DE102015205101B4 - GEARS FOR DISTRIBUTING A DRIVE TORQUE AS REQUIRED - Google Patents
GEARS FOR DISTRIBUTING A DRIVE TORQUE AS REQUIRED Download PDFInfo
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Abstract
Getriebe (10) zur bedarfsweisen Aufteilung eines Antriebsdrehmoments zwischen einer ersten und einer zweiten Welle oder Achse eines Fahrzeugs, umfassend:- eine erste Antriebswelle (14), die vorzugsweise einem Elektromotor (22) zugeordnet ist,- eine erste Abtriebswelle (18), die vorzugsweise einer ersten Fahrzeugwelle zugeordnet ist,- eine zweite Abtriebswelle (20), die vorzugsweise einer zweiten Fahrzeugwelle zugeordnet ist,- ein Ausgleichsdifferential (24) mit einem Eingangselement (28), einem ersten Ausgangselement (32) und einem zweiten Ausgangselement (34),- ein Überlagerungsgetriebe (26) mit einem von der ersten Antriebswelle (14) angetriebenen Eingangselement (36), einem ersten Ausgangselement (38) und einem zweiten Ausgangselement (42) und- eine zweite Drehmomentübertragungsvorrichtung (K2), mittels derer das erste Ausgangselement (38) des Überlagerungsgetriebes (26) antriebswirksam mit der ersten Abtriebswelle (18) des Getriebes (10) verbindbar ist, wobei das erste Ausgangselement (32) des Ausgleichsdifferentials (24) antriebswirksam mit der ersten Abtriebswelle (18) des Getriebes (10) verbunden oder verbindbar ist, wobei das zweite Ausgangselement (34) des Ausgleichsdifferentials (24) antriebswirksam mit der zweiten Abtriebswelle (20) des Getriebes (10) verbunden oder verbindbar ist, wobei das erste Ausgangselement (38) des Überlagerungsgetriebes (26) antriebswirksam mit der ersten Abtriebswelle (18) des Getriebes (10) und/oder dem ersten Ausgangselement (32) des Ausgleichsdifferentials (24) verbunden oder verbindbar ist und wobei das zweite Ausgangselement (42) des Überlagerungsgetriebes (26) antriebswirksam mit dem Eingangselement (28) des Ausgleichsdifferentials (24) verbunden oder verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Drehmomentübertragungsvorrichtung (K2) eine erste Schaltstellung, in der sie das erste Ausgangselement (38) des Überlagerungsgetriebes (26) stationär, insbesondere an einem Gehäuseelement (12), festlegt, und eine zweite Schaltstellung aufweist, in der sie das erste Ausgangselement (38) des Überlagerungsgetriebes (26) antriebswirksam mit der ersten Abtriebswelle (18) des Getriebes (10) und/oder dem ersten Ausgangselement (32) des Ausgleichsdifferentials (24) verbindet.Transmission (10) for splitting a drive torque between a first and a second shaft or axle of a vehicle as required, comprising: - a first input shaft (14), which is preferably assigned to an electric motor (22), - a first output shaft (18), which is preferably assigned to a first vehicle shaft, - a second output shaft (20), which is preferably assigned to a second vehicle shaft, - a differential (24) with an input element (28), a first output element (32) and a second output element (34), - a superposition gear (26) with an input element (36) driven by the first drive shaft (14), a first output element (38) and a second output element (42) and - a second torque transmission device (K2), by means of which the first output element (38 ) of the superposition gear (26) can be connected in a drivingly effective manner to the first output shaft (18) of the gear (10), the first output element ent (32) of the compensating differential (24) is drivingly connected or connectable to the first output shaft (18) of the transmission (10), the second output element (34) of the compensating differential (24) being drivingly connected to the second output shaft (20) of the transmission ( 10) is connected or can be connected, the first output element (38) of the superimposed gear (26) being connected or connectable in a drivingly effective manner to the first output shaft (18) of the transmission (10) and/or the first output element (32) of the differential (24). and wherein the second output element (42) of the superposition gear (26) is drivingly connected or can be connected to the input element (28) of the differential differential (24), characterized in that the second torque transmission device (K2) has a first switching position in which it transmits the first output element (38) of the superposition gear (26) stationary, in particular on a housing element (12), and a second S switching position in which it connects the first output element (38) of the superposition gear (26) with the first output shaft (18) of the gear (10) and/or the first output element (32) of the differential (24) in a drivingly effective manner.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe zur bedarfsweisen Aufteilung eines Antriebsdrehmoments zwischen einer ersten und einer zweiten Welle oder Achse eines Fahrzeugs, wie beispielsweise einer rechts- und linksseitigen Halbwelle oder aber auch beispielsweise einer Vorder- und einer Hinterachse des Fahrzeugs.The present invention relates to a transmission for splitting a drive torque between a first and a second shaft or axle of a vehicle, such as a right and left half shaft or, for example, a front and a rear axle of the vehicle as required.
Derartige Getriebe zur bedarfsweisen Aufteilung eines Antriebsdrehmoments zwischen zwei Achsen oder Halbwellen eines Fahrzeugs sind grundsätzlich bekannt und bedienen sich üblicherweise zumindest einer Reibkupplung, mittels derer der Antriebsdrehmoment zwischen den beiden Wellen im Sinne eines Torque-Vectoring aufgeteilt werden kann. Derartige Reibkupplungen bieten jedoch eine begrenzte Variabilität bei der Drehmomentverteilung und weisen außerdem eine begrenzte Genauigkeit bzw. Dynamik bei der Einstellung der gewünschten Drehmomentverteilung auf.Transmissions of this type for splitting a drive torque between two axles or half-shafts of a vehicle as required are known in principle and usually use at least one friction clutch, by means of which the drive torque can be split between the two shafts in the sense of torque vectoring. However, such friction clutches offer limited variability in the torque distribution and also have limited accuracy or dynamics when setting the desired torque distribution.
Ferner ist bei derartigen Systemen auch der Bauaufwand nicht unwesentlich. Des Weiteren kommt hinzu, dass der Nutzen derartiger Torque-Vectoring-Systeme insbesondere im niedrigen Geschwindigkeitsbereich kaum in Erscheinung tritt. Vielmehr überwiegen bei derartigen Systemen in aller Regel Schleppverluste, die verbrauchs- und emissionserhöhende Verlustquellen darstellen.Furthermore, the construction costs are not insignificant in such systems. Furthermore, the benefit of such torque vectoring systems is hardly noticeable, especially in the low speed range. Instead, drag losses, which represent sources of losses that increase consumption and emissions, generally predominate in such systems.
Des Weiteren beschränken sich derartige Torque-Vectoring-Systeme auf gewisse Fahrsituationen, in denen die bedarfsweise Aufteilung des Antriebsdrehmoments zwischen zwei Wellen vorzunehmen ist, ohne dass es möglich wäre, bei Bedarf eine der beiden Wellen drehmomentfrei zu schalten bzw. vom Antrieb abzukoppeln, wie dies beispielsweise in weniger anspruchsvollen Fahrsituationen der Fall sein kann.Furthermore, such torque vectoring systems are limited to certain driving situations in which the drive torque has to be divided between two shafts as required, without it being possible to switch one of the two shafts torque-free or to decouple it from the drive, as is the case here This may be the case, for example, in less demanding driving situations.
