DE102016109075A1

DE102016109075A1 - Triebstrang eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs mit Allradantrieb

Info

Publication number: DE102016109075A1
Application number: DE102016109075.1A
Authority: DE
Inventors: Thomas Witte
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2016-05-18
Filing date: 2016-05-18
Publication date: 2017-11-23

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Triebstrang (1) eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs mit Allradantrieb, wobei eine erste Achse (2) des Fahrzeugs mittels einer elektrischen Maschine (3) antreibbar ist und die erste Achse (2) mit einer zweiten Achse (4) des Fahrzeugs mittels einer (ersten) Kupplung (5) verbindbar ist, wobei die Kupplung (5) eine der ersten Achse zugeordnete erste Kupplungshälfte (20) und eine der zweiten Achse (4) zugeordnete zweite Kupplungshälfte (21) aufweist, sowie die Kupplung (5) bei einer Drehzahl der ersten Kupplungshälfte (20), die höher ist als eine Drehzahl der zweiten Kupplungshälfte (21), geschlossen wird. Bei einem solchen Triebstrang ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die beiden Achsen (2, 4) mittels einer weiteren (zweiten) Kupplung (11) verbindbar sind, die eine der ersten Achse (2) zugeordnete erste Kupplungshälfte (22) und eine der zweiten Achse (4) zugeordnete zweite Kupplungshälfte (23) aufweist, wobei die zweite Kupplung (11) bei einer Drehzahl deren zweiten Kupplungshälfte (23), die höher ist als eine Drehzahl deren ersten Kupplungshälfte (22), geschlossen wird. Mit einem derartigen Triebstrang ist eine Rekuperation sowohl an der ersten Achse (2) als auch an der zweiten Achse (4) ohne eine zweite elektrische Maschine möglich.

