DE102006057857B4 - Device and method for operating a motor vehicle with a plurality of drive units - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit mehreren Antriebseinheiten (1a, 8a, 8b), mit mindestens einem Ausgleichsgetriebe, welches eine Antriebswelle (4) und zwei Abtriebswellen (2, 3) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass jede der zwei Abtriebswellen (2, 3) über einen Teil ihrer Längserstreckung einen ersten Rotor (6) bildet, der von einem zweiten Rotor (7) umfasst ist, wobei der erste Rotor (6) und der zweite Rotor (7) je eine Antriebseinheit (8a, 8b) bilden und der erste Rotor (6) und der zweite Rotor (7) gegenläufig zueinander rotieren.Device for operating a motor vehicle having a plurality of drive units (1a, 8a, 8b), with at least one differential, which comprises a drive shaft (4) and two output shafts (2, 3), characterized in that each of the two output shafts (2, 3) forms over a part of its longitudinal extent a first rotor (6) which is surrounded by a second rotor (7), wherein the first rotor (6) and the second rotor (7) each form a drive unit (8a, 8b) and the first Rotor (6) and the second rotor (7) rotate in opposite directions.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit mehreren Antriebseinheiten.The present invention relates to an apparatus and a method for operating a motor vehicle with a plurality of drive units.

Es ist bekannt, zum Antrieb von Fahrzeugen Anordnungen mehrerer unterschiedlicher Antriebseinheiten vorzusehen. Diese Antriebseinheiten können sowohl wechselweise, als auch gemeinsam betrieben werden. Insbesondere gewinnen sogenannte Hybridantriebssysteme, bestehend aus einer Anordnung mindestens einer elektrischen Maschine, einer Verbrennungskraftmaschine und Mitteln zur Speicherung elektrischer Energie, zunehmend an Bedeutung. Die elektrischen Maschinen eines solchen Hybridantriebssystems können dabei generatorisch, zur Speicherung elektrischer Energie oder motorisch, zur Entlastung der Verbrennungskraftmaschine oder zum alleinigen Antrieb des jeweiligen Fahrzeuges betrieben werden.It is known to provide for driving vehicles arrangements of several different drive units. These drive units can be operated both alternately, as well as together. In particular, so-called hybrid drive systems, consisting of an arrangement of at least one electric machine, an internal combustion engine and means for storing electrical energy, are becoming increasingly important. The electric machines of such a hybrid drive system can be operated as a generator, for storing electrical energy or motor, to relieve the internal combustion engine or the sole drive of the respective vehicle.

Weiterhin ist es bekannt, dass die Traktion und die fahrdynamischen Eigenschaften eines Kraftfahrzeuges durch eine gezielte Verteilung der Drehmomente an den einzelnen Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges positiv beeinflusst werden können.Furthermore, it is known that the traction and the driving dynamics of a motor vehicle can be positively influenced by a specific distribution of the torques on the individual drive wheels of the motor vehicle.

Vorbekannt aus der DE 195 06 147 A1 ist eine Antriebsanordnung für ein von einem Elektromotor antreibbares Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug umfasst mindestens eine antreibbare und eine ein Ausgleichsgetriebe aufweisende Achse. Das Ausgleichsgetriebe ist als Elektromotor ausgebildet, wobei der Ausgleichskorb des Ausgleichsgetriebes der Rotor und das Gehäuse des Ausgleichsgetriebes der Stator ist. An dem Ausgleichskorb kann in einer Ausführung ein Tellerrad angeordnet sein, in welches eine Kardanwelle eingreift. Die Kardanwelle wird beispielsweise von einem Verbrennungsmotor angetrieben.Previously known from the DE 195 06 147 A1 is a drive arrangement for a motor vehicle driven by an electric motor. The motor vehicle comprises at least one drivable and one having a differential gear axle. The differential is designed as an electric motor, wherein the compensation basket of the differential gear of the rotor and the housing of the differential gear is the stator. In one embodiment of the compensating basket, a ring gear can be arranged in which a propeller shaft engages. The cardan shaft is driven by an internal combustion engine, for example.

Eine gezielte Verteilung der Drehmomente an den einzelnen Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges ist mittels dieser kompakten Antriebsanordnung jedoch nicht möglich.However, a targeted distribution of the torques on the individual drive wheels of the motor vehicle is not possible by means of this compact drive arrangement.

Vorbekannt aus der DE 199 54 544 B4 ist außerdem ein Kraftfahrzeugantrieb mit einer angetriebenen Achse, der ein Ausgleichsgetriebe zugeordnet ist. Das Ausgleichsgetriebe ist über mindestens eine Antriebswelle mit einer Verbrennungskraftmaschine und über zwei Abtriebswellen mit den Rädern des Kraftfahrzeuges verbunden. Jeder Abtriebswelle ist über eine Getriebestufe und eine schaltbare Kupplung eine elektrische Maschine zugeordnet, so dass eine gezielte Verteilung der Drehmomente an den einzelnen Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges grundlegend möglich ist.Previously known from the DE 199 54 544 B4 is also a motor vehicle drive with a driven axle, which is associated with a differential gear. The differential gear is connected via at least one drive shaft with an internal combustion engine and two output shafts with the wheels of the motor vehicle. Each output shaft is assigned via a gear stage and a switchable clutch an electric machine, so that a targeted distribution of torques on the individual drive wheels of the motor vehicle is fundamentally possible.

Entsprechend dieser Ausführung können die elektrischen Maschinen als Bremsen generatorisch betrieben werden, wobei jedoch die Bremswirkung mit sinkender Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und somit sinkender Drehzahl der elektrischen Maschinen abnimmt. Eine Umwandlung der Bewegungsenergie des Kraftfahrzeuges in elektrische Energie ist daher im Bereich kleiner Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges nur unzureichend möglich. Darüber hinaus ist diese Anordnung wenig kompakt und beansprucht vergleichsweise viel Bauraum. Entsprechend dieser Ausführung können die elektrischen Maschinen weiterhin als Antrieb motorisch betrieben werden, jedoch ist eine stets wünschenswerte Erhöhung des zur Verfügung stehenden Drehmomentes der elektrischen Maschinen bei gleicher Getriebeübersetzung nur durch eine Vergrößerung der elektrischen Maschinen erreichbar.According to this embodiment, the electric machines can be operated as regenerative brakes, but the braking effect decreases with decreasing speed of the motor vehicle and thus decreasing speed of the electric machines. A conversion of the kinetic energy of the motor vehicle into electrical energy is therefore insufficiently possible in the region of low speed of the motor vehicle. In addition, this arrangement is not very compact and takes up comparatively much space. According to this embodiment, the electric machines can continue to be operated as a motor drive, however, an always desirable increase in the available torque of the electric machines with the same gear ratio can only be achieved by increasing the size of the electric machines.

Vorbekannt aus der DE 103 14 182 A1 ist eine Hybridantriebseinheit für ein Automobil mit Frontbrennkraftmaschine und Heckantrieb. Die Hybridantriebseinheit umfasst einen ersten Motor, ein kraftverteilendes Planetengetriebe und einen zweiten Motor. Der erste Motor und das leistungsverteilende Planetengetriebe sind in einem Getriebegehäuse aufgenommen. Der zweite Motor ist getrennt von dem Getriebegehäuse angeordnet. Mittels der Antriebseinheit wird eine Antriebskraft von einer Eingangswelle zu dem ersten Motor und zu einer Abtriebswelle durch das leistungsverteilende Planetengetriebe aufgeteilt und übertragen, und die Leistung der Abtriebswelle und die Leistung des zweiten Motors vereinigt und ausgegeben.Previously known from the DE 103 14 182 A1 is a hybrid drive unit for a car with front engine and rear-wheel drive. The hybrid drive unit includes a first motor, a power distributing planetary gear and a second motor. The first motor and the power distributing planetary gear are accommodated in a gear housing. The second motor is arranged separately from the transmission housing. By means of the drive unit, a driving force is divided and transmitted from an input shaft to the first motor and to an output shaft by the power distributing planetary gear, and the power of the output shaft and the power of the second motor are combined and output.

