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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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In
DE 10 2018 117 206 A1 ist eine Antriebsvorrichtung beschrieben, die eine elektrische Antriebsmaschine, ein Differentialgetriebe und eine Torque-Vectoring-Einheit mit einer elektrischen Maschine und einem Planetengetriebe aufweist, wobei die elektrische Antriebsmaschine und die Torque-Vectoring-Einheit jeweils mit dem Differentialgetriebe wirkverbunden sind.
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In
DE 10 2009 049 856 A1 ist eine Getriebeanordnung für ein Fahrzeug mit einem Verteilergetriebe zur Verteilung eines Antriebsmoments eines Hauptmotors auf einen ersten und einen zweiten Achsenbereich des Fahrzeugs beschrieben. Ein Zusatzdrehmoment von einem Hilfsmotor wird über eine Überlagerungsstufe über das Verteilergetriebe auf den ersten und den zweiten Achsenbereich eingekoppelt.
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In
DE 10 2012 202 457 A1 ist eine Differentialgetriebeeinrichtung mit einem Planetenraddifferential zur Aufteilung einer Antriebsleistung an einen ersten und zweiten Radantrieb und einer Überlagerungsstufe beschrieben. Die Überlagerungsstufe koppelt die beiden Radantriebe mit einem fluidmechanisch einstellbaren Koppelungsgrad zur Aufteilung der Antriebsleistung an die Radantriebe.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, den Bauraum der Antriebsvorrichtung zu verringern. Weiterhin soll die Antriebsvorrichtung effizienter betrieben werden können.
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Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch eine Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Dadurch kann der Bauraum der Antriebsvorrichtung verringert werden. Weiterhin kann die Verlustleistung der Torque-Vectoring-Einheit verringert werden. Die Anzahl an Bauteilen der Antriebsvorrichtung kann verringert werden. Die Antriebsvorrichtung kann kostengünstiger und kompakter ausgeführt werden.
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Die Antriebsvorrichtung kann in einem Fahrzeug, bevorzugt in einem Kraftfahrzeug, angeordnet sein. Das Fahrzeug kann ein Elektrofahrzeug sein. Die Antriebsvorrichtung kann einer E-Achse des Fahrzeugs zugeordnet sein.
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Die erste Antriebsmaschine kann als Elektromotor ausgeführt sein. Die erste Antriebsmaschine kann eine Antriebsleistung zur Einleitung auf die Fahrzeugräder zur Fortbewegung des Fahrzeugs bewirken. Die erste Antriebsmaschine kann eine Maschine oder ein Motor sein, die in wenigstens einem Betriebszustand die Antriebsleistung zum Antrieb der Fahrzeugräder erzeugt. Gegebenenfalls wirkt die erste Antriebsmaschine wahlweise auch als Arbeitsmaschine zum Beispiel zum Erzeugen von elektrischer Energie. Es sind deshalb vorzugsweise Elektromotoren und hier wiederum vorzugsweise Axialflussmaschinen vorgesehen.
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Der erste Planetentrieb kann in einem Gehäuse aufgenommen sein. Der erste Planetentrieb kann wirksam zwischen der ersten Antriebsmaschine und dem Verteilergetriebe angeordnet sein. Der erste Planetentrieb kann ein erstes Hohlrad aufweisen, das mit dem Gehäuse koppelbar ist. Der erste Planetentrieb kann ein zweites Hohlrad aufweisen, das mit dem Gehäuse koppelbar ist. Der erste Planetentrieb kann als Stufenplaneten ausgeführte Planetenräder aufweisen.
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Ein Leistungseingang des ersten Planetentriebs kann durch ein erstes Sonnenrad gebildet sein. Das Sonnenrad kann drehmomentübertragbar mit der ersten Antriebsmaschine verbunden sein. Ein Leistungsausgang des ersten Planetentriebs kann mit dem Verteilergetriebe drehmomentübertragbar verbunden sein. Der Leistungsausgang kann durch einen ersten Planetenradträger gebildet sein.
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Die Antriebsvorrichtung kann eine erste Feststellvorrichtung, durch welche das erste Hohlrad gegenüber dem Gehäuse abbremsbar und/oder mit dem Gehäuse lösbar drehfest verbindbar ist, aufweisen. Die Antriebsvorrichtung kann eine zweite Feststellvorrichtung, mit welcher das zweite Hohlrad gegenüber dem Gehäuse abbremsbar und/oder mit dem Gehäuse lösbar drehfest verbindbar ist, aufweisen.
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Das Verteilergetriebe kann wirksam zwischen dem ersten Planetentrieb und wenigstens zwei Fahrzeugrädern des Fahrzeugs angeordnet sein. Das Verteilergetriebe kann die von der ersten Antriebsmaschine ausgehende Antriebsleistung auf die Fahrzeugräder verteilen. Das Verteilergetriebe kann als Differentialgetriebe ausgeführt sein. Das Differentialgetriebe kann als Kegelraddifferential oder als Stirnraddifferential ausgeführt sein.
