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Die Erfindung betrifft eine Achsantriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer elektrischen Maschine, mit einem Differential und mit mindestens einem Übersetzungsgetriebe, wobei mit der elektrischen Maschine über das Differential zwei Abtriebswellen antreibbar sind.
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Es ist bekannt, über eine Kardanwelle ein Achsmoment zu übertragen. Über einen Radsatz beziehungsweise über ein Übersetzungsgetriebe wird das Achsmoment in ein höheres Moment übersetzt, wobei die Drehzahl abgesenkt wird. Anschließend wird das übersetzte Moment über ein Differential auf die zwei Abtriebswellen verteilt.
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Die Abtriebswellen sind jeweils mit einem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs drehfest funktional wirksam verbunden. Beim Durchfahren einer Kurve legt das kurvenäußere Antriebsrad einen größeren Weg zurück als das innere Antriebsrad. Durch das Differential kann ein Drehzahlausgleich zwischen den beiden Antriebsrädern erfolgen. Werden aus fahrdynamischen Gründen oder aus Traktionsgründen erhöhte Anforderung an die Momentenverteilung auf die Antriebsräder gestellt, können Differentialsperren oder Torque-Vectoring-Systeme eingesetzt werden. Differentialsperren oder Torque-Vectoring-Systeme sind aufwendig und arbeiten mit den hohen, entsprechend übersetzten Drehmomenten. Torque-Vectoring-Systeme sind zu dem Differential parallel geschaltet und versuchen, Dynamiknachteile des Differentials zu kompensieren.
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Aus der gattungsbildenen
DE 10 2008 061 946 A1 ist eine Achsantriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt. Es sind dabei zwei elektrische Maschinen in Form von Elektromotoren vorgesehen. Ein erster Elektromotor überträgt über ein Übersetzungsgetriebe, nämlich ein vorgelagertes Planetengetriebe, ein Moment an ein Differential. Das Planetengetriebe ist dabei mit einer ersten Kupplung und mit einer zweiten Kupplung versehen, so dass unterschiedliche Übersetzungen bereitgestellt werden können. Über das Differential werden die entsprechenden Drehmomente auf die Abtriebswellen beziehungsweise die Antriebsräder übertragen. Ferner ist ein zweiter Elektromotor vorgesehen, der mit einem Überlagerungssystem verbunden ist. Das Überlagerungssystem besteht aus einem ersten Planetengetriebe und einem zweiten Planetengetriebe. Durch eine Betätigung des zweiten Elektromotors wird das Überlagerungssystem ebenfalls betätigt, so dass dadurch radindividuell die Drehmomente auf die Antriebsräder verteilbar sind. Die Leistung des ersten Elektromotors ist mindestens 10-fach größer als die Leistung des zweiten Elektromotors. Bei dieser Achsantriebsvorrichtung wird die hohe Drehzahl und das geringe Drehmoment des ersten Elektromotors zuerst durch das vorgeschaltete Übersetzungsgetriebe umgewandelt. Der erste und der zweite Elektromotor sind in Form von Hohlwellenmotoren ausgebildet und koaxial zum Differential und zu den beiden Abtriebswellen angeordnet. Das Differential ist als Stirnraddifferential ausgeführt.
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Aus der
DE 102007055881 A1 ist eine Achsantriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt. Es sind dabei zwei Abtriebswellen und zwei, miteinander in Wirkverbindung stehende, mehrwellige Planetenradsätze vorgesehen. Es ist eine Schalteinrichtung zwischen den Planetenradsätzen vorgesehen, über welche zwischen einem ersten Leistungspfad oder einem zweiten Leistungspfad zwischen den Abtriebswellen umschaltbar ist. Eine elektrische Maschine ist mit den ersten Planetenradsatz verbunden. Der erste Planetenradsatz dient als Übersetzungsgetriebe. Ein Drehmoment der elektrischen Maschine ist zu gleichen Teilen zu den Abtriebswellen führbar. Wenn der erste Leistungspfad geschaltet ist, wird das Drehmoment der elektrischen Maschine mit gleichen Vorzeichen zu den Abtriebswellen geführt. Wenn der zweite Leistungspfad geschaltet ist, wird das Drehmoment der elektrischen Maschine mit unterschiedlichen Vorzeichen zu den Abtriebswellen geführt. Wenn der zweite Leistungspfad geschaltet ist, arbeitet dieses System in einem Torque-Vectoring-Modus. Die elektrische Maschine ist koaxial zu den Abtriebswellen angeordnet.