Description

Die Erfindung betrifft einen Triebstrang eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs mit Allradantrieb, wobei eine erste Achse des Fahrzeugs mittels einer elektrischen Maschine antreibbar ist und die erste Achse mit einer zweiten Achse des Fahrzeugs mittels einer (ersten) Kupplung verbindbar ist, wobei die Kupplung eine der ersten Achse zugeordnete erste Kupplungshälfte und eine der zweiten Achse zugeordnete zweite Kupplungshälfte aufweist, sowie die Kupplung bei einer Drehzahl der ersten Kupplungshälfte, die höher ist als eine Drehzahl der zweiten Kupplungshälfte, geschlossen wird.
Aus der Praxis ist es bekannt, bei einem Fahrzeug mit Allradantrieb den Triebstrang so auszubilden, dass die Vorderachse des Fahrzeugs mit der Hinterachse des Fahrzeugs durch eine als Hang-on-Kupplung ausgebildete Kupplung verbindbar ist. Die Hang-on-Kupplung wird geschlossen, wenn die Drehzahl der Kupplungshälfte, die der Hinterachse zugeordnet ist, höher ist als die Drehzahl der Kupplungshälfte, die der Vorderachse zugeordnet ist. Durch diese Anordnung kann eine elektrische Maschine zum Antreiben der Hinterachse des Fahrzeugs nur über die Hinterachse rekuperieren oder es muss zur Rekuperation an der Vorderachse eine zweite elektrische Maschine in die Vorderachse integriert werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Triebstrang der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass mit diesem eine Rekuperation an der Vorder- und Hinterachse des Fahrzeugs ohne eine zweite elektrischen Maschine möglich ist.
Gelöst wird die Aufgabe durch einen Triebstrang, der die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
Bei dem erfindungsgemäßen Triebstrang ist vorgesehen, dass die beiden Achsen mittels einer weiteren (zweiten) Kupplung verbindbar sind, wobei die zweite Kupplung eine der ersten Achse zugeordnete erste Kupplungshälfte und eine der zweiten Achse zugeordnete zweite Kupplungshälfte aufweist, sowie die zweite Kupplung bei einer Drehzahl deren zweiten Kupplungshälfte, die höher ist als eine Drehzahl deren ersten Kupplungshälfte, geschlossen wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Triebstrang ist somit vorgesehen, dass die weitere, zweite Kupplung dann einkuppelt, wenn die Drehzahl deren zweiten Kupplungshälfte höher ist als die Drehzahl deren ersten Kupplungshälfte. In diesem Fall kann die elektrische Maschine über die zweite Achse rekuperieren.
Insbesondere handelt es sich bei der ersten Achse um eine Hinterachse und bei der zweiten Achse um eine Vorderachse des Fahrzeugs. Die erste Kupplung und/oder die zweite Kupplung ist/sind vorzugsweise als Hang-on-Kupplung ausgebildet.
Der Triebstrang kann auch bei einem Fahrzeug mit Frontantrieb genutzt werden, bei dem die Hinterachse zugeschaltet wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Triebstrang einen ersten Triebstrangabschnitt und einen zweiten Triebstrangabschnitt aufweist, die mittels der ersten Kupplung verbindbar sind, sowie parallel zur ersten Kupplung die zweite Kupplung angeordnet ist, die über ein Getriebe an die beiden Triebstrangabschnitte angebunden ist. Die Kupplungsanordnung stellt sich somit als Zwei-Wege-Kupplungsanordnung dar. Im Normalfall erfolgt der Antrieb der zweiten Achse über die erste Kupplung. Die Rekuperation erfolgt von der zweiten Achse über die zweite Kupplung zur als Generator arbeitenden elektrischen Maschine.
Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn das Getriebe, bei Antrieb des zweiten Triebstrangabschnitts, als Übersetzungsgetriebe ausgebildet ist.
Vorzugsweise kämmt ein Zahnrad des zweiten Triebstrangabschnitts mit einem im Durchmesser kleineren Zahnrad eines Triebstrangabschnitts der zweiten Kupplung. Ein Zahnrad des ersten Triebstrangabschnitts kämmt vorzugsweise mit einem im Durchmesser größeren Zahnrad des Triebstrangabschnitts der zweiten Kupplung.
Die Elektromaschine ist vorzugsweise über ein Getriebe mit dem ersten Triebstrangabschnitt verbunden.
Bei dem Fahrzeug handelt es sich um ein rein elektrisch betriebenes Fahrzeug oder um ein Hybrid-Fahrzeug.
Die Erfindung unter Berücksichtigung deren beschriebenen Weiterbildungen bezieht sich somit auf einen Triebstrang/Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs mit Allrad. Die Verbindung der beiden Achsen erfolgt über die beiden Kupplungen. Die eine Kupplung dient dem Antreiben der zweiten Achse, die andere Kupplung dem Abbremsen dieser Achse. Hierbei finden Hang-On-Kupplungen Verwendung, die parallel angeordnet sind. Das Getriebe ist zur Änderung des Vorzeichens der Differenzdrehzahl der Kupplungshälften zwischen erster Kupplung und zweiter Kupplung vorgesehen. Es wird das Vorzeichen der Differenzdrehzahl der zweiten Kupplung angepasst, welches die Rekuperation ermöglicht. Das Getriebe weist vorzugsweise identische Zahnradpaare auf, die einmal als Unter- und einmal als Übersetzung arbeiten.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung, soweit diese auf das wiedergegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel Bezug nimmt, sowie der Beschreibung, ohne hierauf beschränkt zu sein.
