DE102007021238A1

DE102007021238A1 - Achs-bzw. Ausgleichsgetriebe für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102007021238A1
Application number: DE102007021238A
Authority: DE
Inventors: Karsten Fabian
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2007-05-07
Filing date: 2007-05-07
Publication date: 2008-11-13

Abstract

Achsgetriebe für Fahrzeuge, mit einer linken und einer rechten Abtriebswelle, wobei eine elektrische Maschine vorgesehen ist, die mit dem Achsgetriebe in Wirkverbindung steht und die dazu vorgesehen ist, in manchen Betriebszuständen ein Drehmoment zu erzeugen, welches ein Differenzmoment zwischen den beiden Abtriebswellen erzeugt, so dass die beiden Abtriebswellen dann unterschiedlich große Drehmomente übertragen können.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Achs- bzw. Ausgleichsgetriebe für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Ein derartiges Achsgetriebe ist aus der DE 103 29 770 A1 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Achs- bzw. Ausgleichsgetriebe zu schaffen, das in konstruktiv einfacher und kostengünstiger Weise eine Beeinflussung der von den Abtriebswellen übertragenen Drehmomente und somit eine Stabilisierung des Fahrzustands eines mit einem derartigen Achsgetriebe ausgestatteten Fahrzeugs ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Achsgetriebe für Fahrzeuge, das eine linke und eine rechte Abtriebswelle aufweist. Das Grundprinzip der Erfindung besteht darin, dass eine elektrische Maschine vorgesehen ist, die mit dem Achsgetriebe in Wirkverbindung steht und die dazu vorgesehen ist, in manchen Betriebszuständen ein Drehmoment zu erzeugen, welches ein Differenzmoment zwischen den beiden Abtriebswellen bewirkt. Die elektrische Maschine wird vorzugsweise in Abhängigkeit diverser Parameter, welche den Fahrzustand bzw. die Stabilität des Fahrzeugs beschreiben, so angesteuert, dass der Fahrzustand durch geeignete Drehmomentenverteilung auf die beiden Abtriebswellen stabilisiert wird. Eingangsparameter für eine die elektrische Maschine ansteuernde Elektronik können sein, Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeuglängsbeschleunigung, Fahrzeugquerbeschleunigung, Gierrate etc.
Entsprechend herkömmlichen Achsgetrieben von heckgetriebenen Fahrzeugen kann das Achsgetriebe von einem Kegelritzel angetrieben sein. Das Kegelritzel treibt dann ein Tellerrad des Achsgetriebes an. Das Tellerrad ist dann drehfest mit einem „Korb" verbunden. In dem Korb sind zwei bzw. mehrere Zahnräder gelagert, die als Ausgleichsräder fungieren. Bei den Ausgleichsrädern kann es sich um Kegelräder handeln. Die Ausgleichsräder stehen mit Zahn- bzw. Kegelrädern in Eingriff, die an den „inneren Enden" der beiden Abtriebswellen angeordnet sind. Die Ausgleichsräder ermöglichen eine Relativdrehung der beiden Abtriebswellen, was z. B. bei Kurvenfahrten erforderlich ist.
Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung steht die elektrische Maschine mit den Ausgleichsrädern in Wirkverbindung. „In Wirkverbindung stehen" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass mittels der elektrischen Maschine ein Drehmoment auf die Ausgleichräder ausgeübt werden kann. Während bei konventionellen Ausgleichsgetrieben die Ausgleichsräder eine „Drehmomentwaage" darstellen, d. h. bewirken, dass beide Abtriebsräder stets das selbe Drehmoment übertragen, kann gemäß der Erfindung mittels der elektrischen Maschine gezielt ein Differenzmoment erzeugt werden. „Differenzmoment" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die eine Abtriebswelle ein größeres Drehmoment überträgt als die andere Abtriebswelle, was in kritischen Fahrzuständen zur Stabilisierung des Fahrzeugs eingesetzt werden kann.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die elektrische Maschine über einen Kegelradtrieb und/oder eine Stirnradstufe mit mindestens einer Welle eines Ausgleichsrads des Achsgetriebes drehgekoppelt.
