DE102014204574A1

DE102014204574A1 - Driving device with a transfer case, comprising a differential and a superposition stage

Info

Publication number: DE102014204574A1
Application number: DE102014204574.6A
Authority: DE
Inventors: Thorsten BIERMANN
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2015-09-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem von einem Verteilergetriebe (VG), umfassend ein von einem Außenrad (A) antreibbares Differenzial (D) zur Verteilung eines von einem Antriebsmotor (AM) generierten Antriebsdrehmoments auf eine erste und eine zweite Abtriebswelle (A1, A2) und einer Überlagerungsstufe (Ü) mit einem Elektromotor (EM) zur Einkopplung eines Zusatzdrehmoments in das Differenzial (D). Erfindungsgemäß weist das Differenzial (D) zwei Eingänge (E1, E2) zur Einleitung des Antriebsdrehmoments in das Differenzial (D) auf, die wahlweise über eine erste zwischen dem Differenzial (D) und dem Antriebsrad (A) angeordnete Kupplungsvorrichtung (KV1) mit dem Antriebsrad (A) verbindbar sind, wobei zwischen dem Differenzial (D) und der Überlagerungsstufe (Ü) eine zweite Kupplungsvorrichtung (KV2) zur Einkopplung des Zusatzdrehmoments in das Differenzial (D) angeordnet ist, und wobei zwischen dem Differenzial (D) und der zweiten Abtriebswelle (A2) eine dritte Kupplungsvorrichtung (KV3) zur Abkoppelung der zweiten Abtriebswelle (A2) angeordnet ist.The invention relates to a drive device for a motor vehicle with one of a transfer case (VG), comprising a differential (D) drivable by an outer wheel (A) for distributing a drive torque generated by a drive motor (AM) to a first and a second output shaft (A1 , A2) and a superposition stage (Ü) with an electric motor (EM) for coupling an additional torque in the differential (D). According to the invention, the differential (D) has two inputs (E1, E2) for introducing the driving torque in the differential (D), which optionally via a first between the differential (D) and the drive wheel (A) arranged coupling device (KV1) with the Drive between the differential (D) and the superposition stage (Ü) a second coupling device (KV2) for coupling the additional torque in the differential (D) is arranged, and wherein between the differential (D) and the second Output shaft (A2) a third coupling device (KV3) for decoupling the second output shaft (A2) is arranged.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Verteilergetriebe, umfassend ein von einem Außenrad antreibbares Differenzial zur Verteilung eines von einem Antriebsmotor generierten Antriebsdrehmoments auf eine erste und eine zweite Abtriebswelle und einer Überlagerungsstufe mit einem Elektromotor zur Einkopplung eines Zusatzdrehmoments in das Differenzial.The invention relates to a drive device for a motor vehicle with a transfer case, comprising a differential drivable by an outer wheel for distributing a drive torque generated by a drive motor to a first and a second output shaft and a superposition stage with an electric motor for coupling an additional torque in the differential.

Aus der DE 10 2010 036 240 A1 geht eine Antriebsvorrichtung mit einem Hauptantrieb und einem Differenzial, welches über ein Eingangselement mit dem Hauptantrieb wirkverbunden ist, hervor. Eine erste Antriebswelle ist über das Differenzial trieblich mit dem Eingangselement und einem Koppelgetriebe wirkverbunden. Eine zweite Abtriebswelle ist über das Differenzial trieblich mit dem Eingangselement und mit dem Koppelgetriebe gekoppelt. Beide Abtriebswellen sind über das Koppelgetriebe gemeinsam mit einem Elektromotor, der koaxial zu dem Differenzial angeordnet ist, schaltbar zu koppeln und antreibbar. Dabei ist zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und dem Koppelgetriebe sowie zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und dem Eingangselement eine Doppelkupplung angeordnet. Durch die Doppelkupplung ist eine trennbare Verbindung wahlweise entweder zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und dem Eingangselement oder zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und dem Koppelgetriebe herstellbar.From the DE 10 2010 036 240 A1 is a drive device with a main drive and a differential, which is operatively connected via an input element to the main drive out. A first drive shaft is operatively connected via the differential drive with the input member and a coupling gear. A second output shaft is drivingly coupled via the differential to the input member and to the linkage. Both output shafts are coupled via the coupling gear together with an electric motor, which is arranged coaxially to the differential, switchable and drivable. In this case, a double clutch is arranged between the electric drive machine and the coupling gear and between the electric drive machine and the input element. By the double clutch, a separable connection is selectively produced either between the electric drive machine and the input element or between the electric drive machine and the coupling gear.

