DE102016109279A1 - Arrangement of a differential gear and a connected to this torque vectoring unit - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (3) eines Differentialgetriebes (4) und einer an dieses angebundenen Torque-Vectoring-Einheit (5), wobei das Differentialgetriebe (4) dem Antrieb einer Achse (2) des Fahrzeugs dient und ein Antriebsmoment von einem Traktionsantrieb (1) an zwei Abtriebswellen (6, 7) der Achse (2) verteilt, sowie die Torque-Vectoring-Einheit (5) zwecks Momentenverschiebung an dem Differentialgetriebe (4) angebunden ist, wobei das Differentialgetriebe (4) als Stirnraddifferentialgetriebe mit einem Hohlrad (9), einem Sonnenrad (10), einem Planetenträger (11) und zwei in diesem gelagerten Planetenradsätzen (12, 13) ausgebildet ist, wobei die Planetenräder (15) des einen Planetenradsatzes (13) mit dem traktionsantriebsseitigen Hohlrad (9) zusammenwirken sowie die eine Abtriebswelle (7) an das Sonnenrad (10) und die andere Abtriebswelle (6) an dem Planetenträger (11) angebunden sind. Bei einer solchen Anordnung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Torque-Vectoring-Einheit (5) an dem Planetenträger (11) angebunden ist. Diese Gestaltung ermöglicht eine modulare Getriebeanordnung für das Differentialgetriebe, wobei die Torque-Vectoring-Einheit in der Fertigung leicht an das Differentialgetriebe angebunden oder das Differentialgetriebe ohne Anbindung an eine Torque-Vectoring-Einheit ausgeführt sein kann.The invention relates to an arrangement (3) of a differential gear (4) and a torque vectoring unit (5) connected thereto, the differential gear (4) serving to drive an axle (2) of the vehicle and a drive torque from a traction drive ( 1) on two output shafts (6, 7) of the axle (2) distributed, and the torque vectoring unit (5) for the purpose of torque shift to the differential gear (4) is connected, wherein the differential gear (4) as Stirnraddifferentialgetriebe with a ring gear ( 9), a sun gear (10), a planet carrier (11) and two planetary gear sets (12, 13) mounted therein, the planetary gears (15) of the one planetary gear set (13) interacting with the traction drive side ring gear (9) and the an output shaft (7) to the sun gear (10) and the other output shaft (6) are connected to the planet carrier (11). In such an arrangement, the invention provides that the torque vectoring unit (5) is connected to the planet carrier (11). This design allows for a modular transmission arrangement for the differential gear, wherein the torque vectoring unit in production can be easily connected to the differential gear or the differential gear can be designed without connection to a torque vectoring unit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Differentialgetriebes und einer an dieses angebundenen Torque-Vectoring-Einheit, wobei das Differentialgetriebe dem Antrieb einer Achse des Fahrzeugs dient und ein Antriebsmoment von einem Traktionsantrieb an zwei Abtriebswellen der Achse verteilt, sowie die Torque-Vectoring-Einheit zwecks Momentenverschiebung an dem Differentialgetriebe angebunden ist, wobei das Differential als Stirnraddifferential mit einem Hohlrad, einem Sonnenrad, einem Planetenträger und zwei in diesem gelagerten Planetenradsätzen ausgebildet ist, die Planetenräder des einen Planetenradsatzes mit dem traktionsantriebsseitigen Hohlrad zusammenwirken sowie die eine Abtriebswelle an das Sonnenrad und die andere Abtriebswelle an dem Planetenträger angebunden ist. The invention relates to an arrangement of a differential gear and a connected to this torque vectoring unit, wherein the differential gear is used to drive an axle of the vehicle and distributes a drive torque from a traction drive to two output shafts of the axle, and the torque vectoring unit for the purpose of torque shift is connected to the differential gear, wherein the differential is formed as a spur gear with a ring gear, a sun gear, a planet carrier and two planetary gear sets mounted therein, the planet gears of a planetary gear with the traktionsantriebsseitigen ring gear and cooperate an output shaft to the sun gear and the other output shaft attached to the planet carrier.

