DE102010045502A1 - Achsantriebseinrichtung für Torque-Vectoring and Torque-Splitting - Google Patents

Achsantriebseinrichtung für Torque-Vectoring and Torque-Splitting Download PDF

Info

Publication number
DE102010045502A1
DE102010045502A1 DE102010045502A DE102010045502A DE102010045502A1 DE 102010045502 A1 DE102010045502 A1 DE 102010045502A1 DE 102010045502 A DE102010045502 A DE 102010045502A DE 102010045502 A DE102010045502 A DE 102010045502A DE 102010045502 A1 DE102010045502 A1 DE 102010045502A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
wheels
drive
differential
drive device
torque
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102010045502A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102010045502B4 (de
Inventor
Michael Wein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Priority to DE102010045502.4A priority Critical patent/DE102010045502B4/de
Publication of DE102010045502A1 publication Critical patent/DE102010045502A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102010045502B4 publication Critical patent/DE102010045502B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/34Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles
    • B60K17/356Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having fluid or electric motor, for driving one or more wheels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/02Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of clutch
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48Parallel type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K7/00Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
    • B60K7/0007Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel the motor being electric
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K7/00Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
    • B60K2007/0061Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel the motor axle being parallel to the wheel axle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2720/00Output or target parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2720/40Torque distribution
    • B60W2720/406Torque distribution between left and right wheel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62Hybrid vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arrangement And Driving Of Transmission Devices (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung zum Antreiben von zwei Rädern (5) einer Achse (3) eines Kraftfahrzeugs (1), mit einem Verbrennungsmotor (6), einem in einem Antriebsstrang (7) zwischen dem Verbrennungsmotor (6) und den Rädern (5) angeordneten Differenzial (17) oder Umlenkgetriebe (21), sowie zwei Elektromaschinen (19), die jeweils zwischen dem Differenzial (17) oder Umlenkgetriebe (21) und einem der Räder (5) angeordnet sind. Um es zu ermöglichen, nicht nur das Antriebsmoment der Elektromaschinen (19) sondern auch das Antriebsmoment des Verbrennungsmotors (6) zum Torque-Vectoring zu nutzen, das Antriebsmoment des Verbrennungsmotors (6) zum Torque-Splitting beliebig auf die Räder (5) der Achse (3) aufzuteilen und um die Räder (5) der Achse (3) rein elektrisch antreiben zu können, ohne dass große Teile des Antriebsstrangs (7) mitgeschleppt werden müssen, ist erfindungsgemäß zwischen dem Differenzial (17) oder Umlenkgetriebe (21) und jeder Elektromaschine (19) eine steuer- und/oder regelbare Kupplung (20) angeordnet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung zum Antreiben von zwei Rädern einer Achse eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine derartige Antriebseinrichtung ist in Heinz Schäfer, „Neue elektrische Antriebskonzepte für Hybridfahrzeuge", S. 193 bis 197 beschrieben. Die Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb umfasst dort einen Verbrennungsmotor, der die Räder der Vorder- und der Hinterachse jeweils über ein Achsdifferenzial antreibt, sowie zwei kompakte baugleiche Elektromaschinen, die in das Differenzial der Hinterachse integriert sind, wobei sie topfförmig um die vom Differenzial zu den Rädern führenden Abtriebswellen herum angeordnet sind. Beide Elektromaschinen können unabhängig voneinander sowohl motorisch als auch generatorisch betrieben werden. Dieselbe Antriebseinrichtung ist auch in einem Fachartikel mit dem Titel „Radmomente auf Zuteilung" in Automobil KONSTRUKTION vom 28.11.2008 beschrieben.