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Es sind ferner Achsantriebsvorrichtungen mit mehreren Elektromotoren bekannt, um eine Torque-Vectoring-Funktion bereitzustellen.
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Aus der
DE 10 2009 028 384 A1 ist eine Achsantriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt. Eine erste Welle ist dabei von einer elektrischen Maschine antreibbar. Es ist ein Differential beziehungsweise Überlagerungsgetriebe mit wenigstens drei Wellen vorgesehen. Das Überlagerungsgetriebe ist mit einem weiteren Elektromotor gekoppelt. Dieser weitere Elektromotor dient dazu, eine Differenzdrehzahl zwischen den Abtriebswellen einzustellen und ein zusätzliches Drehmoment in das Überlagerungsgetriebe einzuleiten. Das Überlagerungsgetriebe ist über einen Planetenradsatz mit dem Elektromotor verbunden.
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Aus der
DE 10 2008 061 945 A1 ist eine weitere Achsantriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt. Die Achsantriebsvorrichtung ist dabei als elektrische Achsantriebseinheit mit variabler Momentenverteilung ausgebildet. Es ist ein Hauptmotor vorgesehen, der über eine erste Welle auf ein erstes Planetengetriebe wirkt. Mit einem Torque-Vectoring-Motor erfolgt die entsprechende Momentenverteilung zwischen den beiden Abtriebswellen, wobei der Torque-Vectoring-Motor über eine erste Welle auf ein zweites Planetengetriebe wirkt. Der Hauptmotor ist dabei als Elektromotor ausgebildet. Es ist eine Steuerung vorgesehen, die mit den jeweiligen Achsantriebseinheiten verbunden ist, um die Verteilung der Drehmomente auf die einzelnen Räder der jeweiligen Abtriebswelle zu regeln.
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Im Stand der Technik sind ferner unterschiedliche Differentiale bekannt. Beispielsweise sind hydrostatische Differentiale bekannt.
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Aus der
DE 4014241 A1 ist ein hydrostatisch-selbstsperrendes Differential-Planeten-Getriebe bekannt. Pro Abtriebswelle beziehungsweise Antriebsrad ist dabei jeweils eine hydraulische Verdrängerpumpe, zum Beispiel eine G-Rotor-Pumpe, eine Planetenrotorpumpe, eine Sichelpumpe oder dergleichen vorgesehen. Dabei werden in der Regel entsprechende Pumpengehäuse mit dem Differentialkopf verbunden und die Pumpenrotoren werden mit den jeweiligen Abtriebswellen verbunden. Dreht sich der Differentialkopf, so entsteht eine Relativdrehzahl zwischen dem Pumpengehäuse und dem noch stehenden Pumpenrotor. Durch diese Relativdrehzahl fördern die Pumpen Hydrauliköl. Sperrt man nun mit Ventilen die Druckseiten der Pumpen ab, so werden die Pumpen kurzgeschlossen und es kann ein Drehmoment übertragen werden. Verbindet man nun beide Pumpen hydraulisch miteinander und baut Drosselventile oder ein Druckausgleichsventil ein, so kann eine Differentialfunktion dargestellt werden. Durch die geringen Differenzdrehzahlen sind die Förderleistungen der Verdrängerpumpen gering. Die hydraulischen Komponenten müssen hierbei groß und massiv ausgeführt werden.