Vorbekannt aus der DE 198 41 829 A1 ist ein Hybridantrieb für Fahrzeuge, welcher zwei elektrische Maschinen und ein Überlagerungsgetriebe aufweist. Das Überlagerungsgetriebe umfasst einen antreibbaren Zweig, welcher mit einem ersten rotierbaren Teil der ersten elektrischen Maschine verbunden ist, einen mit einem rotierbar angeordneten Rotor der zweiten elektrischen Maschine drehfest verbundenen Zweig und einen mit einer Abtriebswelle drehfest verbundenen Zweig, welcher mit einem zweiten rotierbaren Teil der ersten elektrischen Maschine drehfest verbunden ist.Previously known from the DE 198 41 829 A1 is a hybrid drive for vehicles, which has two electric machines and a superposition gear. The superposition gearing comprises a drivable branch which is connected to a first rotatable part of the first electric machine, a branch rotatably connected to a rotatably arranged rotor of the second electric machine, and a branch rotatably connected to an output shaft connected to a second rotatable part of the first electric machine is rotatably connected.

Vorbekannt aus der US 2004/0 050 597 A1 ist ein Hybridantriebssystem, welches zur Leistungsverzweigung ein Planetengetriebe aufweist. Das Planetengetriebe ist mit einem Antriebsmotor und einer ersten elektrischen Maschine gekoppelt. Weiter sind zweite elektrische Maschinen mit jedem angetriebenen Fahrzeugrad verbunden, wobei mittels der ersten elektrischen Maschine elektrische Energie zum Antrieb der zweiten elektrischen Maschinen bereitgestellt wird. Mittels eines Differentialgetriebes zwischen Ausgangswelle des Planetengetriebes und der angetriebenen Fahrzeugräder wird die mechanische Leistung übertragen. Mittels einer Kupplung und einer Bremse wird dabei die mechanische Leistung zu dem Differentialgetriebe und zu der ersten elektrischen Maschine geregelt. Mittels eines Steuersystems wird die elektrische Leistung für die zweiten elektrischen Maschinen geregelt.Previously known from the US 2004/0 050 597 A1 is a hybrid drive system, which has a planetary gear for power split. The planetary gear is coupled to a drive motor and a first electric machine. Furthermore, second electric machines are connected to each driven vehicle wheel, electrical energy being provided for driving the second electric machines by means of the first electric machine. By means of a differential gear between the output shaft of the planetary gear and the driven vehicle wheels, the mechanical Transmit power. By means of a clutch and a brake while the mechanical power is regulated to the differential gear and the first electric machine. By means of a control system, the electrical power for the second electric machines is regulated.

Vorbekannt aus der DE 10 2004 024 086 A1 ist eine Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem Antriebsaggregat. Das Antriebsaggregat wirkt über ein Überlagerungsgetriebe und über ein Differenzialgetriebe auf zwei Abtriebswellen. An den Abtriebswellen ist eine als Elektromotor und als Generator schaltbare Elektromaschine vorgesehen, mittels welcher das Abtriebsmoment von der einen Abtriebswelle zur anderen Abtriebswelle verlagerbar ist.Previously known from the DE 10 2004 024 086 A1 is a drive device for motor vehicles with a drive unit. The drive unit acts via a superposition gearbox and via a differential gearbox on two output shafts. On the output shafts as an electric motor and as a generator switchable electric machine is provided by means of which the output torque from one output shaft to the other output shaft is displaced.

Vorbekannt aus der DE 103 19 684 A1 ist ein Getriebe zum Verteilen eines Antriebsmomentes auf wenigstens zwei Abtriebswellen. Das Getriebe umfasst zwei Planetenradsätze, wobei jeweils eine Welle eines Planetenradsatzes mit einer Antriebswelle verbunden ist. Des weiteren stellt jeweils eine Welle eines Planetenradsatzes eine der Abtriebswellen dar. Jeweils eine weitere Weile eines Planetenradsatzes ist mit einer Welle eines weiteren Planetenradsatzes wirkverbunden. Beim Auftreten eines Drehzahlunterschiedes zwischen den Abtriebswellen wird über eine Wirkverbindung zwischen den beiden Sonnenrädern der Planetenradsätze mit einer Vorgelegewelle und einer Stirnradinvertierung ein den Drehzahlunterschied veränderndes Moment an den Planetenradsätzen angelegt.Previously known from the DE 103 19 684 A1 is a transmission for distributing a drive torque to at least two output shafts. The transmission comprises two planetary gear sets, wherein in each case one shaft of a planetary gear set is connected to a drive shaft. Furthermore, in each case one shaft of a planetary gear set represents one of the output shafts. In each case one more time of a planetary gear set is operatively connected to a shaft of a further planetary gear set. Upon the occurrence of a speed difference between the output shafts a speed difference changing torque is applied to the Planetenradsätzen via an operative connection between the two sun gears of the planetary gear sets with a countershaft and a Stirnradinvertierung.

Aufgabetask

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Betrieb von Kraftfahrzeugen mit mehreren Antriebseinheiten bereitzustellen, welche neben der Möglichkeit, die Traktion und die fahrdynamischen Eigenschaften des Kraftfahrzeuges gezielt beeinflussen zu können, auch bei kleiner Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges eine möglichst vollständige Rückgewinnung der Bewegungsenergie des Kraftfahrzeuges erlaubt, wenig Bauraum beansprucht und darüber hinaus eine Erhöhung des zur Verfügung stehenden Drehmomentes der Antriebseinheiten bei gleichen Abmessungen der Antriebseinheiten ermöglicht.It is an object of the present invention to provide a device for operating motor vehicles with multiple drive units, which in addition to the ability to influence the traction and dynamic properties of the motor vehicle targeted, even at low speed of the motor vehicle as complete as possible recovery of kinetic energy of the motor vehicle allowed, requires little space and also allows an increase in the available torque of the drive units with the same dimensions of the drive units.

Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung bereitzustellen. Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 und 11 gelöst.It is another object of the invention to provide a method for operating a motor vehicle by means of the device according to the invention. These objects are achieved by the characterizing features of claims 1 and 11 according to the invention.

Erfindungsgemäß bildet jede der zwei Abtriebswellen eines Ausgleichsgetriebes eines Kraftfahrzeuges über einen Teil ihrer Längserstreckung einen ersten Rotor, der von einem zweiten Rotor umfasst ist, wobei der erste Rotor und der zweite Rotor eine Antriebseinheit bilden und der erste Rotor und der zweite Rotor gegenläufig zueinander rotieren. Damit der erste Rotor und der zweite Rotor gegenläufig zueinander rotieren, wird der zweite Rotor über Mittel zur Drehrichtungsumkehr entweder von dem Ausgleichskorb des Ausgleichsgetriebes oder von den zwei Abtriebswellen des Ausgleichsgetriebes angetrieben, wobei der erste Rotor dadurch, dass jede der zwei Abtriebswellen über einen Teil ihrer Längserstreckung einen ersten Rotor bildet, in der Rotationsrichtung der zwei Abtriebswellen rotiert.According to the invention, each of the two output shafts of a differential gear of a motor vehicle over a part of its longitudinal extent forms a first rotor, which is covered by a second rotor, wherein the first rotor and the second rotor form a drive unit and the first rotor and the second rotor rotate in opposite directions. In order that the first rotor and the second rotor rotate in opposite directions to each other, the second rotor is driven via means for reversing either from the compensation cage of the differential gear or from the two output shafts of the differential gear, wherein the first rotor in that each of the two output shafts over part of their Longitudinal extension forms a first rotor rotates in the direction of rotation of the two output shafts.

Die Antriebseinheiten sind dabei bevorzugt als elektrische Maschinen ausgeführt, die motorisch und/oder generatorisch betrieben werden können. Dabei ist der erste Rotor beispielsweise mit Permanentmagneten und der zweite Rotor mit Windungen versehen, welche zusammen einen Synchronmotor oder -generator bilden, wobei die Windungen des zweiten Rotors über Schleifkontakte mit Mitteln zum Steuern und Speichern von elektrischer Energie stehen.The drive units are preferably designed as electrical machines that can be operated by motor and / or generator. In this case, the first rotor is provided, for example with permanent magnets and the second rotor with windings, which together form a synchronous motor or generator, wherein the windings of the second rotor via sliding contacts with means for controlling and storing electrical energy.