  • Mit der bekannten Antriebseinrichtung lässt sich ein hybrides elektromechanisches Überlagerungsgetriebe realisieren, mit dem die Antriebsmomente der beiden Elektromaschinen variabel auf ein oder beide Räder der Hinterachse verteilt werden können. Auf diese Weise kann mit Hilfe der Elektromaschinen an den beiden Hinterrädern ein Differenzmoment erzeugt werden, um das Giermoment des Kraftfahrzeugs zu beeinflussen. Die Erzeugung eines derartigen Differenzmoments wird auf dem Fachgebiet auch als Torque-Vectoring bezeichnet. Wenn die Elektromaschinen weder motorisch noch generatorisch betrieben werden, verhält sich das Überlagerungsgetriebe wie ein offenes Differenzial.
  • Jedoch kann mit der bekannten Antriebseinrichtung beim Torque-Vectoring an den Rädern der Hinterachse nur ein bestimmtes maximales Differenzmoment erzeugt werden, indem eine der beiden Elektromaschinen motorisch und die andere generatorisch betrieben wird. Hingegen kann das vom Verbrennungsmotor über den Antriebsstrang zur Hinterachse zugeführte Antriebsmoment, das zumindest in den unteren Gängen in der Regel deutlich höher ist als das Antriebsmoment der Elektromaschinen, nicht zum Torque-Vectoring an den Rädern der Hinterachse genutzt werden.
  • Außerdem ist es mit der bekannten Antriebseinrichtung auch nicht möglich, das gesamte Antriebsmoment bzw. das Antriebsmoment des Verbrennungsmotors in einem gewünschten Verhältnis auf die Räder der Hinterachse aufzuteilen, was auf dem Fachgebiet auch als Torque-Splitting bezeichnet wird.
  • Wenn bei der bekannten Antriebseinrichtung die Räder der Hinterachse rein elektrisch, d. h. allein mittels der beiden motorisch betriebenen Elektromaschinen angetrieben werden, muss darüber hinaus der gesamte hintere Teil des Antriebsstrangs zwischen dem Verbrennungsmotor und den Elektromaschinen mitgeschleppt werden, wodurch in unerwünschter Weise hohe Verlustleistungen erzeugt werden. Noch ungünstiger wird die Situation dort, wo die Verteilung der Antriebsmomente auf die Vorder- und Hinterachse über ein Mittendifferenzial erfolgt, da dann im Falle eines rein elektrischen Antriebs der Hinterachse auch noch der gesamte vordere Teil des Antriebsstrangs zwischen dem Mittendifferenzial und den Rädern der Vorderachse mitgeschleppt werden muss.
  • Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass nicht nur das Antriebsmoment der Elektromaschinen sondern auch das Antriebsmoment des Verbrennungsmotors zum Torque-Vectoring genutzt werden kann, dass das Antriebsmoment des Verbrennungsmotors zum Torque-Splitting beliebig auf die Räder der Achse aufgeteilt werden kann, und dass die Räder der Achse rein elektrisch angetrieben werden können, ohne dass große Teile des Antriebsstrangs mitgeschleppt werden müssen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen dem Differenzial oder Umlenkgetriebe und jeder Elektromaschine eine steuer- und/oder regelbare Kupplung angeordnet ist. Die beiden Kupplungen können im hybriden Betrieb als Torque-Splitter verwendet werden, um auch das Antriebsmoment des Verbrennungsmotors nach Bedarf auf die Räder der Achse aufzuteilen bzw. können zum Torque-Vectoring allein oder zusammen mit den Elektromaschinen genutzt werden, um an den beiden Rädern der Achse ein Differenzmoment zu erzeugen. Wenn die beiden Räder der Achse rein elektrisch, d. h. allein durch die beiden Elektromaschinen, angetrieben werden sollen, können beide Kupplungen ganz geöffnet werden, um ein Mitschleppen der jenseits der Kupplungen gelegenen Teile des Antriebsstrangs zu vermeiden.
  • Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung mit den beiden Elektromaschinen ermöglicht es zudem, sämtliche Funktionen eines Parallel-Hybridantriebs auszuführen, d. h. Verstärkung des Antriebsmoments des Verbrennungsmotors wahlweise für eines oder beide Räder der Achse (Boosten), Rückgewinnung von Energie durch generatorischen Betrieb von beiden Elektromaschinen bei abgestelltem Verbrennungsmotor (Rekuperation), sowie generatorischer Betrieb der beiden Elektromaschinen während des Betriebs des Verbrennungsmotors, um den Verbrennungsmotor in einem anderen, optimalen Betriebspunkt zu betreiben (Lastpunktanhebung).