Die Druckschrift US 2007/ 0 123 383 A1 zeigt beispielsweise ein Getriebe mit einer ersten Antriebswelle, die einem Elektromotor zugeordnet ist, eine erste Abtriebswelle, die einer ersten Fahrzeugwelle zugeordnet ist, eine zweite Abtriebswelle, die einer zweiten Fahrzeugwelle zugeordnet ist, ein Ausgleichsdifferential mit einem Eingangselement, einem ersten Ausgangselement und einem zweiten Ausgangselement, ein Überlagerungsgetriebe mit einem von der ersten Antriebswelle angetriebenen Eingangselement, einem ersten Ausgangselement und einem zweiten Ausgangselement, eine zweite Drehmomentübertragungsvorrichtung, mittels derer das erste Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes antriebswirksam mit der ersten Abtriebswelle des Getriebes verbindbar ist, wobei das erste Ausgangselement des Ausgleichsdifferentials antriebswirksam mit der ersten Abtriebswelle des Getriebes verbunden oder verbindbar ist, wobei das zweite Ausgangselement des Ausgleichsdifferentials antriebswirksam mit der zweiten Abtriebswelle des Getriebes verbunden oder verbindbar ist, wobei das erste Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes antriebswirksam mit der ersten Abtriebswelle des Getriebes und/oder dem ersten Ausgangselement des Ausgleichsdifferentials verbunden oder verbindbar ist und wobei das zweite Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes antriebswirksam mit dem Eingangselement des Ausgleichsdifferentials verbunden oder verbindbar ist.The document US 2007 / 0 123 383 A1 shows, for example, a transmission with a first drive shaft, which is assigned to an electric motor, a first output shaft, which is assigned to a first vehicle shaft, a second output shaft, which is assigned to a second vehicle shaft, a differential with a input element, a first output element and a second output element, a superposition gear with an input element driven by the first drive shaft, a first output element and a second output element, a second torque transmission device, by means of which the first output element of the superposition gear can be connected to the first output shaft of the transmission in a drivingly effective manner, wherein the first output member of the differential differential is drivingly connected or connectable to the first output shaft of the transmission, wherein the second output member of the differential differential is drivingly connected to the second n output shaft of the transmission is or can be connected, the first output element of the superimposed gear being drivingly connected or connectable to the first output shaft of the transmission and/or the first output element of the differential differential, and the second output element of the superimposed gear being drivingly connected or connectable to the input element of the differential differential is.
Die Druckschrift
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe zur bedarfsweisen Aufteilung eines Antriebsdrehmoments zwischen einer ersten und einer zweiten Achse oder Welle eines Fahrzeugs zu schaffen, welches zur Aufteilung des Antriebsdrehmoments ohne verlustbehaftete Reibkupplungen auskommt und welches sich insbesondere auch an weniger anspruchsvolle Fahrsituationen anpassen lässt, die keine Aufteilung des Antriebsdrehmoments erfordern.The invention is based on the object of creating a transmission for splitting a drive torque between a first and a second axle or shaft of a vehicle as required, which does not require lossy friction clutches for splitting the drive torque and which can also be adapted in particular to less demanding driving situations that do not require drive torque splitting.
Diese Aufgabe wird durch ein Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a transmission having the features of claim 1.
Das erfindungsgemäße Getriebe umfasst:
- eine erste Antriebswelle, die vorzugsweise einem Elektromotor zugeordnet ist;
- eine erste Abtriebswelle, die vorzugsweise einer ersten Fahrzeugwelle (oder Fahrzeugachse) zugeordnet ist;
- eine zweite Abtriebswelle, die vorzugsweise einer zweiten Fahrzeugwelle (oder Fahrzeugachse) zugeordnet ist;
- ein Ausgleichsdifferential mit einem Eingangselement, einem ersten Ausgangselement und einem zweiten Ausgangselement; und
- ein Überlagerungsgetriebe mit einem von der ersten Antriebswelle angetriebenen Eingangselement, einem ersten Ausgangselement und einem zweiten Ausgangselement;
wobei das erste Ausgangselement des Ausgleichsdifferentials antriebswirksam (vorzugsweise drehfest) mit der ersten Abtriebswelle des Getriebes verbunden (oder verbindbar) ist,
wobei das zweite Ausgangselement des Ausgleichsdifferentials antriebswirksam (vorzugsweise drehfest) mit der zweiten Abtriebswelle des Getriebes verbunden (oder verbindbar) ist,
wobei das erste Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes antriebswirksam mit der ersten Abtriebswelle des Getriebes und/oder dem ersten Ausgangselement des Ausgleichsdifferentials verbunden oder verbindbar ist; und wobei das zweite Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes antriebswirksam mit dem Eingangselement des Ausgleichsdifferentials verbunden oder verbindbar ist.The transmission according to the invention includes:
- a first drive shaft, preferably associated with an electric motor;
- a first output shaft, which is preferably associated with a first vehicle shaft (or vehicle axle);
- a second output shaft, which is preferably associated with a second vehicle shaft (or vehicle axle);
- a ground differential having an input element, a first output element and a second output element; and
- a phasing gear having an input driven by the first drive shaft element, a first output element and a second output element;
wherein the first output element of the differential differential is drivingly connected (preferably non-rotatably) to the first output shaft of the transmission (or can be connected),
wherein the second output element of the differential differential is drivingly connected (preferably non-rotatably) to the second output shaft of the transmission (or can be connected),
wherein the first output element of the superposition gear is or can be connected in a drivingly effective manner to the first output shaft of the gear and/or to the first output element of the differential; and wherein the second output element of the superposition gear is drivingly connected or can be connected to the input element of the differential differential.
Weiterhin verfügt das erfindungsgemäße Getriebe über eine zweite Drehmomentübertragungsvorrichtung, mittels derer das erste Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes antriebswirksam mit der ersten Abtriebswelle des Getriebes verbunden werden kann. Die zweite Drehmomentübertragungsvorrichtung kann dabei eine erste Schaltstellung, in der sie das erste Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes stationär, insbesondere an einem Gehäuseelement, festlegt und eine zweite Schaltstellung aufweisen, in der sie das erste Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes antriebswirksam mit der ersten Abtriebswelle des Getriebes und/oder dem ersten Ausgangselement des Ausgleichsdifferentials verbindet,Furthermore, the transmission according to the invention has a second torque transmission device, by means of which the first output element of the superimposed transmission can be connected to the first output shaft of the transmission in a drivingly effective manner. The second torque transmission device can have a first switching position, in which it fixes the first output element of the superimposed gearing in a stationary manner, in particular on a housing element, and a second switching position, in which it drives the first output element of the superimposed gearing to the first output shaft of the transmission and/or the connects the first output element of the differential differential,
Das Ausgleichsdifferential des erfindungsgemäßen Getriebes dient dabei gewissermaßen als ein (vorzugsweise in Querrichtung wirksames) Zentraldifferential, mit dem das Antriebsdrehmoment eines Verbrennungsmotors vorzugsweise zu gleichen Anteilen unabhängig von der Drehzahl der beiden Wellen oder Achsen des Fahrzeugs auf dieselben übertragen werden kann. Demgegenüber dient das Überlagerungsgetriebe als Summiergetriebe, mit dem sich in Abhängigkeit der Drehrichtung des Elektromotors auf eine der beiden Wellen oder Achsen ein zusätzliches (beschleunigendes oder abbremsendes) Drehmoment im Sinne eines Torque-Vectoring aufprägen lässt, wohingegen das Antriebsdrehmoment der anderen Welle oder Achse um ein entsprechendes inverses Drehmoment durch die Differentialwirkung des Ausgleichsdifferentials beeinflusst wird.The differential of the transmission according to the invention serves to a certain extent as a central differential (preferably effective in the transverse direction) with which the drive torque of an internal combustion engine can be transmitted to the two shafts or axles of the vehicle, preferably in equal proportions, independently of the speed of rotation. In contrast, the superposition gear serves as a summation gear, with which, depending on the direction of rotation of the electric motor, an additional (accelerating or decelerating) torque can be applied to one of the two shafts or axles in the sense of torque vectoring, while the drive torque of the other shaft or axle is increased by a corresponding inverse torque is influenced by the differential action of the differential differential.