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Die im Stand der Technik bekannten Achsantriebsvorrichtungen sind noch nicht optimal ausgebildet. Die bekannten Achsantriebsvorrichtungen benötigen einen hohen Bauraumbedarf, ein großes Gewicht und beinhalten hohe Herstellungskosten, um die entsprechende Funktionalität bereitzustellen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Achsantriebsvorrichtung derart auszugestalten und weiterzubilden, so dass ein hoher Bauraumbedarf und ein hohes Gewicht vermieden sind.
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Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun dadurch gelöst, dass zwei Übersetzungsgetriebe vorgesehen sind und dass jeweils eines der Übersetzungsgetriebe funktional wirksam zwischen dem Differential und der jeweiligen Abtriebswelle angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass das Differential mit einer hohen Differenzdrehzahl und gleichzeitig kleinen Momenten arbeitet. Die Übersetzungsgetriebe übersetzen die entsprechend hohen Drehzahlen zu niedrigeren Drehzahlen, wodurch an den Abtriebswellen höhere Momente entstehen. Die elektrische Maschine weist einen Starter und einen Rotor auf. Der Rotor ist drehfest auf einer Rotorwelle angeordnet. Jedes der Übersetzungsgetriebe weist vorzugsweise zwei Planetengetriebestufen auf. Die Planetengetriebestufen sind vorzugsweise mit einer Kupplung derart schaltbar, so dass eine erste Gangstufe und eine zweite Gangstufe, sowie insbesondere ein Freilauf schaltbar sind. Die elektrische Maschine, das Differential und die beiden Übersetzungsgetriebe sowie die zugehörigen Abtriebswellen sind im Wesentlichen koaxial zueinander angeordnet. Die beiden Übersetzungsgetriebe sind im Wesentlichen symmetrisch zum Differential angeordnet. Da eine hohe Differenzdrehzahl vorliegt, kann in besonders bevorzugter Ausgestaltung das Differential als hydrostatisches Differential ausgebildet sein. Das elektrostatische Differential weist insbesondere zwei Pumpen auf. Die Pumpen dienen als Kupplung. Jede der (Hydraulik-)Pumpen ist jeweils einer der Abtriebswellen beziehungsweise dem der Abtriebswelle vorgeschalteten Übersetzungsgetriebe zugeordnet. Die Pumpen sind insbesondere elektrisch gekoppelt. Durch die elektrische Kopplung sind die beiden Abtriebswellen unabhängig voneinander ansprechbar. Es ist eine Torque-Vectoring-Funktion beziehungsweise eine negative Torque-Vectoring-Funktion darstellbar. Zur Realisierung der Differentialfunktionen können zusätzliche Fahrzeugdaten verarbeitet werden, beispielsweise die Raddrehzahlen, die Fahrzeuggeschwindigkeit, das gewählte Fahrprogramm, ESP-Daten, der aktuelle Gang und so weiter. In bevorzugter Ausgestaltung ist die Rotorwelle zumindest teilweise hohl ausgebildet und mit dem Differential gekoppelt. Eine besonders kompakte Bauform ergibt sich dadurch, dass die beiden Pumpengehäuse in die Rotorwelle der elektrischen Maschine integriert sind. Die entsprechenden Pumpenrotoren sind funktional wirksam über die Übersetzungsstufen mit den beiden Achswellen verbunden. Entsprechende Druck- und Saugleitungen werden über Drehzuführungen von einem stehenden Getriebegehäuse in die drehbar gelagerte Rotorwelle beziehungsweise das entsprechende Pumpengehäuse ein- und ausgeleitet. Diese beiden Pumpen werden mit jeweils einer steuerbaren Ventileinheit versehen. Je nachdem welche der beiden Pumpen geöffnet oder geschlossen ist, können unterschiedliche fahrdynamische Zustände realisiert werden. Um die Momente und die Drehzahlen für den Fahrbetrieb anzupassen, ist jeweils seitlich eines der Übersetzungsgetriebe symmetrisch an das Differential angeflanscht. Um Schleppmoment abzukoppeln, kann in die Übersetzungsgetriebe/Übersetzungsstufen eine