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Ein Leistungseingang des Verteilergetriebes kann drehmomentübertragbar mit dem ersten Planetentrieb verbunden sein. Der Leistungseingang kann durch einen zweiten Planetenradträger gebildet sein. Ein Leistungsausgang des Verteilergetriebes kann drehmomentübertragbar mit die Antriebsleistung an die Fahrzeugräder übertragbaren Abtriebswellen verbunden sein.
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Die Torque-Vectoring-Einheit kann die Antriebsleistung zwischen den Fahrzeugrädern aktiv umverteilen. Dadurch kann die Querdynamik des Fahrzeugs zur Verbesserung der Fahreigenschaften beeinflusst werden. Insbesondere die Handlichkeit bei querdynamischen Fahrvorgängen von Elektrofahrzeugen kann verbessert werden.
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Die Torque-Vectoring-Einheit kann hydraulisch-mechanisch aus der Hydraulikvorrichtung und aus mechanischen Verbindungen zwischen dem ersten Planetentrieb und dem Verteilergetriebe und dem Gehäuse gebildet sein.
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Die zweite Antriebsmaschine kann zusätzlich zu der ersten Antriebsmaschine ein Antriebsdrehmoment an wenigstens eines der Fahrzeugräder abgeben. Die aktive Umverteilung der Antriebsleistung der ersten Antriebsmaschine an den Fahrzeugrädern kann durch Einleitung des Antriebsdrehmoments der zweiten Antriebsmaschine mit der Torque-Vectoring-Einheit umgesetzt werden. Dadurch kann der Einfluss auf die Antriebsleistung der ersten Antriebsmaschine verringert werden.
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Das Koppelgetriebe kann ein Planetengetriebe aufweisen. Das Koppelgetriebe kann einen zweiten Planetentrieb aufweisen. Das Planetengetriebe kann wenigstens ein Hohlrad, bevorzugt ein drittes Hohlrad, aufweisen. Das Planetengetriebe kann ein Sonnenrad oder zwei, drei oder mehr Sonnenräder aufweisen. Das Planetengetriebe kann einen, zwei oder mehr Planetenradträger aufweisen. Das Planetengetriebe kann einen Planetensatz oder zwei oder mehrere Planetensätze aufweisen. An einem der Planetenradträger, der insbesondere einem ersten Planetensatz zugeordnet ist, gelagert aufgenommene Planetenräder können mit einem der Hohlräder, bevorzugt mit dem dritten Hohlrad, und einem der Sonnenräder in Verzahnungseingriff stehen. An einem weiteren der Planetenradträger, der insbesondere einem zweiten Planetensatz zugeordnet ist, gelagert aufgenommene Planetenräder können mit einem der Hohlräder, bevorzugt mit dem dritten Hohlrad, und einem weiteren der Sonnenräder in Verzahnungseingriff stehen.
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Einer der Planetenradträger, bevorzugt der dem ersten Planetensatz zugeordnete Planetenradträger, kann mit einem Leistungsausgang des Verteilergetriebes drehmomentübertragbar verbunden sein. Einer der Planetenradträger kann mit einer der Abtriebswellen drehfest verbunden sein.
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Das Koppelgetriebe kann nach außen wenigstens zwei drehmomentübertragbare Schnittstellen aufweisen, bevorzugt eine mit dem Verteilergetriebe und eine mit einer Abtriebswelle.
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An dem Verteilergetriebe und damit auch an den Fahrzeugrädern kann mit dem hydraulischen Antriebsmotor ein Antriebsdrehmoment mit unterschiedlicher Verteilung auf beide Fahrzeugräder eingeleitet werden. Das Einleiten des Antriebsdrehmoments kann kurvenrichtungsabhängig, bevorzugt durch Umkehr der Durchströmung des hydraulischen Antriebsmotors, erfolgen. Der hydraulische Antriebsmotor kann mit einem Betriebsdruck größer oder gleich 100 bar betrieben werden.
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Der hydraulische Antriebsmotor kann eine Umgehungsvorrichtung, eine sogenannte Bypass-Vorrichtung, aufweisen. Die Umgehungsvorrichtung kann bei Kurvenfahrt des Fahrzeugs und bei der eine Torque-Vectoring-Steuerung ausbleiben kann den der durch die Differenzdrehzahl am Verteilergetriebe erforderlichen Volumenstrom durch den hydraulischen Antriebsmotor verlustarm ermöglichen.
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Der hydraulische Antriebsmotor kann eine Flügelzellen-, Radialkolben- oder Innenzahnradmaschine als Verdrängungseinheit aufweisen.
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Als drehfeste Verbindung gemäß vorliegender Beschreibung wird eine drehfeste Verbindung verstanden, die dauerhaft oder ein- und abschaltbar sein kann und wenigstens zwei Bauteile drehfest miteinander verbindet, die um eine gemeinsame Drehachse aber nicht gegenseitig verdrehbar sind. Als drehmomentübertragbare Verbindung wird eine zur Übertragung eines Drehmoments eingerichtete und um eine Drehachse drehbare Verbindung verstanden.