Aus der EP 2 471 681 A1 geht eine Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem als Stirnrad-Planetengetriebe ausgeführten Differenzial hervor, bei dem ein angetriebenes Außenrad über einen Steg und dessen Planetenräder auf Ausgangselemente abreibt. Die Planetenräder sind auf Lagerbolzen des Steges gelagert und die Ausgangselemente sind einander unmittelbar benachbarte, außenverzahnte Sonnenräder. Das erste Sonnenrad kämmt mit den ersten Planetenrädern, die die gleiche Breite wie das erste Sonnenrad haben. Etwa doppelt so breite zweite Planetenräder kämmen mit dem zweiten Sonnenrad und mit den ersten Planetenrädern. Die Sonnenräder weisen gleiche Zähnezahlen, aber durch gegensinnige Profilverschiebungen derart ungleiche Kopfkreisdurchmesser auf, dass bei zumindest bei im Kopfkreisdurchmesser gleichen Planetenrädern ein Zahneingriff zwischen den zweiten Planetenrädern und dem hinsichtlich seines Kopfkreisdurchmessers kleineren Sonnenrades ausgeschlossen ist.From the EP 2 471 681 A1 is a drive device for motor vehicles with a designed as a spur gear planetary differential shown in which a driven outer wheel abrades a web and the planet gears on output elements. The planet gears are mounted on the bearing pin of the web and the output elements are immediately adjacent, externally toothed sun gears. The first sun gear meshes with the first planet wheels, which have the same width as the first sun gear. About twice as wide second planetary gears mesh with the second sun gear and with the first planetary gears. The sun gears have the same number of teeth, but by opposing profile shifts such unequal tip diameter, that at least at the same diameter in the tip circle planet gears meshing between the second planetary gears and the smaller in terms of its tip diameter sun gear is excluded.

Ferner geht aus der DE 10 2009 049 856 B4 eine Getriebeanordnung für ein Fahrzeug mit einem Verteilergetriebe zur Verteilung eines Antriebsmoments eines Hauptmotors auf einen ersten und einen zweiten Achsbereich des Fahrzeugs und mit einer Überlagerungsstufe hervor. Die Überlagerungsstufe ist zur Einkopplung eines Zusatzdrehmoments von einem über die Überlagerungsstufe mit dem Verteilergetriebe in Wirkverbindung stehenden Hilfsmotor über das Verteilergetriebe auf dem ersten und/oder dem zweiten Achsenbereich ausgebildet. Das als ein Stirnradgetriebe ausgebildete Verteilergetriebe weist zwei miteinander kombinierte Planetengetriebe auf. Der erste Planetentrieb besteht aus einem Planetenträger, an dem mehrere Planetenbolzen angeordnet sind, aus Planeten, von denen jeder auf einem der Planetenbolzen sitzt, und aus einer Sonne, mit welcher die Planeten kämmen. Der zweite Planetentrieb besteht aus dem Planetenträger, an dem weitere Planetenbolzen angeordnet sind, aus ersten Planeten, von denen jeder auf einem der weiteren Planetenbolzen sitzt, und aus einer weiteren Sonne, mit welcher die ersten Planeten kämmen. Die Planeten des ersten Planetentriebs kämmen mit den Planeten des zweiten Planetentriebs.Furthermore, goes from the DE 10 2009 049 856 B4 a transmission arrangement for a vehicle having a transfer case for distributing a drive torque of a main engine to a first and a second axis region of the vehicle and with an overlay stage. The superposition stage is designed to couple an additional torque from an auxiliary motor operatively connected to the transfer case via the transfer stage via the transfer case on the first and / or the second axis region. The transfer case designed as a spur gear has two planetary gears combined with each other. The first planetary gear consists of a planet carrier, on which several planet pins are arranged, from planets, each of which sits on one of the planet pins, and from a sun, with which the planets comb. The second planetary gear consists of the planet carrier, on which further planet pins are arranged, of first planets, each of which sits on one of the other planet pins, and another sun, with which the first planets mesh. The planets of the first planetary drive mesh with the planets of the second planetary drive.

Durch die aus dem Stand der Technik bekannten Antriebsvorrichtungen wird bei einem Kraftfahrzeug ein permanenter Allradantrieb ermöglicht. Jedoch ist ein permanenter Allradantrieb gegenüber einem Zweiradantrieb mit einem erhöhten Kraftstoffverbrauch und einem daran gekoppelten erhöhten CO₂-Ausstoß verbunden. Ferner reicht in der Regel bei normalen Straßenverhältnissen ein Zweiradantrieb des Kraftfahrzeugs aus. Der Allradantrieb wird nämlich nur unter besonderen Umständen, insbesondere bei schlechten Straßenverhältnissen, die beispielsweise durch Schnee oder Matsch verursacht werden, benötigt.By the drive devices known from the prior art, a permanent four-wheel drive is made possible in a motor vehicle. However, a permanent four-wheel drive compared to a two-wheel drive with increased fuel consumption and coupled with increased CO ₂ emissions. Furthermore, a two-wheel drive of the motor vehicle is generally sufficient in normal road conditions. The four-wheel drive is namely only under special circumstances, especially in poor road conditions caused by, for example, snow or mud needed.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug weiterzuentwickeln, um zusätzliche Funktionen wie beispielsweise eine Abschaltung des Allradantriebs zu ermöglichen und dadurch sowohl den Kraftstoffverbrauch als auch den CO₂-Ausstoß zu senken.It is therefore the object of the invention to further develop a drive device for a motor vehicle to allow additional functions such as a shutdown of the four-wheel drive, thereby reducing both fuel consumption and CO ₂ emissions.

Erfindungsgemäße LösungInventive solution

Erfindungsgemäß weist das Differenzial zwei Eingänge zur Einleitung des Antriebsdrehmoments in das Differenzial auf, die wahlweise über eine erste zwischen dem Differenzial und dem Antriebsrad angeordnete Kupplungsvorrichtung mit dem Antriebsrad verbindbar sind, wobei zwischen dem Differenzial und der Überlagerungsstufe eine zweite Kupplungsvorrichtung zur Einkopplung des Zusatzdrehmoments in das Differenzial angeordnet ist, und wobei zwischen dem Differenzial und der zweiten Abtriebswelle eine dritte Kupplungsvorrichtung zur Abkoppelung der zweiten Abtriebswelle angeordnet ist.According to the invention, the differential has two inputs for introducing the drive torque into the differential, which are selectively connectable to the drive wheel via a first clutch arranged between the differential and the drive wheel, wherein between the differential and the superposition stage, a second clutch device for coupling the additional torque in the Differential is arranged, and wherein between the differential and the second output shaft, a third coupling device for decoupling the second output shaft is arranged.