Kupplung, beispielsweise eine Lamellenkupplung, integriert sein. Um die Abtriebsräder schleppmomentfrei abkoppeln zu können, kann in alternativer Ausgestaltung eine Klauenkupplung vorgesehen sein. Die Klauenkupplung kann über einen entsprechenden Aktuator eingerückt werden. Die Drehzahl der elektrischen Maschine kann an die Raddrehzahl synchronisiert werden, wodurch dann die Klauenkupplung leichter eingerückt werden kann. Dieser Vorgang kann durch ein kurzes Öffnen der entsprechenden Ventile des hydrostatischen Differentials unterstützt werden. Die Übersetzungsgetriebe können zweistufig ausgebildet sein. Der Aktuator kann mehrere Schaltpunkte aufweisen, so dass unterschiedliche Gangstufen, beispielsweise eine erste Gangstufe und eine zweite Gangstufe bereitgestellt werden. Hierdurch ist eine schaltbare, koaxiale, elektrische Achsantriebsvorrichtung mit einem hydrostatischen Differential und einer Torque-Vectoring-Funktion bereitgestellt.
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In alternativer Ausgestaltung kann das Differential als Lamellendifferential, insbesondere als räderloses Lamellendifferential ausgebildet sein. Auch hierdurch ist eine schaltbare, koaxiale, elektrische Achsantriebsvorrichtung bereitgestellt, die eine Torque-Vectoring-Funktion bereitstellt. Die eingangs genannten Nachteile sind dadurch vermieden und entsprechende Vorteile sind erzielt.
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Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Achsantriebsvorrichtung in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden werden nun zwei bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Achsantriebsvorrichtung anhand der nachfolgenden Beschreibung und der anhängenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 in einer stark schematischen Darstellung eine erste Achsantriebsvorrichtung mit einem hydrostatischen Differential, und
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2 in einer stark schematischen Darstellung eine zweite Achsantriebsvorrichtung mit einem Lamellendifferential.
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In 1 und 2 ist jeweils eine Achsantriebsvorrichtung 1 und 2 gut zu erkennen.
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Im Folgenden dürfen zunächst die Gemeinsamkeiten der beiden Achsantriebsvorrichtungen 1 und 2 näher erläutert werden, wozu für funktional gleichwirkende Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet werden.
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Die Achsantriebsvorrichtung 1 und 2 weisen jeweils eine elektrische Maschine 3 auf. Es ist insbesondere genau eine elektrische Maschine 3 vorgesehen zum Antrieb des Kraftfahrzeuges.
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Die Achsantriebsvorrichtung 1 ist Teil eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeuges. Die elektrische Maschine 3 kann insbesondere als Elektromotor ausgebildet sein beziehungsweise als Elektromotor betrieben werden. Die elektrische Maschine 3 dient dazu, das Kraftfahrzeug anzutreiben. Zusätzlich kann vorzugsweise die elektrische Maschine 3 als Generator betrieben werden. Ferner ist ein Differential 4 (vgl. 1) beziehungsweise 5 (vgl. 2) vorgesehen. Das Differential 4, 5 teilt das Drehmoment auf.
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Ferner sind nun zwei Übersetzungsgetriebe 6, 7 vorgesehen.
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Mittels der elektrischen Maschine 3 sind zwei Abtriebswellen 8, 9 über das Differential 4, 5 antreibbar. Die Abtriebswellen 8, 9 sind funktional wirksam mit entsprechenden Antriebsrädern 10, 11 verbunden. Das von der elektrischen Maschine 3 erzeugbare Drehmoment wird über das Differential 4, 5 aufgespalten.