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Über die Abtriebswellen kann bei Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs die Antriebsleistung auf die Fahrzeugräder geleitet werden. Über die Abtriebswellen kann bei einem Schubbetrieb des Fahrzeugs auch ein Drehmoment in die Antriebsvorrichtung eingeleitet werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Hydraulikvorrichtung eine den hydraulischen Antriebsmotor antreibende Hydraulikpumpe aufweist. Die Hydraulikpumpe kann als hubvariable Pumpe, als Verstellpumpe, ausgeführt sein. Die Fördermenge der Hydraulikpumpe kann zumindest drehzahlabhängig sein. Das Hubvolumen der Hydraulikpumpe kann aktiv, beispielsweise hydraulisch, über eine Verstellvorrichtung verstellt werden, um die geforderte Fördermenge zu bedienen. Die Hydraulikpumpe kann als Flügelzellenpumpe oder Kolbenpumpe, insbesondere als Axialkolbenpumpe, ausgeführt sein.
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Der Hydraulikpumpe kann eine Vorrichtung zur Förderstromumkehr zugeordnet sein. Diese kann ein hydraulisches Umschaltventil oder die Verstellvorrichtung umfassen.
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Bei einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Hydraulikpumpe mit der ersten Antriebsmaschine durch diese antreibbar verbunden ist. Dabei kann die von der ersten Antriebsmaschine bereitgestellte Antriebsleistung teils über die Hydraulikpumpe, den hydraulischen Antriebsmotor und die Torque-Vectoring-Einheit auf die Fahrzeugräder übertragen werden. Die bei dieser Energieumwandlung entstehenden Energieverluste sind dennoch geringer als bei einer gewöhnlichen Torque-Vectoring-Einheit, die die Verteilung der Antriebsleistung an die Fahrzeugräder über Bremsmomente umsetzt.
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Bei einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Hydraulikpumpe und/oder der hydraulische Antriebsmotor axial zwischen der ersten Antriebsmaschine und dem Verteilergetriebe angeordnet ist. Die Hydraulikpumpe und/oder der hydraulische Antriebsmotor kann innerhalb eines den ersten Planetentrieb aufnehmenden Gehäuses angeordnet sein.
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Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die erste und/oder zweite Antriebsmaschine als Axialflussmotor ausgeführt ist. Dadurch kann die axiale Länge der jeweiligen Arbeitsmaschine verkürzt werden. Außerdem kann die Effizienz erhöht werden. Bei gleichem Außendurchmesser wird zum Beispiel eine höhere Drehmoment- bzw. Leistungsdichte erreicht. Aufgrund verringertem Materialeinsatz, wie zum Beispiel Eisen als Werkstoff, ergeben sich über einen größeren Drehzahlbereich höhere Wirkungsgrade.
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In dem axialen Bauraum der jeweiligen Arbeitsmaschine kann auch der jeweilige Inverter (koaxial) untergebracht sein und somit eine kompakte Antriebseinheit geschaffen sein. Unter einem Inverter ist in diesem Sinne eine elektrische/elektronische Einheit zu verstehen, die Gleichspannung in Wechselspannung umwandelt.
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Bei einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Baugruppen koaxial auf einer gemeinsamen Zentralachse angeordnet sind. Die Zentralachse kann wahlweise oder zugleich Symmetrieachse oder Drehachse bzw. Umlaufachse sein. Die Symmetrieachse kann zum Beispiel für alle im Wesentlichen rotationssymmetrischen Bauteile, wie Planetenräder bzw. Stufenplaneten, Sonnenräder, Hohlräder oder Planetenradträger, Rotorwellen und dergleichen vorliegen. Die Umlaufachse kann die Achse bezeichnen, zu denen die Planetenräder bzw. Planetensätze oder Stufenplaneten mit radialem Abstand umlaufen. Die Drehachse kann die Achse sein, um die die einzelnen Maschinenteile bzw. Baugruppen drehbar sind, beispielsweise die Rotorwelle, Sonnenräder, der Planetenradträger oder die Hohlräder oder die Planetenachsen von Planetenrädern. Alle die zuvor genannten Achsen können in diesem Fall axial ausgerichtet sein, was nicht ausschließt, dass diese auch beliebig quer im Raum ausgerichtet sein können. Radial ist als senkrecht zu der jeweiligen Zentralachse oder Drehachse festgelegt.
