DE102012101984A1 - Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs - Google Patents

Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs Download PDF

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Abstract

Die Erfindung schlägt einen Antriebsstrang (1) für ein Kraftfahrzeug vor, mit mindestens einer Elektromaschine (8), die an eine Welle (13) gekoppelt ist, wobei die Welle (13) an eine erste Kupplung (20) zum Abkuppeln und Ankuppeln eines Teilgetriebes (21) angebunden ist, wobei dieses Teilgetriebe (21) an ein Differential (24) angebunden ist, zum Antreiben zweier Achsabschnitte (4, 5) einer Achse (2), wobei die Achsabschnitte (4, 5) mit einem linken und einem rechten Rad (6, 7) der Achse (2) verbunden sind, sowie an der anderen Seite (22) der Welle (13) diese an ein weiteres Teilgetriebe (23) angebunden ist, das an eine zweite Kupplung (36) und eine dritte Kupplung (35) angebunden ist, zum Abkuppeln und Ankuppeln der den Rädern (6, 7) der Achse (2) zugeordneten Achsabschnitte (4, 5).

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, mit mindestens einer Elektromaschine, mittels derer über unterschiedliche Strangabschnitte des Antriebsstrangs Antriebsmomente in die Räder der Achse, auch als linkes und rechtes Rad der Achse bezeichnet, eingeleitet werden können.
  • Ein Antriebsstrang, der für ein elektrisch antreibbares Erdbewegungsfahrzeug oder für ein langwirtschaftliches Fahrzeug mit Vierradantrieb Verwendung findet, ist aus der DE 600 13 340 T2 bekannt. Dieser Antriebsstrang weist zwei Elektromaschinen auf, die in Fahrtrichtung oberhalb der einen, hinteren Achse, angeordnet sind, und mit einem Stirnradgetriebe zusammenwirken, das vor der Hinterachse angeordnet ist. Das Getriebe ist über eine Welle oder zwei Wellen mit Differentialen verbunden, die den beiden Achsen, somit der Hinterachse und der Vorderachse zugeordnet sind.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Antriebsstrang bei einem elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeug zu schaffen, mittels dessen unterschiedliche Fahrzustände gefahren werden können.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch einen Antriebsstrang, der gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist.
  • Der erfindungsgemäße Antriebsstrang weist mindestens eine Elektromaschine auf. Grundsätzlich kann der Antriebsstrang auch mehrere Elektromaschinen aufweisen. Insbesondere bei niedriger Leistung wird der Einsatz einer Elektromaschine vollständig ausreichen, während bei hoher Leistung gegebenenfalls eine weitere Elektromaschine hinzuzuschalten ist. Der Antriebsstrang findet vorzugsweise bei einem rein elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeug Verwendung. So ist genauso denkbar, dass der Antriebsstrang bei einem Kraftfahrzeug Verwendung findet, dass nicht ausschließlich elektrisch betrieben wird, beispielsweise bei einem Hybridfahrzeug.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang ist die mindestens eine Elektromaschine mittels der ersten Kupplung und dem Teilgetriebe an das Differential angebunden, zum Antreiben zweier Achsabschnitte einer Achse des Antriebsstrangs. Hierbei kann im Momentenfluss von Elektromaschine zum Differential die erste Kupplung vor dem einen Teilgetriebe oder hinter diesem einen Teilgetriebe angeordnet sein. Die Elektromaschine ist ferner an das weitere Teilgetriebe angebunden, im Zusammenwirken mit der zweiten Kupplung und der dritten Kupplung, um die den Rädern der Achse zugeordneten Achsabschnitte abkuppeln und ankuppeln zu können.
  • Vorzugsweise ist die Elektromaschine an eine Welle gekoppelt, die mittels der ersten Kupplung und des einen Teilgetriebes an das Differential angebunden ist. Diese Welle ist insbesondere mittels der ersten Kupplung zum Abkuppeln und Ankuppeln des einen Teilgetriebes angebunden, wobei dieses Teilgetriebe an das Differential angebunden ist.