Zur Realisierung der gewünschten Drehmomentverteilung zwischen den beiden Wellen oder Achsen werden somit keine Reibkupplungen benötigt; vielmehr wird durch das Überlagerungsgetriebe des erfindungsgemäßen Getriebes ein Getriebezweig gebildet, der der eine elektromotorische Veränderung der durch das Ausgleichsdifferential voreingestellten Drehmomentverteilung ermöglicht. Hierzu wird der voreingestellten Drehmomentverteilung mittels des Elektromotors ein zusätzliches Antriebsdrehmoment überlagert, wobei aufgrund der antriebswirksamen Verbindung der beiden Ausgangselemente des Überlagerungsgetriebes mit der ersten Abtriebswelle des Getriebes bzw. dem ersten Ausgangselement des Ausgleichsdifferentials einerseits und mit dem Eingangselement des Ausgleichsdifferentials andererseits das von dem Elektromotor aufgebrachte Antriebsdrehmoment abgestützt werden kann. Die Rotation des Eingangselements des Ausgleichsdifferentials mit der aktuellen Drehgeschwindigkeit (mittlere Drehgeschwindigkeit der beiden Ausgangselemente des Ausgleichsdifferentials) dient somit als Bezugspunkt für die Drehmomentübertragung auf das erste Ausgangselement des Ausgleichsdifferentials bzw. auf die erste Abtriebswelle des Getriebes. In Abhängigkeit von der Drehrichtung des Elektromotors kann einer der beiden Wellen oder Achsen des Fahrzeugs ein zusätzliches Drehmoment aufgeprägt werden (insbesondere über die erste Abtriebswelle des Getriebes), wobei durch die Differentialwirkung des Ausgleichsdifferentials auch die andere der beiden Wellen oder Achsen beeinflusst wird.In order to achieve the desired torque distribution between the two shafts or axles, no friction clutches are required; Rather, a transmission branch is formed by the superposition gear of the transmission according to the invention, which enables an electric motor change of the torque distribution preset by the differential differential. For this purpose, an additional drive torque is superimposed on the preset torque distribution by means of the electric motor, whereby due to the drive-effective connection of the two output elements of the superposition gear with the first output shaft of the gear or the first output element of the differential differential on the one hand and with the input element of the differential differential on the other hand, the drive torque applied by the electric motor can be supported. The rotation of the input element of the differential differential at the current rotational speed (average rotational speed of the two output elements of the differential differential) thus serves as a reference point for torque transmission to the first output element of the differential differential or to the first output shaft of the gearbox. Depending on the direction of rotation of the electric motor, an additional torque can be applied to one of the two shafts or axles of the vehicle (in particular via the first output shaft of the transmission), with the other of the two shafts or axles also being influenced by the differential effect of the differential.
Als weiterer Vorteil kommt ferner hinzu, dass der Elektromotor auch hinsichtlich seines Stellvermögens, also der Fähigkeit, ein gewünschtes Drehmoment schnell und präzise einzustellen, gegenüber herkömmlichen Realisierungen unter Verwendung von Reibkupplungen überlegen ist.Another advantage is that the electric motor is also superior to conventional implementations using friction clutches in terms of its setting ability, ie the ability to set a desired torque quickly and precisely.
Im Zusammenhang mit der Erfindung sei noch angemerkt, dass eine „drehfeste“ Verbindung eine drehstarre Verbindung bezeichnet. Eine „antriebswirksame“ Verbindung bezeichnet eine (direkte oder indirekte) Verbindung zwischen zwei drehbaren Elementen, die in einer festen Drehbeziehung zueinander stehen (d.h. in einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis zueinander, mit i = 1 oder i ≠ 1), einschließlich einer drehfesten Beziehung. Wenn ein Element mit einem anderen Element „verbindbar“ oder „koppelbar“ ist, bezeichnet dies eine Verbindung, die optional auch eine trennbare Verbindung sein kann (beispielsweise eine indirekte Verbindung zwischen den beiden Elementen über eine Kupplung).In connection with the invention, it should also be noted that a “torsionally fixed” connection designates a torsionally rigid connection. A "driving" connection means a connection (direct or indirect) between two rotatable elements that are in a fixed rotational relationship to one another (i.e., in a predetermined gear ratio to one another, where i = 1 or i ≠ 1), including a rotationally fixed relationship. When an item is “connectable” or “couptable” to another item, that means a connection that may optionally also be a separable connection (e.g., an indirect connection between the two items via a coupling).
Im Folgenden wird nun auf vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Getriebes eingegangen, wobei sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen auch aus den Unteransprüchen, der Figurenbeschreibung sowie den Zeichnungen ergeben können.Advantageous embodiments of the transmission according to the invention will now be discussed below, with further advantageous embodiments also being able to result from the dependent claims, the description of the figures and the drawings.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Getriebe (und insbesondere das Überlagerungsgetriebe) dazu ausgelegt, dass bei gleicher Drehzahl des ersten Ausgangselements und des zweiten Ausgangselements des Ausgleichsdifferentials, und/oder bei gleicher Drehzahl der ersten Abtriebswelle und der zweiten Abtriebswelle des Getriebes, das Eingangselement des Überlagerungsgetriebes still steht. Mit anderen Worten ist bei dieser Ausführungsform das Getriebe derart konfiguriert (und gegebenenfalls an die weiteren Komponenten des Antriebsstrangs des Fahrzeugs mit den dort vorgesehenen Übersetzungen angepasst), dass bei gleicher Drehzahl der beiden Wellen oder Achsen des Fahrzeugs das Überlagerungsgetriebe eine Nulldrehzahl besitzt, d.h. das dem Elektromotor zugeordnete Eingangselement des Überlagerungsgetriebes steht still.According to an advantageous embodiment, the transmission (and in particular the superimposed transmission) is designed so that, with the same speed of the first output element and the second output element of the differential differential, and/or with the same rotational speed of the first output shaft and the second output shaft of the transmission, the input element of the superimposed transmission stands still. In other words, in this embodiment, the transmission is configured in such a way (and possibly adapted to the other components of the vehicle's drive train with the translations provided there) that when the two shafts or axles of the vehicle are at the same speed, the superposition gear has a zero speed, i.e. the dem Electric motor associated input element of the superposition gear stands still.
Somit kann in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Elektromotors einer der beiden Wellen oder Achsen ein zusätzliches Drehmoment aufgeprägt werden, und zwar unabhängig von der Drehzahl bzw. der Drehgeschwindigkeit der beiden Wellen oder Achsen. Die Auslegung des Elektromotors ist somit von der Maximaldrehzahl der beiden Achsen bzw. der Fahrzeuggeschwindigkeit unabhängig; vielmehr kann der Elektromotor aufgrund der Tatsache, dass er stillsteht, wenn sich beide Wellen oder Achsen gleich schnell drehen, rein auf Grundlage der gewünschten maximalen Differenzdrehzahl zwischen den beiden Wellen oder Achsen und des Differenzmoments ausgelegt werden. Die Wirkung des Elektromotors zur Drehmomentaufteilung ist somit unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit, so dass der Elektromotor nicht unnötig groß dimensioniert werden muss. Allein durch die Wahl der Drehrichtung des Elektromotors kann gesteuert werden, ob der ersten Abtriebswelle des Getriebes ein beschleunigendes oder ein abbremsendes Drehmoment aufgeprägt wird.Thus, depending on the direction of rotation of the electric motor, an additional torque can be applied to one of the two shafts or axles, independently of the rotational speed or the rotational speed of the two shafts or axles. The design of the electric motor is therefore independent of the maximum speed of the two axles or the vehicle speed; Rather, due to the fact that the electric motor is stationary when both shafts or axles rotate at the same speed, the electric motor can be designed purely on the basis of the desired maximum differential speed between the two shafts or axles and the differential torque. The effect of the electric motor for splitting the torque is therefore independent of the vehicle speed, so that the electric motor does not have to be oversized unnecessarily. Simply by selecting the direction of rotation of the electric motor, it is possible to control whether an accelerating or a decelerating torque is applied to the first output shaft of the transmission.