Erfindungsgemäß ist der zweite Rotor mit einem Hohlrad kraft- oder formschlüssig verbunden, wobei das Hohlrad eine umlaufende Innenverzahnung aufweist und über Planetenräder, die als Mittel zu Drehrichtungsumkehr wirken, von dem Ausgleichskorb des Ausgleichsgetriebes oder von den zwei Abtriebswellen des Ausgleichsgetriebes angetrieben wird, wobei die Planetenräder drehbar und ortsfest an dem Gehäuse des Ausgleichsgetriebes angeordnet sind, so dass der erste Rotor und der zweite Rotor gegenläufig zueinander rotieren.According to the invention, the second rotor is positively or non-positively connected to a ring gear, wherein the ring gear has a circumferential internal toothing and planetary gears, which act as a means to reversing direction, is driven by the compensation cage of the differential gear or by the two output shafts of the differential gear, wherein the planet gears are rotatably and fixedly arranged on the housing of the differential gear, so that the first rotor and the second rotor rotate in opposite directions to each other.

Erfindungsgemäß vorteilhaft wird durch die gegenläufige Rotation des ersten und des zweiten Rotors auch bei kleiner Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges eine hohe Relativgeschwindigkeit zwischen dem ersten und dem zweiten Rotor ermöglicht, so dass auch bei kleiner Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges eine möglichst vollständige Rückgewinnung der Bewegungsenergie des Kraftfahrzeuges möglich ist. Mit anderen Worten kann erfindungsgemäß einer sinkenden Bremswirkung mit sinkender Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und somit sinkender Drehzahl der elektrischen Maschinen entgegengewirkt werden.According to the invention, a high relative speed between the first and the second rotor is made possible by the opposite rotation of the first and the second rotor even at low speed of the motor vehicle, so that as complete as possible recovery of the kinetic energy of the motor vehicle is possible even at low speed of the motor vehicle. In other words, according to the invention, a sinking braking effect can be counteracted with decreasing speed of the motor vehicle and thus decreasing speed of the electric machines.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, den zweiten Rotor von seinem Antrieb zu entkoppeln, wodurch die gegenläufige Rotation der beiden Rotoren aufgehoben und allein der erste Rotor relativ zu dem zweiten Rotor bewegt wird, welcher nunmehr nicht mehr angetrieben als Stator wirkt. Durch diese Entkopplung kann einem möglichen Wirkungsgradverlust bei hoher Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges entgegengewirkt werden. Vielmehr kann auf vorteilhafte Weise gezielt, beispielsweise bei sinkender Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges oder bei steigender Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges, der zweite Rotor zugeschaltet oder entkoppelt werden. Diese Entkopplung erfolgt beispielsweise durch eine Aufhebung der kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung des zweiten Rotors mit dem Hohlrad. Bevorzugt ist es vorgesehen, den zweiten Rotor nach der Entkopplung von seinem Antrieb abzubremsen und beispielsweise mittels einer Kupplung mit dem Gehäuse des Ausgleichsgetriebes drehfest zu verbinden.In an advantageous embodiment of the present invention, it is provided to decouple the second rotor from its drive, whereby the opposing rotation of the two rotors is canceled and only the first rotor is moved relative to the second rotor, which now no longer driven as a stator acts. By this decoupling can a possible loss of efficiency at high speed of the motor vehicle be counteracted. Rather, can be selectively switched on or decoupled in an advantageous manner, for example, with decreasing speed of the motor vehicle or with increasing speed of the motor vehicle, the second rotor. This decoupling takes place for example by a repeal of the non-positive and / or positive connection of the second rotor with the ring gear. Preferably, it is provided to decelerate the second rotor after decoupling from its drive and to connect, for example by means of a coupling with the housing of the differential gear rotatably.

Dadurch, dass der zweite Rotor mit einem Hohlrad kraft- oder formschlüssig verbunden ist, welches eine umlaufende Innenverzahnung aufweist und über Planetenräder von dem Ausgleichskorb des Ausgleichsgetriebes oder von den zwei Abtriebswellen des Ausgleichsgetriebes angetrieben wird, und die Planetenräder drehbar und ortsfest an dem Gehäuse des Ausgleichsgetriebes angeordnet sind, wird weiterhin erfindungsgemäß vorteilhaft eine Erhöhung des zur Verfügung stehenden Drehmomentes der motorisch oder generatorisch betriebenen elektrischen Maschinen ohne Vergrößerung der elektrischen Maschinen erreicht. Die Erhöhung des zur Verfügung stehenden Drehmomentes ist dabei auf eine Addition der Drehmomente der motorisch oder generatorisch betriebenen elektrischen Maschinen über die Planetenräder zurückzuführen, wobei sich das Drehmoment an dem Gehäuse des Ausgleichsgetriebes abstützt. Mit anderen Worten stoßen sich bei dem motorischen Betrieb der elektrischen Maschinen der erste und der zweite Rotor drehrichtungsgemäß voneinander ab und stellen den gleichen Drehmomentbetrag in unterschiedlichen Richtungen bereit. Durch die Planetenräder findet dabei eine Richtungsumkehr des Drehmomentes statt, so dass unter Berücksichtigung der vorliegenden Übersetzungsverhältnisse die Beträge des Drehmomentes des ersten und des zweiten Rotors addiert werden, wobei die Summe der Drehmomentbeträge zum Antrieb oder zum Abbremsen des Kraftfahrzeuges bereit stehen.Characterized in that the second rotor with a ring gear is positively or positively connected, which has a circumferential internal toothing and is driven by planetary gears of the balance basket of the differential gear or by the two output shafts of the differential gear, and the planet gears rotatably and fixedly to the housing of the differential gear are arranged, according to the invention advantageously achieved an increase in the available torque of the motor or generator operated electric machines without increasing the electrical machines. The increase in the available torque is due to an addition of the torques of the motor or generator operated electric machines via the planet gears, wherein the torque is supported on the housing of the differential gear. In other words, in the motor operation of the electric machines, the first and second rotors are rotationally deflected from each other and provide the same torque amount in different directions. In this case, a reversal of direction of the torque takes place by the planet gears, so that the amounts of the torque of the first and the second rotor are added taking into account the present gear ratios, the sum of the torque amounts for driving or decelerating the motor vehicle are ready.

Weiterhin ist es durch die erfindungsgemäße Vorrichtung auf vorteilhafte Weise möglich, gezielt die Traktion und die fahrdynamischen Eigenschaften des zu Grunde liegenden Kraftfahrzeuges zu beeinflussen. Dadurch, dass der erste Rotor und der zweite Rotor je Abtriebswelle eine Antriebseinheit in Form einer elektrischen Maschine bilden, ist eine vollkommen unabhängige Ansteuerung der beiden elektrischen Maschinen, entweder im motorischen oder im generatorischen Betrieb, möglich. Das bedeutet, dass eine Verteilung der Drehmomente an den einzelnen Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges einer oder mehrerer angetriebener Achsen über die bekannte Wirkungsweise des Ausgleichsgetriebes hinaus, in Form von frei wählbaren, positiven oder negativen Differenzdrehmomenten durch den Fluss elektrischer Leistung erfolgt. Das heißt, die Wirkungsweise des Ausgleichsgetriebes wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft erweitert, so dass nicht nur das Drehmoment einer ersten Antriebseinheit, etwa einer Verbrennungskraftmaschine, mittels des bekannten Ausgleichsgetriebes an die einzelnen Antriebsräder des Kraftfahrzeuges einer angetriebenen Achse verteilt werden kann. Vielmehr ist es erfindungsgemäß möglich, mittels der elektrischen Maschinen, die durch das erfindungsgemäße Zusammenwirken der beiden Rotoren gebildet werden, jedes einzelne Antriebsrad des Kraftfahrzeuges jeder angetriebenen Achse mit positiven oder negativen Differenzdrehmomenten durch den Fluss elektrischer Leistung, entsprechend dem motorischen oder dem generatorischen Betrieb der jeweiligen elektrischen Maschine, zusätzlich zu der Wirkung des bekannten Ausgleichsgetriebes zu beaufschlagen. So kann beispielsweise eine gezielte Beeinflussung des Giermomentes zur Erhöhung der Kurvengrenzgeschwindigkeit vorgenommen werden oder eine Erhöhung der Traktion bei unterschiedlichen Fahrbahnbedingungen an den Antriebsrädern. Insbesondere kann bei einem Kraftfahrzeug mit einer angetriebenen Vorderachse und mit einer angetriebenen Hinterachse eine gezielte Verteilung der Drehmomente an allen Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges erfolgen.Furthermore, it is possible by the device according to the invention in an advantageous manner, specifically to influence the traction and the driving dynamics of the underlying motor vehicle. Characterized in that the first rotor and the second rotor per output shaft form a drive unit in the form of an electric machine, a completely independent control of the two electrical machines, either in motor or generator operation, is possible. This means that a distribution of the torques at the individual drive wheels of the motor vehicle one or more driven axles beyond the known mode of operation of the differential gear, in the form of freely selectable, positive or negative differential torques by the flow of electrical power. That is, the operation of the differential gear is advantageously extended by the inventive device, so that not only the torque of a first drive unit, such as an internal combustion engine can be distributed by means of the known differential gear to the individual drive wheels of the motor vehicle of a driven axle. Rather, it is possible according to the invention, by means of the electrical machines, which are formed by the inventive interaction of the two rotors, each drive wheel of the motor vehicle each driven axle with positive or negative differential torques by the flow of electrical power, according to the motor or the generator operation of the respective electric machine, in addition to act on the effect of the known differential gear. Thus, for example, a targeted influencing of the yaw moment to increase the cornering limit speed can be made or an increase in traction at different road conditions on the drive wheels. In particular, in a motor vehicle with a driven front axle and with a driven rear axle, a targeted distribution of the torques on all drive wheels of the motor vehicle can take place.