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Die eingangsgenannten Nachteile sind nun dadurch vermieden, dass zwei Übersetzungsgetriebe 6, 7 vorgesehen sind und dass jeweils eines der Übersetzungsgetriebe 6, 7 funktional wirksam zwischen dem Differential 4, 5 und der jeweiligen Abtriebswelle 8, 9 angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass an dem Differential eine hohe Differenzdrehzahl bei gleichzeitig kleinem Drehmoment auftritt. Die Übersetzungsgetriebe 6, 7 sind jeweils ausgangsseitig des Differentials 4, 5 angeordnet. Die Übersetzungsgetriebe 6, 7 übersetzen ins Langsame. Das heißt durch die Übersetzungsgetriebe 6, 7 werden die Drehzahlen zu den Abtriebswellen 8, 9 reduziert. Die Übersetzungsgetriebe 6, 7 sind symmetrisch jeweils an dem Differential 4, 5 angeflanscht. Die elektrische Maschine 3 und die Übersetzungsgetriebe 6, 7 sowie das Differential 4, 5 sind koaxial zueinander angeordnet. Die Abtriebswellen 8, 9 sind insbesondere durch jeweils eine Getriebeausgangswelle 19 des zugehörigen Übersetzungsgetriebes 6, 7 gebildet
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Die beiden Achsantriebsvorrichtungen 1, 2 sind koaxial aufgebaut, schaltbar und stellen eine konventionelle und eine erweiterte Differentialfunktion und eine zusätzliche Torque-Vectoring-Funktion bereit.
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Die elektrische Maschine 3 weist einen Stator 12 auf. Innerhalb des Stators 12 ist ein Rotor 13 drehbar angeordnet. Der Rotor 13 ist drehfest mit einer Rotorwelle 14 verbunden. Die Rotorwelle 14 ist zumindest teilweise hohl ausgebildet. Die Rotorwelle 14 ist in das Differential 4, 5 integriert beziehungsweise direkt mit dem Differential 4, 5 gekoppelt.
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Die Übersetzungsgetriebe 6, 7 werden jeweils von den beiden Ausgangswellen 15, 16 des Differentials 4, 5 angetrieben. Die Übersetzungsgetriebe 6, 7 weisen vorzugsweise mindestens eine Planetengetriebestufe 17, 18 auf. Insbesondere sind zwei Planetengetriebestufen 17, 18 vorgesehen. Jede der Planetengetriebestufen 17, 18 weist ein Sonnenrad, ein Planetenradsatz und ein Hohlrad auf (nicht näher bezeichnet). Die Sonnenräder der beiden Planetengetriebestufen 17, 18 sind drehfest mit der jeweiligen Ausgangswelle 15, 16 verbunden. Der nicht näher bezeichnete Steg der ersten Planetengetriebestufe 17 ist drehfest mit dem Hohlrad der zweiten Planetengetriebestufe 18 verbunden. Ein entsprechender Steg der zweiten Planetengetriebestufe 18 ist drehfest mit einer Getriebeausgangswelle 19 verbunden. Die beiden Übersetzungsgetriebe 6, 7 weisen jeweils ein Gehäuse 20 auf. Die Getriebeausgangswelle 20 ist über entsprechende Lager (nicht näher bezeichnet) in einer zentralen Aufnahme (nicht näher bezeichnet) des Gehäuses 20 gelagert. Die Übersetzungsgetriebe 6, 7 sind insbesondere schaltbar. Vorzugsweise ist die Getriebeausgangswelle 19 abkoppelbar. In der dargestellten Ausgestaltung ist ein Aktuator 21 vorgesehen. Mit dem Aktuator 21 ist eine Kupplung 22 betätigbar. Die Kupplung 22 ist insbesondere als Klauenkupplung ausgebildet. In alternativer Ausgestaltung kann die Kupplung 22 auch als Lamellenkupplung ausgebildet sein. Durch die gezielte Synchronisierung der Drehzahl der elektrischen Maschine 3 an die Drehzahl der Antriebsräder 10, 11 kann die Kupplung 22 leicht eingerückt werden.