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die beiden Kupplungen steuerbar und regelbar sind, das erstere um die Kupplungen vollständig zu öffnen, wenn die Räder der Achse auf Wunsch des Fahrers rein elektrisch angetrieben werden sollen, und das letztere, um jede der beiden Kupplungen entsprechend der Momentenanforderung des zugehörigen Rades so zu regeln, dass das angeforderte Moment übertragen wird.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die beiden Kupplungen auch zum Ausgleich von unterschiedlichen Drehzahlen an den Rädern der Achse zu nutzen, wie es zum Beispiel bei Kurvenfahrten erforderlich ist. Dabei erfolgt der Drehzahlausgleich zweckmäßig durch eine entsprechende Regelung der beiden Kupplungen, zum Beispiel indem die Drehzahlen der Räder der Vorderachse gemessen werden und beim Auftreten einer Drehzahldifferenz durch die Regelung der Kupplungen an den Rädern der Hinterachse eine entsprechende Drehzahldifferenz eingestellt wird. Auf diese Weise kann auf ein Differenzial in der Hinterachse verzichtet und an Stelle des Differenzials ein preiswerteres Umlenkgetriebe verwendet werden, bei dem die beiden zu den Rädern der Achse führenden Abtriebswellen stets mit gleicher Drehzahl angetrieben werden, während die Anpassung der Drehzahl hinter dem Umlenkgetriebe mittels der beiden Kupplungen erfolgt.
  • Bei den beiden Kupplungen handelt es sich vorzugsweise um Lamellenkupplungen, bei denen sich eine gewünschte Drehzahldifferenz zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Kupplungen durch Veränderung des Anpressdrucks der beiden drehfest mit dem Eingang bzw. dem Ausgang jeder Kupplung verbundenen Kupplungselemente und damit der Schlupf zwischen den beiden Kupplungselementen einstellen lässt. Wenn als Kupplungen Viskokupplungen eingesetzt werden, kann die Drehzahldifferenz auch durch Veränderung des Füllungsgrades der Kupplungen eingestellt werden.
  • Die Aufteilung des Antriebsmoments des Verbrennungsmotors auf die beiden Räder der Achse kann ebenfalls durch Veränderung des Anpressdrucks der beiden Kupplungselemente vorgenommen werden. Durch Einstellung von unterschiedlichen Anpressdrücke an den beiden Kupplungen ist es beim Torque-Splitting möglich, das Antriebsmoment des Verbrennungsmotors in einem beliebigen Verhältnis auf die Räder der Achse aufzuteilen und die Aufteilung des Antriebsmoments des Verbrennungsmotors beim Torque-Vectoring so vorzunehmen, dass ein beliebiges gewünschtes Differenzmoment an den beiden Rädern der Achse erzeugt wird. Daneben können jedoch sowohl beim Torque-Splitting als auch beim Torque-Vectoring zusätzlich die beiden Elektromaschinen so betrieben werden, dass sie unterschiedliche Antriebsmomente erzeugen, um die Aufteilung des Antriebsmoments des Verbrennungsmotors auf die Räder der Achse bzw. die Erzeugung des Differenzmoments zu unterstützen.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass jede der Elektromaschinen ein Untersetzungsgetriebe umfasst, so dass die Elektromaschinen mit hohen Drehzahlen betrieben und diese Drehzahlen dann mittels des Getriebes an die geforderte Drehzahl der Räder der Achse angepasst werden können.
  • Vorteilhaft umfasst der Antriebsstrang ein Mittendifferenzial, das zweckmäßig als momentenfühlendes Differenzial ausgebildet ist. An Stelle des Mittendifferenzials kann jedoch auch ein Kupplung vorgesehen werden, mit der das Antriebsmoment des Verbrennungsmotors wahlweise entweder auf beiden Achsen aufgeteilt oder ausschließlich einer der beiden Achsen zugeführt werden kann.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
  • 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung;
  • 2 eine schematische Darstellung entsprechend 1 mit einer anderen erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung.
  • Die in der Zeichnung schematisch dargestellten allradgetriebenen Kraftfahrzeuge 1 besitzen eine Vorderachse 2 und eine Hinterachse 3, die jeweils zwei Vorder- bzw. Hinterräder 4 bzw. 5 aufweisen. Das Kraftfahrzeug 1 besitzt weiter eine Antriebseinrichtung zum Antreiben der Vorderräder 4 und der Hinterräder 5.