Hierzu können insbesondere das zwischen dem ersten Ausgangselement des Ausgleichsdifferentials (bzw. der ersten Abtriebswelle des Getriebes) und dem ersten Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes wirksame Übersetzungsverhältnis, ferner das zwischen dem Eingangselement des Ausgleichsdifferentials und dem zweiten Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes wirksame Übersetzungsverhältnis, und die innerhalb des Überlagerungsgetriebes wirksamen Übersetzungsverhältnisse derart aneinander angepasst sein, dass bei gleicher Drehzahl des ersten Ausgangselements und des zweiten Ausgangselements des Ausgleichsdifferentials und/oder bei gleicher Drehzahl der ersten Abtriebswelle und der zweiten Abtriebswelle des Getriebes das Eingangselement des Überlagerungsgetriebes still steht.For this purpose, in particular, the transmission ratio effective between the first output element of the differential differential (or the first output shaft of the transmission) and the first output element of the superimposed gear, as well as the transmission ratio effective between the input element of the differential differential and the second output element of the superimposed gear, and the effective transmission ratio within the superimposed gear Gear ratios can be matched to one another in such a way that the input element of the superposition gearing is stationary at the same speed of the first output element and the second output element of the differential and/or at the same speed of the first output shaft and the second output shaft of the transmission.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Überlagerungsgetriebe vorzugsweise dazu ausgelegt, dass durch eine Drehbewegung des Eingangselements das erste Ausgangselement und das zweite Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes zu gegensinnigen Drehbewegungen relativ zueinander angetrieben werden. Hierdurch kann auf einfache Weise erreicht werden, dass die erste Abtriebswelle des Getriebes (bzw. das erste Ausgangselement des Ausgleichsdifferentials) und das Eingangselement des Ausgleichsdifferentials von dem Elektromotor stets gegensinnig angetrieben werden. Insbesondere kann das Getriebe (also das Überlagerungsgetriebe, das Ausgleichsdifferential sowie dazwischen liegende Übersetzungsgetriebe wie beispielsweise Versatztriebe) dazu ausgelegt sein, dass bei einer Drehbewegung des Eingangselements des Überlagerungsgetriebes die erste Abtriebswelle des Getriebes und/oder das erste Ausgangselement des Ausgleichsdifferentials einerseits und das Eingangselement des Ausgleichsdifferentials andererseits gegensinnig angetrieben werden.According to a further advantageous embodiment, the superposition gear is preferably designed such that the first output element and the second output element of the superposition gear are driven to rotate in opposite directions relative to one another by a rotational movement of the input element. In this way it can easily be achieved that the first output shaft of the transmission (or the first output element of the differential differential) and the input element of the differential differential are always driven in opposite directions by the electric motor. In particular, the transmission (i.e. the superposition gear, the differential and intermediate transmission gears such as offset drives) can be designed so that when the input element of the superposition gear rotates, the first output shaft of the transmission and/or the first output element of the differential on the one hand and the input element of the differential on the other on the other hand are driven in opposite directions.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Getriebe eine zweite Antriebswelle auf, die vorzugsweise von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird, wobei das Eingangselement des Ausgleichsdifferentials antriebswirksam mit der zweiten Antriebswelle verbindbar oder verbunden ist. Das Getriebe kann somit in seiner Gesamtheit als Summiergetriebe betrachtet werden, da sowohl das Antriebsdrehmoment des Verbrennungsmotors als auch das des Elektromotors das Eingangselement des Ausgleichsdifferentials antreiben.According to one embodiment, the transmission has a second drive shaft, which is preferably driven by an internal combustion engine, the input element of the differential differential being driveably connectable or connected to the second drive shaft. The transmission can thus be viewed in its entirety as a summation transmission, since both the drive torque of the internal combustion engine and that of the electric motor drive the input element of the differential.
Mittels des erfindungsgemäßen Getriebes kann ein Fahrzeug beispielsweise in Fahrsituationen mit geringem Beschleunigungsbedarf, wie beispielsweise während einer Autobahnfahrt oder einer Fahrt über Land rein unter Verwendung des Elektromotors des Getriebes angetrieben werden, wozu gemäß einer weiteren Ausführungsform eine erste Drehmomentübertragungsvorrichtung wie beispielsweise eine Klauenkupplung vorgesehen ist, mittels derer die zweite Antriebswelle lösbar mit dem Eingangselement des Ausgleichsdifferentials verbunden bzw. von diesem abgekoppelt werden kann.By means of the transmission according to the invention, a vehicle can, for example, be driven purely using the electric motor of the transmission in driving situations with a low need for acceleration, such as when driving on the motorway or driving across country, for which purpose, according to a further embodiment, a first torque transmission device such as a dog clutch is provided by means of which the second drive shaft can be detachably connected to the input element of the differential differential or decoupled from it.
Vorzugsweise weist die zweite Drehmomentübertragungsvorrichtung ferner eine dritte Schaltstellung auf, in der das erste Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes frei drehbar ist.Preferably, the second torque transmission device also has a third switching position in which the first output element of the superposition gear is freely rotatable.
Wird beispielsweise mittels der zweiten Drehmomentübertragungsvorrichtung das erste Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes antriebswirksam mit der ersten Abtriebswelle des Getriebes und/oder dem ersten Ausgangselement des Ausgleichsdifferentials verbunden, wozu die zweite Drehmomentübertragungsvorrichtung in ihre zweite Schaltstellung gebracht werden muss, so liegt die zuvor beschriebene Grundkonfiguration des Getriebes vor, in der mit Hilfe des Elektromotors eine der beiden Achsen zu Zwecken des Torque-Vectoring beschleunigt und die andere Achse durch die Differentialwirkung des Ausgleichsdifferentials gebremst werden kann. Wird hingegen mittels der dritten Drehmomentübertragungsvorrichtung beispielsweise das erste Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes stationär an einem Gehäuseelement festgelegt, so wirkt das Überlagerungsgetriebe als reine Übersetzungsstufe, mittels derer das Antriebsdrehmoment des Elektromotors nur über das zweite Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes auf das Eingangselement des Ausgleichsdifferentials übertragen wird. Ist hierbei die zweite Antriebswelle des Getriebes mittels der ersten Drehmomentübertragungsvorrichtung mit dem Eingangselement des Ausgleichsdifferentials verbunden, so wirkt das Getriebe als Summiergetriebe, wie dies zuvor erläutert wurde. Ist hingegen die zweite Antriebswelle durch die erste Drehmomentübertragungsvorrichtung von dem Eingangselement des Ausgleichsdifferentials entkoppelt, so kann das Fahrzeug rein unter Verwendung des Elektromotors in einer ersten elektrischen Getriebestufe angetrieben werden, sofern das erste Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes mittels der zweiten Drehmomentübertragungsvorrichtung an beispielweise einem Gehäuseelement festgelegt wurde.If, for example, by means of the second torque transmission device, the first output element of the superimposed gearing is drivingly connected to the first output shaft of the transmission and / or the first output element of the differential differential, including the second torque transmission device has to be brought into its second switching position, then the basic configuration of the transmission described above is present, in which one of the two axles can be accelerated for the purpose of torque vectoring with the aid of the electric motor and the other axle can be braked by the differential effect of the compensating differential. If, on the other hand, the first output element of the superposition gear is fixed stationary on a housing element by means of the third torque transmission device, for example, the superposition gear acts as a pure transmission stage, by means of which the drive torque of the electric motor is transmitted to the input element of the differential differential only via the second output element of the superposition gear. If the second drive shaft of the transmission is connected to the input element of the differential differential by means of the first torque transmission device, then the transmission acts as a summing transmission, as explained above. If, on the other hand, the second drive shaft is decoupled from the input element of the compensating differential by the first torque transmission device, the vehicle can be driven purely using the electric motor in a first electric gear stage, provided that the first output element of the superimposed gear was fixed to a housing element, for example, by means of the second torque transmission device.