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In einer Schaltstellung A des Aktuators 21 wird das Hohlrad der ersten Planetengetriebestufe 17 drehfest zu dem Gehäuse 20 festgehalten. In einer Schaltstellung B wird hingegen das Hohlrad der zweiten Planetengetriebestufe 18 drehfest zum Gehäuse 20 festgehalten. In einer Zwischenstellung N sind sowohl das Hohlrad der ersten Planetengetriebestufe 17 als auch das Hohlrad der zweiten Planetengetriebestufe 18 frei drehbar, wodurch die entsprechende Getriebeausgangswelle 19 abgekoppelt ist. Es ist denkbar, über die gleichzeitige Kopplung der beiden Hohlräder der ersten Planetengetriebestufe 17 und der zweiten Planetengetriebestufe 18 und der gleichzeitigen drehfesten Verbindung der Kupplung 22 mit dem Gehäuse 20 eine vierte Aktuatorstellung vorzusehen, wodurch eine Parksperre, das heißt eine Blockierung der Getriebeausgangswelle 19 realisiert ist.
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Im Folgenden darf das Differential 4 näher anhand von 1 beschrieben werden: Das Differential 4 ist als hydrostatisches Differential 4 ausgebildet. Das Differential 4 weist zwei Pumpen 23, 24 auf. Die Pumpen 23, 24 sind insbesondere als Verdrängerpumpen, zum Beispiel G-Rotor-Pumpen, Planeten-Rotor-Pumpen, Sichelpumpen oder dergleichen ausgebildet. Jede Pumpe weist ein Pumpengehäuse 25 und einen Pumpenrotor 26 auf. Die Pumpengehäuse 25 sind drehfest mit der Rotorwelle 14 verbunden. Die Pumpenrotoren 26 sind drehfest mit der jeweiligen Ausgangswelle 15, 16 verbunden. Die Pumpengehäuse 25 sind in die Rotorwelle 14 integriert.
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Es ist ein Tank 27 vorgesehen. In dem Tank 27 ist ein entsprechendes Hydraulikmittel, insbesondere ein Hydrauliköl gespeichert. Die Pumpen 23, 24 sind jeweils über eine Saugleitung 28 und eine Druckleitung 29 mit dem Tank 27 verbunden. Es ist jeweils eine Drehzuführung 30 pro Seite vorgesehen, um die Saugleitung 28, 29 mit der entsprechenden Pumpe 23, 24 zu verbinden. Die Drehzuführungen 30 sind jeweils seitlich der elektrischen Maschine 3 angeordnet. Die beiden Pumpen 23, 24 sind über jeweils ein Ventil 31, 32 steuerbar. Mit dem Ventil 31, 32 ist die Verbindung der Druckleitung 29 zum Tank 27 sperrbar und offenbar.
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Dadurch, dass die Übersetzungsgetriebe 6, 7 hinter dem Differential 4, 5 geschaltet sind, können die Pumpen 23, 24 mit relativ hohen Drehzahlen betrieben werden. Durch die hohe Drehzahl auftretenden, größeren Förderleistungen können kleine Pumpen 23, 24 eingesetzt werden, um eine entsprechende Steuerung und Regelung des Differentials 4 zu ermöglichen.