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Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn wenigstens eine die Antriebsleistung an das Fahrzeugrad übertragbare und damit verbundene Abtriebswelle axial durch die zweite Antriebsmaschine geführt ist. Der hydraulische Antriebsmotor kann als Hohlwellenmotor ausgeführt sein. Die Abtriebswelle kann durch den hydraulischen Antriebsmotor geführt sein. Die Abtriebswelle kann axial durch das Koppelgetriebe geführt sein.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Antriebsmaschine über das Koppelgetriebe mit dem Verteilergetriebe und/oder dem Fahrzeugrad drehmomentübertragbar verbunden ist. Das Koppelgetriebe kann drehmomentübertragbar mit einer der Abtriebswellen und dem Verteilergetriebe verbunden sein.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass der hydraulische Antriebsmotor über das Verteilergetriebe ein Antriebsdrehmoment abhängig von einer Motordrehrichtung verteilt. Bei einer ersten Motordrehrichtung kann das Antriebsdrehmoment dem einen Fahrzeugrad stärker zukommen als dem anderen Fahrzeugrad. Bei einer entgegengesetzten zweiten Motordrehrichtung kann das Antriebsdrehmoment dem anderen Fahrzeugrad stärker zukommen als dem einen Fahrzeugrad.
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Bei einer vorzugsweisen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Koppelgetriebe durch die Hydraulikvorrichtung gebildet ist. Der hydraulische Antriebsmotor kann ein mechanisches Koppelgetriebe ersetzen. Dadurch kann die Antriebsvorrichtung einfacher aufgebaut werden. Der hydraulische Antriebsmotor kann mitdrehend ausgeführt sein. Ein Motorgehäuse und ein Abtrieb des hydraulischen Antriebsmotors können mitdrehend ausgeführt sein. Das Motorgehäuse und der Abtrieb können sich zwischen den beiden Fahrzeugrädern abstützen. Die hydraulische Versorgung des hydraulischen Antriebsmotors kann über Hochdruckdrehdurchführungen erfolgen.
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Der hydraulische Antriebsmotor und die Hydraulikpumpe können als Baugruppe aufgebaut und/oder räumlich benachbart sein. Diese Baugruppe kann innerhalb des Gehäuses angeordnet sein.
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Die Hydraulikpumpe kann gehäusefest abgestützt sein. Dabei kann eine von der Hydraulikpumpe ausgehende Abstützwelle angeordnet sein, die mit einem außerhalb angeordneten Gehäuse drehfest verbunden sein kann. Die Steuerung der Verstellvorrichtung und/oder der Umkehr des Volumenstromes der Hydraulikpumpe kann über eine Niederdruckdrehdurchführung erfolgen.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
- 1: Eine schematische vereinfachte Ansicht einer Antriebsvorrichtung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 2: Eine schematische vereinfachte Ansicht einer Antriebsvorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 3: Ein Blockbild einer Antriebsvorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 4: Ein Blockbild einer Antriebsvorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 5: Ein Blockbild einer Antriebsvorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt eine schematische vereinfachte Ansicht einer Antriebsvorrichtung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Antriebsvorrichtung 10 ist bevorzugt in einem Fahrzeug, das als Elektrofahrzeug ausgeführt ist, angeordnet und einer E-Achse 12 zugeordnet und umfasst eine erste Antriebsmaschine 14, die eine Antriebsleistung zur Fortbewegung des Fahrzeugs bereitstellt. Die Antriebsleistung steht über einen ersten Planetentrieb 16 der in einem Gehäuse 18 aufgenommen ist und ein Verteilergetriebe 20 an Fahrzeugrädern 22 des Fahrzeugs bereit. Jedes der Fahrzeugräder 22 ist über eine Abtriebswelle 24 mit dem Verteilergetriebe 20 drehmomentübertragbar verbunden.
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Die erste Antriebsmaschine 14 ist als Elektromotor, bevorzugt als Axialflussmotor 26, ausgeführt. Die der Antriebsvorrichtung 10 zugeordneten Baugruppen 28 erste Antriebsmaschine 14, erster Planetentrieb 16 und Verteilergetriebe 20 sind drehmomentübertragbar miteinander verbunden und koaxial zu einer gemeinsamen Zentralachse 30 angeordnet. Bevorzugt sind auch die Abtriebswellen 24 koaxial zu der Zentralachse 30 angeordnet.
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Die von der ersten Antriebsmaschine 14 über den ersten Planetentrieb 16 eingangsseitig an dem Verteilergetriebe 20, das als Differentialgetriebe 32 ausgeführt ist, anliegende Antriebsleistung kann über das Verteilergetriebe 20 an die Abtriebswellen 24 verteilt werden. Eine Torque-Vectoring-Einheit 34 als weitere Baugruppe 28 der Antriebsvorrichtung 10 kann die Antriebsleistung zwischen den Fahrzeugrädern 22 aktiv umverteilen. Dadurch kann die Querdynamik des Fahrzeugs zur Verbesserung der Fahreigenschaften beeinflusst werden. Insbesondere die Handlichkeit bei querdynamischen Fahrvorgängen des beispielsweise als Elektrofahrzeug ausgeführten Fahrzeugs kann verbessert werden.