Dadurch ist es möglich, dass Antriebsdrehmoment entweder über den ersten Eingang oder über den zweiten Eingang in das Differenzial einzuleiten. Zur Einleitung des Antriebsdrehmoments über den ersten Eingang des Differenzials wird das Antriebsrad über die erste Kupplungsvorrichtung mit dem Differenzial verbunden. Zur Einleitung des Antriebsdrehmoments über den zweiten Eingang in das Differenzial wird das Antriebsrad über die erste Kupplungsvorrichtung mit dem Differenzial verbunden. Mithin weist das Differenzial zwei Antriebseingänge auf. This makes it possible to initiate the drive torque either via the first input or via the second input into the differential. To initiate the drive torque via the first input of the differential, the drive wheel is connected to the differential via the first clutch device. To initiate the drive torque via the second input to the differential, the drive wheel is connected to the differential via the first clutch device. Thus, the differential has two drive inputs.

Ein Abtrieb des Differenzials wird über die erste Abtriebswelle und die zweite Abtriebswelle ermöglicht. Über die zweite Kupplungsvorrichtung ist ferner die Einleitung eines Zusatzdrehmoments des Elektromotors möglich. Das Zusatzdrehmoment dient zur elektromechanischen Drehmomentverteilung auf die erste und zweite Abtriebswelle. Dazu wird die zweite Kupplungsvorrichtung geschlossen, so dass das Differenzial mit der Überlagerungsstufe verbunden wird. Die dritte Kupplungsvorrichtung dient dazu, in einer Schließstellung die zweite Abtriebswelle mit dem Differenzial zu koppeln. Dadurch kann Antriebsdrehmoment auf die Antriebsräder der zweiten Abtriebswelle geleitet werden. An output of the differential is made possible via the first output shaft and the second output shaft. Furthermore, the introduction of an additional torque of the electric motor is possible via the second coupling device. The additional torque is used for the electromechanical torque distribution on the first and second output shaft. For this purpose, the second coupling device is closed, so that the differential is connected to the superposition stage. The third coupling device serves to couple the second output shaft with the differential in a closed position. As a result, drive torque can be passed to the drive wheels of the second output shaft.

Vorzugsweise weist die Kupplungsvorrichtung eine erste und eine zweite Kupplungseinheit auf, wobei die erste Kupplungseinheit zwischen dem Außenrad und einem Hohlrad mit Innenverzahnung des Differenzials angeordnet ist, und die zweite Kupplungseinheit zwischen dem Außenrad und einem Planetenträger des Differenzials angeordnet ist. Dementsprechend verbindet die erste Kupplungseinheit in einer Schließstellung das Außenrad mit dem Planetenträger. Über das Hohlrad wird das Antriebsdrehmoment auf einen Planetensatz des Differenzials eingeleitet und über den Planetenträger wird das Antriebsdrehmoment auf die erste Achse übertragen. Die Planetensätze des Differenzials drehen, sofern die erste Kupplungseinheit geöffnet ist, lastfrei mit.Preferably, the coupling device has a first and a second coupling unit, wherein the first coupling unit between the outer wheel and a ring gear with internal teeth of the differential is arranged, and the second coupling unit between the outer wheel and a planet carrier of the differential is arranged. Accordingly, the first coupling unit connects the outer wheel with the planet carrier in a closed position. Via the ring gear, the drive torque is introduced to a planetary gear set of the differential and via the planet carrier, the drive torque is transmitted to the first axis. The planetary gear sets of the differential rotate, if the first clutch unit is open, with no load.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Überlagerungsstufe einen ersten und einen zweiten Planetensatz auf, die auf einem gemeinsamen Planetenträger gelagert sind, wobei der erste Planetensatz den Elektromotor über ein erstes an die zweite Kupplungsvorrichtung angeordnetes Hohlrad und eine drehfest mit dem Elektromotor verbundenen ersten Sonne mit dem Differenzial koppelt. Die beiden Planetensätze sind koaxial auf dem Planetenträger angeordnet. Bei einer Schließstellung der zweiten Kupplungsvorrichtung lässt sich das Zusatzdrehmoment von dem Elektromotor über das Hohlrad auf den Planetenträger des Differenzials einleiten, sofern eine den Planetenträger der Überlagerungsstufe abbremsende Koppelvorrichtung oder eine dritte Kupplungsvorrichtung geschlossen sind.According to a preferred embodiment, the superposition stage has a first and a second planetary gear set, which are mounted on a common planet carrier, wherein the first planetary gear set the electric motor via a first to the second clutch device arranged ring gear and a rotatably connected to the electric motor first sun with the differential coupled. The two planetary gear sets are arranged coaxially on the planet carrier. In a closed position of the second clutch device, the additional torque can be initiated by the electric motor via the ring gear on the planet carrier of the differential, if a coupling device braking the planet carrier of the superposition stage or a third clutch device are closed.