Um zusätzlich zu dieser ersten elektrischen Getriebestufe eine zweite elektrische Getriebestufe schalten zu können, umfasst das Getriebe gemäß einer weiteren Ausführungsform eine dritte Drehmomentübertragungsvorrichtung, die eine erste Schaltstellung, in der sie das Eingangselement des Überlagerungsgetriebes zur gemeinsamen Drehung mit dem zweiten Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes verbindet und eine zweite Schaltstellung aufweist, in der das Eingangselement des Überlagerungsgetriebes durch den Elektromotor frei drehbar ist. Vorzugsweise weist die dritte Drehmomentübertragungsvorrichtung ferner eine dritte Schaltstellung auf, in der sie das Eingangselement des Überlagerungsgetriebes stationär, insbesondere an einem Gehäuseelement, festlegt.In order to be able to shift a second electrical gear stage in addition to this first electrical gear stage, the transmission comprises, according to a further embodiment, a third torque transmission device which has a first shift position in which it connects the input element of the superimposed gear to rotate together with the second output element of the superimposed gear and one has a second switching position in which the input element of the superimposed gear can be rotated freely by the electric motor. The third torque transmission device preferably also has a third switching position in which it fixes the input element of the superposition gearing in a stationary manner, in particular on a housing element.
Im Unterschied zu der zuvor beschriebenen ersten elektrischen Getriebestufe ist zur Realisierung der zweiten elektrischen Getriebestufe die zweite Drehmomentübertragungsvorrichtung in ihre dritte Schaltstellung zu überführen, in der das erste Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes frei drehbar ist. Demgegenüber ist die dritte Drehmomentübertragungsvorrichtung zur Realisierung der zweiten elektrischen Getriebestufe in ihre erste Schaltstellung zu überführen, in der sie das Eingangselement des Überlagerungsgetriebes zur gemeinsamen Drehung mit dem zweiten Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes verbindet, so dass dieses gesperrt ist und das Antriebsdrehmoment des Elektromotors über das zweite Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes ohne Übersetzung durch das Überlagerungsgetriebe auf das Eingangselement des Achsdifferentials übertragen wird.In contrast to the first electric gear stage described above, to realize the second electric gear stage, the second torque transmission device has to be transferred to its third switching position, in which the first output element of the superimposed gear is freely rotatable. In contrast, the third torque transmission device is to be transferred to its first switching position to implement the second electric gear stage, in which it connects the input element of the superimposed gear to rotate together with the second output element of the superimposed gear, so that this is locked and the drive torque of the electric motor via the second output element of the superimposed gear is transmitted to the input element of the axle differential without translation by the superimposed gear.
Mittels der zweiten und dritten Drehmomentübertragungsvorrichtung können somit zwei unterschiedlich schnelle bzw. übersetzte elektrische Getriebestufen geschaltet werden, bei denen die beiden Gänge in einem aus der Übersetzung des Überlagerungsgetriebes sich ergebenden Verhältnis stehen. Je nachdem, ob dabei die erste Drehmomentübertragungsvorrichtung eingerückt ist oder nicht, wirkt das Getriebe dabei als Summiergetriebe oder als rein elektrische Getriebestufe.By means of the second and third torque transmission device, two electric gear stages with different speeds or gear ratios can thus be shifted, in which the two gears are in a ratio resulting from the gear ratio of the superimposed gear. Depending on whether the first torque transmission device is engaged or not, the transmission acts as a summation transmission or as a purely electric transmission stage.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das Ausgleichsdifferential als Kegeldifferential ausgebildet ist; gleichermaßen kann das Ausgleichsdifferential jedoch auch beispielsweise als Kugeldifferential ausgebildet sein. Bei der Ausbildung des Ausgleichsdifferentials als Kegeldifferential treibt der Verbrennungsmotor über die zweite Antriebswelle den die Ausgleichsräder tragenden Träger des Kegeldifferentials an, wohingegen die beiden Ausgangselemente des Ausgleichsdifferentials drehfest mit den Kegelrädern des Ausgleichsdifferentials, die mit den Ausgleichsrädern kämmen, verbunden sind.According to a further embodiment, it is provided that the differential differential is designed as a cone differential; However, the equalizing differential can also be designed as a ball differential, for example. When the differential is designed as a cone differential, the internal combustion engine drives the carrier of the cone differential carrying the differential gears via the second drive shaft, whereas the two output elements of the differential differential are non-rotatably connected to the bevel gears of the differential, which mesh with the differential gears.
Anstelle das Ausgleichsdifferential als Kegelrad- oder Kugeldifferential auszubilden, wäre es ebenfalls möglich, das Ausgleichsdifferential als Umlaufrädergetriebe auszubilden, wie dies gemäß einer weiteren Ausführungsform auf das Überlagerungsgetriebe zutrifft, welches vorzugsweise als hohlradloses Planetengetriebe mit Paaren von miteinander kämmenden Planetenrädern, die ihrerseits jeweils mit einem zugeordneten Sonnenrad kämmen, ausgebildet ist. Beispielsweise kann das Überlagerungsgetriebe als Umlaufrädergetriebe mit Paaren von miteinander kämmenden Planetenrädern ausgebildet sein, die von einem gemeinsamen Planetenträger getragen werden, der das zweite Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes bildet. Hierbei kämmt eines der beiden Planetenräder mit einem Sonnenrad des Überlagerungsgetriebes, das vom Elektromotor angetrieben wird, wohingegen das andere Planetenrad mit einem anderen Sonnenrad des Überlagerungsgetriebes kämmt, das drehfest mit dem ersten Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes verbunden ist.Instead of designing the differential as a bevel gear or ball differential, it would also be possible to design the differential as an epicyclic gear, as is the case according to a further embodiment of the superposition gear, which is preferably a ring gearless planetary gear with pairs of intermeshing planetary gears, which in turn each have an assigned Comb sun gear is formed. For example, the superposition gear can be designed as an epicyclic gear with pairs of meshing planet gears, which are carried by a common planetary carrier, which forms the second output element of the superposition gear. Here, one of the two planetary gears meshes with a sun gear of the superposition gearing, which is driven by the electric motor, whereas the other planetary gear meshes with another sun gear of the superposition gearing, which is non-rotatably connected to the first output element of the superposition gearing.