Eine Beeinflussung der fahrdynamischen Eigenschaften ist zudem erfindungsgemäß vorteilhaft auch im Schubbetrieb des Kraftfahrzeuges, etwa bei einer Bergabfahrt, möglich. In diesem Fall kann beispielsweise durch den generatorischen Betrieb der einen elektrischen Maschine und den motorischen Betrieb der anderen elektrischen Maschine eine gezielte Verteilung der Drehmomente an den einzelnen Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges einer Achse erreicht werden.An influencing of the driving dynamics properties is also advantageous according to the invention in overrun mode of the motor vehicle, such as in a downhill, possible. In this case, a specific distribution of the torques on the individual drive wheels of the motor vehicle of an axle can be achieved, for example, by the generator operation of the one electric machine and the motor operation of the other electric machine.

Für eine reine Verteilung der Drehmomente an den einzelnen Antriebsrädern einer angetriebenen Achse eines Kraftfahrzeuges kann der elektrische Leistungsfluss innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgen. Das heißt, im Falle des Betriebes einer elektrischen Maschine im generatorischen Betrieb wird die andere elektrische Maschine mittels der elektrischen Energie angetrieben, die durch die generatorisch betriebene, elektrische Maschine gewonnen wurde. Es ist folglich keine Speicherung von elektrischer Energie erforderlich.For a pure distribution of the torques on the individual drive wheels of a driven axle of a motor vehicle, the electrical power flow can take place within the device according to the invention. That is, in the case of operation of an electric machine in the generator mode, the other electric machine is driven by the electric power obtained by the generator-operated electric machine. Consequently, no storage of electrical energy is required.

Ebenfalls ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, beide elektrischen Maschinen im motorischen Betrieb, jedoch mit unterschiedlicher Drehrichtung, beispielsweise zum Einparken des Kraftfahrzeuges, zu betreiben.Likewise, it is advantageously possible according to the invention to operate both electric machines in motor operation but with different directions of rotation, for example for parking the motor vehicle.

Es wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung unwesentlich mehr Bauraum beansprucht, vielmehr ist der gesamte Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung im hohen Maße kompakt. Die elektrischen Maschinen sind vor Umwelteinflüssen geschützt in das Gehäuse des Ausgleichsgetriebes integriert. Eine Änderung der vorhandenen Struktur des Antriebsstranges, also der Anordnung einer Verbrennungskraftmaschine, eines Wechselgetriebes, einer Antriebswelle und eines Ausgleichsgetriebes ist erfindungsgemäß vorteilhaft nicht erforderlich.It is claimed by the inventive device insignificantly more space, Rather, the entire structure of the device according to the invention is highly compact. The electrical machines are protected against environmental influences integrated into the housing of the differential. A change in the existing structure of the drive train, so the arrangement of an internal combustion engine, a gearbox, a drive shaft and a differential gear according to the invention advantageously not required.

Außerdem ist eine stabile Anordnung und Ausrichtung der beiden Rotoren der jeweiligen elektrischen Maschine sichergestellt, so dass, im Sinne einer Steigerung des Wirkungsgrades der elektrischen Maschine, geringe Spaltmaße zwischen den Rotoren darstellbar sind.In addition, a stable arrangement and alignment of the two rotors of the respective electric machine is ensured, so that, in terms of increasing the efficiency of the electric machine, small gaps between the rotors can be displayed.

Es ist weiterhin erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Verbindung zwischen der Antriebseinheit, etwa einer Verbrennungskraftmaschine, und dem Ausgleichsgetriebe über eine Antriebswelle mittels einer Kupplung trennbar ist. Dadurch kann mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Kraftfahrzeug allein mittels der elektrischen Maschinen generatorisch oder motorisch betrieben werden. Es ist ebenfalls möglich, die Kupplung als Freilauf auszuführen. In einer vorteilhaften Ausführung ist die Kupplung in das Gehäuse des Ausgleichsgetriebes integriert.It is further provided according to the invention that the connection between the drive unit, such as an internal combustion engine, and the differential gear via a drive shaft by means of a clutch is separable. As a result, by means of the device according to the invention, the motor vehicle can be operated solely by means of the electric machines as a generator or motor. It is also possible to perform the clutch as a freewheel. In an advantageous embodiment, the clutch is integrated in the housing of the differential gear.

Es ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung außerdem auf vorteilhafte Weise möglich, weitere Betriebsarten eines Hybridantriebes eines Kraftfahrzeuges darzustellen. So ist es möglich, durch den generatorischen Betrieb der elektrischen Maschinen, im Sinne der Steigerung des Gesamtwirkungsgrades, eine Betriebspunktverschiebung einer Antriebseinheit, beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine bei gleichzeitiger Aufladung der Mittel zum Speichern von elektrischer Energie, zu erreichen. Weiterhin können in Beschleunigungsphasen die einzelnen Antriebseinheiten, also eine Verbrennungskraftmaschine und die elektrischen Maschinen, zusammen betrieben werden. Darüber hinaus ist es möglich, Zugkraftunterbrechungen bei Schaltvorgängen durch den zeitweisen motorischen Betrieb der elektrischen Maschinen zu vermeiden.It is also advantageously possible with the device according to the invention to represent further operating modes of a hybrid drive of a motor vehicle. Thus, it is possible to achieve an operating point shift of a drive unit, for example an internal combustion engine with simultaneous charging of the means for storing electrical energy by the generator operation of the electrical machines, in the sense of increasing the overall efficiency. Furthermore, in acceleration phases, the individual drive units, ie an internal combustion engine and the electrical machines, can be operated together. In addition, it is possible to avoid traction interruptions in switching operations by the temporary motor operation of the electrical machines.

Es ist weiterhin erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, mehrere Ausbaustufen eines kompakten Ausgleichsgetriebes darzustellen. So ist lediglich ein offenes Ausgleichsgetriebe umsetzbar oder aber ein aktives Ausgleichsgetriebe, welches erfindungsgemäß elektrische Maschinen umfasst. Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, eine Ausbaustufe eines aktiven Ausgleichsgetriebes mit Hybridfunktionalität darzustellen, welches außerdem eine Kupplung umfasst.It is further advantageous according to the invention possible to represent several stages of a compact differential gear. Thus, only an open differential gear can be implemented or an active differential gear, which includes electric machines according to the invention. Furthermore, it is advantageously possible according to the invention to represent an expansion stage of an active differential with hybrid functionality, which also comprises a clutch.