  • Die Antriebseinrichtung umfasst einen Verbrennungsmotor 6, der durch einen Antriebsstrang 7 mit den Vorderrädern 4 und den Hinterrädern 5 verbunden ist. Der Antriebsstrang 7 umfasst ein hinter dem Verbrennungsmotor 6 angeordnetes Getriebe 8, das als schaltbares Getriebe oder als Automatikgetriebe ausgebildet sein kann, sowie ein hinter dem Getriebe 8 angeordnetes Mittendifferenzial 9 zur Verteilung des Antriebsmoments des Verbrennungsmotors 6 auf die Vorderachse 2 und die Hinterachse 3. Bei dem Mittendifferenzial 9 handelt es sich um ein momentenfühlendes Differenzial, an dessen Stelle auch eine Kupplung (nicht dargestellt) vorgesehen werden könnte. Hinter dem Mittendifferenzial 9 verzweigt sich der Antriebsstrang 7 in einen vorderen und einen hinteren Teil 10 bzw. 11.
  • Der vordere Teil 10 des Antriebsstrangs 7 umfasst eine Kardanwelle 12 und ein durch die Kardanwelle 12 mit dem Mittendifferenzial 9 verbundenes Vorderachsdifferenzial 14 auf der Vorderachse 2, sowie zwei vom Vorderachsdifferenzial 14 zu den Vorderrädern 4 führende Abtriebswellen 15.
  • Bei dem in 1 dargestellten Kraftfahrzeug 1 umfasst der hintere Teil 11 des Antriebsstrangs 7 eine Kardanwelle 16, ein durch die Kardanwelle 16 mit dem Mittendifferenzial 9 verbundenes Hinterachsdifferenzial 17 auf der Hinterachse 3, zwei vom Hinterachsdifferenzial 17 zu den Hinterrädern 5 führende Abtriebswellen 18, zwei Elektromaschinen 19, von denen auf jeder Abtriebswelle 18 eine zwischen dem Hinterachsdifferenzial 17 und einem der Hinterräder 5 angeordnet ist, sowie zwei steuer- und regelbare Kupplungen 20, von denen auf jeder Abtriebswelle 18 eine zwischen dem Hinterachsdifferenzial 17 und einer der Elektromaschinen 19 angeordnet ist.
  • Bei dem Kraftfahrzeug 1 in 2 umfasst der hintere Teil 11 des Antriebsstrangs 7 an Stelle des Hinterachsdifferenzials 17 ein Umlenkgetriebe 21, welches das Antriebsmoment des Verbrennungsmotors 8 stets zu gleichen Teilen auf die beiden Abtriebswellen 18 verteilt und diese stets mit gleicher Drehzahl antreibt.
  • Bei den beiden Elektromaschinen 19 handelt es sich um kompakte baugleiche Elektromaschinen 19 mit einem integrierten Untersetzungsgetriebe 22, vorzugsweise in Form eines Planetengetriebes. Die Elektromaschinen 19 sind jeweils topfförmig um eine der Abtriebswellen 18 herum angeordnet, wobei ihr Rotor über das Untersetzungsgetriebe 22 mit einem der Hinterräder 5 verbunden ist. Jede der beiden Elektromaschinen 19 kann unabhängig von der anderen Elektromaschine 19 und unabhängig vom Verbrennungsmotor 6 wahlweise motorisch oder generatorisch betrieben werden. Die Elektromaschinen 19 können mit Hilfe eines Steuergeräts (nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs 1 in Abhängigkeit vom Fahrerwunsch gesteuert werden, um zum Beispiel die Hinterachse 3 rein elektrisch oder hybrid, d. h. sowohl durch den Verbrennungsmotor 6 und durch die Elektromaschinen 19 anzutreiben. Weiter können die beiden Elektromaschinen 19 bei abgestelltem Verbrennungsmotor, zum Beispiel bei Bergabfahrt oder beim Bremsen, im generatorischen Betrieb zur Energierückgewinnung eingesetzt werden. Die Elektromaschinen 19 können auch während des Betriebs des Verbrennungsmotors 6 generatorisch betrieben werden, um den Verbrennungsmotor 6 mit einem optimaleren Betriebspunkt zu betreiben. Die Elektromaschinen 19 können darüber hinaus vom Steuergerät in Abhängigkeit von dem vom Verbrennungsmotor 6 gelieferten Antriebsmoment und den Momentenanforderungen der Hinterräder 5 geregelt werden, um entsprechend der jeweiligen Momentenanforderung eines Hinterrades 5 den zu diesem Hinterrad übertragenen Anteil des Antriebsmoments des Verbrennungsmotors 6 durch ein zusätzliches Antriebsmoment der benachbarten motorisch betriebenen Elektromaschine 19 zu vergrößern oder durch generatorischen Betrieb der benachbarten Elektromaschine 19 zu verkleinern.
  • Die beiden Elektromaschinen 19 können unterschiedlich betrieben werden, indem zum Beispiel die eine Elektromaschine 19 motorisch und die andere Elektromaschine 19 generatorisch betrieben wird, um an den beiden Hinterrädern 5 ein Differenzmoment zu erzeugen (Torque-Vectoring), wie bei einer Kurvenfahrt, wo die Elektromaschine 19 an der Kurveninnenseite generatorisch und die Elektromaschine 19 an der Kurvenaußenseite motorisch angetrieben wird.