Bei einer anderen Ausführungsform gemäß der Erfindung ist die elektrische Maschine über ein Planetengetriebe mit dem Achsgetriebe gekoppelt. Das Planetengetriebe weist eine erste „Drehkomponente" auf, bei der es sich um einen Planententräger handeln kann, die bzw. der von der elektrischen Maschine antreibbar ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Planetengetriebe zwei Sätze von Planentenrädern auf. Die Planetenräder des ersten Satzes sind jeweils über eine Planetenradwelle mit jeweils einem zugeordneten Planetenrad des zweiten Satzes Planetenräder drehgekoppelt.
Die Planetenradwellen können in dem Planetenträger gelagert sein.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Planetengetriebe ein erstes Sonnenrad auf, das mit dem Korb des Achsgetriebes drehgekoppelt ist und das mit den Planetenrädern des ersten Planetenradsatzes kämmt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist ein zweites Sonnenrad vorgesehen, das mit einer der Abtriebswellen des Achsgetriebes drehgekoppelt ist, bzw. das unmittelbar auf einer der Abtriebswellen angeordnet ist. Das zweite Sonnenrad kämmt dann mit den Planetenrädern des zweiten Planetenradsatzes.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung"; und
2 ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.
1 zeigt ein Achsgetriebe 1, das einen Korb 2, ein damit verbundenes Tellerrad 3 und ein Kegelritzel 4 aufweist, welches das Tellerrad 3 und den Korb 2 antreibt. In dem Korb 2 sind Ausgleichsräder 5, 6 über zugeordneten Ausgleichswellen 7, 8 gelagert. Das Ausgleichsgetriebe 1 weist ferner eine linke Abtriebswelle 9 und eine rechte Abtriebswelle 10 auf. An den inneren Enden der Abtriebswellen 9, 10 ist jeweils ein Kegelrad 11, 12 angeordnet. Die Kegelräder 11, 12 stehen mit den Ausgleichsrädern 5, 6 in Eingriff.
Bei Geradeausfahrt treibt das Kegelritzel 4 den Korb 2 an und dieser wiederum dreht über die Ausgleichsräder 5, 6 und die Kegelräder 11, 12 die Abtriebswellen 9, 10 mit gleicher Geschwindigkeit. Bei Kurvenfahrt ermöglichen die Ausgleichsräder 5, 6 die zur Kompensation der unterschiedlichen Kurvenradien erforderliche Relativdrehung der beiden Abtriebswellen 9, 10.
Im Unterschied zu herkömmlichen Achsgetrieben weist das Achsgetriebe 1 an jeder der beiden Ausgleichswellen 7, 8 ein weiteres Kegelrad 13, 14 auf. Die beiden Kegelräder 13, 14 stehen mit einem Kegelrad 15 in Eingriff. Das Kegelkrad 15 ist auf einer Hohlwelle 16 angeordnet, die aus dem Korb 2 koaxial zur Abtriebswelle 10 herausgeführt ist, wobei die Abtriebswelle 10 sich innerhalb der Hohlwelle 16 erstreckt. Am „äußeren Ende" der Hohlwelle 16 ist ein Stirnrad 17 angeordnet. Das Stirnrad 17 kämmt mit einem Ritzel 18, das auf einer Welle 19 einer elektrischen Maschine 20 angeordnet ist. Mittels der elektrischen Maschine 20 ist es möglich, über das Ritzel 18, das Stirnrad 17, die Hohlwelle 16 und das Kegelrad 15 ein Drehmoment auf die Ausgleichsräder 13, 14 auszuüben und somit ein Differenzmoment zwischen den beiden Abtriebswellen 9, 10 zu erzeugen. Dies ermöglicht es, in Abhängigkeit vom Fahrzustand unterschiedlich große Drehmomente an den beiden Abtriebswellen 9, 10 darzustellen. Durch gezielten Drehmomenteingriff in Abhängigkeit verschiedener Fahrzustandsparameter kann somit mittels des Elektromotors 20 der Fahrzustand des Fahrzeugs stabilisiert werden.
Vollständigkeitshalber sei noch auf eine Sperrkupplung 21' hingewiesen. In der hier gezeigten Stellung ist die Sperrkupplung 21' geöffnet, was eine Drehung der beiden Ausgleichsräder 13, 14 und somit eine Relativdrehung der beiden Abtriebswellen 9, 10 ermöglicht. In geschlossenem Zustand der Sperrkupplung 21' koppelt diese die Hohlwelle 16 mit der rechten Abtriebswelle 10. In geschlossenem Zustand drehen also die beiden Abtriebswellen 9, 10, die Hohlwelle 16 und der Korb 2 stets mit derselben Geschwindigkeit.
Das in 1 gezeigte Achsgetriebe kann in folgenden fünf Betriebsmodi betrieben werden:

1. Elektrische Maschine 21 bremsend, Kupplung 21' geöffnet, woraus sich eine Momentenverteilung nach rechts ergibt.
2. Elektrische Maschine 20 antreibend, Sperrkupplung 21 offen, woraus sich eine Momentenverteilung nach links ergibt.
3. Elektrische Maschine 20 neutral, Sperrkupplung 21 geschlossen, wodurch sich eine Sperrung des Achsgetriebes 1 ergibt.
4. Elektrische Maschine 20 bremsend, Sperrkupplung 21 geschlossen, was ein rekuperierendes Bremsen ermöglicht.
5. Elektrische Maschine 20 antreibend, Sperrkupplung 21 geschlossen, was ein elektrisches Boosten, d. h. eine Unterstützung des mechanischen Antriebs durch die elektrische Maschine 20 ermöglicht.

2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Achsgetriebes 1 gemäß der Erfindung. Das Achsgetriebe 1 weist ebenfalls einen Korb 2 mit einem Tellerrad 3 auf, das von einem Antriebsritzel 4 angetrieben wird. In dem Korb 2 sind die beiden Ausgleichsräder 5, 6 gelagert. In Eingriff mit den beiden Ausgleichsrädern 5, 6 stehen die beiden Kegelräder 11, 12, die mit den beiden Abtriebswellen 9 bzw. 10 verbunden sind.
Neben dem eigentlichen Achsgetriebe 1 ist der Elektromotor 20 angeordnet, dessen Ritzel 18 über ein Planetengetriebe 21 mit dem Achsgetriebe 1 „in Wirkverbindung" steht.
Im Folgenden werden Details des Planetengetriebes 21 erläutert. Das Planetengetriebe 21 weist ein erstes Sonnenrad 22 und ein zweites Sonnenrad 23 auf. Das erste Sonnenrad 22 ist über eine Hohlwelle 24, durch die die Antriebswelle 10 verläuft, mit dem Korb 2 des Achsgetriebes 1 drehgekoppelt. Das zweite Sonnenrad 23 ist drehfest mit der Abtriebswelle 10 verbunden.
Das Planetengetriebe 21 weist ferner einen Planetenträger 25 auf, der mit dem Ritzel 18 kämmt. In dem Planetenträger 25 sind in Umfangsrichtung verteilt mehrere Planetenradwellen 26, 27 gelagert.
Ein erster Planetensatz mit Planetenrädern 28, 29 kämmt mit dem ersten Sonnenrad 22. Die Planetenräder 28, 29 des ersten Planetensatzes sind jeweils auf der zugeordneten Planetenradwelle 26 bzw. 27 angeordnet.
Planetenräder 30, 31 eines zweiten Planetensatzes kämmen mit dem zweiten Sonnenrad 23. Die Planetenräder 30, 31 des zweiten Planetensatzes sind jeweils drehfest auf der zugeordneten Planetenradwelle 26 bzw. 27 angeordnet.
Wie unmittelbar aus 2 ersichtlich ist, kann mittels der elektrischen Maschine 20 über das Planetengetriebe 21, das in Wirkverbindung mit dem Achsgetriebe 1 steht, ein Differenzmoment zwischen den beiden Abtriebswellen 9, 10 erzeugt werden und somit in ähnlicher Weise wie bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel durch unterschiedliche Drehmomente an den beiden Abtriebswellen 9, 10 das Fahrzeug in kritischen Fahrzuständen stabilisiert werden.
Vollständigkeitshalber sei auch hier auf die Sperrkupplung 21' hingewiesen, mittels der die rechte Abtriebswelle 10 und der Korb 2 drehfest miteinander gekoppelt werden können. In dem hier gezeigten Zustand ist die Sperrkupplung 21 geöffnet, d. h. die Abtriebswelle 10 kann sich relativ zu dem Korb 2 drehen. Bei geschlossener Sperrkupplung 21' hingegen ist die rechte Abtriebswelle 10 drehfest mit dem Korb 2 und somit auch drehfest mit der linken Abtriebswelle 9 gekoppelt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10329770 A1 [0002]