Die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, dass elektrische Maschinen und Mittel zur Speicherung elektrischer Energie eingesetzt werden und dass ein Fluss elektrischer Leistung erfolgt. Vielmehr ist ebenfalls ein hydraulisches oder ein pneumatisches System mit geeigneten Leistungswandlern und Mitteln zum Speichern von Energie, etwa Hydropumpen und -speicher, einsetzbar. Es kann diesbezüglich ebenfalls ein System eingesetzt werden, dem eine Abfolge von Zustandsänderungen eines Mediums zu Grunde liegt, etwa ein Kreislauf mit geeigneten Mitteln zur Verdampfung, Speicherung, Expansion und Kondensation eines Mediums, beispielsweise Wasser.The present invention is not limited to the use of electrical machines and means for storing electrical energy and to the flow of electrical power. Rather, a hydraulic or a pneumatic system with suitable power converters and means for storing energy, such as hydraulic pumps and storage, can also be used. It can also be a system in this regard, based on a sequence of state changes of a medium, such as a circuit with suitable means for evaporation, storage, expansion and condensation of a medium, such as water.

Darüber hinaus ist erfindungsgemäß eine Steuereinheit vorgesehen, welche die Mittel zum Speichern elektrischer Energie und die einzelnen elektrischen Maschinen der angetriebenen Achsen miteinander verknüpft. Insbesondere steuert diese Einheit die elektrischen Maschinen in Abhängigkeit von weiteren Zustandsinformationen betreffend der Fahrdynamik des Kraftfahrzeuges, des Ladezustandes der Mittel zur Speicherung elektrischer Energie und der Zustandsgrößen aller Antriebseinheiten des Kraftfahrzeuges. Auf diese Weise können die elektrischen Maschinen einzeln oder alle elektrischen Maschinen zusammen, entweder generatorisch oder motorisch, betrieben werden. Oder aber eine Antriebseinheit, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine, wird von der angetriebenen Achse entkoppelt, um das Kraftfahrzeug ausschließlich elektrisch anzutreiben. Weiterhin wird durch die Steuereinheit die Kopplung und Entkopplung des zweiten Rotors von seinem Antrieb ermöglicht. Die Steuereinheit umfasst weiterhin Verbindungen zu Sensoren, die Informationen über den fahrdynamischen Zustand des Kraftfahrzeuges, den Ladezustand der Mittel zum Speichern elektrischer Energie und Zustandsgrößen aller Antriebseinheiten des Kraftfahrzeuges bereitstellen. Außerdem beinhaltet die Steuereinheit Mittel zur Berechnung und Speicherung von ein- und ausgehenden Zustandsinformationen sowie Mittel zur Ansteuerung aller Antriebseinheiten des Kraftfahrzeuges.In addition, a control unit is provided according to the invention, which links together the means for storing electrical energy and the individual electric machines of the driven axles. In particular, this unit controls the electric machines as a function of further status information relating to the driving dynamics of the motor vehicle, the state of charge of the means for storing electrical energy and the state variables of all drive units of the motor vehicle. In this way, the electrical machines can be operated individually or all electric machines together, either as a generator or as a motor. Or a drive unit, for example an internal combustion engine, is decoupled from the driven axle in order to drive the motor vehicle exclusively electrically. Furthermore, the coupling and decoupling of the second rotor from its drive is made possible by the control unit. The control unit further comprises connections to sensors, which provide information about the driving dynamics of the motor vehicle, the state of charge of the means for storing electrical energy and state variables of all drive units of the motor vehicle. In addition, the control unit includes means for calculating and storing incoming and outgoing status information and means for controlling all drive units of the motor vehicle.

Außerdem wird ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgeschlagen. Erfindungsgemäß werden dabei die Antriebseinheiten, welche den beiden Abtriebswellen zugeordnet sind, in Abhängigkeit von Zustandsinformationen weiterer Antriebseinheiten und/oder Informationen über den fahrdynamischen Zustand des Kraftfahrzeuges und/oder Informationen über den Ladezustand der Mittel zum Speichern elektrischer Energie und/oder eines Fahrerwunsches unabhängig voneinander generatorisch und/oder motorisch betrieben. Insbesondere ist es erfindungsgemäß vorgesehen, in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges die gegenläufige Rotation des ersten und des zweiten Rotors zueinander zu steuern. So kann bei sinkender Geschwindigkeit der Antrieb des zweiten Rotors zugeschaltet werden und bei steigender Geschwindigkeit entkoppelt werden.In addition, a method for operating a motor vehicle with the features of the device according to the invention is proposed. According to the invention, the drive units, which are assigned to the two output shafts, depending on status information of other drive units and / or information about the driving dynamics of the motor vehicle and / or information about the state of charge of the means for storing electrical energy and / or a driver's request independently generator and / or motorized. In particular, it is provided according to the invention, depending on the speed of the motor vehicle control opposing rotation of the first and the second rotor to each other. Thus, with decreasing speed, the drive of the second rotor can be switched on and decoupled with increasing speed.

Ausführungsbeispielembodiment

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben.Further details of the invention will be described with reference to a schematically illustrated embodiment.

Hierbei zeigen:Hereby show:

1: die schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, 1 : the schematic representation of the device according to the invention,

2: die schematische Darstellung einer weiteren Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. 2 : the schematic representation of a further embodiment of the device according to the invention.

Entsprechend 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 schematisch dargestellt. Bevorzugt knüpft die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 an ein bekanntes Ausgleichsgetriebe einer angetriebenen Achse eines Kraftfahrzeuges an, welches mit einer Antriebseinheit 1a, etwa einer Verbrennungskraftmaschine und einem Wechselgetriebe, verbunden ist und weiterhin über zwei Abtriebswellen 2, 3 mit den Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges in Verbindung steht.Corresponding 1 is the device according to the invention 1 shown schematically. The device according to the invention preferably bonds 1 to a known differential gear of a driven axle of a motor vehicle, which with a drive unit 1a , such as an internal combustion engine and a transmission, is connected and further via two output shafts 2 . 3 is in communication with the drive wheels of the motor vehicle.

Ebenfalls ist es möglich, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 als Zwischenachsausgleichsgetriebe bei einem Kraftfahrzeug mit Allradantrieb Anwendung findet. Dabei verbinden die Abtriebswellen 2, 3 die angetriebenen Achsen eines Kraftfahrzeuges und die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 miteinander oder verbinden die den angetriebenen Achsen zugeordneten Ausgleichsgetriebe eines Kraftfahrzeuges und die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 miteinander.It is also possible that the device according to the invention 1 as Zwischenachsausgleichsgetriebe in a motor vehicle with four-wheel drive application finds. The output shafts connect 2 . 3 the driven axles of a motor vehicle and the device according to the invention 1 with each other or connect the driven axles associated differential gear of a motor vehicle and the device according to the invention 1 together.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 umfasst neben den Abtriebswellen 2, 3 weiterhin eine Antriebswelle 4, welche eine Verbindung zu der Antriebseinheit 1a, etwa einer Verbrennungskraftmaschine und einem Wechselgetriebe, darstellt. Während des Betriebes des Kraftfahrzeuges wird Drehmoment von der Antriebswelle 4 auf den Ausgleichskorb 5 übertragen und dieser in Rotation versetzt, welche Rotation wiederum auf die Abtriebswellen 2, 3 übertragen wird. Weiterhin bildet erfindungsgemäß jede der zwei Abtriebswellen 2, 3 über einen Teil ihrer Längserstreckung einen ersten Rotor 6, der von einem zweiten Rotor 7 umfasst ist, wobei der erste Rotor 6 und der zweite Rotor 7 jeweils eine Antriebseinheit 8a, 8b bilden. Die Antriebseinheiten 8a, 8b sind dabei bevorzugt als elektrische Maschinen ausgeführt, die motorisch und/oder generatorisch betrieben werden können. Dabei ist der erste Rotor 6 beispielsweise mit Permanentmagneten und der zweite Rotor 7 mit Windungen versehen, welche zusammen einen Synchronmotor oder -generator bilden, wobei die Windungen des zweiten Rotors 7 über nicht dargestellte Schleifkontakte mit ebenfalls nicht dargestellten Mitteln zum Steuern und Speichern von elektrischer Energie in Verbindung stehen.The device according to the invention 1 includes in addition to the output shafts 2 . 3 furthermore a drive shaft 4 which connects to the drive unit 1a , such as an internal combustion engine and a transmission, represents. During operation of the motor vehicle is torque from the drive shaft 4 on the compensation basket 5 transmitted and this set in rotation, which rotation in turn on the output shafts 2 . 3 is transmitted. Furthermore, according to the invention, each of the two output shafts forms 2 . 3 over a part of its longitudinal extent a first rotor 6 from a second rotor 7 is included, wherein the first rotor 6 and the second rotor 7 one drive unit each 8a . 8b form. The drive units 8a . 8b are preferably designed as electrical machines that can be operated by motor and / or generator. Here is the first rotor 6 for example, with permanent magnets and the second rotor 7 provided with windings, which together form a synchronous motor or generator, wherein the windings of the second rotor 7 not shown sliding contacts with not shown means for controlling and storing electrical energy in connection.