  • Da die beiden Elektromaschinen 19 jedoch ein begrenztes maximales Antriebsmoment aufweisen, ist auch das maximale Differenzmoment beim Torque-Vectoring mit Hilfe der Elektromaschinen 19 begrenzt. Dieser Nachteil kann durch die beiden steuer- und regelbaren Kupplungen 20 beseitigt werden, da sich durch eine entsprechende Regelung der Kupplungen 19 mittels des Steuergeräts auch das Antriebsmoment des Verbrennungsmotors 6 nutzen lässt, um ein nahezu beliebiges Differenzmoment an den Hinterrädern 5 einzustellen, insbesondere in den unteren Gängen des Schaltgetriebes 8, in denen das Antriebsmoment des Verbrennungsmotors 6 bedeutend höher als dasjenige der beiden Elektromaschinen 19 ist. Weiter können die beiden Kupplungen 19 als Torque-Splitter genutzt werden, um das Antriebsmoment des Verbrennungsmotors 6 in einem beliebigen Verhältnis auf die beiden Hinterräder 5 aufzuteilen, und zwar nicht nur beim Torque-Vectoring. Darüber hinaus können die beiden Kupplungen 19 für einen rein elektrischen Antrieb der Hinterachse 3 mittels der beiden Elektromaschinen 19 ganz geöffnet oder ausgerückt werden, um den vor den Kupplungen 19 gelegenen hinteren Teil 11 des Antriebsstrangs 7, das Mittendifferenzial 9 und den vorderen Teil 12 des Antriebsstrangs 7 von den durch die Elektromaschinen 19 angetriebenen Abtriebswellen 18 abzukuppeln, um Reibungsverluste durch Mitschleppen dieser Teile des Antriebsstrangs 7 zu verhindern.
  • Bei dem in 1 dargestellten Kraftfahrzeug mit dem Hinterachsdifferenzial 17 wird das Hinterachsdifferenzial 17 gesperrt, wenn die beiden Kupplungen 19 als Torque-Splitter oder zum Torque-Vectoring verwendet werden, da das Hinterachsdifferenzial 17 ansonsten für einen Ausgleich der unterschiedlichen Antriebsmomente sorgen würde.
  • Aus diesem Grund wird das in 2 dargestellte Kraftfahrzeug 1 mit dem Umlenkgetriebe 21 auf der Hinterachse 3 bevorzugt. Die beiden Kupplungen 19 übernehmen dort die Funktion des Differenzials 17, indem die beiden Kupplungselemente der einen und der anderen Kupplung 19 mit unterschiedlichen Drücken gegeneinander angepresst werden. Dadurch wird zwischen der mit gleicher Drehzahl angetriebenen Eingangsseite und der Ausgangsseite der beiden Kupplungen 19 ein unterschiedlicher Schlupf erzeugt, so dass sich die Hinterräder 5 mit unterschiedlicher Drehzahl drehen, zum Beispiel bei einer Kurvenfahrt.
  • Wenn an den Hinterrädern 5 beider Kraftfahrzeuge 1 keine unterschiedlichen Antriebsmomente oder Differenzmomente benötigt werden, wie zum Beispiel bei Geradeausfahrt, werden die beiden Kupplungen 19 ganz geschlossen. In diesem Fall verhält sich bei dem in 1 dargestellten Kraftfahrzeug das Hinterachsdifferenzial 17 wie ein herkömmliches offenes Differenzial. In dieser Betriebsart hat das in 1 dargestellte Kraftfahrzeug mit dem Hinterachsdifferenzial 17 gegenüber dem Kraftfahrzeug in 2 Vorteile, da das Hinterachsdifferenzial 17 einen verlustarmen Betrieb ohne die Notwendigkeit eines Regelungsaufwandes zur Regelung der beiden Kupplungen 19 gestattet, wenn die letzteren nicht als Torque-Splitter genutzt werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Kraftfahrzeug
    2
    Vorderachse
    3
    Hinterachse
    4
    Vorderräder
    5
    Hinterräder
    6
    Verbrennungsmotor
    7
    Antriebsstrang
    8
    Schaltgetriebe
    9
    Mittendifferenzial
    10
    vorderer Teil Antriebsstrang
    11
    hinterer Teil Antriebsstrang
    12
    Kardanwelle
    13
    14
    Vorderachsdifferenzial
    15
    Abtriebswellen Vorderachse
    16
    Kardanwelle
    17
    Hinterachsdifferenzial
    18
    Abtriebswellen Hinterachse
    19
    Elektromaschinen
    20
    Kupplungen
    21
    Umlenkgetriebe
    22
    Untersetzungsgetriebe
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Heinz Schäfer, „Neue elektrische Antriebskonzepte für Hybridfahrzeuge”, S. 193 bis 197 [0002]
    • „Radmomente auf Zuteilung” in Automobil KONSTRUKTION vom 28.11.2008 [0002]