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Die Torque-Vectoring-Einheit 34 umfasst weitere Baugruppen 28, hier ein Koppelgetriebe 36 und eine zweite Antriebsmaschine 38. Die zweite Antriebsmaschine 38 umfasst eine Hydraulikvorrichtung 40 mit wenigstens einem hydraulischen Antriebsmotor 42. Über den hydraulischen Antriebsmotor 42 kann die Verteilung der von der ersten Antriebsmaschine 14 ausgehenden Antriebsleistung an die Fahrzeugräder 22 beeinflusst werden und dabei ein zusätzliches Antriebsdrehmoment auf die Fahrzeugräder 22 geleitet werden. Dadurch kann die von der ersten Antriebsmaschine 14 ausgehende Antriebsleistung bei über die Torque-Vectoring-Einheit 34 aktiv gesteuerter Verteilung der Antriebsleistung an die Fahrzeugräder 22 weniger beeinträchtigt werden.
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Der hydraulische Antriebsmotor 42 ermöglicht einen kleineren Bauraum der Antriebsvorrichtung 10. Weiterhin kann die Verlustleistung der Torque-Vectoring-Einheit 34 und die Anzahl an Bauteilen der Antriebsvorrichtung 10 verringert werden. Die Antriebsvorrichtung 10 kann kostengünstiger und kompakter ausgeführt werden.
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Die Abtriebswelle 24 ist axial durch die zweite Antriebsmaschine 38, hier den hydraulischen Antriebsmotor 42, geführt. Der hydraulische Antriebsmotor 42 ist dabei als Hohlwellenmotor 44 bevorzugt mit Radialkolben ausgeführt. Der hydraulische Antriebsmotor 42 ist über das Koppelgetriebe 36 mit dem Verteilergetriebe 20 und darüber mit einem Fahrzeugrad 22 und außerdem über das Koppelgetriebe 36 mit dem anderen Fahrzeugrad 22 verbunden. Der hydraulische Antriebsmotor 42 kann das zusätzliche Antriebsdrehmoment an die Fahrzeugräder 22 abhängig von einer Motordrehrichtung des hydraulischen Antriebsmotors 42 verteilen.
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Der erste Planetentrieb 16 ist vorzugsweise ein zweistufiges Getriebe. Der erste Planetentrieb 16 weist ein erstes Hohlrad 46 auf, das einem ersten Planetensatz 48 zugeordnet ist und ein zweites Hohlrad 50 auf, das einem zweiten Planetensatz 52 zugeordnet ist. Das erste und zweite Hohlrad 46, 50 ist jeweils mit einer Feststellvorrichtung 54 gegenüber dem Gehäuse 18 gehäusefest festlegbar, wodurch eine lösbare drehfeste Verbindung zwischen dem Gehäuse 18 und dem jeweiligen Hohlrad 46, 50 umsetzbar ist. Die Feststellvorrichtung 54 kann eine Bremse und/oder Kupplung umfassen. Die Drehachse des ersten und zweiten Hohlrads 46, 50 entspricht der Zentralachse 30.
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Der erste Planetentrieb 16 weist wenigstens einen, hier vorzugsweise mehr als zwei Stufenplaneten 56 auf. Jeder der Stufenplaneten 56 ist aus einem ersten Planetenrad 58 und aus einem damit drehfesten zweiten Planetenrad 60 gebildet. Die ersten Planetenräder 58 stehen in Verzahnungseingriff mit dem ersten Hohlrad 46 und die zweiten Planetenräder 60 stehen in Verzahnungseingriff mit dem zweiten Hohlrad 50. Ein erstes Sonnenrad 62 steht in Verzahnungseingriff mit den ersten Planetenrädern 58.
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Das erste Sonnenrad 62 ist mit der ersten Antriebsmaschine 14 drehmomentübertragbar verbunden. Dabei ist die von der ersten Antriebsmaschine 14 ausgehende Antriebsleistung über eine koaxial zu der Zentralachse 30 drehbare Rotorwelle 64 der ersten Antriebsmaschine 14, die vorzugsweise eine Hohlwelle ist, da diese gemäß einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung als Durchführung für eine der Abtriebswellen 24 dient, an das erste Sonnenrad 62 des ersten Planetentriebs 16 übertragbar, das hierfür drehfest mit der Rotorwelle 64 verbunden ist.
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Die Stufenplaneten 56 sind jeweils drehbar an einem ersten Planetenradträger 66 gelagert aufgenommen. Der erste Planetenradträger 66 des ersten Planetentriebs 16 ist drehfest mit einem Leistungseingang 68 des Verteilergetriebes 20 verbunden. Der Leistungseingang 68 ist vorzugsweise ein zweiter Planetenradträger 70, welcher zugleich einen Differentialkorb bildet. Der zweite Planetenradträger 70 und der Differentialkorb können wahlweise selbstständig jeder für sich oder alternativ in einer gemeinsamen Einheit ausgebildet sein.