Der zweite Rotor 7 ist jeweils mit einem Hohlrad 9 kraft- oder formschlüssig über eine Kupplung 9a verbindbar, wobei das Hohlrad 9 eine umlaufende Innenverzahnung 10 aufweist und über Planetenräder 11, die als Mittel zur Drehrichtungsumkehr wirken, von dem Ausgleichskorb 5 angetrieben wird, der wiederum eine umlaufende Außenverzahnung 10a umfasst. Die Planetenräder 11 sind drehbar und ortsfest an dem nicht weiter dargestellten Gehäuse des Ausgleichsgetriebes angeordnet, so dass der erste Rotor 6 und der zweite Rotor 7 gegenläufig zueinander rotieren. Mit anderen Worten rotiert jeweils der erste Rotor 6 dadurch, dass jede der zwei Abtriebswellen 2, 3 über einen Teil ihrer Längserstreckung einen ersten Rotor 6 bildet, in der Rotationsrichtung der zwei Abtriebswellen 2, 3. Jeweils der zweite Rotor 7 rotiert dadurch, dass er über Planetenräder 11, die als Mittel zur Drehrichtungsumkehr wirken, von dem Ausgleichskorb 5 angetrieben wird, gegenläufig zu dem jeweils ersten Rotor 6.The second rotor 7 is each with a ring gear 9 positive or positive fit via a coupling 9a connectable, wherein the ring gear 9 a circumferential internal toothing 10 has and planetary gears 11 , which act as a means for reversing the direction of the compensation basket 5 is driven, in turn, a circumferential outer toothing 10a includes. The planet wheels 11 are rotatably and fixedly arranged on the not further illustrated housing of the differential gear, so that the first rotor 6 and the second rotor 7 rotate in opposite directions. In other words, the first rotor rotates in each case 6 in that each of the two output shafts 2 . 3 over a part of its longitudinal extent a first rotor 6 forms, in the direction of rotation of the two output shafts 2 . 3 , In each case the second rotor 7 it rotates by having planetary gears 11 , which act as a means for reversing the direction of the compensation basket 5 is driven, opposite to the respective first rotor 6 ,

Um die gegenläufige Rotation der beiden Rotoren 6, 7 aufzuheben, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, den zweiten Rotor 7 von seinem Antrieb durch den Ausgleichskorb 5 zu entkoppeln, so dass allein der erste Rotor 6 relativ zu dem zweiten Rotor 7 bewegt wird. Zur Entkopplung des zweiten Rotors 7 von seinem Antrieb wird die kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen dem zweiten Rotor 7 und dem Hohlrad 9 durch eine axiale Verschiebung der Kupplung 9a aufgehoben.To the opposite rotation of the two rotors 6 . 7 cancel, it is inventively provided, the second rotor 7 from his drive through the compensation basket 5 to decouple, leaving alone the first rotor 6 relative to the second rotor 7 is moved. For decoupling of the second rotor 7 from his drive is the positive and / or positive connection between the second rotor 7 and the ring gear 9 by an axial displacement of the clutch 9a canceled.

Bevorzugt ist es vorgesehen, den zweiten Rotor 7 nach seiner Entkopplung abzubremsen und beispielsweise mittels einer weiteren, nicht dargestellten Kupplung mit dem Gehäuse des Ausgleichsgetriebes drehfest zu verbinden.It is preferably provided, the second rotor 7 decelerate after its decoupling and, for example by means of a further, not shown coupling with the housing of the differential gear rotatably to connect.

Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorgesehen, die Verbindung zwischen der Antriebseinheit 1a und dem Ausgleichsgetriebe über die Antriebswelle 4 mittels einer Kupplung 11a trennbar zu gestalten. Dadurch kann mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 das Kraftfahrzeug allein mittels der Antriebseinheiten 8a, 8b generatorisch oder motorisch betrieben werden. Es ist ebenfalls möglich, die Kupplung als Freilauf auszuführen. In einer vorteilhaften Ausführung ist die Kupplung 11a in das Gehäuse des Ausgleichsgetriebes integriert.Furthermore, it is provided according to the invention, the connection between the drive unit 1a and the differential via the drive shaft 4 by means of a coupling 11a separable. As a result, by means of the device according to the invention 1 the motor vehicle alone by means of the drive units 8a . 8b be operated as a generator or motor. It is also possible to perform the clutch as a freewheel. In an advantageous embodiment, the clutch 11a integrated into the housing of the differential gear.

Gemäß 2 ist es in einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung vorgesehen, den zweiten Rotor 7 von den zwei Abtriebswellen 2, 3 des Ausgleichsgetriebes anzutreiben. Zu diesem Zweck ist jeweils ein Sonnenrad 11b mit einer umlaufenden Außenverzahnung 10a drehfest mit den zwei Abtriebswellen 2, 3 verbunden. Weiterhin stehen die Planetenräder 11 im Eingriff mit der umlaufenden Außenverzahnung 10a des Sonnenrades 11b und im Eingriff mit der umlaufenden Innenverzahnung 10 des Hohlrades 9, so dass jeweils der erste Rotor 6 dadurch in der Rotationsrichtung der zwei Abtriebswellen 2, 3 rotiert, dass jede der zwei Abtriebswellen 2, 3 über einen Teil ihrer Längserstreckung einen ersten Rotor 6 bildet. Der jeweils zweite Rotor 7 rotiert dadurch gegenläufig zu dem jeweils ersten Rotor 6, dass er über Planetenräder 11, die als Mittel zur Drehrichtungsumkehr wirken, von den zwei Abtriebswellen 2, 3 des Ausgleichsgetriebes angetrieben wird.According to 2 it is provided in a further embodiment of the present invention, the second rotor 7 from the two output shafts 2 . 3 to drive the differential gear. For this purpose, each is a sun gear 11b with a circumferential external toothing 10a rotatably with the two output shafts 2 . 3 connected. Furthermore, the planet gears 11 in engagement with the circumferential outer toothing 10a of the sun wheel 11b and in engagement with the circumferential internal toothing 10 of the ring gear 9 , so that each of the first rotor 6 thereby in the direction of rotation of the two output shafts 2 . 3 rotates that each of the two output shafts 2 . 3 over a part of its longitudinal extent a first rotor 6 forms. The second rotor 7 thereby rotates in opposite directions to the respective first rotor 6 that he has planetary gears 11 , which act as means for reversing the direction of rotation of the two output shafts 2 . 3 is driven by the differential gear.

Außerdem ist in den 1 und 2 eine Steuereinheit 12 vorgesehen, welche die nicht gezeigten Mittel zum Speichern elektrischer Energie und die Antriebseinheiten 1a, 8a und 8b einer angetriebenen Achse miteinander verknüpft. Insbesondere steuert diese Steuereinheit 12 die Antriebseinheiten 8a und 8b in Anhängigkeit von weiteren Zustandsinformationen betreffend der Fahrdynamik des Kraftfahrzeuges, des Ladezustandes der Mittel zur Speicherung elektrischer Energie und der Zustandsgrößen aller Antriebseinheiten 1a, 8a und 8b des Kraftfahrzeuges. Zustandsinformationen betreffend der Fahrdynamik des Kraftfahrzeuges sind vor allem Informationen über die aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und der Drehzahlen aller Räder, der Giergeschwindigkeit und der Querbeschleunigung des Kraftfahrzeuges.Moreover, in the 1 and 2 a control unit 12 provided, which not shown means for storing electrical energy and the drive units 1a . 8a and 8b a driven axle linked together. In particular, this control unit controls 12 the drive units 8a and 8b in dependence on further state information relating to the driving dynamics of the motor vehicle, the state of charge of the means for storing electrical energy and the state variables of all drive units 1a . 8a and 8b of the motor vehicle. State information concerning the driving dynamics of the motor vehicle is above all information about the current speed of the motor vehicle and the rotational speeds of all wheels, the yaw rate and the lateral acceleration of the motor vehicle.