  • Vorteilhaft erfolgt die Anbindung der Elektromaschine an das weitere Teilgetriebe derart, dass an der anderen Seite der Welle, somit derjenigen Seite der Welle, die der Anbindung der ersten Kupplung an die Welle abgewandt ist, das weitere Teilgetriebe angebunden ist.
  • Der erfindungsgemäße Antriebsstrang ermöglicht das elektrische Antreiben des Kraftfahrzeugs, insbesondere rein elektrische Antreiben, mit zwei lastschaltbaren Gängen und den zusätzlichen Funktionen Torque-Vectoring und Quersperre.
  • Im Normalbetrieb, bei Betreiben im ersten Gang, ist die erste Kupplung geschlossen und es sind die zweite und dritte Kupplung geöffnet. Damit leitet die Elektromaschine über die erste Kupplung und das eine Teilgetriebe, Leistung in das Differential ein, um über dieses das linke und das rechte Rad anzutreiben. Das weitere Teilgetriebe wird zwar ebenfalls angetrieben, jedoch wird keine Leistung an das linke und rechte Rad übertragen, weil die zweite Kupplung und die dritte Kupplung geöffnet sind.
  • Für ein Torque-Vectoring am linken und/oder rechten Rad werden zusätzlich zur ersten Kupplung die zweite Kupplung und/oder die dritte Kupplung geschlossen.
  • Um das Kraftfahrzeug mit hoher Geschwindigkeit zu betreiben, wird der zweite Gang geschaltet, wozu die erste Kupplung geöffnet wird und die zweite und dritte Kupplung geschlossen werden. Sind die zweite Kupplung und die dritte Kupplung als Reibkupplungen ausgebildet, ist ein Torque-Vectoring am linken bzw. rechten Rad der Achse möglich, indem an der entsprechenden Kupplung ein Schlupf eingestellt wird. Da die erste Kupplung geöffnet ist, wird über das eine Teilgetriebe keine Leistung der Elektromaschine in das Differential eingeleitet.
  • Zum Betreiben des Antriebsstrangs im vorbeschriebenen Sinne sind Aktuatormittel vorgesehen, die dem Schalten der Kupplungen dienen. So ist insbesondere bei geschlossener erster Kupplung, somit angekoppeltem einen Teilgetriebe, die zweite Kupplung und die dritte Kupplung geöffnet, womit die Achsabschnitte abgekoppelt sind. Im anderen Betriebszustand sind die Aktuatormittel derart aktiviert, dass bei geöffneter erster Kupplung, somit entkoppeltem einem Teilgetriebe, die zweite Kupplung und die dritte Kupplung geschlossen sind, somit die Achsabschnitte angekoppelt sind. Wenn dem gegenüber die erste Kupplung, die zweite Kupplung und die dritte Kupplung geöffnet sind, ist die Elektromaschine komplett abgekoppelt. Dabei kann eine Kupplung bei unbetätigtem Aktuatormittel entweder geöffnet oder aber geschlossen sein. Im ersten Fall führt ein Betätigen des Aktuatormittels zum Schließen der Kupplung, im zweiten Fall zu deren Öffnen.
  • Die erfindungsgemäße Gestaltung des Antriebsstrangs ermöglicht es somit, das mittels der Elektromaschine eingeleitete Moment auf die beiden Achsabschnitte – Halbwellen – der Achse aufzuteilen und überdies, auf dieser Gestaltung aufbauend, bei einfacher baulicher Ergänzung des Antriebsstrangs eine Zusatzfunktion des Torque-Vectoring zu verwirklichen.
  • Mittels der zweiten und dritten Kupplung lässt sich die 2-Gang-Lastschaltung vollziehen, ferner die Quersperre der Achsen erreichen. Ferner lässt sich mittels dieser beiden Kupplungen die Differentialfunktionalität im zweiten Gang darstellen.
  • Grundsätzlich kann die bei dem Antriebsstrang Verwendung findende erste Kupplung form- oder kraftschlüssig wirksam sein. Ist die erste Kupplung formschlüssig wirksam, kann sie nur bei relativ geringer Differenzdrehzahl geschaltet werden, während bei einer kraftschlüssig wirksamen ersten Kupplung diese unter Schlupf schaltbar ist, somit bei größeren Drehzahlunterschieden von Eingangs- und Ausgangswelle dieser Kupplung.