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Das Verteilergetriebe 20 weist den Differentialkorb und drei Planetensätze 72 auf, die mindestens ein Planetenrad, vorzugsweise mehr als zwei Planetenräder pro Planetensatz 72 aufweisen und im Folgenden für den ersten Planetensatz 74 als dritte Planetenräder 76, den zweiten Planetensatz 78 als vierte Planetenräder 80 und den dritten Planetensatz 82 als fünfte Planetenräder 84 bezeichnet werden. Die dritten, vierten und fünften Planetenräder 76, 80, 84 sind als Ausgleichsräder ausgeführt. Das Verteilergetriebe 20 weist außerdem ein zweites Sonnenrad 86 und ein drittes Sonnenrad 88 auf. Außerdem greift in das Verteilergetriebe 20 ein viertes Sonnenrad 90, das als Stellrad der Torque-Vectoring-Einheit 34 ausgeführt ist, ein.
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Das zweite Sonnenrad 86 steht mit jedem der dritten Planetenräder 76 in Verzahnungseingriff und das dritte Sonnenrad 88 steht mit jedem der vierten Planetenräder 80 in Verzahnungseingriff. Jedes der dritten Planetenräder 76 steht jeweils mit einem der fünften Planetenräder 84 in Verzahnungseingriff und jedes der vierten Planetenräder 80 steht auch jeweils mit einem der fünften Planetenräder 84 in Verzahnungseingriff. Dadurch ist zwischen dem zweiten Sonnenrad 86 und dem dritten Sonnenrad 88 in dem Verteilergetriebe 20 eine Ausgleichsverbindung des Differentialgetriebes über die dritten, vierten und fünften Planetenräder 76, 80, 84 eingerichtet.
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Das zweite Sonnenrad 86 ist über die Abtriebswelle 24 mit dem Fahrzeugrad 22 und das vierte Sonnenrad 90 über die andere Abtriebswelle 24 mit dem weiteren Fahrzeugrad 22 drehmomentübertragbar verbunden. Über das dritte Sonnenrad 88 ist eine drehmomentübertragbare Verbindung zwischen dem Verteilergetriebe 20 und einem dritten Planetenradträger 92 des Koppelgetriebes 36 eingerichtet.
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Das Koppelgetriebe 36 ist aus einem dritten Hohlrad 94, einem fünften Sonnenrad 96, einem sechsten Sonnenrad 98, zwei Planetenradträgern 100 und aus zwei Planetensätzen 102 gebildet. Das vierte Sonnenrad 90 greift in das Verteilergetriebe 20 ein und steht dort in Verzahnungseingriff mit dem fünften Planetenrad 84. Dabei sind sechste Planetenräder 104 einer der Planetensätze 102 an einem dritten Planetenradträger 106 gelagert aufgenommen und stehen in Verzahnungseingriff mit einer ersten Innenverzahnung 108 des dritten Hohlrads 94 und mit dem fünften Sonnenrad 96. Der andere Planetensatz 102 umfasst siebte Planetenräder 110, die an einem vierten Planetenradträger 112 gelagert sind und die mit einer zweiten Innenverzahnung 114 des dritten Hohlrads 94 sowie mit dem sechsten Sonnenrad 98 in Verzahnungseingriff stehen. Die erste und zweite Innenverzahnung 108, 114 gleichen einander.
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Die erste und zweite Innenverzahnung 108, 114 können eine gemeinsame Innenverzahnung sein, mit der sowohl die sechsten Planetenräder 104 als auch die siebten Planetenräder 110 in Verzahnungseingriff stehen. Auch können die erste und zweite Innenverzahnung 108, 114 getrennt voneinander ausgeführt, vorzugsweise gleich aufgebaut sein und drehfest miteinander verbunden sein. Das dritte Hohlrad 94 kann aus zwei Hohlrädern gebildet sein, die drehfest miteinander verbunden sind.
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Der dritte Planetenradträger 92 ist mit dem Verteilergetriebe 20 drehmomentübertragbar verbunden, nämlich mit dem dritten Sonnenrad 90. Das fünfte Sonnenrad 96 ist drehfest an dem Gehäuse 18 festgelegt. Das sechste Sonnenrad 98 ist drehfest mit einer Rotorwelle 116 der zweiten Antriebsmaschine 38 verbunden. Die Rotorwelle 116 ist als Hohlwelle ausgeführt und dient als Drehdurchführung für die Abtriebswelle 24. Der vierte Planetenradträger 112 ist drehfest mit dem vierten Sonnenrad 90 und mit der anderen Abtriebswelle 24 verbunden.
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Die Zentralachse 30 des Koppelgetriebes 36 entspricht der Zentralachse 30 der ersten Antriebsmaschine 14 genauso wie die Zentralachsen 30 des Verteilergetriebes 20 und der Torque-Vectoring-Einheit 34, so dass sich eine koaxiale Anordnung der einzelnen Baugruppen 28 ergibt.