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Die beiden Pumpen 23, 24 sind vorzugsweise hydraulisch nicht miteinander verbunden. Die beiden hydraulischen Drücke werden an eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 33 weitergeleitet. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 33 kann auch als Achskontroller bezeichnet werden. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 33 ist über entsprechende elektrische Leitungen 34 mit den beiden Ventilen 31, 32 verbunden. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 33 ist ferner über eine entsprechende Leitung 35 mit dem Aktuator 21 verbunden. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 33 ist ferner über eine Leitung 36 mit einer Leistungselektronik 37 verbunden. Die Leistungselektronik 37 ist dabei im Wesentlichen der elektrischen Maschine 3 zugeordnet. Über jeweils eine Leitung 38, 39 ist die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 33 mit jeweils einem Drehzahlsensor 40, 41 im Bereich der Antriebsräder 10, 11 verbunden. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 33 ist ferner über eine weitere elektrische Leitung 42 mit einem Fahrzeugkontroller 43 verbunden. Von dem Fahrzeugkontroller 43 kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 33 zusätzliche Fahrzeugdaten, wie beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit, das gewählte Fahrprogramm, ESP-Daten, Gier-Winkel, den Lenkwinkel und dergleichen erhalten.
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Über die Leitung 35 wird der aktuelle Gang in die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 33 übermittelt.
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Diese Daten können zur Realisierung der Differentialfunktion durch die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 33 ausgewertet werden. Wenn nun mittels der Ventile 31, 32 beide Pumpen geöffnet werden, werden die entsprechenden Ausgangswellen 15, 16 abgekoppelt. Wenn mittels der Ventile 31, 32 die beiden Pumpen 23, 24 geschlossen werden, wird die Achsantriebsvorrichtung 1 in Art einer Starr-Achse verwendet, es ergibt sich eine sehr gute Traktion. Wenn eine der Pumpen 23, 24 geöffnet wird und die andere geschlossen ist, wird das volle Drehmoment der elektrischen Maschine 3 auf eine der jeweiligen Ausgangswellen 15, 16 übertragen. Wenn die Pumpen 23, 24 mit Schlupf betrieben werden, lassen sich entsprechend fahrdynamische Wunschzustände realisieren. Ein Torque-Vectoring lässt sich beispielsweise dadurch bereitstellen, dass die der Kurvenaußenseite zugeordnete Pumpe 23, 24 geschlossen wird und die der Kurveninnenseite zugeordnete Pumpe 23, 24 geöffnet oder nur mit Schlupf betrieben wird, wobei eventuell die Drehzahl und/oder das Drehmoment der elektrischen Maschine 3 erhöht wird. Es ist ferner möglich ein negatives Torque-Vectoring vorzunehmen, beispielsweise zur Stabilisierung eines ausbrechenden Kraftfahrzeuges. Hierbei wird die der Kurvenaußenseite zugeordnete Pumpe 23, 24 geöffnet und die der Kurveninnenseite zugeordnete Pumpe 24, 23 geschlossen oder mit Schlupf betrieben, wobei gegebenenfalls das Drehzahl beziehungsweise Drehmoment der elektrischen Maschine 3 erhöht wird.
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Durch die Achsantriebsvorrichtung 1 ist somit eine koaxiale, schaltbare, abkoppelbare, elektrisch antreibbare Achsantriebsvorrichtung 1 mit einer konventionellen und einer erweiterten Differentialfunktion und einer Torque-Vectoring-Funktion bereitgestellt.
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Das in 2 dargestellte Differential 5 ist nun als Lamellendifferential 43 ausgebildet. Das Differential 5 ist insbesondere als räderloses Lamellendifferential 43 ausgebildet. Das Differential 5 ist ebenfalls in koaxialer Anordnung ausgebildet.
