DE102015107502A1

DE102015107502A1 - Hybrid-Transaxle-Baugruppe mit Torque-Vectoring

Info

Publication number: DE102015107502A1
Application number: DE102015107502.4A
Authority: DE
Inventors: Rolando V. Rodriguez
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2015-05-13
Publication date: 2015-11-26
Also published as: US20150337937A1; CN105082999A

Abstract

Eine Transaxle-Baugruppe für ein Fahrzeug umfasst eine angetriebene Eingangswelle, die sich entlang einer Antriebsachse zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende erstreckt. Die angetriebene Eingangswelle ist um die Antriebsachse drehbar. Ein erster Planetenradstrang ist mit dem ersten Ende der angetriebenen Eingangswelle gekoppelt, und ein erster Motor ist mit dem ersten Planetenradstrang gekoppelt. Ein zweiter Planetenradstrang ist mit dem zweiten Ende der angetriebenen Eingangswelle gekoppelt, und ein zweiter Motor ist mit dem zweiten Planetenradstrang gekoppelt. Der erste Motor und der zweite Motor liefern Drehmoment unabhängig voneinander an den ersten Planetenradstrang und den zweiten Planetenradstrang, um eine Differenzialfunktionalität zur Verfügung zu stellen und Torque Vectoring zwischen Antriebsrädern zuzulassen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft allgemein eine Transaxle-Baugruppe für ein Fahrzeug.
HINTERGRUND
Ein Getriebe eines Fahrzeugs überträgt Antriebskraft oder Antriebsleistung von einer Hauptleistungsquelle, z. B. einer Kraftmaschine, auf die Antriebsräder des Fahrzeugs. Das Getriebe umfasst in der Regel einen Zahnradsatz, der es der Kraftmaschine ermöglicht, ihren Drehmomentbereich mehrmals zu durchlaufen, um das auf die Antriebsräder aufgebrachte Drehmoment und deren Drehzahl zu ändern. Ein Differenzial eines Fahrzeugs verzweigt das Drehmoment von der Hauptleistungsquelle zwischen einem Paar Antriebsrädern, wodurch zugelassen wird, dass jedes Antriebsrad mit unterschiedlichen Drehzahlen rotieren kann. Eine Transaxle-Baugruppe kombiniert die Funktionalität des Getriebes und des Differenzials zusammen mit all den damit verbundenen Komponenten einer angetriebenen Achse, zu einer einzigen integrierten Baugruppe.
Fahrzeuge können ferner ein Fahrzeugstabilitätssteuersystem und/oder ein Sperrdifferenzialsystem umfassen, um die Raddrehzahl und die Drehmomentverteilung zu steuern. Fahrzeugstabilitätssteuersysteme und Sperrdifferenziale verwenden in der Regel Reibungselemente, wie Bremsen und/oder Kupplungen, um die Raddrehzahl zu reduzieren. Reibung von den Reibungselementen vergeudet Energie als Wärme und verschleißt die Komponenten der Reibungselemente.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist eine Transaxle-Baugruppe für ein Fahrzeug vorgesehen. Die Transaxle-Baugruppe umfasst eine angetriebene Eingangswelle, die sich entlang einer Antriebsachse zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende erstreckt. Die angetriebene Eingangswelle ist um die Antriebsachse drehbar. Ein erster Planetenradstrang ist mit dem ersten Ende der angetriebenen Eingangswelle gekoppelt, und ein erster Motor ist mit dem ersten Planetenradstrang gekoppelt. Ein zweiter Planetenradstrang ist mit dem zweiten Ende der angetriebenen Eingangswelle gekoppelt, und ein zweiter Motor ist mit dem zweiten Planetenradstrang gekoppelt.