Claims

Achsgetriebe (1) für Fahrzeuge, mit einer linken und einer rechten Abtriebswelle (9, 10), dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Maschine (2) vorgesehen ist, die mit dem Achsgetriebe (1) in Wirkverbindung steht und die dazu vorgesehen ist, in manchen Betriebszuständen ein Drehmoment zu erzeugen, welches ein Differenzmoment zwischen den beiden Abtriebswellen (9, 10) erzeugt, so dass die beiden Abtriebswellen (9, 10) dann unterschiedlich große Drehmomente übertragen können.
Achsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Achsgetriebe (1) ferner folgendes aufweist: • Ein Antriebsritzel, insbesondere ein Kegelritzel (4), • ein Tellerrad (3), das von dem Antriebs- bzw. Kegelritzel (4) angetrieben wird, • einen Korb (2), der von dem Tellerrad (3) angetrieben wird, • Zahn- bzw. Kegelräder (11, 12), von denen eines an einem Endabschnitt der linken und ein anderes an einem Endabschnitt der rechten Abtriebswelle (9, 10) angeordnet ist, und • mindestens zwei in dem Korb (2) gelagerte Zahn- bzw. Kegelräder (5, 6), die als Ausgleichsräder fungieren, und die mit den an den Endabschnitten der Abtriebswellen (9, 10) angeordneten Zahn- bzw. Kegelrädern (11, 12) in Eingriff stehen und eine Relativdrehung der beiden Abtriebswellen (9, 10) ermöglichen.
Achsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine mit den Ausgleichsrädern (5, 6) in Wirkverbindung steht.
Achsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (20) über einen Zahnradantrieb, insbesondere über einen Kegelradtrieb (13, 15) mit Wellen (7, 8) der Ausgleichsräder (5, 6) gekoppelt ist.
Achsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (20) über ein Planetengetriebe (21) mit dem Achsgetriebe (1) in Wirkverbindung steht, wobei die elektrische Maschine eine erste Drehkomponente (25) des Planetengetriebes (21) antreibt.
Achsgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drehkomponente (25) ein Planetenträger ist.
Achsgetriebe nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (21) zwei Sätze von Planetenrädern (28, 29; 30, 31) aufweist, wobei die Planetenräder (28, 29) des ersten Satzes jeweils über eine Welle (26, 27) mit jeweils einem zugeordneten Planetenrad (30, 31) des zweiten Satzes drehgekoppelt sind.
Achsgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wellen (26, 27) in dem Planetenradträger (25) gelagert sind.
Achsgetriebe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetengetriebe (21) ein erstes Sonnenrad, (22) aufweist, das mit dem Korb (2) des Achsgetriebes (1) drehgekoppelt ist und das mit den Planetenrädern (28, 29) des ersten Satzes kämmt.
Achsgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Sonnenrad (23) vorgesehen ist, das mit einer der beiden Abtriebswellen (9, 10) drehgekoppelt ist und das mit den Planetenrädern (30, 31) des zweiten Satzes kämmt.
Achsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sperrkupplung vorgesehen ist, die in geöffnetem Zustand eine Relativdrehung der Abtriebswellen (9, 10) ermöglicht und die in geschlossenem Zustand eine Relativdrehung der Abtriebswellen (9, 10) sperrt.