Besonders bevorzugt ist der gemeinsame Planetenträger über eine Koppelvorrichtung stationär festlegbar und der zweite Planetensatz kämmt innenseitig mit einer stationär festgelegten zweiten Sonne und außenseitig mit einem zweiten Hohlrad, das mit einem Achsbereich verbunden ist, der eine vom Differenzial zur zweiten Abtriebswelle abtreibende Sonne aufweist. Mit anderen Worten ist zwischen dem gemeinsamen Planetenträger und einem feststehenden Bauteil, insbesondere dem Gehäuse eine Koppelvorrichtung oder auch Bremse angeordnet, die es erlaubt, den gemeinsamen Planetenträger stationär festzulegen, so dass dieser keine Drehbewegung mehr ausführen kann. Dadurch lässt sich das Drehmoment des Elektromotors über die erste Sonne und den ersten Planetensatz nur auf das erste Hohlrad übertragen. Bei einer geöffneten Koppelvorrichtung und einer geschlossenen dritten Kupplungsvorrichtung treibt die erste Sonne nicht nur den ersten Planetensatz an, sondern über den gemeinsamen Planetenträger auch den zweiten Planetensatz. Dieser wiederum leitet das Zusatzdrehmoment über das zweite Hohlrad an den Achsbereich weiter, der die abtreibende Sonne des Differenzials mit der zweiten Abtriebswelle verbindet.Particularly preferably, the common planetary carrier is stationary fixable via a coupling device and the second planetary gear meshes internally with a stationary fixed second sun and on the outside with a second ring gear, which is connected to an axis region having a sunk from the differential to the second output shaft sun. In other words, between the common planet carrier and a stationary component, in particular the housing a coupling device or brake is arranged, which allows to fix the common planetary carrier stationary, so that it can no longer perform rotary motion. As a result, the torque of the electric motor can be transmitted via the first sun and the first planetary gear set only to the first ring gear. With an opened coupling device and a closed third coupling device, the first sun drives not only the first planetary gearset but also the second planetary gearset via the common planet carrier. This in turn passes the additional torque via the second ring gear to the axle area, which connects the driving sun of the differential with the second output shaft.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Überlagerungsstufe einen ersten und einen zweiten Planetensatz auf, die mit einem gemeinsamen Hohlrad kämmen, wobei ein Elektromotor über eine an diesem angeordnete Sonne, einen ersten Planetensatz und über ein an die zweite Kupplungsvorrichtung angeordneten ersten Planetenträger getrieblich mit dem Differenzial koppelt. Das gemeinsame Hohlrad kann dabei eine durchgehende Verzahnung aufweisen, aber auch zwei axial getrennte Verzahnungen. Ferner ist es auch denkbar, dass das gemeinsame Hohlrad sich in den Zähnezahlen für die jeweilige Planetenstufe unterscheidet. Die jeweiligen Planetenstufen bestehen aus dem jeweiligen Hohlrad, dem zugehörigen Steg oder Planetenträger sowie dem am Steg drehbar gelagerten Planetenrädern und der Sonne. Mehrere Planetenräder in einer Planetenstufe ergeben einen Planetensatz. Der Abtrieb der ersten Planetenstufe erfolgt über den ersten Planetenträger der Überlagerungsstufe, wobei die geschlossene zweite Kupplungsvorrichtung das Zusatzdrehmoment auf den Planetenträger des Differenzials einleitet, sofern eine den zweiten Planetenträger der Überlagerungsstufe abbremsende Koppelvorrichtung oder eine dritte Kupplungsvorrichtung geschlossen sind.According to a further preferred embodiment, the superposition stage has a first and a second planetary gear set, which mesh with a common ring gear, wherein an electric motor via a sun arranged thereon, a first planetary gear set and via a second planetary gear arranged on the first planetary gear with the differential coupled. The common ring gear can have a continuous toothing, but also two axially separate teeth. Furthermore, it is also conceivable that the common ring gear differs in the number of teeth for the respective planetary stage. The respective planetary stages consist of the respective ring gear, the associated web or planetary carrier and the planetary gears rotatably mounted on the web and the sun. Several planet gears in a planetary stage yield a planetary gear set. The output of the first planetary stage via the first planet carrier of the superposition stage, wherein the closed second coupling device initiates the additional torque to the planet carrier of the differential, if a second planet carrier of the superposition stage decelerating coupling device or a third coupling device are closed.

Vorzugsweise ist der zweite Planetensatz dabei an einem zweiten Planetenträger gelagert und kämmt mit einer zweiten stationär feststehenden Sonne, der über eine Koppelvorrichtung stationär festlegbar ist und zugleich mit einem Achsbereich verbunden ist, der eine vom Differenzial zur zweiten Abtriebswelle abtreibende Sonne aufweist. Mit an anderen Worten koppelt die Koppelvorrichtung den zweiten Planetenträger mit einem feststehenden Bauteil, insbesondere mit dem Gehäuse, so dass dieser keine Bewegung ausführen kann. Da auch die zweite Sonne fest mit einem Gehäuseteil verbunden ist, werden so auch das zweite Hohlrad und das erste Hohlrad der Überlagerungsstufe festgesetzt. Teile des Überlagerungsgetriebes werden somit als Zwei-Wellen-Getriebe genutzt.Preferably, the second planetary gear set is mounted on a second planet carrier and meshes with a second stationarily stationary sun, which is stationary fixable via a coupling device and at the same time connected to an axis region having a sunbeaming from the differential to the second output shaft sun. With In other words, the coupling device couples the second planet carrier with a stationary component, in particular with the housing, so that it can not perform any movement. Since the second sun is firmly connected to a housing part, as well as the second ring gear and the first ring gear of the superposition stage are fixed. Parts of the superposition gear are thus used as a two-shaft gear.

