwelle ausgebildet. Beispielsweise wird die Abtriebswelle 34 auch als Seitenwelle bezeichnet. For example, the output shaft 34 is designed as a cardan shaft. For example, the output shaft 34 is also referred to as a side shaft.
Bei der in Fig. 3 gezeigten, zweiten Ausführungsform der elektrischen Antriebseinrichtung 10 kann die Schalteinrichtung 38 sowohl in die Schaltzustände D und N wie bei der ersten Ausführungsform als auch in den Schaltzustand P geschaltet werden. Hierfür weist die Schalteinrichtung 38 einen schaltbaren, dritten Freilauf 72 auf, welcher zwischen einem zweiten Sperrzustand als dritten Zustand und einem zweiten Freigabezustand als vierten Zustand umgeschaltet werden kann, insbesondere durch aktives und beispielsweise elektrisches und/oder elektromagnetisches Ansteuern oder Betätigen der Schalteinrichtung 38, insbesondere des Aktors 64. Der Freilauf 42 weist einen fünften Scheibenkörper 74 auf, welcher, insbesondere permanent, drehfest mit dem Gehäuse 24 verbunden ist und vorliegend als ein Parksperrenrad ausgebildet ist. Des Weiteren weist der Freilauf 72 einen sechsten Scheibenkörper 76 auf, welcher, insbesondere permanent, drehfest mit der Abtriebswelle 34 verbunden ist. Die Scheibenkörper 74 und 76 sind koaxial zueinander angeordnet. Der Scheibenkörper 74 ist koaxial zu den Scheibenkörpern 44, 52, 48 und 54 angeordnet, und der Scheibenkörper 76 ist koaxial zu den Scheibenkörpern 44, 52, 48 und 54 angeordnet. Somit sind die Scheibenkörper 44, 52, 48, 54, 74 und 76 allesamt koaxial zueinander angeordnet. Insbesondere sind die Scheibenkörper 48, 54 und 76, insbesondere permanent, drehfest miteinander verbunden. Beispielsweise sind die Scheibenkörper 76, 48 und 54 einstückig miteinander ausgebildet, mithin aus einem einzigen Stück gebildet. In Zusammenschau mit Fig. 4 ist erkennbar, dass der Freilauf 72 dritte Plättchen 78 als dritte Sperrkörper sowie vierte Plättchen 80 als vierte Sperrkörper aufweist. Die Plättchen 78 und 80 sind bewegbar, insbesondere verschwenkbar, an einem der Scheibenkörper 74 und 76, vorliegend an dem Scheibenkörper 76, gehalten. Der andere Scheibenkörper, vorliegend der Scheibenkörper 74, weist mit den Plättchen 78 korrespondierende, dritte Ausnehmungen 82 und mit den Plättchen 80 korrespondierende, vierte Ausnehmungen 84 auf. Der zweite Sperrzustand ist in Fig. 4 mit S2 bezeichnet, und der zweite Freigabezustand ist in Fig. 4 mit F2 bezeichnet. In the second embodiment of the electric drive device 10 shown in Fig. 3, the switching device 38 can be switched both into the switching states D and N as in the first embodiment and into the switching state P. For this purpose, the switching device 38 has a switchable, third freewheel 72, which can be switched between a second blocking state as the third state and a second release state as the fourth state, in particular by active and, for example, electrical and/or electromagnetic control or actuation of the switching device 38, in particular of the actuator 64. The freewheel 42 has a fifth disk body 74, which is, in particular permanently, rotationally fixedly connected to the housing 24 and is designed here as a parking lock gear. Furthermore, the freewheel 72 has a sixth disk body 76, which is, in particular permanently, rotationally fixedly connected to the output shaft 34. The disk bodies 74 and 76 are arranged coaxially to one another. The disk body 74 is arranged coaxially to the disk bodies 44, 52, 48 and 54, and the disk body 76 is arranged coaxially to the disk bodies 44, 52, 48 and 54. The disk bodies 44, 52, 48, 54, 74 and 76 are therefore all arranged coaxially to one another. In particular, the disk bodies 48, 54 and 76 are connected to one another, in particular permanently, in a rotationally fixed manner. For example, the disk bodies 76, 48 and 54 are designed as one piece with one another, and are therefore made from a single piece. In conjunction with Fig. 4, it can be seen that the freewheel 72 has third plates 78 as third locking bodies and fourth plates 80 as fourth locking bodies. The plates 78 and 80 are held movably, in particular pivotably, on one of the disk bodies 74 and 76, in this case on the disk body 76. The other disk body, in this case the disk body 74, has third recesses 82 corresponding to the plates 78 and fourth recesses 84 corresponding to the plates 80. The second locking state is designated S2 in Fig. 4, and the second release state is designated F2 in Fig. 4.