  • Die Elektromaschine ist insbesondere quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs angeordnet.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Antriebsstranges ist vorgesehen, dass die Elektromaschine über ein drittes Teilgetriebe oder direkt an die Welle gekoppelt ist. Dieses dritte Teilgetriebe ist somit neben dem einen, ersten Teilgetriebe und dem weiteren, zweiten Teilgetriebe vorgesehen. Dieses dritte Teilgetriebe ist vorzugsweise als Planetensatz ausgebildet, der an die Welle gekoppelt ist.
  • Unter dem Aspekt der Optimierung des Bauraums des Antriebsstrangs und der optimalen Drehmomentübertragung wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Welle radial innerhalb einer als Hohlwelle ausgebildeten Rotorwelle der Elektromaschine angeordnet ist, wobei die Welle auf deren einen Seite die erste Kupplung trägt. Unter dem Aspekt der vorbeschriebenen Optimierung wird es ferner als vorteilhaft angesehen, wenn das eine, erste Teilgetriebe als Stirnradstufe ausgebildet ist, das an das Differential angebunden ist. Dieses Differential ist insbesondere als Planetendifferential ausgebildet. Auch das weitere, zweite Teilgetriebe ist vorzugsweise als Stirnradstufe ausgebildet. Unter dem Aspekt der Optimierung des Bauraums und der Übertragung der Leistung des Antriebsstrangs wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn das weitere, zweite Teilgetriebe mit einer Hohlwelle verbunden ist, die zumindest einen Achsabschnitt der beiden Achsabschnitte umgreift, wobei diese Hohlwelle die zweite Kupplung und die dritte Kupplung trägt, zum Ankuppeln und Abkuppeln der den Rädern der Achse zugeordneten Achsabschnitte.
  • Der Antriebsstrang findet vorzugsweise bei einem Kraftfahrzeug Verwendung, das als Personenkraftwagen ausgebildet ist. Es handelt sich bei diesem Personenkraftwagen insbesondere um einen Sportwagen. Dieses Kraftfahrzeug, insbesondere der Personenkraftwagen bzw. der Sportwagen, ist vorzugsweise mit Heckantrieb ausgebildet. Die einzige Elektromaschine ist somit im hinteren Bereich des Kraftfahrzeugs bzw. des Antriebsstrangs angeordnet. Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Elektromaschine hinter der Hinterachse angeordnet ist.
  • Grundsätzlich kann das Kraftfahrzeug aber als Frontantrieb ausgebildet sein. Die andere Achse des Fahrzeugs kann angetrieben sein, insbesondere elektromotorisch angetrieben sein, oder nicht angetrieben sein.
  • Die dem Antriebsstrang zugeordneten Räder sind insbesondere einzeln über Gelenkwellen angebunden. Der Antriebsstrang kann aber auch eine Starrachse aufweisen, z.B. für einen Geländewagen.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung der in der Zeichnung wiedergegebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiele, ohne auf diese beschränkt zu sein. Es zeigt:
  • 1 eine Prinzipdarstellung einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs, veranschaulicht ohne dessen Lagerungskonzept,
  • 2 für die Ausführungsform nach 1 eine prinzipielle Darstellung aller Kopplungen,
  • 3 entsprechend der Darstellung gemäß 2, die Kopplungen für den eingelegten ersten Gang, ohne Torque-Vectoring,
  • 4 entsprechend der Darstellung in 1 die Kopplungen für den eingelegten ersten Gang, ohne Torque-Vectoring,
  • 5 entsprechend der Darstellung gemäß der 2 und 3, die Kopplungen für den eingelegten ersten Gang, mit Torque-Vectoring betreffend Zusatzmoment am linken Rad,