Zwar können die antriebswirksamen Verbindungen zwischen den beiden Ausgangselementen des Überlagerungsgetriebes und der ersten Abtriebswelle des Getriebes bzw. dem Eingangselement des Achsdifferentials durch Riemen- oder Kettentriebe gebildet sein; gemäß einer weiteren Ausführungsform können hierzu jedoch auch beispielsweise Stirnradgetriebe zum Einsatz kommen, mittels derer die Drehmomentübertragung zwischen den beiden Ausgangselementen des Überlagerungsgetriebes und der ersten Abtriebswelle des Getriebes bzw. dem Eingangselement des Ausgleichsdifferentials erfolgt.Although the drive-effective connections between the two output elements of the superposition gear and the first output shaft of the transmission or the input element ment of the axle differential can be formed by belt or chain drives; According to a further embodiment, however, spur gears can also be used for this purpose, by means of which the torque is transmitted between the two output elements of the superposition gear and the first output shaft of the gear or the input element of the differential.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass sich das Ausgleichsdifferential außerhalb eines Gehäuses des Getriebes befindet, in dem der Elektromotor und das Überlagerungsgetriebe untergebracht sind. Hierbei ist der Elektromotor vorzugsweise als Hohlwellenmotor ausgebildet, dessen Rotor die erste Antriebswelle des Getriebes umgibt. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein Antriebsstrang eines Fahrzeugs, der bereits über ein Achsdifferential verfügt, zu einem erfindungsgemäßen Getriebe umgerüstet werden kann, da hierzu lediglich das vom Verbrennungsmotor angetriebene Eingangselement des Achsdifferentials mit dem zweiten Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes antriebswirksam gekoppelt werden muss, was beispielsweise über eine Kerbzahnverbindung erfolgen kann, die das Eingangselement des Achsdifferentials mit einem Abtriebszahnrad eines Versatztriebs koppelt, der eine Übersetzung zwischen dem zweiten Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes und dem Eingangselement des Achsdifferentials bereitstellt. Hierbei können sich sämtliche Komponenten außer dem bereits vorhandenen Achsdifferential des Getriebes innerhalb eines Getriebegehäuses befinden, so dass dieses als Anbaueinheit vorgehalten werden kann, mittels derer ein herkömmlicher Antriebsstrang zu dem erfindungsgemäßen Getriebe umgerüstet werden kann.According to yet another embodiment, it is provided that the compensating differential is located outside of a housing of the transmission, in which the electric motor and the superimposed transmission are accommodated. Here, the electric motor is preferably designed as a hollow shaft motor, the rotor of which surrounds the first drive shaft of the transmission. This embodiment offers the advantage that a drive train of a vehicle that already has an axle differential can be converted into a transmission according to the invention, since only the input element of the axle differential driven by the internal combustion engine has to be coupled to the second output element of the superimposed transmission in a drivingly effective manner, which, for example, can be done via a splined connection, which couples the input element of the axle differential with an output gear of an offset drive, which provides a translation between the second output element of the superposition gear and the input element of the axle differential. In this case, all components apart from the already existing axle differential of the transmission can be located within a transmission housing, so that this can be kept available as an add-on unit, by means of which a conventional drive train can be converted to the transmission according to the invention.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform kann das Eingangselement des Ausgleichsdifferentials ein Antriebszahnrad aufweisen, das sowohl mit einem von dem zweiten Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes angetriebenen Zahnrad als auch einem Zahnrad kämmt, das von dem Verbrennungsmotor über die zweite Antriebswelle antreibbar ist.According to yet another embodiment, the input element of the differential differential can have a drive gear which meshes both with a gear driven by the second output element of the superposition gear and with a gear which can be driven by the internal combustion engine via the second drive shaft.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Getriebe der erläuterten Art, das als ein Achsdifferential für eine Achse eines Fahrzeugs ausgebildet ist und den genannten Elektromotor aufweist, wobei die erste Antriebswelle mit dem Elektromotor antriebswirksam verbunden oder verbindbar ist, die erste Abtriebswelle mit einer linken oder rechten Halbwelle der Fahrzeugachse verbunden oder verbindbar ist, und die zweite Abtriebswelle mit einer rechten oder linken Halbwelle der Fahrzeugachse verbunden oder verbindbar ist. Vorzugsweise umfasst das Achsdifferential eine zweite Antriebswelle, die mit einem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs antriebswirksam verbindbar ist, wobei das Eingangselement des Ausgleichsdifferentials antriebswirksam mit der zweiten Antriebswelle verbunden oder verbindbar ist.The invention also relates to a transmission of the type explained, which is designed as an axle differential for an axle of a vehicle and has the named electric motor, the first drive shaft being drivingly connected or connectable to the electric motor, the first output shaft to a left or right Half-shaft of the vehicle axle is connected or connectable, and the second output shaft is connected or connectable to a right or left half-shaft of the vehicle axle. The axle differential preferably comprises a second drive shaft which can be drivingly connected to an internal combustion engine of the vehicle, the input element of the differential being drivingly connected or connectable to the second drive shaft.
Im Folgenden wird die Erfindung nun rein exemplarisch unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert, wobei:
-
1 eine schematische Darstellung eins erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einer ersten Ausführungsform in einer Torque-Vectoring-Betriebsart zeigt; -
2 das Getriebe der ersten Ausführungsform mit abgekoppeltem Verbrennungsmotor in einer Torque-Vectoring-Betriebsart zeigt; -
3 das Getriebe der ersten Ausführungsform in einer Summierbetriebsart in einer ersten elektrischen Getriebestufe zeigt; -
4 das Getriebe der ersten Ausführungsform in einer rein elektrischen ersten Getriebestufe zeigt; -
5 das Getriebe der ersten Ausführungsform in einer Summierbetriebsart in einer zweiten elektrischen Getriebestufe zeigt; -
6 das Getriebe der ersten Ausführungsform in einer rein elektrischen zweiten Getriebestufe zeigt; -
7 das Getriebe der ersten Ausführungsform in einem gesperrten Zustand zeigt; -
8 das Getriebe der ersten Ausführungsform in einer schleppverlustfreien Konfiguration zeigt; -
9 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einer zweiten Ausführungsform in einer Torque-Vectoring-Betriebsart zeigt, wobei das Getriebe nur über einen elektrischen Antrieb verfügt; -
10 das Getriebe der zweiten Ausführungsform in einer ersten elektrischen Getriebestufe zeigt; -
11 das Getriebe der zweiten Ausführungsform in einer zweiten elektrischen Getriebestufe zeigt; -
12 das Getriebe der zweiten Ausführungsform in einer schleppverlustfreien Konfiguration zeigt; -
13 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einer dritten Ausführungsform in einer Torque-Vectoring-Betriebsart zeigt; -
14 das Getriebe der dritten Ausführungsform in einer Summierbetriebsart in einer ersten elektrischen Getriebestufe zeigt; -
15 das Getriebe der dritten Ausführungsform in einer Summierbetriebsart in einer zweiten elektrischen Getriebestufe zeigt; -
16 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einer vierten Ausführungsform in einer Torque-Vectoring-Betriebsart zeigt; -
17 das Getriebe der vierten Ausführungsform in einer Summierbetriebsart in einer ersten elektrischen Getriebestufe zeigt; und -
18 das Getriebe der vierten Ausführungsform in einer Summierbetriebsart in einer zweiten elektrischen Getriebestufe zeigt.
-
1 shows a schematic representation of a transmission according to the invention according to a first embodiment in a torque vectoring operating mode; -
2 Figure 12 shows the transmission of the first embodiment with the engine decoupled in a torque vectoring mode; -
3 shows the transmission of the first embodiment in a summing mode in a first electric transmission stage; -
4 shows the transmission of the first embodiment in a purely electric first transmission stage; -
5 shows the transmission of the first embodiment in a summing mode in a second electric transmission stage; -
6 shows the transmission of the first embodiment in a purely electric second transmission stage; -
7 shows the transmission of the first embodiment in a locked state; -
8th Figure 12 shows the transmission of the first embodiment in a no-drag configuration; -
9 shows a schematic representation of a transmission according to the invention according to a second embodiment in a torque vectoring operating mode, the transmission only having an electric drive; -
10 shows the transmission of the second embodiment in a first electric transmission stage; -
11 shows the transmission of the second embodiment in a second electric transmission stage; -
12 Figure 12 shows the transmission of the second embodiment in a no-drag configuration; -
13 shows a schematic representation of a transmission according to the invention according to a third embodiment in a torque vectoring operating mode; -
14 shows the transmission of the third embodiment in a summing mode in a first electric transmission stage; -
15 shows the transmission of the third embodiment in a summing mode in a second electric transmission stage; -
16 shows a schematic representation of a transmission according to the invention according to a fourth embodiment in a torque vectoring operating mode; -
17 shows the transmission of the fourth embodiment in a summing mode in a first electric transmission stage; and -
18 shows the transmission of the fourth embodiment in a summing mode in a second electric transmission stage.