Dem Freilauf 72 ist ein zweites Schiebeelement 85 zugeordnet, welches beispielsweise mit dem Schiebeelement 62 entlang der Hauptdrehachse 18 und somit axial relativ zu dem Gehäuse 24 und relativ zu den Scheibenkörpern 76 und 48 mitverschiebbar ist. Mit 87 ist eine Druckfeder zur insbesondere axialen Betätigung der Plättchen 78 und 80 bezeichnet, wobei durch die axiale Betätigung der Plättchen 78 und 80 der zweite Sperrzustand S2 eingelegt, das heißt aktiviert ist. Sollte das jeweilige Plättchen 78, 80 bei seiner insbesondere axialen Betätigung nicht ideal zu seiner korrespondierenden Ausnehmung 82, 84 stehen, so kann die Druckfeder 87 eingefedert vorgespannt bleiben, bis die Scheibenkörper 74 und 76 in eine solche Drehstellung relativ zueinander gelangen, dass das jeweilige Plättchen 78, 80 in vorteilhafte Überlappung oder Überdeckung mit der jeweiligen, korrespondierenden Ausnehmung 82, 84 kommt. Insbesondere unter Last bleiben die Plättchen 78 und 80 eingelegt. Nur mit ausgefahrener Druckfeder 87 beziehungsweise nur mit ausgefahrenem, insbesondere als Druckplatte ausgebildeten Schiebeelement 85 und Lastfreiheit werden die Plättchen 78 und 80 entweder über eigene Federelemente oder über eine Geometrie wie beispielsweise eine Ausschrägung eines Gegenteils ausgelegt. A second sliding element 85 is assigned to the freewheel 72, which can be moved, for example, with the sliding element 62 along the main axis of rotation 18 and thus axially relative to the housing 24 and relative to the disk bodies 76 and 48. 87 designates a compression spring for the axial actuation of the plates 78 and 80 in particular, wherein the second locking state S2 is engaged, i.e. activated, by the axial actuation of the plates 78 and 80. If the respective plate 78, 80 is not ideally positioned in relation to its corresponding recess 82, 84 during its axial actuation in particular, the compression spring 87 can remain pre-tensioned until the disk bodies 74 and 76 reach such a rotational position relative to one another that the respective plate 78, 80 advantageously overlaps or covers the respective corresponding recess 82, 84. The plates 78 and 80 remain inserted, particularly under load. The plates 78 and 80 are only inserted when the compression spring 87 is extended or when the sliding element 85, which is designed in particular as a pressure plate, is extended and there is no load. either with their own spring elements or with a geometry such as a bevel of an opposite.
Aus Fig. 3 und 4 ist erkennbar, dass in dem zweiten Sperrzustand S2 mittels des Freilaufs 72 die Abtriebswelle 34 drehtest an dem Gehäuse 24 festgelegt ist, sodass um die Hauptdrehachse 18 verlaufende Relativdrehungen zwischen der Abtriebswelle 34 und dem Gehäuse 24, und zwar sowohl in die erste Drehrichtung als auch in die zweite Drehrichtung, unterbunden sind. Dadurch kann das Fahrzeugrad 20 gegen relativ zu dem Gehäuse 24 erfolgende Drehungen gesichert werden, sodass das Kraftfahrzeug gegen ein unerwünschtes Wegrollen gesichert werden kann. From Fig. 3 and 4 it can be seen that in the second locking state S2 the output shaft 34 is rotationally fixed to the housing 24 by means of the freewheel 72, so that relative rotations around the main axis of rotation 18 between the output shaft 34 and the housing 24, both in the first direction of rotation and in the second direction of rotation, are prevented. The vehicle wheel 20 can thus be secured against rotations relative to the housing 24, so that the motor vehicle can be secured against undesired rolling away.
Es ist erkennbar, dass in dem Sperrzustand S2 die Plättchen 78 in die Ausnehmungen 82 und die Plättchen 80 in die Ausnehmungen 84 einlegbar oder eingelegt sind, wodurch in dem zweiten Sperrzustand S2 die Abtriebswelle 34 drehfest mit dem Gehäuse 24 verbunden ist. In dem zweiten Freigabezustand F2 ist ein Einlegen der Plättchen 80 in die korrespondierenden Ausnehmungen 84 unterbunden, und die Plättchen 78 sind in die Ausnehmungen 82 einlegbar oder eingelegt, wodurch der Freilauf 72 eine um die Hauptdrehachse 18 in eine der Drehrichtungen relativ zu dem Gehäuse 24 erfolgende Drehung der Abtriebswelle 34 freigibt und die Abtriebswelle 34 gegen eine um die Hauptdrehachse 18 in die andere Drehrichtung relativ zu dem Gehäuse 24 erfolgende Drehung sichert. Die eine Drehrichtung, in die sich in dem Freigabezustand F2 die Abtriebswelle 34 um die Hauptdrehachse 18 relativ zu dem Gehäuse 24 drehen kann, ist durch einen Pfeil 86 veranschaulicht, und die andere Drehrichtung, in die sich die Abtriebswelle 34 um die Hauptdrehachse 18 relativ zu dem Gehäuse 24 nicht drehen kann, da dies durch den Freilauf 72 in dem Freigabezustand F2 unterbunden wird, ist durch einen Pfeil 88 veranschaulicht. It can be seen that in the locking state S2 the plates 78 can be or are inserted into the recesses 82 and the plates 80 into the recesses 84, whereby in the second locking state S2 the output shaft 34 is connected to the housing 24 in a rotationally fixed manner. In the second release state F2, insertion of the plates 80 into the corresponding recesses 84 is prevented and the plates 78 can be or are inserted into the recesses 82, whereby the freewheel 72 releases rotation of the output shaft 34 about the main axis of rotation 18 in one of the directions of rotation relative to the housing 24 and secures the output shaft 34 against rotation about the main axis of rotation 18 in the other direction of rotation relative to the housing 24. The one direction of rotation in which the output shaft 34 can rotate about the main axis of rotation 18 relative to the housing 24 in the release state F2 is illustrated by an arrow 86, and the other direction of rotation in which the output shaft 34 cannot rotate about the main axis of rotation 18 relative to the housing 24 because this is prevented by the freewheel 72 in the release state F2 is illustrated by an arrow 88.
Im Folgenden wird ein Sicherheitskonzept der Antriebseinrichtung 10 erläutert: Eine redundante Betätigung der Parksperre kann eine zweite Stromquelle am Aktor 64 sein, sodass beispielsweise zwei Stecker erforderlich sind, über die der Aktor 64 mit elektrischer Energie, das heißt mit elektrischem Strom, versorgt werden kann. Dies wäre eine Lösung für einen einzigen Antrieb mit Differential. Bei Dual-Systemen, mithin einem Achsantrieb mit zwei radselektiven elektrischen Maschinen, wird es durch eine Verdopplung der unabhängigen Parksperren auf der rechten Seite und der linken Seite automatisch eine Redundanz geben. Hierfür ist beispielsweise die jeweilige Seite, das heißt die jeweilige, auf der jeweiligen Seite angeordnete Parksperre, auf eine maximal übertragbare Parksperrenlast ausgelegt. In einem ersten Fall steht beispielsweise das Fahrzeug auf oder an einem Hangberg auf, der Schaltzustand P ist aktiviert und der Fahrer oder die Fahrerin möchte beispielsweise vorwärtsfahren. Somit befindet sich beispielsweise der Freilauf 72 zunächst in dem zweiten Sperrzustand S2. Hierbei sind beispielsweise die Plättchen 78 eingelegt, sodass die Plättchen 78 in die korrespondierenden Ausnehmungen 82 eingreifen und somit eingelegt sind, wodurch ein Zurück- oder Rückwärtsrollen, mithin ein Rollen des Kraftfahrzeugs in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten, vermieden wird. Die Plättchen 80 sind zwar insbesondere über die Druckfeder 87 in die korrespondierenden Ausnehmungen 84 eingelegt, tragen aber kein Drehmoment, da auf das Fahrzeug eine Hangabtriebskraft nicht in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne, sondern in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten wirkt. Um von dem Schaltzustand P zu dem Schaltzustand D zu wechseln, werden, wie in Fig. 4 erkennbar ist, die Plättchen 80 zurückgefahren, beispielsweise über eigene Federelemente, sodass ein Einlegen der Plättchen 80 in die Ausnehmungen 84 unterbunden ist, während jedoch die Plättchen 78 trotz des Einstellens des Freigabezustands F2 und dabei trotz des entsprechenden Verschiebens des insbesondere als Schiebeplatte ausgebildeten Schiebeelements 68 unter Last in die Ausnehmungen 82 eingelegt bleiben. Dann kann bei entsprechendem, von der Fahrerin oder dem Fahrer des Kraftfahrzeugs gewünschtem Antriebsdrehmoment die elektrische Maschine 12 den Planetenträger 30 und über diesen die Abtriebswelle 34 antreiben, um eine Vorwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs zu bewirken, mithin um das Kraftfahrzeug vorwärts anzutreiben und somit vorwärts anzufahren, da sich der Scheibenkörper 74 in die durch den Pfeil 86 veranschaulichte, eine Drehrichtung relativ zum Scheibenkörper 76 drehen kann. Hierbei kann der Scheibenkörper 74 die Plättchen 78 aus den Ausnehmungen 82 heraus bewegen, da der Scheibenkörper 74 an den Plättchen 78 eingreift. Mittels der Plättchen 78 wird jedoch eine in die durch den Pfeil 88 veranschaulichte Drehrichtung erfolgende Drehung des Scheibenkörpers 74 relativ zu dem Scheibenkörper 76 beispielsweise unterbunden, insbesondere so lange, bis ein solcher Freigabezustand des Freilaufs 72 eingestellt wird, indem ein Einlegen oder Eingreifen der Plättchen 78 in die korrespondierenden Ausnehmungen 82 unterbunden ist. A safety concept of the drive device 10 is explained below: A redundant actuation of the parking lock can be a second power source on the actuator 64, so that, for example, two plugs are required via which the actuator 64 can be supplied with electrical energy, i.e. with electrical current. This would be a solution for a single drive with differential. In dual systems, i.e. an axle drive with two wheel-selective electric machines, there will automatically be redundancy by doubling the independent parking locks on the right-hand side and the left-hand side. For this, for example, the respective side, i.e. the respective parking lock arranged on the respective side, is designed for a maximum transferable parking lock load. In a first case, for example, the vehicle is on or on a hill, the switching state P is activated and the driver wants to drive forwards, for example. Thus, for example, the freewheel 72 is initially in the second locking state S2. Here, for example, the plates 78 are inserted so that the plates 78 engage in the corresponding recesses 82 and are thus inserted, which prevents rolling back or backwards, and therefore the motor vehicle from rolling backwards in the vehicle's longitudinal direction. The plates 80 are inserted into the corresponding recesses 84, in particular via the compression spring 87, but do not carry any torque, since a downhill force acts on the vehicle not forwards in the vehicle's longitudinal direction, but backwards in the vehicle's longitudinal direction. In order to change from the switching state P to the switching state D, as can be seen in Fig. 4, the plates 80 are retracted, for example via their own spring elements, so that insertion of the plates 80 into the recesses 84 is prevented, while the plates 78 remain inserted into the recesses 82 under load despite the setting of the release state F2 and thereby despite the corresponding displacement of the sliding element 68, which is designed in particular as a sliding plate. Then, with a corresponding drive torque desired by the driver of the motor vehicle, the electric machine 12 can drive the planet carrier 30 and, via this, the output shaft 34 in order to cause the motor vehicle to travel forwards, thus to drive the motor vehicle forwards and thus to drive forwards, since the disk body 74 can rotate in the direction of rotation illustrated by the arrow 86 relative to the disk body 76. In this case, the disk body 74 can move the plates 78 out of the recesses 82, since the disk body 74 engages the plates 78. However, by means of the plates 78, rotation of the disk body 74 relative to the disk body 76 in the direction of rotation illustrated by the arrow 88 is prevented, for example, in particular until such a release state of the freewheel 72 is set by preventing the plates 78 from being inserted or engaged in the corresponding recesses 82.
In einem zweiten Fall steht das Fahrzeug in oder an einem Hang bergab, sodass eine Hangabtriebskraft in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne wirkt auf das Fahrzeug, und der Schaltzustand P aktiviert ist und der Fahrer oder die Fahrerin des Kraftfahrzeugs rückwärtsfahren möchte. Dann erfolgt analoges wie im ersten Fall. In einem dritten Fall steht das Kraftfahrzeug an oder in einem Hang bergauf oder in einer Ebene und der Fahrer oder die Fahrerin möchte das Kraftfahrzeug rückwärtsfahren. Zunächst ist der Schaltzustand P eingelegt, und die Plättchen 78 sind in die korrespondierenden Ausnehmungen 82 eingelegt und tragen ein Drehmoment, um ein Zurückrollen des Kraftfahrzeugs zu verhindern. Die Plättchen 80 sind zwar über die Druckfeder 87 eingelegt und greifen somit in die Ausnehmungen 84 ein, tragen jedoch kein Drehmoment um die Hauptdrehachse 18, das heißt stützen kein Drehmoment um die Hauptdrehachse 18 ab. Hier wird, anders als in dem ersten Fall, als erstes bei einem Wechsel von dem Schaltzustand P zu einem Rückwärtsfahrzustand R zum Bewirken einer Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs die elektrische Maschine 12 bei eingelegter Parksperre, das heißt bei aktiviertem Schaltzustand P, vorwärts, das heißt so angetrieben, um eine Vorwärtsfahrt zu bewirken, insbesondere so lange, bis die Plättchen 78 entlastet und dafür jedoch die Plättchen 80 belastet werden. Während die elektrische Maschine 12 und beispielsweise ein Triebstrang vorgespannt in einer Richtung zum Bewirken der Vorwärtsfahrt bleiben, wird das Schiebeelement 62 derart mittels des Aktors 64 axial verschoben, um von dem Schaltzustand P in den Schaltzustand D umzuschalten, wodurch die Plättchen 78 zurückgefahren, das heißt ausgelegt, werden, mithin wodurch beispielsweise ein Eingreifen der Plättchen 78 in die korrespondierende Ausnehmung 82 unterbunden wird. Solange der Fahrer oder die Fahrerin des Kraftfahrzeugs eine Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs nicht löst und keinen Antriebsdrehmomentwunsch ausgibt, mithin kein Gas gibt, kann das Kraftfahrzeug über eine Feststellbremse gefangen werden. Dann wird beispielsweise ein von der elektrischen Maschine 12 bereitgestelltes Drehmoment weggenommen, mithin beendet, und nun kann und/oder darf das Kraftfahrzeug zurückrollen, mithin in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten rollen und die Plättchen 80 werden insbesondere automatisch zurückgefahren, insbesondere dadurch, dass der Scheibenkörper 74 in die durch den Pfeil 88 veranschaulichte Drehrichtung relativ zu dem Scheibenkörper 76 gedreht wird und somit an dem Plättchen 80 abgleitet und diese hierdurch aus den korrespondierenden Ausnehmungen 84 heraus bewegt. In a second case, the vehicle is in or on a downhill slope, so that a downhill force acts on the vehicle in the longitudinal direction of the vehicle, and the switching state P is activated and the driver of the vehicle wants to reverse. Then the same thing happens as in the first case. In a third case, the vehicle is on or in an uphill slope or on a level surface and the The driver wants to reverse the motor vehicle. First, the switching state P is engaged, and the plates 78 are inserted into the corresponding recesses 82 and carry a torque to prevent the motor vehicle from rolling back. The plates 80 are inserted via the compression spring 87 and thus engage in the recesses 84, but do not carry any torque about the main axis of rotation 18, i.e. do not support any torque about the main axis of rotation 18. Here, unlike in the first case, when changing from the switching state P to a reversing state R to cause the motor vehicle to reverse, the electric machine 12 is first driven forwards with the parking lock engaged, i.e. with the switching state P activated, i.e. in such a way as to cause forward travel, in particular until the plates 78 are relieved of load and the plates 80 are loaded instead. While the electric machine 12 and, for example, a drive train remain pre-tensioned in a direction to effect forward travel, the sliding element 62 is axially displaced by means of the actuator 64 in such a way as to switch from the switching state P to the switching state D, whereby the plates 78 are retracted, i.e., laid out, thus preventing, for example, the plates 78 from engaging in the corresponding recess 82. As long as the driver of the motor vehicle does not release a service brake of the motor vehicle and does not issue a drive torque request, i.e. does not accelerate, the motor vehicle can be held by a parking brake. Then, for example, a torque provided by the electric machine 12 is removed, thus terminated, and now the motor vehicle can and/or may roll back, thus roll backwards in the vehicle's longitudinal direction, and the plates 80 are in particular automatically retracted, in particular by the disk body 74 being rotated in the direction of rotation illustrated by the arrow 88 relative to the disk body 76 and thus sliding on the plate 80 and thereby moving it out of the corresponding recesses 84.