  • 6 entsprechend der Darstellung gemäß 2 die Kopplungen für den eingelegten ersten Gang, mit Torque-Vectoring bei am linken Rad anliegendem Zusatzmoment entsprechend 5,
  • 7 entsprechend der Darstellung gemäß der 2 und 3, die Kopplungen für den eingelegten ersten Gang, mit Torque-Vectoring betreffend Zusatzmoment am rechten Rad,
  • 8 entsprechend der Darstellung gemäß 2 die Kopplungen für den eingelegten ersten Gang, mit Torque-Vectoring bei am rechten Rad anliegendem Zusatzmoment entsprechend 5,
  • 9 entsprechend der Darstellung in 2 die Kopplungen für den eingelegten zweiten Gang, ohne oder mit Torque-Vectoring (< 100%),
  • 10 entsprechend der Darstellung in 1 die Kopplungen für den eingelegten zweiten Gang, ohne oder mit Torque-Vectoring (< 100%), entsprechend 9,
  • 11 entsprechend der Darstellung gemäß 2 die Kopplungen für den eingelegten zweiten Gang, mit 100% Torque-Vectoring betreffend das linke Rad (Einradantrieb),
  • 12 entsprechend der Darstellung gemäß 1 die Kopplungen für den eingelegten zweiten Gang, mit 100% Torque-Vectoring betreffend das linke Rad (Einradantrieb) gemäß 11,
  • 13 entsprechend der Darstellung gemäß 2 die Kopplungen für den eingelegten zweiten Gang, mit 100% Torque-Vectoring betreffend das rechte Rad (Einradantrieb),
  • 14 entsprechend der Darstellung gemäß 1 die Kopplungen für den eingelegten zweiten Gang, mit 100% Torque-Vectoring betreffend das rechte Rad (Einradantrieb) gemäß 11,
  • 15 eine Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs, veranschaulicht ohne dessen Lagerungskonzept.
  • Das Ausführungsbeispiel gemäß der 1 veranschaulicht einen Antriebsstrang für ein rein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, bei dem es sich insbesondere um einen Personenkraftwagen, konkret einen Sportwagen, handelt. Gezeigt ist der der Hinterachse des Kraftfahrzeugs zugeordnete Antriebsstrang. Eine elektrisch angetriebene oder nicht angetriebene Vorderachse des Kraftfahrzeugs ist nicht veranschaulicht.
  • Der Antriebsstrang 1 mit Einzelradaufhängung weist die hintere Achse 2 auf. Bezogen auf die Vorwärtsfahrtrichtung 3 des Kraftfahrzeuges, nachfolgend als Fahrtrichtung bezeichnet, weist die Achse 2 einen linken Achsabschnitt 4 und einen rechten Achsabschnitt 5 auf. Mit diesen Achsabschnitten 4, 5, auch als Halbachsen bezeichnet, sind ein linkes Rad 6 und ein rechtes Rad 7 des Kraftfahrzeugs verbunden. Die Achsabschnitte 4 und 5 weisen nicht veranschaulichte Gelenkwellen auf.
  • Die Achse 2 ist mittels einer einzigen Elektromaschine 8 antreibbar, die hinter der Achse 2 angeordnet ist. Die Elektromaschine 8 weist einen Stator 9 und einen Rotor 10 auf. Die Rotationsachse 11 des Rotors 10 ist parallel zur Rotationsachse der Achse 2 und damit quer zur Fahrtrichtung 3 angeordnet.
  • Mit dem Rotor 10 der Elektromaschine 2 ist eine als Hohlwelle ausgebildete Rotorwelle 12 drehfest verbunden. Dieses steht links über den eigentlichen Rotor 10 hinaus. Durch die Rotorwelle 12 ist eine Welle 13 hindurchgeführt. Über einen Planetensatz 14 ist die Rotorwelle 12 mit der Welle 13 gekoppelt. Dieser Planetensatz 14 stellt ein erstes Teilgetriebe des Antriebsstrangs 1 dar.
  • Im Detail ist die Rotorwelle 12 drehfest mit einem Sonnenrad 15 des Planetensatzes 14 verbunden und es ist ein Hohlrad 16 des Planetensatzes 14 drehfest gelagert, ferner ist ein Umlaufräder 17 des Planetensatzes 14 aufnehmender Umlaufräderträger 18 drehfest mit der Welle 13 verbunden.