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Die Planetenräder sind wie üblich um die eigene Achse auf an dem jeweiligen Planetenradträger oder Differentialgehäuse sitzenden Planetenbolzen drehbar gelagert oder weisen alternativ Zapfen auf, mit denen diese drehbar in dem jeweiligen Planetengetriebe oder Differentialkorb drehbar gelagert sind. Jeder Planetensatz an Planetenrädern der zuvor beschriebenen Planetengetriebe (erster Planetentrieb 16, Verteilergetriebe 20 und Koppelgetriebe 36) weist mindestens ein Planetenrad aber vorzugsweise mehr als zwei mit radialem Abstand zur Zentralachse 30 und in Umfangsrichtung zueinander beabstandete und benachbarte Planetenräder auf.
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Ein Leistungseingang 117 des ersten Planetentriebs 16 wird durch das erste Sonnenrad 62 und ein Leistungsausgang 118 des ersten Planetentriebs 16 durch den ersten Planetenradträger 66 gebildet. Ein Leistungseingang 68 des Verteilergetriebes 20 ist der zweite Planetenradträger 70, der als Differentialkorb ausgeführt ist und mit dem ersten Planetenradträger 66 drehfest verbunden ist. Das Verteilergetriebe 20 umfasst mehrere Leistungsausgänge, die durch das zweite und vierte Sonnenrad 86, 90 gebildet sind und mit den Abtriebswellen 24 drehmomentübertragbar verbunden sind. Eine Leistungsverbindung des Verteilergetriebes 20 zu dem Koppelgetriebe 36 ist über das dritte Sonnenrad 88 eingerichtet.
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2 zeigt eine schematische vereinfachte Ansicht einer Antriebsvorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Antriebsvorrichtung 10 ist wie in 1 aufgebaut mit nachfolgenden Unterschieden. Die Hydraulikvorrichtung 40 umfasst eine den hydraulischen Antriebsmotor 42 antreibende Hydraulikpumpe 119, die über den ersten Planetentrieb 16 mit der ersten Antriebsmaschine 14 drehmomentübertragbar verbunden ist. Hierfür ist ein Pumpenrotor 120 der Hydraulikpumpe 119 mit einem siebten Sonnenrad 122 drehfest verbunden. Das siebte Sonnenrad 122 ist in Verzahnungseingriff mit den zweiten Planetenrädern 60. Eine von der ersten Antriebsmaschine 14 ausgehende Antriebsleistung wird über den ersten Planetentrieb 16, genauer über das erste Sonnenrad 62, die ersten Planetenräder 58, die zweiten Planetenräder 60 auf das siebte Sonnenrad 122 und damit auf den Pumpenrotor 120 übertragen und damit die Hydraulikpumpe 119 angetrieben.
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Dabei kann die von der ersten Antriebsmaschine 14 bereitgestellte Antriebsleistung teilweise über die Hydraulikpumpe 119, den hydraulischen Antriebsmotor 42 und die Torque-Vectoring-Einheit 34 auf die Fahrzeugräder 22 übertragen werden. Die bei dieser Energieumwandlung entstehenden Energieverluste sind dennoch geringer als bei einer gewöhnlichen Torque-Vectoring-Einheit, die die Verteilung der Antriebsleistung an die Fahrzeugräder über Bremsmomente umsetzt.
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Ein Pumpenstator 124 der Hydraulikpumpe 119 ist über eine Abstützwelle 126 gehäusefest festgelegt. Die Abstützwelle 126 ist eine Hohlwelle und greift axial durch den ersten Planetentrieb 16 und die erste Antriebsmaschine 14 durch und ist mit dem außerhalb angeordneten Gehäuse 18 drehfest verbunden. Radial innerhalb der Hohlwelle ist die Abtriebswelle 24 des einen Fahrzeugrads 22 aufgenommen. Die Fördermenge der Hydraulikpumpe 119 kann zumindest drehzahlabhängig sein. Das Hubvolumen der Hydraulikpumpe 119 kann aktiv, beispielsweise hydraulisch, über eine Verstellvorrichtung verstellt werden, um die geforderte Fördermenge zu bedienen. Die Hydraulikpumpe 119 kann als Flügelzellenpumpe oder Kolbenpumpe, insbesondere als Axialkolbenpumpe, ausgeführt sein. Der Hydraulikpumpe 119 kann eine Vorrichtung zur Förderstromumkehr zugeordnet sein. Diese kann ein hydraulisches Umschaltventil oder die Verstellvorrichtung umfassen. Die Steuerung der Verstellvorrichtung und/oder der Umkehr des Volumenstromes kann über eine Niederdruckdrehdurchführung 128 erfolgen.
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Die Hydraulikpumpe 119 und der hydraulische Antriebsmotor 42 sind axial zwischen der ersten Antriebsmaschine 14 und dem Verteilergetriebe 20 angeordnet. Dabei sind die Hydraulikpumpe 119 und der hydraulische Antriebsmotor 42 innerhalb des den ersten Planetentrieb 16 aufnehmenden Gehäuse 18 angeordnet.