Claims (12)

  1. Antriebseinrichtung zum Antreiben von zwei Rädern einer Achse eines Kraftfahrzeugs, mit einem Verbrennungsmotor, einem in einem Antriebsstrang zwischen dem Verbrennungsmotor und den Rädern angeordneten Differenzial oder Umlenkgetriebe, sowie zwei Elektromaschinen, die jeweils zwischen dem Differenzial oder Umlenkgetriebe und einem der Räder angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Differenzial (17) oder Umlenkgetriebe (21) und jeder Elektromaschine (19) eine steuer- und/oder regelbare Kupplung (20) angeordnet ist.
  2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kupplungen (20) steuer- und regelbar sind.
  3. Antriebseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungen (20) regelbar sind, um den Rädern (5) der Achse (3) unterschiedliche Antriebsmomente vom Verbrennungsmotor (6) zuzuführen.
  4. Antriebseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verbrennungsmotor (6) und den Rädern (5) der Achse (3) ein Umlenkgetriebe (21) angeordnet ist und dass die Kupplungen (20) regelbar sind, um die Räder (5) der Achse (3) mit unterschiedlichen Drehzahlen anzutreiben.
  5. Antriebseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (7) ein Mittendifferenzial (9) umfasst.
  6. Antriebseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittendifferenzial (19) ein momentenfühlendes Differenzial ist.
  7. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (7) eine Kupplung umfasst.
  8. Antriebseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich jede der beiden Elektromaschinen (19) unabhängig von der anderen motorisch oder generatorisch betreiben lässt.
  9. Antriebseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Elektromaschine (20) ein Getriebe (22) umfasst.
  10. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einer Antriebseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kupplungen (20) geregelt werden, um ein Antriebsmoment des Verbrennungsmotors (6) in einem gewünschten Verhältnis auf die beiden Räder (5) der Achse (3) aufzuteilen und/oder um an den beiden Rädern (5) der Achse (3) ein gewünschtes Differenzmoment zu erzeugen.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Differenzial (17) gesperrt wird, wenn das Antriebsmoment des Verbrennungsmotors (6) in einem ungleichen Verhältnis auf die beiden Räder (5) der Achse (3) aufgeteilt und/oder an den beiden Rädern (5) der Achse (3) ein Differenzmoment erzeugt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass beide Kupplungen (20) ganz geöffnet werden, um die beiden Räder (5) der Achse (3) durch die Elektromaschinen (19) rein elektrisch anzutreiben, ohne dass Teile des Antriebsstrangs (7) vor den Kupplungen (20) mitgeschleppt werden.
DE102010045502.4A 2010-09-15 2010-09-15 Achsantriebseinrichtung für Torque-Vectoring und Torque-Splitting Expired - Fee Related DE102010045502B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010045502.4A DE102010045502B4 (de) 2010-09-15 2010-09-15 Achsantriebseinrichtung für Torque-Vectoring und Torque-Splitting