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Das Lamellendifferential 43 weist zwei Lamellenpakete 44, 45 auf. Die Lamellenpakete 44, 45 weisen jeweils wechselweise aneinandergeschichtete Außenlamellen und Innenlamellen (nicht näher bezeichnet) auf. Die Lamellenpakete 44, 45 sind in der hohl ausgebildeten Rotorwelle 14 angeordnet. Die Außenlamellen sind dabei drehfest mit der Rotorwelle 14 verbunden. Die Rotorwelle 14 ist hier zweikammerig ausgebildet. In einer ersten Kammer 46 ist das erste Lamellenpaket 44 und in einer zweiten Kammer 47 ist das zweite Lamellenpaket 45 angeordnet. Die Innenlamellen sind drehfest mit der entsprechenden Ausgangswelle 15, 16 verbunden. Die Lamellen sind axial verschiebbar angeordnet. Es ist nun jeweils eine Betätigungsvorrichtung vorgesehen. In bevorzugter Ausgestaltung ist die Betätigungsvorrichtung als Kugelrampe 48, 49 ausgebildet. Die Kugelrampe 48, 49 ist über jeweils einen Stellmotor 50, 51 verstellbar. Je nach Stellung der Kugelrampe 48, 49 wird das Lamellenpaket 44, 45 mehr oder weniger komprimiert, wodurch die entsprechend gebildete Lamellenkupplung (nicht näher bezeichnet) geöffnet, geschlossen oder schleppend betrieben werden kann.
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Bezüglich der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 33 darf im Wesentlichen auf die Beschreibung der 1 Bezug genommen werden. Im Unterschied zur 1 ist die Steuer- und/oder Regelvorrichtung 33 hier nun nicht mit Ventilen, sondern mit den Stellmotoren 50, 51 über Leitungen 52, 53 verbunden.
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Vorzugsweise sind Drucksensoren 54, 55 vorgesehen, wobei diese Drucksensoren 54, 55 den Betätigungsdruck der entsprechenden Betätigungsvorrichtung, hier der Kugelrampen 48, 49 misst. Die Drucksensoren 54, 55 sind über entsprechende Leitungen 56, 57 mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 33 verbunden. Durch Komprimierung der Lamellenpakete 44, 45 können die entsprechenden Differentialfunktionen bereitgestellt werden. Auch hier ist eine schaltbare, koaxiale, elektrisch betreibbare Achsantriebsvorrichtung 2 bereitgestellt, die eine konventionelle und eine erweiterte Differentialfunktion sowie eine entsprechende Torque-Vectoring-Funktion auf einfache Art und Weise darstellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Achsantriebsvorrichtung
- 2
- Achsantriebsvorrichtung
- 3
- elektrische Maschine
- 4
- Differential
- 5
- Differential
- 6
- Übersetzungsgetriebe
- 7
- Übersetzungsgetriebe
- 8
- Abtriebswelle
- 9
- Abtriebswelle
- 10
- Antriebsrad
- 11
- Antriebsrad
- 12
- Stator
- 13
- Rotor
- 14
- Rotorwelle
- 15
- Ausgangswelle
- 16
- Ausgangswelle
- 17
- Planetengetriebestufe
- 18
- Planetengetriebestufe
- 19
- Getriebeausgangswelle
- 20
- Gehäuse
- 21
- Aktuator
- 22
- Kupplung
- 23
- Pumpe
- 24
- Pumpe
- 25
- Pumpengehäuse
- 26
- Pumpenrotor
- 27
- Tank
- 28
- Saugleitung
- 29
- Druckleitung
- 30
- Drehzuführung
- 31
- Ventil
- 32
- Ventil
- 33
- Steuer- und/oder Regeleinrichtung
- 34
- Leitung
- 35
- Leitung
- 36
- Leitung
- 37
- Leistungselektronik
- 38
- Leitung
- 39
- Leitung
- 40
- Drehzahlsensor
- 41
- Drehzahlsensor
- 42
- Fahrzeugkontroller
- 43
- Lamellendifferential
- 44
- Lamellenpaket
- 45
- Lamellenpaket
- 46
- Kammer
- 47
- Kammer
- 48
- Kugelrampe
- 49
- Kugelrampe
- 50
- Stellmotor
- 51
- Stellmotor
- 52
- Leitung
- 53
- Leitung
- 54
- Drucksensor
- 55
- Drucksensor
- 56
- Leitung
- 57
- Leitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008061946 A1 [0004]
- DE 102007055881 A1 [0005]
- DE 102009028384 A1 [0007]
- DE 102008061945 A1 [0008]
- DE 4014241 A1 [0010]