Eine derartige Anordnung ist aus der DE 10 2014 112 602 A1 bekannt. Hierbei ist das Differentialgetriebe mit Ravigneaux-Satz ausgeführt, womit dieses Differentialgetriebe zwei Sonnenräder aufweist. Die Anbindung der Torque-Vectoring-Einheit erfolgt über das zweite Sonnenrad. Durch diese Ausführungsform kann im Differentialgetriebe die Torque-Vectoring-Einheit nicht entfallen, womit dieses Differentialgetriebe immer zusammen mit der Torque-Vectoring-Einheit einzusetzen ist. Such an arrangement is known from DE 10 2014 112 602 A1 known. Here, the differential gear is executed with Ravigneaux set, so this differential has two sun gears. The connection of the torque vectoring unit is via the second sun gear. By this embodiment, the torque vectoring unit can not be omitted in the differential gear, whereby this differential gear is always used together with the torque vectoring unit.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine modifizierte Anordnung von Differentialgetriebe und Torque-Vectoring-Einheit zu schaffen, die eine Modularität des Differentialgetriebes ermöglicht, demnach die Funktionsfähigkeit des Differentialgetriebes gewährleistet ist, wenn keine Torque-Vectoring-Einheit an dieses angebunden ist. Object of the present invention is to provide a modified arrangement of differential gear and torque vectoring unit, which allows a modularity of the differential gear, therefore, the operability of the differential gear is guaranteed if no torque vectoring unit is connected to this.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Anordnung, die gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist. The object is achieved by an arrangement which is designed according to the features of claim 1.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist vorgesehen, dass die Torque-Vectoring-Einheit an dem Planetenträger angebunden ist. In the arrangement according to the invention it is provided that the torque vectoring unit is connected to the planet carrier.

Demzufolge ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung kein zweites Sonnenrad erforderlich, womit das Differentialgetriebe nicht als Ravigneaux-Satz ausgeführt ist. Die Anbindung der Torque-Vectoring-Einheit erfolgt direkt am Planetenträger. Accordingly, no second sun gear is required in the arrangement according to the invention, whereby the differential gear is not designed as Ravigneaux set. The connection of the torque vectoring unit takes place directly on the planet carrier.

Diese Ausbildung der Anordnung ermöglicht es, diese modular aufzubauen. Hierbei bildet das Differentialgetriebe ein erstes Modul und die Torque-Vectoring-Einheit ein zweites Modul. This design of the arrangement makes it possible to build these modular. Here, the differential gear forms a first module and the torque vectoring unit a second module.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Differentialgetriebe ohne Torque-Vectoring-Einheit eine eigenständige Differentialgetriebe-Funktionseinheit bildet. In der einen Ausführungsform ist nur das Differentialgetriebe vorgesehen, während in der anderen Ausführungsform eine Verbindung von Differentialgetriebe und Torque-Vectoring-Einheit durch Anbinden der Torque-Vectoring-Einheit an den Planetenträger des Differentialgetriebes geschaffen wird. It is particularly advantageous if the differential gear without torque vectoring unit forms an independent differential gear functional unit. In one embodiment, only the differential gear is provided, while in the other embodiment, a connection of differential gear and torque vectoring unit is created by tying the torque vectoring unit to the planet carrier of the differential gear.

Das Differentialgetriebe ist somit mit und ohne Torque-Vectoring-Einheit baulich identisch. The differential gear is thus structurally identical with and without torque vectoring unit.

Insbesondere ist bei dem Differentialgetriebe vorgesehen, dass der eine Planetenradsatz mit dem Hohlrad zusammenwirkt und der andere Planetenradsatz mit dem Sonnenrad zusammenwirkt. In particular, it is provided in the differential gear that the one planetary gear cooperates with the ring gear and the other planetary gear cooperates with the sun gear.

Bei dem Traktionsantrieb handelt es sich insbesondere um eine Brennkraftmaschine oder eine Elektromaschine. Die Elektromaschine ist vorzugsweise derart gestaltet, dass sie sowohl im Motorbetrieb als auch im Generatorbetrieb, bei Rekuperation, betrieben werden kann. The traction drive is in particular an internal combustion engine or an electric machine. The electric machine is preferably designed such that it can be operated both in engine operation and in generator operation, during recuperation.