  • Die Welle 13 weist auf ihrer linken Seite 19 eine erste Kupplung 20 zum Abkuppeln und Ankuppeln einer ersten Stirnradstufe 21 auf, ferner wirkt die Welle 13 im Bereich der anderen, rechten Seite 22 mit einer zweiten Stirnradstufe 23 zusammen. Die Stirnradstufe 21 bildet somit ein zweites Teilgetriebe des Antriebsstrangs 1 und die Stirnradstufe 23 ein drittes Teilgetriebe des Antriebsstrangs 1.
  • Die erste Stirnradstufe 21 ist an ein Planetendifferential 24 angebunden, zum Antreiben der beiden Achsabschnitte bzw. Halbwellen 4, 5, die drehfest mit dem linken bzw. rechten Rad 6, 7 der Achse 2 verbunden sind.
  • Die erste Kupplung 20 ist als Lamellenkupplung ausgebildet und weist antriebsseitig ein Kupplungsteil 25 auf, das fest mit der Welle 13 verbunden ist, und abtriebsseitig ein als Hohlwelle ausgebildetes Kupplungsteil 26 auf, das konzentrisch zur Rotationsachse 11 der Welle 13 außerhalb der Welle 13 angeordnet ist und drehfest mit einem Ritzel 27 der ersten Stirnradstufe 21 verbunden ist. Lamellen 28, die mit dem Kupplungsteil 25 und dem Kupplungsteil 26 verbunden sind, übertragen dann, wenn über Aktuatormittel eine Anpresskraft auf die Lamellen 28 übertragen wird, im Sinne der zur 1 veranschaulichten beiden Pfeile im Bereich der Kupplung 20, ein Drehmoment vom Kupplungsteil 25 auf das Kupplungsteil 26. Bei geöffneter Kupplung 20 erfolgt keine Drehmomentübertragung zwischen den beiden Kupplungsteilen 25 und 26.
  • Ein mit dem Ritzel 27 der ersten Stirnradstufe 21 kämmendes größeres Stirnrad 29 ist drehfest mit einem Hohlrad 30 des Planetendifferentials 24 verbunden. Ein Umlaufräder 31a und 31b aufweisender Umlaufräderträger 32 des Planetendifferentials 24 ist mit dem linken Achsabschnitt bzw. der linken Halbwelle verbunden und ein Sonnenrad 33 des Planetendifferentials 24 mit dem rechten Achsabschnitt 5 bzw. der rechten Halbwelle verbunden. Damit die beiden Achsabschnitte 4 und 5 dieselbe Drehrichtung bei Antrieb über die Stirnradstufe 21 aufweisen, kämen erste, innere Umlaufräder 31a des Planetendifferentials 24 mit dem Sonnenrad 33 und zweiten, äußeren Umlaufrädern 31b des Planetendifferentials 24, ferner kämmen die zweiten Umlaufräder 31b mit dem Hohlrad 30. Der linke Achsabschnitt 4 mit dem Umlaufräderträger 32 ist drehfest mit dem linken Rad 6 und der rechte Achsabschnitt 5 mit dem Sonnenrad 33 ist drehfest mit dem rechten Rad 7 verbunden. Im Detail durchsetzt der rechte Achsabschnitt 5 bzw. die rechte Halbwelle eine Hohlwelle 34, wobei der rechte Achsabschnitt 5 beidendig über die konzentrisch zu diesem angeordnete Hohlwelle 34 hinaussteht und im Bereich des einen Endes drehfest mit dem Sonnenrad 33 und im Bereich des anderen Endes drehfest mit dem rechten Rad 7 verbunden ist. Konzentrisch zum rechten Achsabschnitt 5 schließt sich in Verlängerung dieses Achsabschnitts im Anschluss an das Sonnenrad 34 der linke Achsabschnitt 4 an.
  • Die Hohlwelle 34 trägt eine zweite, links angeordnete Kupplung 35 und eine dritte, rechts angeordnete Kupplung 36, bei denen es sich um Reibkupplungen handelt. Diese sind als Lamellenkupplungen ausgebildet.