Es zeigt:
1 in schematischer Darstellung einen Triebstrang gemäß dem Stand der Technik,
2 in schematischer Darstellung einen Triebstrang gemäß der Erfindung.
Figurenbeschreibung
Die beiden Figuren zeigen einen Triebstrang 1 eines rein elektrisch antreibbaren Fahrzeugs mit Allradantrieb. Eine erste Achse 2 des Fahrzeugs, bei der es sich um eine Hinterachse handelt, ist mittels einer elektrischen Maschine 3 antreibbar. Diese kann im Motorbetrieb und im Generatorbetrieb betrieben werden.
Die erste Achse 2 ist mit einer zweiten Achse 4, bei der es sich um eine Vorderachse des Fahrzeugs handelt, mittels einer ersten Kupplung 5 verbindbar. Diese Kupplung 5 ist als Hang-on-Kupplung ausgebildet, mit einer der Achse 2 zugeordneten Kupplungshälfte 20 und einer der Achse 4 zugordneten Kupplungshälfte 21.
Im Detail sind ein erster Triebstrangabschnitt 6 und ein zweiter Triebstrangabschnitt 7 mittels der Kupplung 5 verbindbar. Die elektrische Maschine 3 ist mittels eines Getriebes 8 drehfest mit dem ersten Triebstrangabschnitt 6 verbunden. Mittels der elektrischen Maschine 3 ist ein Zahnrad 9 des Getriebes 8 antreibbar, das mit einem im Durchmesser größeren Zahnrad 10 kämmt. Dieses ist drehfest mit dem ersten Triebstrangabschnitt 6 verbunden.
Bei dem insoweit beschriebenen, aus dem Stand der Technik bekannten Triebstrang gemäß 1 wird die vorgesehene Hang-on-Kupplung 5 geschlossen, wenn die Drehzahl der Kupplungshälfte 20 höher ist als die Drehzahl der Kupplungshälfte 21. Durch diese Anordnung kann die elektrische Maschine 3 nur über die Hinterachse 2 rekuperieren.
Das Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung, wie es in 2 beschrieben ist, weist im Unterschied zum Stand der Technik gemäß 1 eine weitere, zweite Kupplung 11 auf, wobei die beiden Achsen 2 und 4 mittels dieser Kupplung 11 verbindbar sind. Hierbei ist eine Kupplungshälfte 22 der Kupplung 11 der Achse 2 und eine Kupplungshälfte 23 der Kupplung 11 der Achse 4 zugeordnet. Die Kupplung 11 wird bei einer Drehzahl der Kupplungshälfte 23, die höher ist als die Drehzahl der Kupplungshälfte 22, geschlossen.
Die Anordnung gemäß 2 ermöglicht somit die Rekuperation auch an der Vorderachse 4, somit insgesamt sowohl über die Vorderachse 4 als auch über die Hinterachse 2.
Im Einzelnen veranschaulicht die 2, dass die zweite Kupplung 11 parallel zur ersten Kupplung 5 angeordnet ist. Die zweite Kupplung 11 ist über ein Getriebe 12 an die beiden Triebstrangabschnitte 6 und 7 angebunden. Hierbei kämmt ein Zahnrad 13 des zweiten Triebstrangabschnitts 7 mit einem im Durchmesser kleineren Zahnrad 14 eines Triebstrangabschnitts 15 der zweiten Kupplung 11. Ein weiteres Zahnrad 16 des Getriebes 12, wobei dieses Zahnrad 16 dem ersten Triebstrangabschnitt 6 zugeordnet ist, kämmt mit einem im Durchmesser größeren Zahnrad 17 des Triebstrangabschnitts 15 der zweiten Kupplung 11. Konkret sind die Zahnradpaare identisch ausgebildet, aber vertauscht montiert, wie es in der 2 dargestellt ist. Somit ist eine Untersetzung im Bereich des einen Zahnradpaares und eine Übersetzung im Bereich des anderen Zahnradpaares bevorzugt.
Grundsätzlich ist es aber unerheblich, wie das Getriebe 12 ausgeführt ist. Es muss nur eine Vorzeichenänderung der Differenzdrehzahl der beiden Kupplungen herbeigeführt werden. Somit kann das Getriebe auch so gestaltet sein, dass mittels des einen Zahnradpaares eine Übersetzung bewirkt wird und die Zahnräder des anderen Zahnradpaares identische Zähnezahl aufweisen oder das andere Zahnradpaar eine Untersetzung bewirkt, bei identischer Zähnezahl der Zahnräder des einen Zahnradpaars.
Es ist somit bei dem Triebstrang 1 eine zusätzliche Kupplung 11, die gleichfalls als Hang-on-Kupplung ausgebildet ist, vorgesehen. Hierbei kuppelt die zusätzliche Hang-on- Kupplung 11 ein, wenn die Drehzahl der Kupplungshälfte 23 höher als die der Kupplungshälfte 22 ist. Somit ist eine Rekuperation auch an der Vorderachse 4 infolge der zusätzlichen Hang-on-Kupplung 11 möglich.
Der Triebstrang 1 gemäß 2 ermöglicht die Rekuperation an der Vorderachse 4 und an der Hinterachse 2 ohne eine weitere elektrische Maschine.
Mit den Bezugsziffern 18 sind die den beiden Achsen 2 und 4 des Fahrzeugs zugeordneten Laufräder und mit den Bezugsziffern 19 die den beiden Achsen 2, 4 zugeordneten Differentialgetriebe bezeichnet.