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010045502.4A DE102010045502B4 (de) 2010-09-15 2010-09-15 Achsantriebseinrichtung für Torque-Vectoring und Torque-Splitting

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102010045502A1 true DE102010045502A1 (de) 2012-03-15
DE102010045502B4 DE102010045502B4 (de) 2016-03-24

Family

ID=45756146

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102010045502.4A Expired - Fee Related DE102010045502B4 (de) 2010-09-15 2010-09-15 Achsantriebseinrichtung für Torque-Vectoring und Torque-Splitting

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102010045502B4 (de)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012219742A1 (de) 2011-10-27 2013-05-02 Fachhochschule Köln (University of Applied Sciences Cologne) Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge
WO2014053126A1 (de) * 2012-10-01 2014-04-10 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Antriebsstrang
WO2014080279A1 (en) * 2012-11-22 2014-05-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power transmission apparatus for vehicle
EP2921332A1 (de) 2014-03-19 2015-09-23 Le Moteur Moderne SAS Antriebsstrang für ein Geländefahrzeug
DE102016219600A1 (de) * 2016-10-10 2018-04-12 Ford Global Technologies, Llc Verfahren und Vorrichtung zur Fahrdynamikregelung eines Kraftfahrzeugs mit geringer Spurweite
US10060523B2 (en) 2013-11-28 2018-08-28 Audi Ag Active differential and motor vehicle
CN108454757A (zh) * 2018-06-07 2018-08-28 平湖市伶俐童车厂 一种带离合的四驱儿童电动童车
DE102017219714A1 (de) * 2017-11-07 2019-05-09 Ford Global Technologies, Llc Hybridantrieb für Twinster-Antrieb
FR3084619A1 (fr) * 2018-08-02 2020-02-07 Valeo Equipements Electriques Moteur Architecture de traction pour vehicule automobile a repartition vectorielle de couple
CN113525060A (zh) * 2021-08-06 2021-10-22 蔺壮壮 一种混合动力车辆
CN115264046A (zh) * 2022-06-23 2022-11-01 中国第一汽车股份有限公司 一种带有犬牙离合器的车辆控制方法和控制装置
US11981873B2 (en) 2020-04-17 2024-05-14 Polaris Industries Inc. Torque vectoring for utility vehicles

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019204174A1 (de) 2019-03-26 2020-10-01 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit zuschaltbaren Allradantrieb

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004022373A1 (de) * 2002-09-03 2004-03-18 Magna Steyr Antriebsachse mit variabler momentenverteilung für ein krafftfahrzeug
DE10344972A1 (de) * 2003-09-27 2005-04-21 Zahnradfabrik Friedrichshafen Antriebsstrang eines Allradfahrzeuges und Verfahren zum Steuern und Regeln eines Antriebsstranges
DE102005026874A1 (de) * 2005-06-10 2006-12-14 Volkswagen Ag Vorrichtung und Verfahren zum Antrieb eines Fahrzeuges
DE102006028790A1 (de) * 2006-06-23 2008-01-03 Zf Friedrichshafen Ag Einrichtung zum Verteilen eines Antriebsmonentes auf wenigstens zwei Abtriebswellen einer Fahrzeugachse bzw. eines Achsgetriebes
DE102007031605A1 (de) * 2007-07-06 2009-01-22 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Hybridfahrzeug

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010017760A1 (de) * 2010-07-06 2012-01-12 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug mit einem derartigen Antriebssystem

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004022373A1 (de) * 2002-09-03 2004-03-18 Magna Steyr Antriebsachse mit variabler momentenverteilung für ein krafftfahrzeug
DE10344972A1 (de) * 2003-09-27 2005-04-21 Zahnradfabrik Friedrichshafen Antriebsstrang eines Allradfahrzeuges und Verfahren zum Steuern und Regeln eines Antriebsstranges
DE102005026874A1 (de) * 2005-06-10 2006-12-14 Volkswagen Ag Vorrichtung und Verfahren zum Antrieb eines Fahrzeuges
DE102006028790A1 (de) * 2006-06-23 2008-01-03 Zf Friedrichshafen Ag Einrichtung zum Verteilen eines Antriebsmonentes auf wenigstens zwei Abtriebswellen einer Fahrzeugachse bzw. eines Achsgetriebes
DE102007031605A1 (de) * 2007-07-06 2009-01-22 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Hybridfahrzeug

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Radmomente auf Zuteilung" in Automobil KONSTRUKTION vom 28.11.2008
Heinz Schäfer, "Neue elektrische Antriebskonzepte für Hybridfahrzeuge", S. 193 bis 197