Zur Verteilung des Antriebsdrehmoments auf die erste Abtriebswelle sowie auf die zweite Abtriebswelle wird das Außenrad über eine erste Kupplungseinheit einer ersten Kupplungsvorrichtung mit dem ersten Eingang des Differenzials gekoppelt und die zweite Abtriebswelle wird über die dritte Kupplungsvorrichtung mit dem Differenzial gekoppelt, wobei optional das Zusatzdrehmoment von dem Elektromotor zur elektromechanischen Drehmomentverteilung über die zweite Kupplungsvorrichtung eingekoppelt wird. Mit anderen Worten führen ein Schließen der ersten Kupplungseinheit und ein gleichzeitiges Öffnen der zweiten Kupplungseinheit der ersten Kupplungsvorrichtung zum Verbinden des ersten Eingangs mit dem Differenzial. Das Antriebsdrehmoment wird über das Hohlrad in das Differenzial geleitet und bei geschlossener dritter Kupplungsvorrichtung auf die beiden Abtriebswellen verteilt. Das Fahrzeug befindet sich somit im Allradantrieb. Optional kann bedarfsgesteuert ein Zusatzdrehmoment von dem Elektromotor zur elektromechanischen Drehmomentverteilung über die Schließstellung der zweiten Kupplungsvorrichtung eingekoppelt werden. Dadurch wird das Differenzial verspannt, wodurch das Drehmoment zwischen den beiden Abtriebswellen unabhängig von den mechanischen Übersetzungen umverteilt wird.For distributing the drive torque to the first output shaft and to the second output shaft, the outer wheel is coupled via a first coupling unit of a first clutch device to the first input of the differential and the second output shaft is coupled via the third clutch device with the differential, wherein optionally the additional torque of the Electric motor for electromechanical torque distribution via the second coupling device is coupled. In other words, closing the first clutch unit and simultaneously opening the second clutch unit of the first clutch device for connecting the first input to the differential. The drive torque is passed through the ring gear in the differential and distributed with the third clutch device closed on the two output shafts. The vehicle is thus in four-wheel drive. Optionally, an additional torque can be coupled in on demand from the electric motor to the electromechanical torque distribution via the closed position of the second clutch device. As a result, the differential is braced, whereby the torque between the two output shafts is redistributed regardless of the mechanical translations.

Zur Einleitung des Antriebsdrehmoments auf die erste Abtriebswelle wird das Außenrad über die zweite Kupplungseinheit der ersten Kupplungsvorrichtung mit dem zweiten Eingang des Differenzials gekoppelt und die zweite Abtriebswelle wird über die dritte Kupplungsvorrichtung vom Differenzial entkoppelt. Das Öffnen der dritten Kupplungsvorrichtung trennt die zweite Abtriebswelle von dem Differenzial. Die Schließstellung der zweiten Kupplungseinheit führt zur Verbindung des zweiten Eingangs mit dem Planetenträger oder Steg des Differenzials und einer Einleitung des Antriebsdrehmoments ausschließlich auf die erste Abtriebswelle.To initiate the drive torque to the first output shaft, the outer wheel is coupled via the second coupling unit of the first coupling device to the second input of the differential and the second output shaft is decoupled via the third coupling device from the differential. The opening of the third clutch device separates the second output shaft from the differential. The closed position of the second coupling unit leads to the connection of the second input with the planet carrier or web of the differential and an introduction of the drive torque exclusively to the first output shaft.

Zum elektrischen Antrieb der ersten Abtriebswelle werden die zweite Kupplungsvorrichtung und die Koppelvorrichtung geschlossen, wobei der Antriebsmotor und die zweite Abtriebswelle über die dritte Kupplungsvorrichtung vom Differenzial entkoppelt werden. Dadurch legt die Koppelvorrichtung gemäß dem einen Ausführungsbeispiel den gemeinsamen Planetenträger und gemäß dem anderen Ausführungsbeispiel den zweiten Planetenträger fest, so dass Drehmoment über die zweite Kupplungsvorrichtung ausschließlich auf die erste Abtriebswelle übertragen wird. Somit werden Teile der Überlagerungsstufe als zwei-Wellen-Getriebe wahlweise nach Ausführungsbeispiel mit dem Abtrieb über das erste Hohlrad oder den ersten Planetenträger genutzt. Der elektrische Fahrantrieb wird über die erste Abtriebswelle realisiert.For the electric drive of the first output shaft, the second clutch device and the coupling device are closed, wherein the drive motor and the second output shaft are decoupled from the differential via the third clutch device. As a result, the coupling device according to one embodiment determines the common planet carrier and according to the other embodiment, the second planet carrier, so that torque is transmitted via the second coupling device exclusively to the first output shaft. Thus, parts of the superposition stage are used as a two-shaft gearbox optionally according to embodiment with the output via the first ring gear or the first planet carrier. The electric traction drive is realized via the first output shaft.