Auf Grundlage der Informationen über die aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und/oder der Drehzahlen der Räder ist es nun möglich, in Abhängigkeit der Geschwindigkeit und/oder der Drehzahlen der Räder des Kraftfahrzeuges die gegenläufige Rotation des ersten Rotors 6 und des zweiten Rotors 7 zueinander zu steuern. So kann beispielsweise bei sinkender Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges der Antrieb des zweiten Rotors 7 jeweils durch eine axiale Verschiebung der Kupplung 9a zugeschaltet und bei steigender Geschwindigkeit entkoppelt werden.Based on the information about the current speed of the motor vehicle and / or the rotational speeds of the wheels, it is now possible, depending on the speed and / or the rotational speeds of the wheels of the motor vehicle, the opposite rotation of the first rotor 6 and the second rotor 7 to control each other. Thus, for example, with decreasing speed of the motor vehicle, the drive of the second rotor 7 each by an axial displacement of the clutch 9a switched on and decoupled with increasing speed.

Weiterhin können auf Grundlage dieser Informationen die Antriebseinheiten 1a, 8a und 8b einzeln oder zusammen und die Antriebseinheiten 8a und 8b entweder generatorisch oder motorisch betrieben werden. Oder aber die Antriebseinheit 1a wird von der angetriebenen Achse mittels der schaltbaren Kupplung 11a entkoppelt, um das Kraftfahrzeug ausschließlich durch die Antriebseinheiten 8a und 8b im motorischen Betrieb anzutreiben oder im generatorischen Betrieb zu verzögern oder die fahrdynamischen Eigenschaften durch einen motorischen Betrieb der einen Antriebseinheit 8a oder 8b und den generatorischen Betrieb der weiteren Antriebseinheit 8a oder 8b gezielt zu beeinflussen. Die Steuereinheit 12 umfasst dazu nicht dargestellte Verbindungen zu nicht dargestellten Sensoren, die Informationen über den fahrdynamischen Zustand des Kraftfahrzeuges, den Ladezustand der Mittel zum Speichern elektrischer Energie und Zustandsgrößen aller Antriebseinheiten 1a, 8a und 8b des Kraftfahrzeuges bereitstellen. Außerdem beinhaltet die Steuereinheit 12 Mittel zur Berechnung und Speicherung von ein- und ausgehenden Zustandsinformation sowie Mittel zur Ansteuerung aller Antriebseinheiten 1a, 8a und 8b des Kraftfahrzeuges.Furthermore, based on this information, the drive units 1a . 8a and 8b individually or together and the drive units 8a and 8b operated either as a generator or as a motor. Or the drive unit 1a is from the driven axle by means of the switchable clutch 11a decoupled to the motor vehicle exclusively by the drive units 8a and 8b to drive in motor operation or to delay in regenerative operation or the driving dynamics characteristics by a motor operation of a drive unit 8a or 8b and the generator operation of the further drive unit 8a or 8b to influence specifically. The control unit 12 includes not shown connections to sensors, not shown, the information about the driving dynamics of the motor vehicle, the state of charge of the means for storing electrical energy and state variables of all drive units 1a . 8a and 8b of the motor vehicle. In addition, the control unit includes 12 Means for calculating and storing incoming and outgoing status information and means for controlling all drive units 1a . 8a and 8b of the motor vehicle.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
erfindungsgemäße Vorrichtunginventive device
1a1a
Antriebseinheitdrive unit
22
Abtriebswelleoutput shaft
33
Abtriebswelleoutput shaft
44
Antriebswelledrive shaft
55
Ausgleichskorbbalance basket
66
erster Rotorfirst rotor
77
zweiter Rotorsecond rotor
8a, 8b8a, 8b
Antriebseinheitdrive unit
99
Hohlradring gear
9a9a
Kupplungclutch
1010
umlaufende Innenverzahnungcircumferential internal toothing
10a10a
umlaufende Außenverzahnungcircumferential external toothing
1111
Mittel zur Drehrichtungsumkehr, PlanetenräderMeans for reversing direction, planetary gears
11a11a
Kupplungclutch
11b11b
Sonnenradsun
1212
Steuereinheitcontrol unit

Claims (22)