Es ist auch ein Antriebsstrang für ein Fahrzeug vorgesehen. Der Antriebsstrang umfasst eine Hauptleistungsquelle, die betreibbar ist, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Eine Transaxle-Baugruppe ist mit der Hauptleistungsquelle gekoppelt und betreibbar, um das Antriebsdrehmoment von der Hauptleistungsquelle aufzunehmen. Die Transaxle-Baugruppe umfasst eine angetriebene Eingangswelle, die sich entlang einer Antriebsachse zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende erstreckt. Die angetriebene Eingangswelle ist um die Antriebsachse in Ansprechen auf das Antriebsdrehmoment von der Hauptleistungsquelle drehbar. Ein erster Planetenradstrang ist mit dem ersten Ende der angetriebenen Eingangswelle gekoppelt. Der erste Planetenradstrang umfasst ein erstes Sonnenrad, eine Mehrzahl von ersten Planetenrädern und ein erstes Hohlrad. Das erste Sonnenrad ist an der angetriebenen Eingangswelle angebracht und mit dieser drehbar. Die Mehrzahl von ersten Planetenrädern ist durch einen ersten Träger gelagert. Ein erstes angetriebenes Rad ist mit dem ersten Träger des ersten Planetenradstrangs gekoppelt. Ein erster Motor ist mit dem ersten Hohlrad gekoppelt. Der erste Motor ist betreibbar, um dem ersten Hohlrad Drehmoment zuzuführen. Ein zweiter Planetenradstrang ist mit dem zweiten Ende der angetriebenen Eingangswelle gekoppelt. Der zweite Planetenradstrang umfasst ein zweites Sonnenrad, eine Mehrzahl von zweiten Planetenrädern und ein zweites Hohlrad. Das zweite Sonnenrad ist an der angetriebenen Eingangswelle angebracht und mit dieser drehbar. Die Mehrzahl von zweiten Planetenrädern ist durch einen zweiten Träger gelagert. Ein zweites angetriebenes Rad ist mit dem zweiten Träger des zweiten Planetenradstrangs gekoppelt. Ein zweiter Motor ist mit dem zweiten Hohlrad gekoppelt. Der zweite Motor ist betreibbar, um dem zweiten Hohlrad Drehmoment zuzuführen. Der erste Motor und der zweite Motor sind unabhängig betreibbar, um verschiedene Drehmomenteingänge in den ersten Planetenradstrang bzw. den zweiten Planetenradstrang zu liefern, um ein Übersetzungsverhältnis zu ändern und um Drehzahl- und Drehmomentausgänge von Seite zu Seite des ersten Planetenradstrangs und des zweiten Planetenradstrangs zu ändern.
Dementsprechend verwendet die Transaxle-Baugruppe Drehmoment von dem ersten Motor und dem zweiten Motor, um jeweils die einzelne Raddrehzahl und das einzelne Raddrehmoment an dem ersten angetriebenen Rad bzw. dem zweiten angetriebenen Rad kontinuierlich zu variieren. Das Übersetzungsverhältnis des ersten Planetenradstrangs und des zweiten Planetenradstrangs werden durch Ändern einer Drehgeschwindigkeit des ersten Hohlrads bzw. des zweiten Hohlrads jeweils durch das Drehmoment von dem ersten Motor bzw. dem zweiten Motor geändert. Die unabhängigen erster Planetenradstrang mit dem ersten Motor und zweiter Planetenradstrang mit dem zweiten Motor bieten eine Differenzialfunktionalität und Torque Vectoring für ein optimales Leistungsvermögen, ohne Energie als Reibungswärme zu verschwenden und ohne übermäßigen Verschleiß an Komponenten.
Die obigen Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Antriebsstrangs eines in einer Längskonfiguration gezeigten Fahrzeugs.
2 ist eine schematische Perspektivansicht des in einer Querkonfiguration gezeigten Antriebsstrangs.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Fachleute werden erkennen, dass Begriffe, wie etwa ”oberhalb”, ”unterhalb”, ”aufwärts”, ”abwärts”, ”oben”, ”unten” usw. lediglich für die Figuren beschreibend verwendet werden und keine Beschränkungen an dem Umfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, darstellen. Darüber hinaus kann die Erfindung hierin in Begriffen von funktionalen und/oder logischen Blockkomponenten und/oder verschiedenen Verarbeitungsschritten beschrieben sein. Es sollte erkannt werden, dass derartige Blockkomponenten aus einer beliebigen Anzahl von Hardware-, Software- und/oder Firmware-Komponenten bestehen können, um die spezifizierten Funktionen zu erfüllen.
Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen überall in den verschiedenen Ansichten auf gleiche Teile verweisen, ist ein Antriebsstrang allgemein bei 20 gezeigt. Der Antriebsstrang 20 ist für ein Fahrzeug und umfasst eine Hauptleistungsquelle 22, die betreibbar ist, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Die Hauptleistungsquelle 22 kann eine Brennkraftmaschine 23, wie etwa eine Benzinmaschine oder eine Dieselmaschine, umfassen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zusätzlich kann die Hauptleistungsquelle 22 einen oder mehrere Elektromotoren 25 umfassen, die unabhängig von der Brennkraftmaschine 23 oder in Kombination mit der Brennkraftmaschine 23 arbeiten, um das Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Die spezielle Ausrichtung und/oder Konfiguration der Hauptleistungsquelle 22 ist nicht relevant für die detaillierte Beschreibung, und wird als solche nicht näher beschrieben.
Eine Transaxle-Baugruppe 24 ist mit der Hauptleistungsquelle 22 gekoppelt. Die Transaxle-Baugruppe 24 ist betreibbar, um das Antriebsdrehmoment von der Hauptleistungsquelle 22 aufzunehmen und das Antriebsdrehmoment auf ein Paar angetriebene Räder, d. h. ein erstes angetriebenes Rad 26 und ein zweites angetriebenes Rad 28 zu übertragen. Eine Kupplung oder Dämpfungseinrichtung 30 kann zwischen der Hauptleistungsquelle 22 und der Transaxle-Baugruppe 24 angeordnet sein. Es ist jedoch festzustellen, dass der Antriebsstrang nicht notwendigerweise die Kupplung oder Dämpfungseinrichtung 30 umfassen muss. Die Kupplung oder Dämpfungseinrichtung 30 kann eine Trockenkupplung 30 oder eine andere ähnliche Einrichtung umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt. Die Kupplung 30 ist betreibbar, um die Hauptleistungsquelle 22 und die Transaxle-Baugruppe 24 selektiv in und außer Eingriff zu bringen, um die Hauptleistungsquelle 22 von der Transaxle-Baugruppe 24 zu entkoppeln, wenn das Fahrzeug angehalten ist oder rollt. Alternativ kann die Kupplung oder Dämpfungseinrichtung 30 einen Torsionsdämpfer 30 umfassen. Der Torsionsdämpfer ist betreibbar, um Drehschwingungen durch den Antriebsstrang 20 zu dämpfen.
Die Transaxle-Baugruppe 24 umfasst eine angetriebene Eingangswelle 32. Die angetriebene Eingangswelle 32 erstreckt sich entlang einer Antriebsachse 34 zwischen einem ersten Ende 36 und einem zweiten Ende 38. Die angetriebenen Eingangswelle 32 ist um die Antriebsachse 34 in Ansprechen auf das Antriebsdrehmoment von der Hauptleistungsquelle 22 drehbar.