In einem vierten Fall steht das Kraftfahrzeug an oder in einem Hang bergab, sodass eine Hangabtriebskraft in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne hin auf das Kraftfahrzeug wirkt, oder das Kraftfahrzeug steht auf oder in einer Ebene und der Schaltzustand P ist eingelegt und der Fahrer oder die Fahrerin möchte vorwärts, mithin in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne, fahren. Dann erfolgt Analoges zu dem dritten Fall. Bezugszeichenliste In a fourth case, the motor vehicle is on or in a downhill slope, so that a downhill force acts on the motor vehicle in the longitudinal direction of the vehicle towards the front, or the motor vehicle is on or in a level surface and the gearshift position P is engaged and the driver wants to drive forwards, i.e. forwards in the longitudinal direction of the vehicle. The same thing then happens as in the third case. list of reference symbols
10 elektrische Antriebseinrichtung10 electric drive device
12 elektrische Maschine 12 electric machine
14 Stator 14 stator
16 Rotor 16 rotor
18 Hauptdrehachse 18 main axis of rotation
20 Fahrzeugrad 20 vehicle wheel
22 Schalteinrichtung 22 Switching device
24 Gehäuse 24 housings
26 Sonnenrad 26 sun gear
28 Hohlrad 28 ring gear
30 Planetenträger 30 planet carriers
32 Planetenrad 32 planetary gear
34 Abtriebswelle 34 output shaft
36 Rotorwelle 36 rotor shaft
38 Schalteinrichtung 38 switching device
40 schaltbarer erster Freilauf40 switchable first freewheel
42 selbstauslösender zweiter Freilauf42 self-releasing second freewheel
44 erster Scheibenkörper 44 first disk body
46 erste Ausnehmung 46 first recess
48 zweiter Scheibenkörper 48 second disc body
50 erste Plättchen 50 first tiles
52 dritter Scheibenkörper 52 third disc body
54 vierter Scheibenkörper 54 fourth disc body
56 zweite Ausnehmung 56 second recess
58 zweite Plättchen 58 second tiles
60 Doppelpfeil 60 double arrow
62 Schiebeelement 62 sliding element
64 Aktor 64 actuators
66 Spule 66 coil
68 Spule 68 coil
69 Pfeil 69 arrow
70 Druckfeder 70 compression spring
71 Pfeil 71 arrow
72 schaltbarer dritter Freilauf72 switchable third freewheel
74 fünfter Scheibenkörper 76 sechster Scheibenkörper74 fifth disc body 76 sixth disc body
78 Plättchen 78 tiles
80 Plättchen 80 tiles
82 Ausnehmung 82 recess
84 Ausnehmung 84 recess
85 Schiebeelement 85 sliding element
86 Pfeil 86 arrow
87 Druckfeder 87 compression spring
88 Pfeil 88 arrow
D Schaltzustand D switching state
D1 Pfeil D1 arrow
D2 Pfeil D2 arrow
N Schaltzustand N switching state
P Schaltzustand P switching state
F2 Freigabezustand F2 release state
S2 zweiter Sperrzustand S2 second blocking state
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