Claims

Triebstrang (1) eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs mit Allradantrieb, wobei eine erste Achse (2) des Fahrzeugs mittels einer elektrischen Maschine (3) antreibbar ist und die erste Achse (2) mit einer zweiten Achse (4) des Fahrzeugs mittels einer (ersten) Kupplung (5) verbindbar ist, wobei die Kupplung (5) eine der ersten Achse (2) zugeordnete erste Kupplungshälfte (20) und eine der zweiten Achse (4) zugeordnete zweite Kupplungshälfte (21) aufweist, sowie die Kupplung (5) bei einer Drehzahl der ersten Kupplungshälfte (20), die höher ist als eine Drehzahl der zweiten Kupplungshälfte (21), geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Achsen (2, 4) mittels einer weiteren (zweiten) Kupplung (11) verbindbar sind, die eine der ersten Achse (2) zugeordnete erste Kupplungshälfte (22) und eine der zweiten Achse (4) zugeordnete zweite Kupplungshälfte (23) aufweist, wobei die zweite Kupplung (11) bei einer Drehzahl deren zweiten Kupplungshälfte (23), die höher ist als eine Drehzahl deren ersten Kupplungshälfte (22), geschlossen wird.
Triebstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Achse (2) eine Hinterachse und die zweite Achse (4) eine Vorderachse des Fahrzeugs ist.
Triebstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplung (5) und/oder die zweite Kupplung (11) eine Hang-on-Kupplung ist.
Triebstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Triebstrangabschnitt (6) und ein zweiter Triebstrangabschnitt (7) mittels der ersten Kupplung (5) verbindbar sind, sowie parallel zur ersten Kupplung (5) die zweite Kupplung (11) angeordnet ist, die über ein Getriebe (12) an die beiden Triebstrangabschnitte (6, 7) angebunden ist.
Triebstrang nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (12), bei Antrieb der zweiten Achse (4), als Übersetzungsgetriebe ausgebildet ist.
Triebstrang nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Zahnrad (13) des zweiten Triebstrangabschnitts (7) ein im Durchmesser kleineres Zahnrad (14) eines Triebstrangabschnitts (15) der zweiten Kupplung (11) kämmt.
Triebstrang nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Zahnrad (16) des ersten Triebstrangabschnitts (6) ein im Durchmesser größeres Zahnrad (17) des Triebstrangabschnitts (15) der zweiten Kupplung (11) kämmt.
Triebstrang nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass identische Zahnradpaare (13, 14; 16, 17) bei vertauschter Montage vorgesehen sind.
Triebstrang nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (3) über ein Getriebe (8) mit dem ersten Triebstrangabschnitt (6) verbunden ist.