Der Eingang des Differentialgetriebes kann unterschiedlich gestaltet sein. Beispielsweise ist eine Ausgangswelle des Traktionsantriebs achsparallel zu den Abtriebswellen der Achse angeordnet. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Gestaltung ist vorgesehen, dass die Ausgangswelle des Traktionsantriebs senkrecht zu den Abtriebswellen der Achse angeordnet ist. The input of the differential gear can be designed differently. For example, an output shaft of the traction drive is arranged axially parallel to the output shafts of the axle. According to a further advantageous embodiment, it is provided that the output shaft of the traction drive is arranged perpendicular to the output shafts of the axle.

Bevorzugt weist die Torque-Vectoring-Einheit eine Elektromaschine, ein Überlagerungsgetriebe sowie zwischen der Elektromaschine und dem Überlagerungsgetriebe eine Übersetzungsstufe auf. Preferably, the torque vectoring unit comprises an electric machine, a superposition gear and between the electric machine and the superposition gear on a gear ratio.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung des in der Zeichnung wiedergegebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiels, ohne hierauf beschränkt zu sein. Further features of the invention will become apparent from the dependent claims, the accompanying drawings and the description of the reproduced in the drawing, preferred embodiment, without being limited thereto.

Es zeigt: It shows:

1 eine modular aufgebaute Anordnung eines Differentialgetriebes und einer an dieses angebundenen Torque-Vectoring-Einheit, in einer schematischen Darstellung, 1 a modular arrangement of a differential gear and a connected to this torque vectoring unit, in a schematic representation,

2 nur das Differentialgetriebe-Modul gemäß 1, somit bei nicht vorgesehenem anderem Modul, der Torque-Vectoring-Einheit, veranschaulicht in schematischer Darstellung. 2 only the differential gear module according to 1 , thus with not provided other module, the torque vectoring unit, illustrated in a schematic representation.

Figurenbeschreibung figure description

Der elektrische Antrieb findet insbesondere Verwendung bei einem Personenkraftwagen. Mittels eines Traktionsantriebs 1, bei dem es sich um einen elektrischen Antrieb handelt, werden zwei Räder einer Achse 2, beispielsweise einer Hinterachse des Personenkraftwagens angetrieben. Der elektrische Antrieb weist eine Elektromaschine auf, die sowohl im Motor- als auch im Generatorbetrieb betrieben werden kann. The electric drive is used in particular in a passenger car. By means of a traction drive 1 in which it is is an electric drive, two wheels are an axle 2 , For example, a rear axle of the passenger car driven. The electric drive has an electric machine which can be operated both in motor and generator mode.

Veranschaulicht ist in 1 die Anordnung 3 eines Differentialgetriebes 4 und einer an dieses angebundenen Torque-Vectoring-Einheit 5. Das Differentialgetriebe 4 dient dem Antrieb der Achse 2 und verteilt ein Antriebsmoment des Traktionsantriebs 1 an zwei Abtriebswellen 6, 7 der Achse 2, die schematisch durch gegenläufige Pfeilstränge verdeutlicht wind. Die Rotationsachse der Abtriebswellen 6, 7 ist mit der Bezugsziffer 8 bezeichnet. Im Bereich abgewandter Enden der Abtriebswellen 6, 7 sind mit diesen die beiden Räder der Achse 2 des Personenkraftwagens verbunden. Die Torque-Vectoring-Einheit 5 ist zwecks Momentenverschiebung an dem Differentialgetriebe 4 angebunden. Illustrated is in 1 the order 3 a differential gear 4 and a connected to this torque vectoring unit 5 , The differential gear 4 serves to drive the axis 2 and distributes a drive torque of the traction drive 1 on two output shafts 6 . 7 the axis 2 , which illustrates schematically by opposing arrow strands wind. The axis of rotation of the output shafts 6 . 7 is with the reference number 8th designated. In the area of opposite ends of the output shafts 6 . 7 are with these the two wheels of the axle 2 of the passenger car. The torque vectoring unit 5 is for the purpose of torque shift on the differential gear 4 tethered.