Die Transaxle-Baugruppe 24 kann ein Eingangsdrehmoment-Übertragungssystem 40 umfassen, das mit der angetriebenen Eingangswelle 32 und der Hauptleistungsquelle 22 gekoppelt ist und diese miteinander verbindet. Das Eingangsdrehmoment-Übertragungssystem 40 ist betreibbar, um das Antriebsdrehmoment von der Hauptleistungsquelle 22 auf die angetriebene Eingangswelle 32 zu übertragen. In Fahrzeugen, die eine in Längsrichtung eingebaute Kraftmaschine 23 umfassen, wie etwa in der in 1 gezeigten Beispielausführungsform, kann das Eingangsdrehmoment-Übertragungssystem 40 zum Beispiel einen Hypoid-Ring- und Ritzelradsatz umfassen. Der Hypoid-Ring- und Ritzelradsatz kann ein Hypoid-Ringrad 42, das an der angetriebenen Eingangswelle 32 angebracht und mit dieser drehbar ist, und ein Hypoid-Ritzelrad 44 umfassen, das in kämmendem Eingriff mit dem Hypoid-Ringrad 42 angeordnet ist. Das Hypoid-Ritzelrad 44 ist an einer Drehmomentausgangswelle 46 angebracht und mit dieser drehbar. Die Drehmomentausgangswelle 46 ist mit der Hauptleistungsquelle 22 über die Kupplung 30 gekoppelt. Das Hypoid-Ritzelrad 44 überträgt das Antriebsdrehmoment von der Hauptleistungsquelle 22 auf das Hypoid-Ringrad 42.
In Fahrzeugen, die eine quer eingebaute Kraftmaschine 23 umfassen, wie etwa in der in 2 gezeigten Beispielausführungsform, kann das Eingangsdrehmoment-Übertragungssystem 40 zum Beispiel einen riemen- oder kettengetriebenen Zahnradsatz umfassen. Der riemen- oder kettengetriebene Zahnradsatz kann ein erstes Kettenrad, das an der angetriebenen Welle 32 angebracht und mit dieser drehbar ist, und ein zweites Kettenrad umfassen, das an der Drehmomentausgangswelle 46 angebracht und mit dieser drehbar ist. Ein endloser Riemen, wie etwa eine Kette oder eine andere ähnliche Einrichtung, ist sowohl mit dem ersten Kettenrad als auch dem zweiten Kettenrad in einer Endlosschleife in Eingriff, um Drehmoment von der Drehmomentausgangswelle 46 auf die Eingangswelle 32 zu übertragen. Wie oben erwähnt ist, ist die Drehmomentausgangswelle 46 mit der Hauptleistungsquelle 22 über die Kupplung 30 gekoppelt. Es ist festzustellen, dass das Eingangsdrehmoment-Übertragungssystem 40 anders als hierin beschriebenen und in den Figuren gezeigt ausgestaltet sein kann.
Die Transaxle-Baugruppe 24 umfasst einen ersten Planetenradstrang 48 und einen zweiten Planetenradstrang 50. Der erste Planetenradstrang 48 ist mit dem ersten Ende 36 der angetriebenen Eingangswelle 32 gekoppelt. Der erste Planetenradstrang 48 umfasst ein erstes Sonnenrad 52, eine Mehrzahl von ersten Planetenrädern 54, die durch einen ersten Träger 56 gelagert sind, und ein erstes Hohlrad 58. Das erste Sonnenrad 52 ist an der angetriebenen Eingangswelle 32 angebracht und mit dieser drehbar. Die Mehrzahl von ersten Planetenrädern 54 ist ringförmig um das erste Sonnenrad 52 angeordnet, rotiert mit dem ersten Träger 56 um die angetriebene Achse und steht in kämmendem Eingriff mit einer Innenumfangszahnradfläche 60 des ersten Hohlrads 58. Das erste angetriebene Rad 26 ist mit dem ersten Träger 56 des ersten Planetenradstrangs 48 gekoppelt und rotiert mit diesem.
Ein erster Motor 62 ist mit dem ersten Planetenradstrang 48 gekoppelt. Der erste Motor 62 kann einen Elektromotor oder einen Hydraulikmotor umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt. Das erste Hohlrad 58 ist mit dem ersten Motor 62 gekoppelt. Das erste Hohlrad 58 ist betreibbar, um Drehmoment von dem ersten Motor 62 aufzunehmen. Der erste Motor 62 kann mit dem ersten Hohlrad 58 in irgendeiner Art und Weise gekoppelt sein, die in der Lage ist, Drehmoment zu übertragen und/oder eine Drehgeschwindigkeit des ersten Hohlrads 58 einzustellen. Zum Beispiel kann der erste Motor 62 ein erstes Zahnrad 64, das in kämmendem Eingriff mit einer Außenumfangszahnradfläche 66 des ersten Hohlrads 58 angeordnet ist, umfassen. Das erste Zahnrad 64 ist betreibbar, um Drehmoment von dem ersten Motor 62 aufzunehmen und das Drehmoment von dem ersten Motor 62 auf das erste Hohlrad 58 zu übertragen.