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Das Koppelgetriebe wird durch die Hydraulikvorrichtung 40 gebildet. Dadurch kann die Antriebsvorrichtung 10 einfacher aufgebaut werden. Der hydraulische Antriebsmotor 42 ist mitdrehend ausgeführt. Ein Motorgehäuse 130 und ein Abtrieb 132 des hydraulischen Antriebsmotors 42 sind hierbei mitdrehend ausgeführt. Das Motorgehäuse 130 ist mit einer Abtriebswelle 24, bevorzugt mit der Abtriebswelle 24, die auch durch den ersten Planetentrieb 16 und die erste Antriebsmaschine 14 geführt ist und der Abtrieb 132 des hydraulischen Antriebsmotors 42 ist mit dem vierten Sonnenrad 88 jeweils drehmomentübertragbar verbunden. Das Motorgehäuse 130 und der Abtrieb 132 können sich dabei zwischen den beiden Fahrzeugrädern 22 abstützen. Die hydraulische Versorgung des hydraulischen Antriebsmotors 42 durch die Hydraulikpumpe 119 erfolgt über Hochdruckdrehdurchführungen 134.
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3 zeigt ein Blockbild einer Antriebsvorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Antriebsvorrichtung 10 umfasst die erste Antriebsmaschine 14, den ersten Planetentrieb 16, das Verteilergetriebe 20 und die Torque-Vectoring-Einheit 34. Das Verteilergetriebe 20 ist über Abtriebswellen 24 mit Fahrzeugrädern 22 des Fahrzeugs drehmomentübertragbar verbunden. Die Torque-Vectoring-Einheit 34 umfasst das Koppelgetriebe 36 und die zweite Antriebsmaschine 38, die den hydraulischen Antriebsmotor 42 aufweist.
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4 zeigt ein Blockbild einer Antriebsvorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Der Aufbau der Antriebsvorrichtung 10 ist gleich zu der aus 3, allerdings umfasst die Hydraulikvorrichtung 40 zusätzlich eine Hydraulikpumpe 119, die den hydraulischen Antriebsmotor 42 antreibt. Die Hydraulikpumpe 119 ist drehmomentübertragbar mit der ersten Antriebsmaschine 14 verbunden.
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5 zeigt ein Blockbild einer Antriebsvorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Der Aufbau der Antriebsvorrichtung 10 ist gleich zu dem aus 4, allerdings bildet die Hydraulikvorrichtung 40 das Koppelgetriebe.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Antriebsvorrichtung
- 12
- E-Achse
- 14
- erste Antriebsmaschine
- 16
- erster Planetentrieb
- 18
- Gehäuse
- 20
- Verteilergetriebe
- 22
- Fahrzeugrad
- 24
- Abtriebswelle
- 26
- Axialflussmotor
- 28
- Baugruppe
- 30
- Zentralachse
- 32
- Differentialgetriebe
- 34
- Torque-Vectoring-Einheit
- 36
- Koppelgetriebe
- 38
- zweite Antriebsmaschine
- 40
- Hydraulikvorrichtung
- 42
- hydraulischer Antriebsmotor
- 44
- Hohlwellenmotor
- 46
- erstes Hohlrad
- 48
- erster Planetensatz
- 50
- zweites Hohlrad
- 52
- zweiter Planetensatz
- 54
- Feststellvorrichtung
- 56
- Stufenplanet
- 58
- erstes Planetenrad
- 60
- zweites Planetenrad
- 62
- erstes Sonnenrad
- 64
- Rotorwelle
- 66
- erster Planetenradträger
- 68
- Leistungseingang
- 70
- zweiter Planetenradträger
- 72
- Planetensatz
- 74
- erster Planetensatz
- 76
- drittes Planetenrad
- 78
- zweiter Planetensatz
- 80
- viertes Planetenrad
- 82
- dritter Planetensatz
- 84
- fünftes Planetenrad
- 86
- zweites Sonnenrad
- 88
- drittes Sonnenrad
- 90
- viertes Sonnenrad
- 92
- dritter Planetenradträger
- 94
- drittes Hohlrad
- 96
- fünftes Sonnenrad
- 98
- sechstes Sonnenrad
- 100
- Planetenradträger
- 102
- Planetensatz
- 104
- sechstes Planetenrad
- 106
- dritter Planetenradträger
- 108
- erste Innenverzahnung
- 110
- siebtes Planetenrad
- 112
- vierter Planetenradträger
- 114
- zweite Innenverzahnung
- 116
- Rotorwelle
- 117
- Leistungseingang
- 118
- Leistungsausgang
- 119
- Hydraulikpumpe
- 120
- Pumpenrotor
- 122
- siebtes Sonnenrad
- 124
- Pumpenstator
- 126
- Abstützwelle
- 128
- Niederdruckdrehdurchführung
- 130
- Motorgehäuse
- 132
- Abtrieb
- 134
- Hochdruckdrehdurchführung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018117206 A1 [0002]
- DE 102009049856 A1 [0003]
- DE 102012202457 A1 [0004]