  • Bei Schließstellung befindlichen Kupplungen 35 und 36 übertragen die Lamellen dieser Kupplungen Drehmomente, bezogen auf die zweite Kupplung 35 zwischen der Hohlwelle 34 und dem Umlaufräderträger 32, somit dem linken Achsabschnitt 4 und damit dem linken Rad 6, und bezogen auf die dritte Kupplung 36 zwischen der Hohlwelle 34 und dem rechten Achsabschnitt 5, somit dem rechten Rad 7. Mit Pfeilen sind im Bereich der beiden Kupplungen 35 und 36 die Kräfte von Aktuatormitteln zum Betätigen der Kupplungen 35 und 36 veranschaulicht. Mittels dieser Kupplungen 35 und 36 lassen sich somit die den Rädern 6 und 7 zugeordneten Achsabschnitte 4 bzw. 5 ankuppeln oder abkuppeln, je nach Schaltzustand der Kupplung 35 bzw. 36.
  • Aktuatormittel, die im Detail nicht veranschaulicht sind und zum Schalten von erster Kupplung 20, zweiter Kupplung 35 und dritter Kupplung 36 dienen, sind derart wirkend, dass bei geschlossener erster Kupplung 20 und damit angekuppelter erster Stirnradstufe 21 die zweite Kupplung 35 und die dritte Kupplung 36 geöffnet sind, so dass über diese Kupplungen 35 und 36 die Achsabschnitte 4 und 5 abgekuppelt sind. Im anderen Fall sind die Aktuatormittel zum Schalten der Kupplungen 20, 35 und 36 so aktiviert, dass bei geöffneter erster Kupplung 20 und damit abgekoppelter erster Stirnradstufe 21 die zweite Kupplung 35 und die dritte Kupplung 36 geschlossen sind, somit die Achsabschnitte 4 und 5 angekoppelt sind.
  • Selbstverständlich können die drei Kupplungen auch anders geschaltet sein, insbesondere unter dem Aspekt des Torque-Vectoring und einer Quersperre. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Drehmomentübertragung der Reibkupplungen – zweite Kupplung 35 und dritte Kupplung 36 – einstellbar ist, zum Einstellen eines definierten Schlupfmoments der Reibkupplungen in deren geschlossenem Zustand.
  • 2 veranschaulicht für die Ausführungsform nach 1 eine prinzipielle Darstellung aller Kopplungen, wobei Aktuatormittel 37 mit veranschaulicht sind. Die einzelnen Komponenten sind mit durchgezogenen Linien miteinander verbunden, um die möglichen Kopplungen zu veranschaulichen. Mit punktierter Linie, und dies gilt für diverse der nachfolgenden Figuren, ist der entkoppelte Zustand der interessierenden Komponenten des Antriebsstrangs veranschaulicht.
  • 3 zeigt, entsprechend der Darstellung gemäß 2, die Kopplungen für den eingelegten ersten Gang ohne Torque-Vectoring und 4 für diesen Zustand die Prinzipdarstellung entsprechend der 1. So ist im Normalbetrieb gemäß der 3 und 4, bei eingelegtem ersten Gang des Kraftfahrzeugs die erste Kupplung 20 geschlossen und es sind die Kupplungen 35 und 36 geöffnet. Damit leitet die Elektromaschine 8 über die Kupplung 20 und die erste Stirnradstufe 21, somit das zweite Teilgetriebe, Leistung in das Planetendifferential 24 ein, um die beiden Räder 6 und 7 anzutreiben. Das dritte Teilgetriebe, somit die zweite Stirnradstufe 23 wird ebenfalls angetrieben, jedoch überträgt dieses keine Leistung an die Räder 6 und 7, da die Kupplungen 35 und 36 geöffnet sind. Für ein Torque-Vectoring am linken Rad 6 oder am rechten Rad 7 wird die Kupplung 35 bzw. die Kupplung 36 geschlossen. Diese Situation ist betreffend das auf das linke Rad 6 aufzubringende Zusatzmoment in den 5 und 6 und betreffend das in das rechte Rad 7 einzubringende Zusatzmoment in den 7 und 8 veranschaulicht.