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012219742A1 (de) 2011-10-27 2013-05-02 Fachhochschule Köln (University of Applied Sciences Cologne) Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge
WO2014053126A1 (de) * 2012-10-01 2014-04-10 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Antriebsstrang
WO2014080279A1 (en) * 2012-11-22 2014-05-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power transmission apparatus for vehicle
US10060523B2 (en) 2013-11-28 2018-08-28 Audi Ag Active differential and motor vehicle
EP2921332A1 (de) 2014-03-19 2015-09-23 Le Moteur Moderne SAS Antriebsstrang für ein Geländefahrzeug
DE102016219600A1 (de) * 2016-10-10 2018-04-12 Ford Global Technologies, Llc Verfahren und Vorrichtung zur Fahrdynamikregelung eines Kraftfahrzeugs mit geringer Spurweite
DE102017219714A1 (de) * 2017-11-07 2019-05-09 Ford Global Technologies, Llc Hybridantrieb für Twinster-Antrieb
CN108454757A (zh) * 2018-06-07 2018-08-28 平湖市伶俐童车厂 一种带离合的四驱儿童电动童车
CN108454757B (zh) * 2018-06-07 2023-08-15 平湖市伶俐童车厂 一种带离合的四驱儿童电动童车
FR3084619A1 (fr) * 2018-08-02 2020-02-07 Valeo Equipements Electriques Moteur Architecture de traction pour vehicule automobile a repartition vectorielle de couple
US11981873B2 (en) 2020-04-17 2024-05-14 Polaris Industries Inc. Torque vectoring for utility vehicles
CN113525060A (zh) * 2021-08-06 2021-10-22 蔺壮壮 一种混合动力车辆
CN115264046A (zh) * 2022-06-23 2022-11-01 中国第一汽车股份有限公司 一种带有犬牙离合器的车辆控制方法和控制装置
CN115264046B (zh) * 2022-06-23 2024-03-15 中国第一汽车股份有限公司 一种带有犬牙离合器的车辆控制方法和控制装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010045502B4 (de) 2016-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010045502B4 (de) Achsantriebseinrichtung für Torque-Vectoring und Torque-Splitting
DE102009009809B4 (de) Achsantriebsvorrichtung für eine Achse eines Kraftfahrzeugs sowie Kraftfahrzeug
EP3209904B1 (de) Antriebsvorrichtung für ein kraftfahrzeug, kraftfahrzeug und verfahren zum betrieb eines kraftfahrzeugs
DE102010015423A1 (de) Antriebsvorrichtung für ein allradgetriebenes Fahrzeug
DE102015118759A1 (de) Verfahren zur Steuerung eines Antriebsmoments und Antriebsstranganordnung zur Durchführung des Verfahrens
DE102009056366A1 (de) Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug
DE102013224383A1 (de) Leistungsverzweigter Achsantrieb für Arbeitsmaschinen
DE102010015425A1 (de) Vorrichtung zum Betreiben einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs
DE102006006327B4 (de) Hybridantrieb
DE102015215393A1 (de) Antriebsstrang für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug und Verfahren zum elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs
DE102017219756A1 (de) Fahrantriebsanordnung für eine Arbeitsmaschine
EP3354504B1 (de) Antriebsstrangsystem
DE102012213277A1 (de) Verfahren zum Durchführen einer Fahrtrichtungsumkehr bei Arbeitsmaschinen
DE102016221796B4 (de) Hybridgetriebe und Hybridantriebsstrang
WO2018192770A1 (de) Antriebsstrang für ein hybridfahrzeug, insbesondere für ein zeitweise vierradgetriebenes kraftfahrzeug
DE102008044035B4 (de) Allrad-Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben des Hybridantriebsstrangs
DE102014018462B4 (de) Antriebsvorrichtung für ein hybridgetriebenes Kraftfahrzeug
DE102007019988A1 (de) Allradgetriebener Personenkraftwagen mit Hybridantrieb und elektrischem Allradbetrieb
DE102013222721A1 (de) Antriebsstrang für ein Fahrzeug sowie Fahrzeug mit dem Antriebsstrang
DE102013204506A1 (de) Hybridfahrzeug
DE102009028384A1 (de) Vorrichtung zum Verteilen eines Drehmomentes einer Antriebsmaschine in Fahrzeugquerrichtung
DE102014218556A1 (de) Fahrzeug mit Elektromotor und Automatikgetriebe
DE102017005023A1 (de) Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug
DE102013200938A1 (de) Allrad-Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug
DE102010017420A1 (de) Hybridantriebsstrang

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee