DE102013202382B4

DE102013202382B4 - Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug sowie Fahrzeug mit der Antriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE102013202382B4
Application number: DE102013202382.0A
Authority: DE
Inventors: Tomas Smetana; Philip Wurzberger
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-02-14
Filing date: 2013-02-14
Publication date: 2016-06-23
Anticipated expiration: 2033-02-15
Also published as: DE102013202382A1; US20150375611A1; WO2014124639A2; US9701187B2; WO2014124639A3

Abstract

Antriebsvorrichtung (1) für ein Fahrzeug (2) mit einer ersten und mit einer zweiten Abtriebswelle (3a, b), mit einer ersten Schnittstelle (8) zur Ankopplung eines ersten Motors (6), mit einer Differentialeinrichtung (10) zur Verteilung des Antriebsmoments von der ersten Schnittstelle (8) auf die zwei Abtriebswellen (3a, b), wobei die Differentialeinrichtung (10) einen Eingang (16) und zwei Ausgänge (14, 15) aufweist und wobei der Eingang (16) der Differentialeinrichtung (10) mit der ersten Schnittstelle (8) gekoppelt ist und wobei die zwei Ausgänge (14, 15) der Differentialeinrichtung (10) mit der ersten und der zweiten Abtriebswelle (3a, b) gekoppelt sind, mit einer zweiten Schnittstelle (9) zur Übertragung des Antriebsmoments eines zweiten Motors (7), und mit einem Zwischengetriebe (11), wobei das Zwischengetriebe (11) zwischen der zweiten Schnittstelle (9) und der Differentialeinrichtung (10) angeordnet ist, wobei das Zwischengetriebe (11) einen ersten und einen zweiten Ausgang (27, 33) aufweist, wobei der erste Ausgang (27) drehfest mit dem Eingang (16) der Differentialeinrichtung (10) gekoppelt ist und wobei der zweite Ausgang (33) drehfest mit einer der Abtriebswellen (3b) gekoppelt ist, mit einer Schalteinrichtung (13), wobei die Schalteinrichtung (13) ausgebildet ist, das Zwischengetriebe (11) in mindestens zwei unterschiedliche Schaltzuständen (I, NTV, TV) zu schalten, wobei in einem ersten Schaltzustand (I) der Schalteinrichtung (13) das Antriebsmoment von der zweiten Schnittstelle (9) und/oder von dem zweiten Motor (7) an die Differentialeinrichtung (10) geleitet wird und wobei in einem zweiten Schaltzustand (TV) das Antriebsmoment von der zweiten Schnittstelle (9) und/oder von dem zweiten Motor (7) zur Momentenverteilung ausgebildet als ein Torque Vectoring genutzt wird, wobei das Zwischengetriebe (11) zwei Eingänge (30, 36) aufweist, wobei die Schalteinrichtung (13) ausgebildet ist, in dem ersten Schaltzustand (I) das Antriebsmoment von der zweiten Schnittstelle (9) und/oder von dem zweiten Motor (7) über den ersten Eingang (30) und in dem zweiten Schaltzustand (TV) über den zweiten Eingang (36) in das Zwischengetriebe (11) zu leiten, dadurch gekennzeichnet, dass. das Zwischengetriebe (11) ein Antriebsplanetengetriebe (24) und ein Verteilungsplanetengetriebe (25) aufweist, wobei die Sonnenräder (26, 32) des Antriebsplanetengetriebes (24) und des Verteilungsplanetengetriebes (25) miteinander drehfest gekoppelt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug mit dieser Antriebsvorrichtung.
Hybridantriebe werden genutzt, um Fahrzeuge wahlweise mit einem Verbrennungsmotor, einem Verbrennungsmotor oder zugleich mit einem Elektromotor und einem Verbrennungsmotor betreiben zu können. Auf diese Weise kann für das Fahrzeug für jede Betriebssituation eine optimale Auswahl der Quelle für das Antriebsmoment erfolgen. Ein anderer technischer Bereich, bei dem bei einem Fahrzeug sowohl ein Verbrennungsmotor und zugleich ein Elektromotor eingesetzt wird, ist die aktive Momentenverteilung, also eine aktive, asymmetrische Verteilung des Antriebsmoments auf die Räder einer angetriebenen Achse, um zum Beispiel bei Kurvenfahrten Gier-Momente ausgleichen zu können.
Die Druckschrift DE 10 2010 036 240 A1 beschreibt ein Antriebssystem für ein Fahrzeug, mit einem Hauptantrieb, mit einem Differenzial, welches über ein Eingangselement mit dem Hauptantrieb wirkverbunden ist, mit einer ersten Abtriebswelle, welche über das Differenzial getrieblich mit dem Eingangselement wirkverbunden ist, wobei die erste Abtriebswelle weiterhin mit einem Koppelgetriebe wirkverbunden ist, mit einer zweiten Abtriebswelle welche über das Differenzial getrieblich mit dem Eingangselement wirkverbunden ist, wobei die zweite Abtriebswelle mit einem Koppelgetriebe wirkverbunden ist, wobei beide Abtriebswellen über das Koppelgetriebe gemeinsam mit einer elektrischen Maschine schaltbar zu koppeln und antreibbar sind, welche koaxial zu dem Differenzial angeordnet ist.
Die Druckschrift DE 10 2006 031 089 A1 , die den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor sowie mit einem aufwändigen Getriebeaufbau. Funktional betrachtet erlaubt es die Antriebsvorrichtung gemäß der 2, wahlweise auf Hybridantrieb zu schalten, wobei von dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor ein gemeinsamer Leistungsfluss zu einem Differenzial der Antriebsvorrichtung geleitet wird. Alternativ hierzu kann die Antriebsvorrichtung eine Leistungs- und Momentenverteilung auf die Räder umsetzen, wobei das Antriebsmoment von dem Verbrennungsmotor über das Differenzial zu den Rädern geleitet wird und das Antriebsmoment von dem Elektromotor asymmetrisch verteilt wird, um die Momentenverteilung zu erreichen.
Gebiet der Erfindung
Ausgehend von dem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung vorzuschlagen, welche sowohl einen Hybridantrieb als auch eine Momentenverteilung mit dem gleichen Elektromotor umsetzen kann und welche zudem konstruktiv einfach aufgebaut ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Fahrzeug mit der Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Im Rahmen der Erfindung wird eine Antriebsvorrichtung vorgeschlagen, welche für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Das Fahrzeug ist insbesondere als ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, ein Bus oder dergleichen ausgebildet.
Die Antriebsvorrichtung umfasst eine erste und eine zweite Abtriebswelle, welche besonders bevorzugt eine gemeinsame angetriebene Achse des Fahrzeugs bilden. Bei der Achse kann es sich um eine Vorderachse oder eine Hinterachse des Fahrzeugs handeln. Die Abtriebswellen sind mit Rädern des Fahrzeugs, insbesondere der Achse gekoppelt. Insbesondere sind erste und zweite Abtriebswelle drehfest mit den Rädern verbunden. Alternativ hierzu ist zwischen den Abtriebswellen und den Rädern noch eine weitere Getriebestufe angeordnet. Die Abtriebswellen dienen zur Übertragung des Antriebsmoments von der Antriebsvorrichtung über die Abtriebswellen zu den Rädern.
Die Antriebsvorrichtung umfasst eine erste Schnittstelle, welche zur Ankopplung eines ersten Motors ausgebildet ist. Beispielsweise kann der erste Motor über eine Welle, im Speziellen über eine Ritzelwelle, an die erste Schnittstelle angekoppelt werden. Bevorzugt ist der Motor als ein Verbrennungsmotor realisiert. Insbesondere stellt der erste Motor ein Hauptantriebsmoment für das Fahrzeug, im Speziellen für Geschwindigkeiten größer als 80 Stundenkilometer bereit.
Die Antriebsvorrichtung umfasst ferner eine Differenzialeinrichtung, insbesondere eine Querdifferenzialeinrichtung, welche mindestens zur Verteilung des Antriebsmoments von der ersten Schnittstelle und/oder von dem ersten Motor auf die zwei Abtriebswellen ausgebildet ist. Insbesondere wird das Antriebsmoment ohne weiteren Einfluss 50:50 verteilt. Die Differenzialeinrichtung weist einen Eingang und zwei Ausgänge auf. Der Eingang der Differenzialeinrichtung ist mit der ersten Schnittstelle gekoppelt, insbesondere drehfest verbunden. Beispielsweise kann die erste Schnittstelle als ein Tellerrand ausgebildet sein, wobei der erste Motor über die Ritzelwelle angekoppelt ist. Die zwei Ausgänge der Differenzialeinrichtung sind mit der ersten und der zweiten Abtriebswelle gekoppelt, insbesondere drehfest verbunden. In der allgemeinsten Ausführungsform der Erfindung kann die Differenzialeinrichtung zum Beispiel als eine Kegelrad-Differenzialeinrichtung ausgebildet sein. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend noch erläutert.
Ferner umfasst die Antriebsvorrichtung eine zweite Schnittstelle, welche zur Übertragung des Antriebsmoments eines zweiten Motors ausgebildet ist. Der zweite Motor ist insbesondere als ein Elektromotor ausgebildet. Besonders bevorzugt ist der Elektromotor als ein niedervoltiger Motor mit einer Betriebsspannung kleiner als 60 Volt, vorzugsweise kleiner als 55 Volt und insbesondere mit 48 Volt ausgebildet. Eine derartige Betriebsspannung wird bei vielen Bordnetzen von Fahrzeugen heutzutage standardmäßig eingesetzt. Die zweite Schnittstelle kann mit dem zweiten Motor unmittelbar gekoppelt sein, bevorzugt ist jedoch zwischen der zweiten Schnittstelle und dem zweiten Motor ein Getriebe, insbesondere ein Übersetzungsgetriebe, angeordnet.
Die Antriebsvorrichtung weist ein Zwischengetriebe auf, wobei das Zwischengetriebe im Antriebsmomentenfluss des zweiten Motors in mindestens einem Betriebszustand der Antriebsvorrichtung zwischen der zweiten Schnittstelle und der Differenzialeinrichtung angeordnet ist.
Das Zwischengetriebe weist einen ersten und einen zweiten Ausgang auf. Der erste Ausgang ist drehfest mit dem Eingang der Differenzialeinrichtung gekoppelt, der zweite Ausgang ist drehfest mit einer der Abtriebswellen gekoppelt.
Eine Schalteinrichtung ist vorgesehen, die die Antriebsvorrichtung in mindestens zwei unterschiedliche Schaltzustände schalten kann: In einem ersten Schaltzustand der Schalteinrichtung wird das Antriebsmoment von der zweiten Schnittstelle und/oder von dem zweiten Motor an die Differenzialeinrichtung geleitet. In diesem Schaltzustand kann durch den zweiten Motor das Fahrzeug ausschließlich oder gemeinsam mit dem ersten Motor als Hybridantrieb betrieben werden.
In dem zweiten Schaltzustand wird das Antriebsmoment von der zweiten Schnittstelle und/oder von dem zweiten Motor zur Momentenverteilung – auch Torque Vectoring genannt – genutzt.
Es wird vorgeschlagen, dass das Zwischengetriebe zwei Eingänge aufweist, wobei die Schalteinrichtung ausgebildet ist, in einem ersten Schaltzustand das Antriebsmoment von der zweiten Schnittstelle und/oder von dem zweiten Motor über den ersten Eingang und in einem zweiten Schaltzustand über den zweiten Eingang in das Zwischengetriebe zu leiten. Insbesondere ist die Schalteinrichtung ausgebildet, in dem ersten Schaltzustand die zweite Schnittstelle drehfest mit dem ersten Eingang und in dem zweiten Schaltzustand die zweite Schnittstelle drehfest mit dem zweiten Eingang zu koppeln, insbesondere drehfest zu verbinden.
Der damit verbundene Vorteil ist darin zu sehen, dass durch das Umschalten des Antriebsmomentflusses von dem ersten zu dem zweiten Eingang eine konstruktiv einfache und mit wenig Aufwand zu erreichende Lösung erzielt ist. Aufgrund des verringerten konstruktiven Aufwandes kann somit eine deutliche Gewichts-, Bauraum- und/oder Kostenreduzierung erreicht werden.
Erfindungsgemäß weist das Zwischengetriebe ein Antriebsplanetengetriebe und ein Verteilungsplanetengetriebe auf, wobei es besonders bevorzugt ist, dass beide Planetengetriebe als Stirnradplanetengetriebe mit jeweils mindestens einem Planetensatz ausgebildet sind. Unter Stirnradplanetengetriebe werden Planetengetriebe verstanden, welche Stirnzahnräder verwenden, die eine umlaufend, stirnseitig angeordnete Verzahnung aufweisen. In der bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Antriebsplanetengetriebe und das Verteilungsplanetengetriebe jeweils ein Sonnenrad aufweisen, wobei die Sonnenräder der beiden Planetengetriebe miteinander drehfest gekoppelt sind. Insbesondere sind die Sonnenräder der beiden Planetengetriebe als eine Doppelsonne ausgebildet. Diese Ausgestaltung führt zu einer Kopplung der beiden Planetengetriebe, welche sehr zuverlässig ist und nur einen geringen axialen Bauraum benötigt.
In einer möglichen konstruktiven Ausgestaltung weist das Antriebsplanetengetriebe ein gehäusefestes oder stationäres Hohlrad, einen Planetenträger und einen Satz Planetenräder auf. Die Planetenräder sind auf dem Planetenträger auf einem gemeinsamen Teilkreis drehbar gelagert und kämmen sowohl mit dem Sonnenrad als auch mit dem Hohlrad des Antriebsplanetengetriebes. Der Planetenträger bildet den ersten Ausgang des Zwischengetriebes und ist – wie bereits erläutert – mit dem Eingang der Differenzialeinrichtung drehfest gekoppelt, insbesondere verbunden. Ferner umfasst das Antriebsplanetengetriebe ein erstes Eingangsrad, wobei das Eingangsrad drehfest mit den Sonnenrädern, insbesondere mit der Doppelsonne, gekoppelt, im Speziellen verbunden ist.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass das Verteilungsplanetengetriebe ein Hohlrad, einen Planetenträger und einen Satz Planetenräder aufweist, die auf dem Planetenträger auf einem Teilkreis drehbar gelagert sind. Die Planetenräder kämmen mit dem Sonnenrad und mit dem Hohlrad des Verteilungsplanetengetriebes. Der Planetenträger des Verteilungsplanetengetriebes bildet den zweiten Ausgang und ist somit mit einer der Abtriebswellen drehfest gekoppelt, insbesondere verbunden. Ferner umfasst das Verteilungsplanetengetriebe ein zweites Eingangsrad, wobei das zweite Eingangsrad drehfest mit dem Hohlrad des Verteilungsplanetengetriebes gekoppelt, insbesondere verbunden ist. Das Eingangsrad kann auch einteilig mit dem Hohlrad ausgebildet sein.
Insbesondere durch die Nutzung von zwei Planetengetrieben mit jeweils einem Planetensau kann die Antriebsvorrichtung bauraumsparend aufgebaut sein. Besonders bevorzugt definiert die Antriebsvorrichtung mit den Abtriebswellen eine Hauptdrehachse, wobei die Sonnenräder, die Planetenträger und/oder die Hohlräder der beiden Planetengetriebe koaxial zu der Hauptdrehachse angeordnet sind.
Insbesondere sind das erste Eingangsrad und das zweite Eingangsrad koaxial zueinander angeordnet. Mit dem Ziel, die Schalteinrichtung besonders einfach gestalten zu können, ist es bevorzugt, dass das erste und das zweite Eingangsrad den gleichen Durchmesser, insbesondere den gleichen Außendurchmesser aufweisen. Besonders bevorzugt sind das erste und das zweite Eingangsrad benachbart, insbesondere unmittelbar benachbart zueinander angeordnet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die zweite Schnittstelle ein Schnittstellenhohlrad und die Schalteinrichtung einen schaltbaren Kupplungskörper. Insbesondere ist der schaltbare Kupplungskörper in axialer Richtung zu der Hauptdrehachse verschiebbar angeordnet. Der schaltbare Kupplungskörper ist so ausgebildet, dass das Schnittstellenhohlrad wahlweise mit dem ersten oder mit dem zweiten Eingangsrad koppelbar ist, insbesondere erfolgt die Kopplung exklusiv, sodass das Schnittstellenhohlrad und somit die zweite Schnittstelle entweder mit dem ersten oder mit dem zweiten Eingangsrad koppelbar ist. Eine zeitgleiche Kopplung ist nicht möglich. Der Vorteil der Ausgestaltung ist darin zu sehen, dass die Schalteinrichtung in Kombination mit der zweiten Schnittstelle und den Eingangsrädern sehr kompakt und damit bauraumsparend zu realisieren ist.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die Schalteinrichtung ausgebildet ist, das Zwischengetriebe in einen Zwischenschaltzustand zwischen dem ersten und dem zweiten Schaltzustand zu schalten. In diesem Zwischenschaltzustand ist die zweite Schnittstelle von dem Zwischengetriebe entkoppelt. Dieser Zwischenschaltzustand wird genutzt, um die Drehzahl der zweiten Schnittstelle und somit des zweiten Motors an die unterschiedlichen Aufgaben anzupassen. Während in dem ersten Schaltungszustand die zweite Schnittstelle und/oder der Elektromotor eine Drehzahl aufweisen muss, die an die aktuelle Drehzahl der Abtriebswellen und somit der Räder angepasst ist, ist in dem zweiten Schaltzustand zumindest bei einer Geradeausfahrt keine aktive Momentenverteilung notwendig, sodass die Drehzahl der zweiten Schnittstelle und somit des zweiten Motors gleich null ist. Der Zwischenschaltzustand kann somit genutzt werden, um in Abhängigkeit von der Schaltrichtung die zweite Schnittstelle beziehungsweise den zweiten Motor abzubremsen beziehungsweise zu beschleunigen.
Besonders bevorzugt ist der erste Motor als ein Verbrennungsmotor und der zweite Motor als ein Elektromotor ausgebildet. Insbesondere bilden der erste und/oder der zweite Motor einen Teil der Antriebsvorrichtung.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist zwischen der zweiten Schnittstelle und dem zweiten Motor ein Übersetzungsgetriebe angeordnet, welches insbesondere so ausgebildet ist, dass die Ausgangsdrehzahl kleiner als die Eingangsdrehzahl ist, um die üblicherweise sehr hohen Drehzahlen von Elektromotoren zu übersetzen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung bildet ein Fahrzeug mit der Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche beziehungsweise wie dieser zuvor beschrieben wurde. Die Antriebsvorrichtung ist insbesondere zum Antrieb einer angetriebenen Achse des Fahrzeugs ausgebildet.
Besonders bevorzugt ist die Antriebsvorrichtung und/oder das Fahrzeug so ausgelegt, dass in dem ersten Schaltzustand die Antriebsvorrichtung eine exklusive Anfahrhilfe für den Niedriggeschwindigkeitsbereich zum Beispiel zwischen 0 bis 50 km/h, zum Rangieren, Einparken, Start-Stopp-Fahrten oder ein rein elektrisches Fahren ermöglicht. Alternativ wird der erste Schaltzustand genutzt, um einen Hybridantrieb oder einen Boost-Antrieb zu erreichen, wobei das Antriebsmoment des ersten und des zweiten Motors für den Antrieb über die Differenzialeinrichtung verteilt wird. Insbesondere ist vorgesehen, dass ab Geschwindigkeiten größer 30 km/h, vorzugsweise größer bis 40 m/h auf den zweiten Schaltzustand umgeschaltet wird, um die aktive Momentenverteilung – auch Torque Vectoring genannt – geschwindigkeitsunabhängig bis zur Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs einzusetzen.
Das Besondere an der Antriebsvorrichtung ist auch, dass der zweite Motor, insbesondere der Elektromotor, sowohl für den Antrieb als auch für die aktive Momentenverteilung eingesetzt wird und somit eine two-in-one-Lösung bildet.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 die Antriebsvorrichtung in der 1 mit eingezeichnetem Momentenfluss im ersten Schaltzustand;
3 die Antriebsvorrichtung in der 1 und 2 in dem Zwischenschaltzustand;
4 die Antriebsvorrichtung der vorhergehenden Figuren in dem zweiten Schaltzustand mit eingezeichnetem Momentenfluss.
In der 1 ist in einer schematischen Darstellung eine Antriebsvorrichtung 1 für ein Fahrzeug 2 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Antriebsvorrichtung 1 weist zwei Abtriebswellen 3a, b auf, welche mit nicht gezeigten Rädern des Fahrzeugs 2 trieblich gekoppelt sind. Dabei ist es möglich, dass die Abtriebswellen 3a, b drehfest mit den Rädern oder über eine weitere Getriebestufe mit diesen verbunden sind. Die Abtriebswellen 3a, b definieren eine gemeinsame Abtriebsachse 4. Zudem definieren die Abtriebswellen eine Hauptdrehachse 5.
Zur Erzeugung eines Antriebsmoments für die Abtriebswellen 3a, b weist das Fahrzeug 2 einen ersten Motor 6, ausgebildet als ein Verbrennungsmotor, sowie einen zweiten Motor 7, ausgebildet als ein Elektromotor, auf. Der erste Motor 6 ist über eine erste Schnittstelle 8 mit der Antriebsvorrichtung 1 verbunden, wobei das Antriebsmoment des ersten Motors 6 über die erste Schnittstelle in die Antriebsvorrichtung 1 eingeleitet wird. Über eine zweite Schnittstete 9 wird das Antriebsmoment in der Antriebsvorrichtung 1 übertragen. Die zweite Schnittstelle 9 ist in der Antriebsvorrichtung 1 angeordnet.
Schematisch betrachtet weist die Antriebsvorrichtung 1 ein Differenzialplanetengetriebe 10 als eine Differenzialeinrichtung, ein Zwischengetriebe 11, ein Übersetzungsgetriebe 12 als Übersetzungsgetriebe sowie eine Schalteinrichtung 13 auf, welche die zweite Schnittstelle 9 und das Zwischengetriebe 11 in verschiedenen Schaltzuständen (I, NTV, TV) miteinander koppeln kann.
Differenzialplanetengetriebe 10:
Das Differenzialplanetengetriebe 10 weist ein Sonnenrad 14, einen Planetenträger 15, ein Hohlrad 16 sowie zwei Sätze Planetenräder 17, 18 auf. Die zwei Sätze Planetenräder 17, 18 sind auf dem Planetenträger 15 drehbar angeordnet. Die zwei Sätze Planetenräder 17, 18 kämmen paarweise miteinander, sodass jeweils ein Planetenrad des Satzes 17 mit einem Planetenrad des Satzes 18 kämmt. Zudem kämmt das Planetenrad des Satzes 17 mit dem Sonnenrad 14 und das Planetenrad des Satzes 18 mit dem Hohlrad 16.
Der Planetenträger 15 bildet einen ersten Ausgang des Differenzialplanetengetriebes 10 und ist mit der Abtriebswelle 3a drehfest verbunden. Das Sonnenrad 14 bildet einen zweiten Ausgang des Differenzialplanetengetriebes 10 und ist mit der Abtriebswelle 3b drehfest verbunden. Das Hohlrad 16 weist ein Tellerrad T auf, welches mit einer Ritzelwelle R kämmt, wobei das Tellerrad T die erste Schnittstelle 8 bildet. Sonnenrad 14, Planetenträger 15 und Hohlrad 16 sind koaxial zur Hauptdrehachse 5 angeordnet.
Das Differenzialplanetengetriebe 10 hat die Funktion, das Antriebsmoment des ersten Motors 6 zu gleichen Teilen auf die Abtriebswellen 3a, b zu verteilen.
Übersetzungsgetriebe 12:
Das Übersetzungsgetriebe 12 ist als ein einstufiges Stirnradgetriebe 19 ausgebildet. Der Eingang des Übersetzungsgetriebes 12 ist mit einer Rotorwelle 24 des zweiten Motors drehfest gekoppelt. Auf der Rotorwelle 23 oder auf dem Eingang sitzt ein Eingangsstirnzahnrad 20, welches mit einem Ausgangsstirnzahnrad 21 kämmt. Das Ausgangsstirnzahnrad 21 ist koaxial zu der Hauptdrehachse 5 angeordnet. das Ausgangsstirnzahnrad 21 ist als Ausgang mit der zweiten Schnittstelle 9 drehfest verbunden. Diese umfasst ein Schnittstellenhohlrad 22, welches mit dem Ausgangsstirnzahnrad 21 kämmt, so dass Ausgangsstirnzahnrad 21 und Schnittstellenhohlrad mit der gleichen Drehzahl die Hauptdrehachse 5 umlaufen.
Zwischengetriebe 11:
Das Zwischengetriebe 11 weist ein Antriebsplanetengetriebe 24 als Antriebsgetriebeabschnitt und ein Verteilungsplanetengetriebe 25 als Verteilungsgetriebeabschnitt auf. Das Antriebsplanetengetriebe 24 weist ein Sonnenrad 26, einen Planetenträger 27 und ein Hohlrad 28 auf, wobei das Hohlrad 28 in einer Umgebungskonstruktion 29 festgelegt ist.
Das Sonnenrad 26 ist drehfest mit einem ersten Eingangsrad 30 gekoppelt. Ein Satz Planetenräder 31 kämmt mit dem Sonnenrad 26 und dem Hohlrad 28. Das Sonnenrad 26 bildet den Eingang in das Antriebsplanetengetriebe 26. Der Planetenträger 27 bildet den ersten Ausgang des Antriebsplanetengetriebes 24 beziehungsweise des Zwischengetriebes 11 und ist drehfest mit dem Hohlrad 16 des Differenzialplanetengetriebes 10 verbunden.
Das Verteilungsplanetengetriebe 25 weist ein Sonnenrad 32, einen Planetenträger 33, ein Hohlrad 34 sowie einen Satz Planeten 35 auf, wobei der Satz Planeten 35 mit dem Sonnenrad 32 und dem Hohlrad 34 kämmt. Das Hohlrad 34 bildet zugleich ein zweites Eingangsrad 36. Der Planetenträger 33 ist drehfest mit der Abtriebswelle 3b gekoppelt. Das Sonnenrad 32 ist drehfest mit dem ersten Eingangsrad 36 und zugleich mit dem Sonnenrad 26 des Antriebsplanetengetriebes 24 gekoppelt, so dass die sonnenräder 32 und 26 eine Doppelsonne bilden. Erstes Eingangsrad 30, zweites Eingangsrad 36 sowie Planetenträger 27, 33 sind koaxial zu der Hauptdrehachse 5 angeordnet.
Schalteinrichtung 13:
Die Schalteinrichtung 13 dient zur Einstellung von unterschiedlichen Schaltungszuständen, sodass Zwischengetriebe 11 und zweite Schnittstelle 9 in unterschiedliche Betriebszustände treten können. Hierzu die Schnittstellenhohlwelle 22 in unterschiedlicher Weise mit den Eingangsrädern 30, 36 drehfest verbunden. Die Eingangsräder 30, 36 sind unmittelbar benachbart angeordnet und haben jeweils den gleichen Außendurchmesser.
Die Schalteinrichtung 13 umfasst einen Kupplungskörper 37, welcher in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist und welcher einen Kopplungsbereich bildet. der Kupplungskörper 37 ist ausgebildet, mit den Eingangsrädern 30, 36 bei einer Überlappung in axialer Richtung eine drehfeste Kopplung einzugehen. Die Betätigung des Kupplungskörpers 37 kann elektromagnetisch, elektrohydrostatisch, hydraulisch oder elektromagnetisch ausgeführt werden.
Die unterschiedlichen Schaltzustände (I, NTV, TV) der Schalteinrichtung 13 werden im Zusammenhang mit den nachfolgenden Figuren beschrieben: In der 2 ist der erste Schaltzustand I dargestellt, wobei über den Kupplungskörper 37 das Schnittstellenhohlrad 22 drehfest mit dem ersten Eingangsrad 30 gekoppelt ist. In diesem Schaltzustand I kann das Antriebsmoment für die Abtriebswellen 3a, b wahlweise ausschließlich über den zweiten Motor 7 oder als Hybridantrieb gemeinsam über den ersten Motor 6 und den zweiten Motor 7 erzeugt werden. Der Momentenfluss von dem zweiten Motor 7 ist in der 2 als gestrichelte Linie dargestellt und verläuft von der Rotorwelle 23 über das Übersetzungsgetriebe 12, die zweite Schnittstelle 9, das erste Eingangsrad 30 und das Antriebsplanetengetriebe 24 zu dem Differenzialplanetengetriebe 10. Der Antriebsmomentenfluss des ersten Motors 6 ist nicht dargestellt, verläuft jedoch von der zweiten Schnittstelle 8 über das Differenzialplanetengetriebe 10 zu den Abtriebswellen 3a, b.
Wie in der 3 dargestellt, wird durch einen axialen Versatz des Kupplungskörpers 37 ein Zwischenschaltzustand NTV (neutral) erreicht, wobei der Kupplungskörper 37 zwischen dem ersten Eingangsrad 30 und dem zweiten Eingangsrad 36 steht, sodass diese beiden frei laufen. In diesem Zwischenschaltzustand NTV ist der zweite Motor 7 in einer Neutralstellung, sodass dieser abgekoppelt von den Abtriebswellen 3a, b in beliebiger Weise seine Drehzahl einstellen kann. Von der Schaltreihenfolge wird von einem Elektrogetriebe oder einem Hybridgetriebe auf ein Getriebe mit aktiver Momentenverteilung TV umgeschaltet. Die aktive Momentenverteilung wird auch als Torque Vectoring bezeichnet. Bei dem Übergang von der Funktion des Elektrogetriebes/Hybridgetriebes zu der Funktion des Torque Vectoring muss die zweite Schnittstelle 9 und somit der zweite Motor 7 abgebremst werden. Um dies zu erreichen, wird der Zwischenschaltzustand NTV genutzt.
Durch einen weiteren Versatz des Kupplungskörpers 37 in axialer Richtung wird der zweite Schaltzustand TV eingestellt, wobei der Kupplungskörper 37 in axiale Überlappung mit dem zweiten Eingangsrad 36 gebracht ist, so dass nun Schnittstellenhohlrad 22 und zweites Eingangsrad 36 drehfest miteinander verbunden sind. Wie sich aus dem dargestellten Momentenfluss zeigt, ist es nun möglich, durch Aktivierung des zweiten Motors 7 eine aktive Momentenverteilung (Torque Vectoring) herbeizuführen, indem das zweite Eingangsrad 36 aktiv in oder gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird.
Es ist zu unterstreichen, dass der erste Schaltzustand I, Zwischenschaltzustand NTV, und zweiter Schaltzustand TV durch eine serielle Verschiebung des Kupplungskörpers 37 in eine einzige axiale Richtung eingenommen werden können. Um dies zu erreichen, ist es besonders vorteilhaft, dass das erste Eingangsrad 30 und das zweite Eingangsrad 36, den gleichen Außendurchmesser aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsvorrichtung
2: Fahrzeug
3a, b: Abtriebswellen
4: Abtriebsachse
5: Hauptdrehachse
6: erster Motor
7: zweiter Motor
8: erste Schnittstelle
9: zweite Schnittstele
10: Differenzialplanetengetriebe
11: Zwischengetriebe
12: Übersetzungsplanetengetriebe
13: Schalteinrichtung
14: Sonnenrad
15: Planetenträger
16: Hohlrad
17: Planetenräder
18: Planetenräder
T: Tellerrad
R: Ritzelwelle
19: Stirnradgetriebe
20: Eingangsstirnzahnrad
21: Ausgangsstirnzahnrad
22: Schnittstellenhohlrad
23: Rotorwelle
24: Antriebsplanetengetriebe
25: Verteilungsplanetengetriebe
26: Sonnenrad
27: Planetenträger
28: Hohlrad
29: Umgebungskonstruktion
30: erstes Eingangsrad
31: Planetenräder
32: Sonnenrad
33: Planetenträger
34: Hohlrad
35: Planeten
36: zweites Eingangsrad
37: Kupplungskorper

Claims