Vorrichtung zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit mehreren Antriebseinheiten (1a, 8a, 8b), mit mindestens einem Ausgleichsgetriebe, welches eine Antriebswelle (4) und zwei Abtriebswellen (2, 3) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass jede der zwei Abtriebswellen (2, 3) über einen Teil ihrer Längserstreckung einen ersten Rotor (6) bildet, der von einem zweiten Rotor (7) umfasst ist, wobei der erste Rotor (6) und der zweite Rotor (7) je eine Antriebseinheit (8a, 8b) bilden und der erste Rotor (6) und der zweite Rotor (7) gegenläufig zueinander rotieren.Device for operating a motor vehicle with a plurality of drive units ( 1a . 8a . 8b ), with at least one differential, which has a drive shaft ( 4 ) and two output shafts ( 2 . 3 ), characterized in that each of the two output shafts ( 2 . 3 ) over a part of its longitudinal extent a first rotor ( 6 ) formed by a second rotor ( 7 ), wherein the first rotor ( 6 ) and the second rotor ( 7 ) one drive unit each ( 8a . 8b ) and the first rotor ( 6 ) and the second rotor ( 7 ) rotate in opposite directions. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Rotor (7) über Mittel zur Drehrichtungsumkehr (11) von dem Ausgleichskorb (5) des Ausgleichsgetriebes oder über Mittel zur Drehrichtungsumkehr (11) von den zwei Abtriebswellen (2, 3) des Ausgleichsgetriebes angetrieben wird.Device according to claim 1, characterized in that the second rotor ( 7 ) on means of reversing direction ( 11 ) from the compensation basket ( 5 ) of the differential or via means for reversing the direction of rotation ( 11 ) of the two output shafts ( 2 . 3 ) of the differential gear is driven. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheiten (8a, 8b) als elektrische Maschinen ausgeführt sind, die motorisch und/oder generatorisch betrieben werden. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the drive units ( 8a . 8b ) are designed as electrical machines that are operated by motor and / or generator. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Rotor (7) mit einem Hohlrad (9) kraft- oder formschlüssig verbunden ist, wobei das Hohlrad (9) eine umlaufende Innenverzahnung (10) aufweist und über Planetenräder (11) von dem Ausgleichskorb (5) des Ausgleichsgetriebes oder von den zwei Abtriebswellen (2, 3) des Ausgleichsgetriebes angetrieben wird, wobei die Planetenräder (11) drehbar und ortsfest an dem Gehäuse des Ausgleichsgetriebes angeordnet sind, so dass der erste Rotor (6) und der zweite Rotor (7) gegenläufig zueinander rotieren.Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that the second rotor ( 7 ) with a ring gear ( 9 ) is positively or positively connected, wherein the ring gear ( 9 ) a circumferential internal toothing ( 10 ) and planetary gears ( 11 ) from the compensation basket ( 5 ) of the differential or of the two output shafts ( 2 . 3 ) of the differential gear is driven, wherein the planet gears ( 11 ) are rotatably and fixedly arranged on the housing of the differential gear, so that the first rotor ( 6 ) and the second rotor ( 7 ) rotate in opposite directions. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kraft- und/oder formschlüssige Verbindung des zweiten Rotors (7) mit dem Hohlrad (9) mittels einer Kupplung (9a) aufhebbar ist, so dass der zweite Rotor (7) von seinem Antrieb entkoppelt wird, wodurch die gegenläufige Rotation der beiden Rotoren (6, 7) aufgehoben und allein der erste Rotor (6) relativ zu dem zweiten Rotor (7) bewegt wird.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the non-positive and / or positive connection of the second rotor ( 7 ) with the ring gear ( 9 ) by means of a coupling ( 9a ) is cancelable, so that the second rotor ( 7 ) is decoupled from its drive, whereby the opposite rotation of the two rotors ( 6 . 7 ) and only the first rotor ( 6 ) relative to the second rotor ( 7 ) is moved. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen der Antriebseinheit (1a) und dem Ausgleichsgetriebe über die Antriebswelle (4) mittels einer Kupplung (11a) trennbar ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the connection between the drive unit ( 1a ) and the differential via the drive shaft ( 4 ) by means of a coupling ( 11a ) is separable. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (11a) als Freilauf ausgeführt ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling ( 11a ) is designed as a freewheel. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (11a) in das Gehäuse des Ausgleichsgetriebes integriert ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling ( 11a ) is integrated in the housing of the differential gear. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (12) vorgesehen ist, welche die Mittel zum Speichern von Energie und die Antriebseinheiten (1a, 8a, 8b) miteinander verknüpft sowie Verbindungen zu Sensoren umfasst, die Informationen über den fahrdynamischen Zustand des Kraftfahrzeuges, den Zustand der Mittel zum Speichern von Energie, den Zustand der Kupplungen (9a, 11a) und Zustandsgrößen aller Antriebseinheiten (1a, 8a, 8b) des Kraftfahrzeuges bereitstellen, wobei die Steuereinheit (12) weiterhin Mittel zur Berechnung und Speicherung von ein- und ausgehenden Zustandsinformation sowie Mittel zur Ansteuerung aller Antriebseinheiten (1a, 8a, 8b) des Kraftfahrzeuges und der Kupplungen (9a, 11a) umfasst.Device according to one of the preceding claims, characterized in that a control unit ( 12 ) is provided, which the means for storing energy and the drive units ( 1a . 8a . 8b ) and links to sensors, the information about the driving dynamics of the motor vehicle, the state of the means for storing energy, the state of the clutches ( 9a . 11a ) and state variables of all drive units ( 1a . 8a . 8b ) of the motor vehicle, the control unit ( 12 ) means for calculating and storing incoming and outgoing state information and means for controlling all drive units ( 1a . 8a . 8b ) of the motor vehicle and the clutches ( 9a . 11a ). Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheiten (8a, 8b) derart miteinander verknüpft sind, dass ein Leistungsfluss zwischen den Antriebseinheiten (8a, 8b) erfolgen kann.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the drive units ( 8a . 8b ) are interconnected such that a power flow between the drive units ( 8a . 8b ). Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit mehreren Antriebseinheiten (1a, 8a, 8b), mit mindestens einem Ausgleichsgetriebe, welches eine Antriebswelle (4) und zwei Abtriebswellen (2, 3) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheiten (8a, 8b), welche jeweils aus einem ersten Rotor (6) und einem zweiten Rotor (7) gebildet werden, die gegenläufig zueinander rotieren und welche den beiden Abtriebswellen (2, 3) zugeordnet sind, in Abhängigkeit von Zustandsinformationen weiterer Antriebseinheiten (1a) und/oder Informationen über den fahrdynamischen Zustand des Kraftfahrzeuges und/oder Informationen über den Zustand der Mittel zum Speichern von Energie und/oder eines Fahrerwunsches unabhängig voneinander betrieben werden.Method for operating a motor vehicle having a plurality of drive units ( 1a . 8a . 8b ), with at least one differential, which has a drive shaft ( 4 ) and two output shafts ( 2 . 3 ), characterized in that the drive units ( 8a . 8b ), each consisting of a first rotor ( 6 ) and a second rotor ( 7 ) are formed, which rotate in opposite directions and which the two output shafts ( 2 . 3 ) are assigned, depending on status information of further drive units ( 1a ) and / or information about the driving dynamic state of the motor vehicle and / or information about the state of the means for storing energy and / or a driver's request are operated independently of each other. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenläufige Rotation des ersten Rotors (6) und des zweiten Rotors (7) zueinander in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges gesteuert wird.Method according to claim 11, characterized in that the counter-rotating rotation of the first rotor ( 6 ) and the second rotor ( 7 ) is controlled to each other depending on the speed of the motor vehicle. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei niedriger Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges der erste Rotor (6) und der zweite Rotor (7) gegenläufig rotieren und dass bei hoher Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges allein der erste Rotor (6) gegenüber dem zweiten Rotor (7) rotiert.A method according to claim 11 or 12, characterized in that at low speed of the motor vehicle, the first rotor ( 6 ) and the second rotor ( 7 ) rotate in opposite directions and that at high speed of the motor vehicle alone the first rotor ( 6 ) relative to the second rotor ( 7 ) rotates. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheiten (8a, 8b), welche als elektrische Maschinen ausgeführt sind, generatorisch und/oder motorisch betrieben werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the drive units ( 8a . 8b ), which are designed as electrical machines, are operated as a generator and / or motor. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (8a) oder (8b) motorisch und die Antriebseinheit (8b) oder (8a) generatorisch betrieben werden, wobei die elektrische Energie, welche der motorisch betriebenen Antriebseinheit (8a) oder (8b) zugeführt wird, die elektrische Energie ist, die durch den generatorischen Betrieb der anderen Antriebseinheit (8b) oder (8a) gewonnen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the drive unit ( 8a ) or ( 8b ) motor and the drive unit ( 8b ) or ( 8a ) are operated as a generator, wherein the electrical energy, which of the motor-driven drive unit ( 8a ) or ( 8b ), which is electrical energy generated by the regenerative operation of the other drive unit ( 8b ) or ( 8a ) is won. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl Drehmoment von der Antriebswelle (4) als auch Drehmoment von den motorisch betriebenen Antriebseinheiten (8a) und (8b) den zwei Abtriebswellen (2) und (3) zugeführt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that both torque from the drive shaft ( 4 ) as well as torque from the motor-driven drive units ( 8a ) and ( 8b ) the two output shafts ( 2 ) and ( 3 ) is supplied. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den zwei Abtriebswellen (2) und (3) kein Drehmoment von der Antriebswelle (4) zugeführt wird, wobei die beiden Antriebseinheiten (8a) und (8b) motorisch oder generatorisch betrieben werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the two output shafts ( 2 ) and ( 3 ) no torque from the drive shaft ( 4 ), wherein the two drive units ( 8a ) and ( 8b ) can be operated by motor or generator. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den zwei Abtriebswellen (2) und (3) Drehmoment von der Antriebswelle (4) zugeführt wird und allein eine der beiden Antriebseinheiten (8a) oder (8b) motorisch oder generatorisch betrieben wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the two output shafts ( 2 ) and ( 3 ) Torque from the drive shaft ( 4 ) and only one of the two drive units ( 8a ) or ( 8b ) is operated by motor or generator. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den zwei Abtriebswellen (2) und (3) Drehmoment von der Antriebswelle (4) zugeführt wird und eine der beiden Antriebseinheiten (8a) oder (8b) motorisch und die andere der beiden Antriebseinheiten (8a) oder (8b) generatorisch betrieben wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the two output shafts ( 2 ) and ( 3 ) Torque from the drive shaft ( 4 ) and one of the two drive units ( 8a ) or ( 8b ) motor and the other of the two drive units ( 8a ) or ( 8b ) is operated as a generator. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den zwei Abtriebswellen (2) und (3) kein Drehmoment von der Antriebswelle (4) zugeführt wird und eine der beiden Antriebseinheiten (8a) oder (8b) motorisch und die andere der beiden Antriebseinheiten (8a) oder (8b) generatorisch betrieben wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the two output shafts ( 2 ) and ( 3 ) no torque from the drive shaft ( 4 ) and one of the two drive units ( 8a ) or ( 8b ) motor and the other of the two drive units ( 8a ) or ( 8b ) is operated as a generator. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den zwei Abtriebswellen (2) und (3) kein Drehmoment von der Antriebswelle (4) zugeführt wird und beide Antriebseinheiten (8a) und (8b) motorisch mit unterschiedlicher Drehrichtung betrieben werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the two output shafts ( 2 ) and ( 3 ) no torque from the drive shaft ( 4 ) and both drive units ( 8a ) and ( 8b ) are operated by motor with different direction of rotation. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb der Antriebseinheiten (8a) und (8b) der angetriebenen Achse in Abhängigkeit des Betriebes der Antriebseinheiten (8a) und (8b) einer weiteren angetriebenen Achse erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the operation of the drive units ( 8a ) and ( 8b ) of the driven axle depending on the operation of the drive units ( 8a ) and ( 8b ) of a further driven axle.
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