Der zweite Planetenradstrang 50 ist mit dem zweiten Ende 38 der angetriebenen Eingangswelle 32 gekoppelt. Der zweite Planetenradstrang 50 umfasst ein zweites Sonnenrad 68, eine Mehrzahl von zweiten Planetenrädern 70, die durch einen zweiten Träger 72 gelagert sind, und ein zweites Hohlrad 74. Das zweite Sonnenrad 68 ist an der angetriebenen Eingangswelle 32 angebracht und mit dieser drehbar. Die Mehrzahl von zweiten Planetenrädern 70 ist ringförmig um das zweite Sonnenrad 68 angeordnet, rotiert mit dem zweiten Träger 72 um die angetriebene Achse und steht in kämmendem Eingriff mit einer Innenumfangszahnradfläche 76 des zweiten Hohlrads 74. Das zweite angetriebene Rad 28 ist mit dem zweiten Träger 72 des zweiten Planetenradstrangs 50 gekoppelt und rotiert mit diesem.
Ein zweiter Motor 78 ist mit dem zweiten Planetenradstrang 50 gekoppelt. Der zweite Motor 78 kann einen Elektromotor oder einen Hydraulikmotor umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt. Das zweite Hohlrad 74 ist mit dem zweiten Motor 78 gekoppelt. Das zweite Hohlrad 74 ist betreibbar, um Drehmoment von dem zweiten Motor 78 aufzunehmen. Der zweite Motor 78 kann mit dem zweiten Hohlrad 74 in irgendeiner Art und Weise gekoppelt sein, die in der Lage ist, Drehmoment zu übertragen und/oder eine Drehgeschwindigkeit des zweiten Hohlrads 74 einzustellen. Zum Beispiel kann der zweite Motor 78 ein zweites Zahnrad 80, das in kämmendem Eingriff mit einer Außenumfangszahnradfläche 82 des zweiten Hohlrads 74 angeordnet ist, umfassen. Das zweite Zahnrad 80 ist betreibbar, um Drehmoment von dem zweiten Motor 78 aufzunehmen und das Drehmoment von dem zweiten Motor 78 auf das zweite Hohlrad 74 zu übertragen.
Der erste Motor 62 und der zweite Motor 78 sind unabhängig betreibbar, um verschiedene Drehmomenteingänge in den ersten Planetenradstrang 48 bzw. den zweiten Planetenradstrang 50 zu liefern. Durch Verwendung von zwei unabhängigen Motoren, d. h. dem ersten Motor 62 und dem zweiten Motor 78, die jeweils mit dem ersten Planetenradstrang 48 bzw. dem zweiten Planetenradstrang 50 gekoppelt sind, können ein Übersetzungsverhältnis und Drehzahl- und Drehmomentausgänge von Seite zu Seite an das erste angetriebene Rad 26 und das zweite angetriebene Rad 28 verändert werden. Das Übersetzungsverhältnis kann jeweils durch Ändern der Drehzahl des ersten Hohlrads 58 und/oder des zweiten Hohlrads 74 jeweils mit Drehmoment von dem ersten Motor 62 und/oder dem zweiten Motor 78 geändert werden. Zusätzlich ist die Transaxle-Baugruppe 24 durch Aufbringen unterschiedlichen Drehmoments auf das erste Hohlrad 58 und das zweite Hohlrad 74 jeweils von dem ersten Motor 62 bzw. dem zweiten Motor 78 zu Torque Vectoring in der Lage.
Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren sind unterstützend und beschreibend für die Erfindung, aber der Umfang der Erfindung ist allein durch die Ansprüche definiert. Obgleich einige der besten Arten und andere Ausführungsformen zur Ausführung der beanspruchten Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, gibt es verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Ausführung der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

Transaxle-Baugruppe für ein Fahrzeug, wobei die Transaxle-Baugruppe umfasst: eine angetriebene Eingangswelle, die sich entlang einer Antriebsachse zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende erstreckt und um die Antriebsachse drehbar ist; einen ersten Planetenradstrang, der mit dem ersten Ende der angetriebenen Eingangswelle gekoppelt ist; einen ersten Motor, der mit dem ersten Planetenradstrang gekoppelt ist; ein zweiten Planetenradstrang, der mit dem zweiten Ende der angetriebenen Eingangswelle gekoppelt ist; und einen zweiten Motor, der mit dem zweiten Planetenradstrang gekoppelt ist.
Transaxle-Baugruppe nach Anspruch 1, wobei der erste Planetenradstrang ein erstes Sonnenrad, eine Mehrzahl von ersten Planetenrädern, die durch einen ersten Träger gelagert sind, und ein erstes Hohlrad umfasst.
Transaxle-Baugruppe nach Anspruch 2, wobei das erste Sonnenrad an der angetriebenen Eingangswelle angebracht und mit dieser drehbar ist.
Transaxle-Baugruppe nach Anspruch 3, wobei das erste Hohlrad mit dem ersten Motor gekoppelt und betreibbar ist, um Drehmoment von dem ersten Motor aufzunehmen.
Transaxle-Baugruppe nach Anspruch 4, wobei die Mehrzahl von ersten Planetenrädern ringförmig um das erste Sonnenrad angeordnet ist, mit dem ersten Träger um die angetriebene Achse rotiert und in kämmendem Eingriff mit einer Innenumfangszahnradfläche des ersten Hohlrads steht.
Transaxle-Baugruppe nach Anspruch 1, wobei der zweite Planetenradstrang ein zweites Sonnenrad, eine Mehrzahl von zweiten Planetenrädern, die durch einen zweiten Träger gelagert sind, und ein zweites Hohlrad umfasst.
Transaxle-Baugruppe nach Anspruch 6, wobei das zweite Sonnenrad an der angetriebenen Eingangswelle angebracht und mit dieser drehbar ist.
Transaxle-Baugruppe nach Anspruch 7, wobei das zweite Hohlrad mit dem zweiten Motor gekoppelt und betreibbar ist, um Drehmoment von dem zweiten Motor aufzunehmen.
Transaxle-Baugruppe nach Anspruch 8, wobei die Mehrzahl von zweiten Planetenrädern ringförmig um das zweite Sonnenrad angeordnet ist, mit dem zweiten Träger um die angetriebene Achse rotiert und in kämmendem Eingriff mit einer Innenumfangszahnradfläche des zweiten Hohlrads steht.
Transaxle-Baugruppe nach Anspruch 5, wobei der erste Motor ein erstes Zahnrad umfasst, das in kämmendem Eingriff mit einer Außenzahnradfläche des ersten Hohlrads angeordnet ist und betreibbar ist, um Drehmoment von dem ersten Motor aufzunehmen und das Drehmoment von dem ersten Motor auf das erste Hohlrad zu übertragen, wobei der zweite Motor ein zweites Zahnrad umfasst, das in kämmendem Eingriff mit einer Außenzahnradfläche des zweiten Hohlrads angeordnet ist und betreibbar ist, um Drehmoment von dem zweiten Motor aufzunehmen und das Drehmoment von dem zweiten Motor auf das zweite Hohlrad zu übertragen,
Transaxle-Baugruppe nach Anspruch 1, wobei der erste Motor und der zweite Motor unabhängig betreibbar sind, um verschiedene Drehmomenteingänge in den ersten Planetenradstrang bzw. den zweiten Planetenradstrang bereitzustellen, um ein Übersetzungsverhältnis zu ändern und um Drehzahl- und Drehmomentausgänge von Seite zu Seite des ersten Planetenradstrangs und des zweiten Planetenradstrangs zu ändern.