Antriebsvorrichtung (1) für ein Fahrzeug (2) mit einer ersten und mit einer zweiten Abtriebswelle (3a, b), mit einer ersten Schnittstelle (8) zur Ankopplung eines ersten Motors (6), mit einer Differentialeinrichtung (10) zur Verteilung des Antriebsmoments von der ersten Schnittstelle (8) auf die zwei Abtriebswellen (3a, b), wobei die Differentialeinrichtung (10) einen Eingang (16) und zwei Ausgänge (14, 15) aufweist und wobei der Eingang (16) der Differentialeinrichtung (10) mit der ersten Schnittstelle (8) gekoppelt ist und wobei die zwei Ausgänge (14, 15) der Differentialeinrichtung (10) mit der ersten und der zweiten Abtriebswelle (3a, b) gekoppelt sind, mit einer zweiten Schnittstelle (9) zur Übertragung des Antriebsmoments eines zweiten Motors (7), und mit einem Zwischengetriebe (11), wobei das Zwischengetriebe (11) zwischen der zweiten Schnittstelle (9) und der Differentialeinrichtung (10) angeordnet ist, wobei das Zwischengetriebe (11) einen ersten und einen zweiten Ausgang (27, 33) aufweist, wobei der erste Ausgang (27) drehfest mit dem Eingang (16) der Differentialeinrichtung (10) gekoppelt ist und wobei der zweite Ausgang (33) drehfest mit einer der Abtriebswellen (3b) gekoppelt ist, mit einer Schalteinrichtung (13), wobei die Schalteinrichtung (13) ausgebildet ist, das Zwischengetriebe (11) in mindestens zwei unterschiedliche Schaltzuständen (I, NTV, TV) zu schalten, wobei in einem ersten Schaltzustand (I) der Schalteinrichtung (13) das Antriebsmoment von der zweiten Schnittstelle (9) und/oder von dem zweiten Motor (7) an die Differentialeinrichtung (10) geleitet wird und wobei in einem zweiten Schaltzustand (TV) das Antriebsmoment von der zweiten Schnittstelle (9) und/oder von dem zweiten Motor (7) zur Momentenverteilung ausgebildet als ein Torque Vectoring genutzt wird, wobei das Zwischengetriebe (11) zwei Eingänge (30, 36) aufweist, wobei die Schalteinrichtung (13) ausgebildet ist, in dem ersten Schaltzustand (I) das Antriebsmoment von der zweiten Schnittstelle (9) und/oder von dem zweiten Motor (7) über den ersten Eingang (30) und in dem zweiten Schaltzustand (TV) über den zweiten Eingang (36) in das Zwischengetriebe (11) zu leiten, dadurch gekennzeichnet, dass. das Zwischengetriebe (11) ein Antriebsplanetengetriebe (24) und ein Verteilungsplanetengetriebe (25) aufweist, wobei die Sonnenräder (26, 32) des Antriebsplanetengetriebes (24) und des Verteilungsplanetengetriebes (25) miteinander drehfest gekoppelt sind.
Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsplanetengetriebe (24) ein gehäusefestes oder stationäres Hohlrad (29), einen Planetenträger (27) und einen Satz Planetenräder (31) aufweist, die auf dem Planetenträger (27) drehbar gelagert sind und die mit dem Sonnenrad (26) des Antriebsplanetengetriebes (24) und mit dem Hohlrad (28) des Antriebsplanetengetriebes (24) kämmen, wobei der Planetenträger (27) den ersten Ausgang bildet, und mit einem ersten Eingangsrad (30), wobei das erste Eingangsrad (30) drehfest mit den Sonnenrädern (26, 32) gekoppelt ist.
Antriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilungsplanetengetriebe (25) ein Hohlrad (34), einen Planetenträger (33) und einen Satz Planetenräder (35) aufweist, die auf dem Planetenträger (33) drehbar gelagert sind und die mit dem Sonnenrad (32) des Verteilungsplanetengetriebes (25) und mit dem Hohlrad (34) des Verteilungsplanetengetriebes (24) kämmen, wobei der Planetenträger (33) den zweiten Ausgang bildet, und mit einem zweiten Eingangsrad (36), wobei das zweite Eingangsrad (36) drehfest mit dem Hohlrad (34) des Verteilungsplanetengetriebes (25) gekoppelt ist.
Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Eingangsrad (30) und das zweite Eingangsrad (36) koaxial zueinander angeordnet sind.
Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Eingangsrad (30, 36) den gleichen Durchmesser aufweisen.
Antriebsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schnittstelle (9) ein Schnittstellenhohlrad (22) umfasst, wobei die Schalteinrichtung (13) einen schaltbaren Kupplungskörper (37) aufweist, so dass das Schnittstellenhohlrad (22) mit dem ersten oder mit dem zweiten Eingangsrad (30, 36) koppelbar ist.
Antriebsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung, ausgebildet ist, das Zwischengetriebe (11) in einen Zwischenschaltzustand (NZV) zwischen dem ersten und dem zweiten Schaltzustand (I, TV) zu schalten, wobei die zweite Schnittstelle (9) von dem Zwischengetriebe (11) entkoppelt ist.
Antriebsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zweiten Schnittstelle (9) und dem zweiten Motor (7) ein Übersetzungsgetriebe (12) angeordnet ist.
Fahrzeug (2) mit einer Antriebsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.