Die
Das in der
Die erste Abtriebswelle 18 des Getriebes 10 ist antriebswirksam mit einer ersten Welle des Fahrzeugs koppelbar, bei der es beispielsweise um eine linke Halbwelle der Hinterachse des Fahrzeugs handeln kann. Gleichermaßen ist die zweite Abtriebswelle 20 des Getriebes 10 mit einer zweiten Welle des Fahrzeugs koppelbar, bei der es sich beispielsweise um eine rechte Halbwelle der Hinterachse des Fahrzeugs handeln kann. In einer derartigen Konfiguration sind die beiden Abtriebswellen 18, 20 in Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet. Bei den von den beiden Abtriebswellen 18, 20 angetriebenen Fahrzeugwellen muss es sich jedoch nicht zwangsweise um rechte und linke Halbwellen des Fahrzeugs handeln; vielmehr lassen sich über die beiden Abtriebswellen 18, 20 des Getriebes 10 auch beispielsweise eine Vorder- und eine Hinterachse des Fahrzeugs antreiben, wodurch sich ein Allradantrieb realisieren lässt. In diesem Fall ist das Getriebe 10 als ein Längsdifferential konfiguriert, wobei die beiden Abtriebswellen 18, 20 in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet sind und beispielsweise über Kardanwellen mit jeweiligen Achsdifferentialen verbunden sein können.The
Das Getriebe 10 umfasst ferner ein hier beispielsweise als Kegeldifferential ausgebildetes Ausgleichsdifferential 24 sowie ein beispielsweise als Umlaufrädergetriebe ausgebildetes Überlagerungsgetriebe 26. Das Ausgleichsdifferential 24 umfasst ein Eingangselement 28 in Form eines Trägers, der Ausgleichsräder 30 trägt, die als Kegelräder ausgebildet sind. Das Eingangselement 28 des Ausgleichsdifferentials 24 ist über die zweite Antriebswelle 16 von dem Verbrennungsmotor antreibbar, wie nachfolgend noch erläutert wird. Ferner umfasst das Ausgleichsdifferential 24 ein erstes Ausgangselement 32 in Form eines Kegelrads sowie ein zweites Ausgangselement 34 ebenfalls in Form eines Kegelrads, wobei die beiden Kegelräder mit den Ausgleichsrädern 30 kämmen, so dass mittels des Ausgleichsdifferentials 24 ein darauf übertragenes Antriebsdrehmoment drehzahlunabhängig zu gleichen Anteilen auf die beiden Ausgangselemente 32, 34 in Form der beiden Kegelräder übertragen werden kann.
Auch das Überlagerungsgetriebe 26 umfasst ein Eingangselement 36 in Form eines ersten Sonnenrads, das über die erste Antriebswelle 14 von dem Elektromotor 22 antreibbar ist. Das Überlagerungsgetriebe 26 umfasst auch ein erstes Ausgangselement 38 in Form eines zweiten Sonnenrads sowie ein zweites Ausgangselement 42 in Form eines Planetenträgers. Das erste Sonnenrad, das als Eingangselement 36 fungiert, kämmt mit einem ersten Planetenrad 44, das drehbar an dem Planetenträger 42 gelagert ist. Dieses erste Planetenrad 44 kämmt seinerseits wiederum mit einem zweiten Planetenrad 46, das ebenfalls an dem Planetenträger 42 gelagert ist und kämmend mit dem ersten Ausgangselement 38 in Eingriff steht, das als zweites Sonnenrad ausgebildet ist. Auch wenn es hier nicht dargestellt ist, sind an dem Planetenträger 42 weitere Paare miteinander kämmender Planetenräder 44, 46 gelagert, wie dies üblicherweise bei einem derartigen hohlradlosen Umlaufrädergetriebe der Fall ist. Das Überlagerungsgetriebe 26 bildet somit ebenfalls ein (hier asymmetrisches) Differentialgetriebe, da ein über das Eingangselement 36 eingeleitetes Antriebsdrehmoment auf das erste Ausgangselement 38 und das zweite Ausgangselement 42 verteilt wird. Das Überlagerungsgetriebe 26 könnte alternativ auch durch ein andersartiges Planetenraddifferential gebildet sein, beispielsweise mit einem Hohlrad.The superimposed
Wie der
Des Weiteren sind das Ausgleichsdifferential 24 und das Überlagerungsgetriebe 26 über zwei Versatztriebe 48, 50 antriebswirksam miteinander gekoppelt, die hier durch zwei Stirnradgetriebe in Form jeweils zweier miteinander kämmender Stirnräder gebildet werden. Alternativ hierzu können die Versatztriebe 48, 50 jedoch auch beispielsweise durch Riemen- oder Kettentriebe gebildet werden. Durch den ersten Versatztrieb 48 wird somit eine erste Getriebespur gebildet, über die das erste Ausgangselement 38 des Überlagerungsgetriebes 26 antriebswirksam mit der ersten Abtriebswelle 18 des Getriebes 10 bzw. dem ersten Ausgangselement 32 des Ausgleichsdifferentials 24 verbunden werden kann, was durch Einrückung einer Klauenkupplung erfolgt, die hier als zweite Drehmomentübertragungsvorrichtung K2 bezeichnet wird, worauf später noch genauer eingegangen wird. Demgegenüber ist das zweite Ausgangselement 42 des Ausgleichsdifferentials 26 über die zweite Getriebespur in Form des zweiten Versatztriebs 50 antriebswirksam mit dem Eingangselement 28 des Ausgleichsdifferentials 24 in Form dessen Trägers antriebswirksam verbunden.Furthermore, the compensating differential 24 and the
Die Übersetzung der beiden Versatztriebe 48, 50 und das Übersetzungsverhältnis des Überlagerungsgetriebes 26 sind bei dem erfindungsgemäßen Getriebe 10 so ausgelegt, dass das Eingangselement 36 des Überlagerungsgetriebes 24 stillsteht (Nulldrehzahl), wenn sich beide Abtriebswellen 18, 20 gleich schnell drehen.The transmission of the two offset
Noch allgemeiner formuliert sind das zwischen dem ersten Ausgangselement 32 des Ausgleichsdifferentials 24 (bzw. der ersten Abtriebswelle 18) und dem ersten Ausgangselement 38 des Überlagerungsgetriebes 26 wirksame Übersetzungsverhältnis (hier: erster Versatztrieb 48), ferner das zwischen dem Eingangselement 28 des Ausgleichsdifferentials 24 und dem zweiten Ausgangselement 42 des Überlagerungsgetriebes 26 wirksame Übersetzungsverhältnis (hier: zweiter Versatztrieb 50), und die innerhalb des Überlagerungsgetriebes 26 wirksamen Übersetzungsverhältnisse (hier: zwischen dem Eingangselement 36, dem ersten Planetenrad 44, dem zweiten Planetenrad 46 und dem zweiten Ausgangselement 42) derart aneinander angepasst, dass bei gleicher Drehzahl des ersten Ausgangselements 32 und des Eingangselements 28 des Ausgleichsdifferentials 24 und/oder bei gleicher Drehzahl der beiden Abtriebswellen 18, 20 des Getriebes 10 das Eingangselement 36 des Überlagerungsgetriebes 26 still steht. Zugleich ist das Überlagerungsgetriebe 26 dazu ausgelegt, dass durch eine Drehbewegung des Eingangselements 36 das erste Ausgangselement 38 und das zweite Ausgangselement 42 des Überlagerungsgetriebes 26 zu gegensinnigen Drehbewegungen relativ zueinander angetrieben werden (Differentialwirkung).Formulated even more generally are the effective transmission ratio between the