Zum anteiligen elektrischen Antrieb oder zur Erzeugung von elektrischer Energie über den Elektromotor wird das Außenrad über die zweite Kupplungseinheit der ersten Kupplungsvorrichtung mit dem zweiten Eingang des Differenzials gekoppelt und die zweite Kupplungsvorrichtung sowie die Koppelvorrichtung werden geschlossen, wobei die zweite Abtriebswelle über die dritte Kupplungsvorrichtung vom Differenzial entkoppelt wird. Dadurch treibt der Antriebsmotor aufgrund der geschlossenen zweiten Kupplungsvorrichtung über den Planetenträger des Differenzials die Überlagerungsstufe und somit den Elektromotor mit an. Der Elektromotor wirkt in diesem Funktionsmodus als Generator und wandelt die kinetische Energie in elektrische Energie um. Die so erzeugte elektrische Energie kann vorteilhafterweise in einem elektrischen Speicher einfließen oder direkt genutzt werden. Gleichzeitig treibt der Antriebsmotor über den Planetenträger des Differenzials die erste Achse an. Bei dieser Schaltung der Koppelelemente kann natürlich auch ein hybrider Antrieb realisiert werden, bei der gleichzeitig die Drehmomente des Antriebs- und des Elektromotors an die erste Achse geleitet werden.For proportional electric drive or for generating electrical energy via the electric motor, the outer wheel is coupled via the second coupling unit of the first coupling device with the second input of the differential and the second coupling device and the coupling device are closed, wherein the second output shaft via the third coupling device from the differential is decoupled. As a result, due to the closed second clutch device, the drive motor drives the superimposition stage and thus the electric motor via the planet carrier of the differential. The electric motor acts as a generator in this functional mode and converts the kinetic energy into electrical energy. The electrical energy thus generated can advantageously be incorporated in an electrical memory or used directly. At the same time, the drive motor drives the first axle via the planet carrier of the differential. In this circuit of the coupling elements, of course, a hybrid drive can be realized in the same time, the torques of the drive and the electric motor are passed to the first axis.

Kurzbeschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Die Figuren zeigen:Further details and features of the invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the drawings. The figures show:

1 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel, und 1 a schematic representation for illustrating the structure of a drive device according to the invention according to a first embodiment, and

2 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel. 2 a schematic representation for illustrating the structure of a drive device according to the invention according to a second embodiment.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Gemäß 1 weist die Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug ein Verteilergetriebe VG auf. Das Verteilergetriebe VG umfasst ein von einem Außenrad A antreibbares Differenzial D zur Verteilung eines von einem Antriebsmotor AM generierten Antriebsdrehmoments auf eine erste und eine zweite Abtriebswelle A1, A2 und eine Überlagerungsstufe Ü mit einem Elektromotor EM zur Einkopplung eines Zusatzdrehmoments in das Differenzial D. Das Differenzial D weist zwei Eingänge E1, E2 zur Einleitung des Antriebsdrehmoments in das Differenzial D auf. Die beiden Eingänge E1, E2 sind wahlweise über eine erste oder eine zweite Kupplungseinheit K1, K2 einer ersten zwischen dem Differenzial D und dem Antriebsrad A angeordnete Kupplungsvorrichtung KV1 mit dem Antriebsrad A verbindbar. Die erste Kupplungseinheit K1 ist über ein Hohlrad H mit einem ersten Planetensatz P1, der wiederum mit einem zweiten Planetensatz P2 kämmt, verbunden. Der erste und der zweite Planetensatz P1, P2 bilden ein Planentensatzpaar und sind zusammen auf einem gemeinsamen Planetenträger PT angeordnet. Die zweite Kupplungseinheit K2 ist mit dem Planetenträger PT des Differenzials D verbunden.According to 1 For example, the drive device for a motor vehicle has a transfer case VG. The transfer case VG comprises a differential D drivable by an outer wheel A for distributing a drive torque generated by a drive motor AM to a first and a second one Output shaft A1, A2 and a superposition stage Ü with an electric motor EM for coupling an additional torque in the differential D. The differential D has two inputs E1, E2 for initiating the drive torque in the differential D. The two inputs E1, E2 are selectively connectable to the drive wheel A via a first or a second clutch unit K1, K2 of a first clutch device KV1 arranged between the differential D and the drive wheel A. The first clutch unit K1 is connected via a ring gear H with a first planetary gear set P1, which in turn meshes with a second planetary gear set P2. The first and the second planetary gear sets P1, P2 form a plane key pair and are arranged together on a common planet carrier PT. The second clutch unit K2 is connected to the planet carrier PT of the differential D.