  • Für hohe Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs und damit eine hohe Winkelgeschwindigkeit der Achse 2 des Antriebsstrangs 1 wird der zweite Gang geschaltet, wozu die erste Kupplung 20 geöffnet und die beiden anderen Kupplungen 35 und 36 geschlossen werden. Da die Kupplungen 35 und 36 als Reibkupplungen ausgebildet sind, ist ein Torque-Vectoring am linken bzw. rechten Rad 6, 7 möglich, indem an der entsprechenden Kupplung 35 bzw. 36 ein Schlupf eingestellt wird. Da die erste Kupplung 20 geöffnet ist, wird über die erste Stirnradstufe 21, somit das zweite Teilgetriebe, keine Leistung von der Elektromaschine 8 in das Planetendifferential 24 eingeleitet.
  • Diese Situation ist in den 9 und 10 für die prinzipielle Darstellung aller Kopplungen bzw. die Prinzipdarstellung dieser Ausführungsform des Antriebsstrangs veranschaulicht, für den eingelegten zweiten Gang, ohne oder mit Torque-Vectoring, dessen Anteil geringer als 100% ist.
  • Entsprechend der Darstellungen gemäß der 9 und 10 veranschaulichen die 11 und 12 für den eingelegten zweiten Gang die Situation mit 100% Torque-Vectoring links, somit den Antrieb ausschließlich des linken Rades 6. Die 13 und 14 zeigen, entsprechend den 11 und 12 für den eingelegten zweiten Gang die Situation des 100% Torque-Vectoring rechts, somit des Einradantriebs, vorliegend des Antriebs nur des rechten Rades 7.
  • Die Prinzipdarstellung der weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs gemäß 15 unterscheidet sich von derjenigen gemäß 1 nur dadurch, dass die Aktuatormittel 37 für die zweite Kupplung 35 nicht spiegelsymmetrisch zu den Aktuatormittteln 37 der dritten Kupplung 36 angeordnet ist, sondern die Aktuatormittel 37 der beiden Kupplungen 35 und 36 entsprechend angeordnet ist, wobei bei der Ausführungsform gemäß der 15 die Aktuatormittel 37 für die dritte Kupplung 36 auf der dem rechten Rad 7 zugewandten Seite der Kupplung 36 angeordnet ist.
  • Diese Modifizierungen sind unter dem Aspekt des benötigten Bauraumes für die Kupplungen 35 und 36 nebst Aktuatormitteln 37 sowie dem Verkabelungsaufwand, um die Kupplungen 35 und 36 anzusteuern, zu sehen.
  • 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 Patentliteratur
    • DE 60013340 T2 [0002]

Claims (21)

  1. Antriebsstrang (1) eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, mit mindestens einer Elektromaschine (8), die mittels einer ersten Kupplung (20) und eines Teilgetriebes (21) an ein Differential (24) angebunden ist, zum Antreiben zweier Achsabschnitte (4, 5) einer Achse (2), wobei die Achsabschnitte (4, 5) mit einem linken und einem rechten Rad (6, 7) der Achse (2) verbunden sind, sowie die Elektromaschine (8) an ein weiteres Teilgetriebe (23) angebunden ist, das an eine zweite Kupplung (36) und eine dritte Kupplung (35) angebunden ist, zum Abkuppeln und Ankuppeln der den Rädern (6, 7) der Achse (2) zugeordneten Achsabschnitte (4, 5).
  2. Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei mittels diesem ein Kraftfahrzeug rein elektrisch antreibbar ist.
  3. Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, wobei dieser eine einzige Elektromaschine (8) aufweist.
  4. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Elektromaschine (8) an eine Welle (13) gekoppelt ist, die mittels der ersten Kupplung (20) und des einen Teilgetriebes (21) an das Differential (24) angebunden ist.
  5. Antriebsstrang nach Anspruch 4, wobei die Welle (13) mittels der ersten Kupplung (20) zum Abkuppeln und Ankuppeln des einen Teilgetriebes (21) angebunden ist, wobei dieses Teilgetriebe (21) an das Differential (24) angebunden ist.
  6. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei an der einen Seite (19) der Welle (13) die erste Kupplung (20) angebunden ist und an der anderen Seite (22) der Welle (13) das weitere Teilgetriebe (23) angebunden ist.
  7. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Elektromaschine (8) über ein drittes Teilgetriebe (14) oder direkt an die Welle (13) gekoppelt ist.