Über den zweiten Versatztrieb 50 kann das Antriebsdrehmoment des Elektromotors 22 auf das Eingangselement 28 des Ausgleichsdifferentials 24 übertragen werden, welches gleichermaßen vom Verbrennungsmotor über die zweite Antriebswelle 16 angetrieben wird. Hierzu ist das Eingangselement 28 in Form des Trägers des Ausgleichsdifferentials 24 von einem am Gehäuse 12 gelagerten Korb 25 umgeben, der über ein Kegelrad-Winkelgetriebe 31 von der zweiten Antriebswelle 16 angetrieben wird. Die Drehmomentübertragung von dem Korb 25 auf das Eingangselement 28 des Ausgleichsdifferentials 24 erfolgt hierbei über eine erste Drehmomentübertragungsvorrichtung K1 in Form einer Klauenkupplung, mittels derer eine antriebswirksame Verbindung zwischen der zweiten Antriebswelle 16 und dem Eingangselement 28 des Ausgleichsdifferentials 24 hergestellt werden kann, wozu der Korb 25 in der linken Stellung der ersten Drehmomentübertragungsvorrichtung K1 drehfest mit dem Eingangselement 28 verbunden wird.The drive torque of the
Darüber hinaus verfügt das Getriebe 10 über eine dritte Drehmomentübertragungsvorrichtung K3 ebenfalls in Form einer Klauenkupplung, die drei Schaltstellungen aufweist, worauf nachfolgend noch genauer eingegangen wird.In addition, the
Ist es nun erwünscht, einer der beiden Abtriebswellen 18, 20 ein zusätzliches Antriebsdrehmoment und hierdurch indirekt (aufgrund der Wechselwirkung über das Ausgleichsdifferential 24) der anderen Abtriebswelle 20, 18 ein entsprechendes Bremsmoment aufzuprägen, so wird hierzu das Eingangselement 36 in Form des ersten Sonnenrads des Überlagerungsgetriebes 26 von dem Elektromotor 22 in einer ersten Drehrichtung angetrieben. Das Drehmoment des Elektromotors 22 wird hierbei über den ersten Versatztrieb 48 auf die erste Abtriebswelle 18 des Getriebes 10 übertragen, sofern sich die zweite Drehmomentübertragungsvorrichtung K2 in ihrer in
Das über den ersten Versatztrieb 48 auf die erste Abtriebswelle 18 übertragene Drehmoment wird durch die Differentialwirkung des Ausgleichsdifferentials 24 mit negativem Vorzeichen bzw. entgegengesetztem Drehsinn auf die zweite Abtriebswelle 20 übertragen. Somit kann beispielsweise die erste Abtriebswelle 18 im Sinne eines Torque-Vectoring relativ zu der zweiten Abtriebswelle 20 beschleunigt und die zweite Abtriebswelle 20 entsprechend abgebremst werden. Ist es hingegen erwünscht, die erste Abtriebswelle 18 abzubremsen und die zweite Abtriebswelle 20 zu beschleunigen, so ist hierzu lediglich der Elektromotor 22 in einer entgegengesetzten Richtung anzutreiben.The torque transmitted via the first offset
Aufgrund der erläuterten Voreinstellung einer Nulldrehzahl des Eingangselements des Überlagerungsgetriebes 26 (vom Elektromotor 22 angetriebene erste Antriebswelle 14) lässt sich somit unabhängig von der Drehzahl der beiden Abtriebswellen 18, 20 bzw. der Grundgeschwindigkeit des Fahrzeugs eine Torque-Vectoring-Funktion realisieren, wobei das Zusatzdrehmoment, das der jeweiligen Welle 18, 20 mit Hilfe des Elektromotors 22 aufgeprägt werden kann, unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Der Elektromotor 22 kann somit rein auf Basis der gewünschten maximalen Differenzdrehzahl zwischen den beiden Abtriebswellen 18, 20 und des Differenzmoments ausgelegt werden.Due to the explained presetting of a zero speed of the input element of the superposition gear 26 (
Anhand von
Bei der zuvor unter Bezugnahme auf die
Gemäß der Darstellung der
Gemäß
Wird bei festgelegtem erstem Ausgangselement 38 des Überlagerungsgetriebes 26 gemäß
Im Unterschied zur
Um eine zweite, rein elektrische Getriebestufe realisieren zu können, kann die erste Drehmomentübertragungsvorrichtung K1 gemäß
Um mit Hilfe des erfindungsgemäßen Getriebes 10 gemäß
Die
Das in
Gemäß den
Gemäß
Bei der in
Auch hier wird das Eingangselement 36 des Überlagerungsgetriebes 26 wiederum über die erste Antriebswelle 14 von dem Elektromotor 22 angetrieben, und zwar über einen dritten Versatztrieb 52, der hier wiederum als Stirnradgetriebe ausgebildet ist.Here, too, the
Wie bei der Ausführungsform der
Des Weiteren verfügt das Eingangselement 28 des Ausgleichsdifferentials 24 hier über ein als Stirnrad ausgebildetes Antriebsrad 54, über das das Eingangselement 28 wiederum von einem Verbrennungsmotor angetrieben werden kann.Furthermore, the
Insofern unterscheidet sich zwar die konstruktive Ausbildung des Getriebes 10 gemäß der
Im Unterschied zur
In der
Auch bei der Ausführungsform gemäß
Im Unterschied zur
In der
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Getriebetransmission
- 1212
- Getriebegehäusegear case
- 1414
- erste Antriebswellefirst driveshaft
- 1616
- zweite Antriebswellesecond driveshaft
- 1818
- erste Abtriebswellefirst output shaft
- 2020
- zweite Abtriebswellesecond output shaft
- 2222
- Elektromotorelectric motor
- 2424
- Ausgleichsdifferentialbalancing differential
- 2525
- Korbbasket
- 2626
- Überlagerungsgetriebesuperposition gear
- 2828
- Eingangselement von 24Input element of 24
- 3030
- Ausgleichsräderbalance wheels
- 3131
- Kegelrad-WinkelgetriebeBevel gear box
- 3232
- erstes Ausgangselement von 24first output element of 24
- 3434
- zweites Ausgangselement von 24second output element of 24
- 3636
- Eingangselement von 26Input element of 26
- 3838
- erstes Ausgangselement von 26first output element of 26
- 4242
- zweites Ausgangselement von 26second output element of 26
- 4444
- erstes Planetenradfirst planet wheel
- 4646
- zweites Planetenradsecond planet gear
- 4848
- erster Versatztriebfirst offset drive
- 5050
- zweiter Versatztriebsecond offset drive
- 5252
- dritter Versatztriebthird displacement drive
- 5454
- Antriebsraddrive wheel
- 5656
- Zahnradgear
- 5858
- Abtriebszahnradoutput gear
- 6060
- Kerbzahnverbindungserrated connection
- K1K1
- erste Drehmomentübertragungsvorrichtungfirst torque transfer device
- K2K2
- zweite Drehmomentübertragungsvorrichtungsecond torque transfer device
- K3K3
- dritte Drehmomentübertragungsvorrichtungthird torque transfer device
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/EP2015/059675 WO2015185304A1 (en) | 2014-06-03 | 2015-05-04 | Transmission for splitting a driving torque as needed |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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