Die Überlagerungsstufe Ü ist über eine zweite Kupplungsvorrichtung KV2, die zwischen einem ersten Hohlrad ÜH1 der Überlagerungsstufe Ü und dem Planetenträger PT angeordnet ist, mit dem Differenzial D verbunden. Die Überlagerungsstufe Ü weist einen ersten und eine zweiten Planetensatz ÜP1, ÜP2 auf, die koaxial zueinander auf einem gemeinsamen Planetenträger ÜPT angeordnet sind. Der gemeinsame Planetenträger ÜPT ist über eine Koppelvorrichtung ÜKO stationär an einem Gehäuse G festlegbar. Die Elektromaschine EM ist an einer ersten Sonne ÜS1 angeordnet und vermag über eine erste Sonne ÜS1 den ersten Planetensatz ÜP1 anzutreiben. Bei geschlossener Koppelvorrichtung ÜKO wird das durch den Elektromotor EM generierte Drehmoment über die erste Sonne ÜS1, den ersten Planetensatz ÜP1 und dem daran angeordneten ersten Hohlrad ÜH1 an die Kupplungsvorrichtung KV2 geleitet. Eine Schließstellung der zweiten Kupplungsvorrichtung KV2 leitet das Drehmoment dann in das Differenzial D ein. Bei geschlossener Koppelvorrichtung ÜKO wird ein Stillstand des Achsbereiches AB erzwungen, sodass in diesem Fall die Kupplungsvorrichtung KV3 geöffnet bleiben muss. Bei geöffneter Koppelvorrichtung ÜKO und einer geschlossen dritten Kupplungsvorrichtung KV3 wird das Antriebsmoment des Elektromotors EM nicht nur über den ersten Planetensatz ÜP1, und das erste Hohlrad ÜH1, sondern über den Planetenträger ÜPT auch über den zweite Planetensatz ÜP2 und das zweite Hohlrad ÜH2 an das Differenzial D geleitet. Der zweite Planetensatz ÜP2 kämmt innenseitig mit einer zweiten stationär an dem Gehäuse G festgelegten Sonne ÜS2 und außenseitig mit einem zweiten Hohlrad ÜH2. Das Hohlrad ÜH2 ist mit einem Achsbereich AB verbunden, der die vom Differenzial D zur zweiten Abtriebswelle A2 abtreibende Sonne S aufweist.The superposition stage Ü is connected to the differential D via a second clutch device KV2, which is arranged between a first ring gear ÜH1 of the superposition stage Ü and the planet carrier PT. The superposition stage Ü has a first and a second planetary gearset ÜP1, ÜP2, which are arranged coaxially with one another on a common planet carrier ÜPT. The common planet carrier ÜPT can be fixed to a housing G via a coupling device ÜKO. The electric machine EM is arranged on a first sun ÜS1 and is able to drive the first planetary set ÜP1 via a first sun ÜS1. When the coupling device ÜKO is closed, the torque generated by the electric motor EM is conducted to the coupling device KV2 via the first sun ÜS1, the first planetary gearset ÜP1 and the first ring gear ÜH1 arranged thereon. A closed position of the second clutch device KV2 then introduces the torque into the differential D. When the coupling device ÜKO is closed, a standstill of the axle region AB is forced, so that in this case the coupling device KV3 must remain open. When the coupling device ÜKO and a closed third coupling device KV3 is open, the drive torque of the electric motor EM is not only transmitted via the first planetary gearset ÜP1, and the first ring gear ÜH1, but also via the planet carrier ÜPT via the second planetary gearset ÜP2 and the second ring gear ÜH2 to the differential D. directed. The second planetary gearset ÜP2 meshes on the inside with a second stationary sun set on the housing G sun BS2 and the outside with a second ring gear ÜH2. The ring gear ÜH2 is connected to an axle region AB, which has the sun S driving away from the differential D to the second output shaft A2.

2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung. Diese unterscheidet sich von der in 1 dargestellte Ausführungsform lediglich in der Ausbildung der Überlagerungsstufe Ü. Die Überlagerungsstufe Ü weist nämlich gemäß 2 ein gemeinsames Hohlrad ÜH auf, das mit beiden Planetensätzen ÜP1, ÜP2 kämmt. Ferner ist der erste Planetensatz ÜP1 an einem ersten Planetenträger ÜPT1 und der zweite Planetensatz ÜP2 an einem zweiten Planetenträger ÜPT2 angeordnet. Bei einer Schließstellung der zweiten Kupplungsvorrichtung KV2 wird über die erste Sonne ÜS1 und den ersten Planetensatz ÜPT1 eine getriebliche Verbindung zwischen dem Elektromotor EM und dem Planetenträger PT des Differenzials D hergestellt. Dies erlaubt die Einleitung des Drehmoments vom Elektromotor EM auf den Planetenträger PT des Differenzials D, sofern die Koppelvorrichtung ÜKO oder die dritte Kupplungsvorrichtung KV3 geschlossen sind. Ferner ist der zweite Planetensatz ÜP2 mit einer zweiten Sonne ÜS2 getrieblich gekoppelt, die stationär festgelegt ist. Über eine Kopplungsvorrichtung ÜKO ist die zweite Sonne ÜS2 mit dem zweiten Planetenträger ÜPT2 verbindbar. Somit wird der Planetenträger ÜPT2 bei geschlossener Koppelvorrichtung ÜKO ebenfalls stationär an dem Gehäuse G festgelegt. Der zweite Planetenträger ÜPT2 ist mit dem Achsbereich AB verbunden, der die vom Differenzial D zur zweiten Abtriebswelle A2 abtreibende Sonne S aufweist. 2 shows a further embodiment of the drive device according to the invention. This is different from the one in 1 embodiment shown only in the formation of the overlay stage Ü. Namely, the superposition stage U is according to 2 a common ring gear ÜH, which meshes with both planetary gear sets ÜP1, ÜP2. Furthermore, the first planetary gearset ÜP1 is arranged on a first planet carrier ÜPT1 and the second planetary gearset ÜP2 on a second planet carrier ÜPT2. In a closed position of the second clutch device KV2, a geared connection between the electric motor EM and the planetary carrier PT of the differential D is established via the first sun ÜS1 and the first planetary gearset ÜPT1. This allows the introduction of the torque from the electric motor EM to the planet carrier PT of the differential D, provided that the coupling device ÜKO or the third coupling device KV3 are closed. Furthermore, the second planetary gearset ÜP2 is coupled to a second sun ÜS2 geared, which is fixed stationary. The second sun ÜS2 can be connected to the second planet carrier ÜPT2 via a coupling device ÜKO. Thus, the planet carrier ÜPT2 is also fixedly fixed to the housing G when the coupling device ÜKO is closed. The second planet carrier ÜPT2 is connected to the axle region AB, which has the sun S driving away from the differential D to the second output shaft A2.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