  8. Antriebsstrang nach Anspruch 7, wobei das dritte Teilgetriebe (14) als Planetensatz (14) ausgebildet ist.
  9. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die Welle (13) radial innerhalb einer als Hohlwelle ausgebildeten Rotorwelle (12) der Elektromaschine (8) angeordnet ist, wobei die Welle (13) auf deren einen Seite (19) die erste Kupplung (21) trägt.
  10. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das eine, erste Teilgetriebe (21) als Stirnradstufe (21) ausgebildet ist, die an das als Planetendifferential ausgebildete Differential (24) angebunden ist.
  11. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das weitere, zweite Teilgetriebe (23) als Stirnradstufe ausgebildet ist.
  12. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das weitere, zweite Teilgetriebe (23) mit einer Hohlwelle (34) verbunden ist, die zumindest einen Achsabschnitt (5) der beiden Achsabschnitte (4, 5) umgreift, wobei diese Hohlwelle (34) die zweite Kupplung (36) und die dritte Kupplung (35) trägt, zum Ankuppeln und Abkuppeln der den Rädern (6, 7) der Achse (2) zugeordneten Achsabschnitte (4, 5).
  13. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die zweite Kupplung (35) und die dritte Kupplung (36) als Reibkupplungen ausgebildet sind.
  14. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei Aktuatormittel (37) zum Schalten der Kupplungen (20, 35, 36) vorgesehen sind, wobei bei geschlossener erster Kupplung (20) die zweite Kupplung (35) und die dritte Kupplung (36) geöffnet ist.
  15. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei Aktuatormittel (37) zum Schalten der Kupplungen (20, 35, 36) vorgesehen sind, wobei bei geöffneter erster Kupplung (20) die zweite Kupplung (35) und die dritte Kupplung (36) geschlossen ist.
  16. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Drehmomentübertragung der Reibkupplungen (35, 36) einstellbar ist, zum Einstellen eines definierten Schlupfmoments der Reibkupplungen (35, 36) in deren geschossenem Zustand.
  17. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Kupplungen (20, 35, 36) als Lamellenkupplungen ausgebildet sind.
  18. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 9 bis 17, wobei die Rotorwelle (12) drehfest mit einem Sonnenrad (15) des Planetensatzes (14) verbunden ist, ein Hohlrad (16) des Planetensatzes (14) drehfest gelagert ist, und ein Umlaufräder (17) des Planetensatzes (14) aufnehmender Umlaufräderträger (18) drehfest mit der Welle (13) verbunden ist.
  19. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 9 bis 18, wobei eine Abtriebswelle (26) der ersten Kupplung (20) als Hohlwelle ausgebildet ist und diese Abtriebswelle (26) drehfest mit einem Ritzel (27) der ersten Stirnradstufe (21) verbunden ist.
  20. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 9 bis 19, wobei ein abtriebsseitiges Rad (29) der ersten Stirnradstufe (21) drehfest mit einem Hohlrad (30) des Planetendifferentials (24) verbunden ist und ein Umlaufräder (31a, 31b) aufweisender Umlaufräderträger (32) des Planetendifferentials (24) mit einem Achsabschnitt (4) der Achsabschnitte (4, 5) verbunden ist, und ein Sonnenrad (33) des Planetendifferentials (24) mit dem anderen Achsabschnitt (5) der Achsabschnitte (4, 5) verbunden ist, wobei erste Umlaufräder (31a) des Planetendifferentials (24) mit dem Sonnenrad (33) und zweiten Umlaufrädern (31b) des Planetendifferentials (24) kämmen, sowie die zweiten Umlaufräder (31b) des Planetendifferentials (24) mit dem Hohlrad (30) kämmen.
  21. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei Aktuatormittel (37) für die zweite und dritte Kupplung (35, 36) zwischen diesen Kupplungen (35, 36) angeordnet sind, oder Aktuatormittel (37) für die zweite oder dritte Kupplung (36) zwischen dieser mittels der Aktuatormittel (37) zu betätigenden Kupplung (36) und dem mittels dieser Kupplung (36) antreibbaren Rad (7) angeordnet sind.
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