VG

Transfer Case

Ü

Superposition stage

KV1, KV2, KV3

coupling device

PT, ÜPT, ÜPT1, ÜPT2

planet carrier

P1, P2, ÜP1, ÜP2

planetary set

H, ÜH, ÜH1, ÜH2

ring gear

ÜKO

coupling device

FROM

axis area

D

differential

AT THE

drive motor

A

outer wheel

A1, A2

output shaft

E1, E2

entrance

KV1, KV2, KV3

coupling device

K1, K2

clutch unit

S

Sun

G

casing

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010036240 A1 [0002]
EP 2471681 A1 [0003]
DE 102009049856 B4 [0004]

Claims

Drive device for a motor vehicle with a transfer case (VG), comprising a differential (D) drivable by an external gear (A) for distributing a driving torque generated by a drive motor (AM) to a first and a second output shaft (A1, A2) and an overlay stage (U) with an electric motor (EM) for coupling an additional torque in the differential (D), characterized in that the differential (D) has two inputs (E1, E2) for introducing the driving torque in the differential (D), optionally via a first between the differential (D) and the drive wheel (A) arranged coupling device (KV1) with the drive wheel (A) are connectable, wherein between the differential (D) and the superposition stage (Ü) a second coupling device (KV2) for coupling of the additional torque is arranged in the differential (D), and wherein between the differential (D) and the second output shaft (A2) a third Kupplun gsvorrichtung (KV3) for decoupling the second output shaft (A2) is arranged.

Drive device according to claim 1, characterized in that the coupling device (KV1) has a first and a second coupling unit (K1, K2), wherein the first coupling unit (K1) between the outer wheel (A) and a ring gear (H) with internal toothing of the differential (D) is arranged and the second coupling unit (K2) between the outer wheel (A) and a planet carrier (PT) of the differential (D) is arranged.

Drive device according to claim 1, characterized in that the superposition stage (Ü) has a first and a second planetary gear set (ÜP1, ÜP2), which are mounted on a common planet carrier (ÜPT), wherein the first planetary gear set (ÜP1) the electric motor (EM) via a first to the second coupling device (KV2) arranged ring gear (ÜH1) and a rotatably connected to the electric motor (EM) connected to the first sun (ÜS1) with the differential (D) coupled.

Drive device according to claim 3, characterized in that the common planet carrier (ÜPT) via a coupling device (ÜKO) is fixed stationary and the second planetary gear set (ÜP2) on the inside with a stationary fixed second sun (ÜS2) and on the outside with a second ring gear (ÜH2) meshing, which is connected to an axle region (AB), which has a sun from the differential (D) to the second output shaft (A2) driving off (S)

Drive device according to claim 1, characterized in that the superposition stage (Ü) has a first and a second planetary gear set (ÜP1, ÜP2), which mesh with a common ring gear (ÜH), wherein an electric motor (EM) via a arranged on this first sun (ÜS1), a first planetary gear set (ÜP1) and via a to the second clutch device (KV2) arranged first planetary carrier (ÜPT1) is coupled in terms of gearing with the differential (D).

Drive device according to claim 5, characterized in that the second planetary gear set (ÜP2) meshes with a second stationarily stationary sun (ÜS2) and is mounted on a second planetary carrier (ÜPT2) which can be fixed in a stationary manner via a coupling device (ÜKO) and with an axis region (AB) is connected, which from the differential (D) to the second output shaft (A2) driving away sun (S).

Method for operating a drive device according to one of claims 1 to 6, characterized in that for distributing the drive torque to the first output shaft (A1) and to the second output shaft (A2), the outer wheel (A) via a first coupling unit (K1) a the first clutch (KV1) is coupled to the first input (E1) of the differential (D) and the second output shaft (A2) is coupled to the differential (D) via the third clutch (KV3), optionally with the additional torque from the electric machine ( EM) to the electromechanical torque distribution via the second coupling device (KV2) is coupled.

Method for operating a drive device according to one of claims 1 to 6, characterized in that for the introduction of the drive torque to the first output shaft (A1), the outer wheel (A) via the second coupling unit (K2) of the first coupling device (KV1) with the second Input (E2) of the differential (D) is coupled and the second output shaft (A2) via the third coupling device (KV3) from the differential (D) is decoupled.

Method for operating a drive device according to one of claims 1 to 6, characterized in that for the electric drive of the first output shaft (A1), the second clutch device (KV2) and the coupling device (ÜKO) are closed, wherein the drive motor (AM) and the second Output shaft (A2) via the first (KV1) and third clutch device (KV3) from the differential (D) are decoupled.

Method for operating a drive device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the proportionate electric drive or for generating electrical energy via the electric motor (EM), the outer wheel (A) via the second coupling unit (K2) of the first coupling device (KV1) with the second input (E2) of the differential (D) is coupled and the second Coupling device (KV2) and the coupling device (ÜKO) are closed, wherein the second output shaft (A2) via the third coupling device (KV3) from the differential (D) is decoupled.