Das Differentialgetriebe 4 ist als Stirnrad-Differentialgetriebe mit einem Hohlrad 9, einem Sonnenrad 10, einem Planetenträger 11 und zwei in diesem gelagerten Planetenradsätzen 12, 13 ausgebildet. Hierbei kämmen kurze Planetenräder 14 des Planetenradsatzes 12 mit dem Sonnenrad 10. Ferner kämmen lange Planetenräder 15 des Planetenradsatzes 13 sowohl mit den Planetenrädern 14 als auch mit dem Hohlrad 9. The differential gear 4 is as a spur gear differential with a ring gear 9 a sun wheel 10 , a planet carrier 11 and two planetary gear sets stored in this one 12 . 13 educated. Here comb short planet wheels 14 of the planetary gear set 12 with the sun wheel 10 , Furthermore, comb long planetary gears 15 of the planetary gear set 13 both with the planet wheels 14 as well as with the ring gear 9 ,

Das Hohlrad 9 wird über ein Kegelradgetriebe 16 angetrieben. Im Einzelnen ist mit einer Ausgangswelle 28 des Traktionsantriebs 1 ein Kegelrad 29 verbunden, das mit einem Kegelrad 30 kämmt. Das Kegelrad 30 ist mit dem Hohlrad 9 verbunden. The ring gear 9 is via a bevel gear 16 driven. Specifically, with an output shaft 28 of the traction drive 1 a bevel gear 29 connected with a bevel gear 30 combs. The bevel gear 30 is with the ring gear 9 connected.

Die Torque-Vectoring-Einheit 5 ist an den Planetenträger 11 über eine als Hohlwelle ausgebildete Ausgangswelle 17 der Torque-Vectoring-Einheit 5 angebunden. Die Abtriebswelle 7 durchsetzt die Ausgangswelle 17 und auch die Torque-Vectoring-Einheit 5. The torque vectoring unit 5 is to the planet carrier 11 via a hollow shaft designed as output shaft 17 the torque vectoring unit 5 tethered. The output shaft 7 passes through the output shaft 17 and also the torque vectoring unit 5 ,

Die Torque-Vectoring-Einheit 5 weist eine zweite Elektromaschine 18, die sowohl im Motor- als auch im Generatorbetrieb betrieben werden kann, ferner ein Überlagerungsgetriebe 19 und zwischen Elektromaschine 18 und Überlagerungsgetriebe 19 eine Übersetzungsstufe 20 auf. Die Torque-Vectoring-Einheit 5 dient dem Erzeugen eines Differenzmoments zwischen den beiden Abtriebswellen 6, 7 der Achse 2. The torque vectoring unit 5 has a second electric machine 18 , which can be operated both in engine and generator mode, also a superposition gear 19 and between electric machine 18 and superposition gearbox 19 a translation level 20 on. The torque vectoring unit 5 serves to generate a differential torque between the two output shafts 6 . 7 the axis 2 ,

Das Überlagerungsgetriebe 19 weist zwei Planetenradsätze 21, 22 auf, die sich ein gemeinsames Hohlrad 23 teilen. Der Antrieb erfolgt durch ein Sonnenrad 24, der Abtrieb erfolgt durch zwei Planetenträger 25, 26. Der Planetenträger 25 ist mit der Abtriebswelle 7, der Planetenträger 26 mit der Ausgangswelle 17 und demzufolge dem Planetenträger 11 des Differentialgetriebes 4 verbunden. The superposition gearbox 19 has two planetary gear sets 21 . 22 on, which is a common ring gear 23 share. The drive is done by a sun gear 24 , the output is done by two planet carrier 25 . 26 , The planet carrier 25 is with the output shaft 7 , the planet carrier 26 with the output shaft 17 and consequently the planet carrier 11 of the differential gear 4 connected.

Die Ausgangsdrehmomente an den beiden Planetenträgern 25, 26 sind identisch, besitzen jedoch unterschiedliche Vorzeichen. The output torques at the two planet carriers 25 . 26 are identical, but have different signs.

Angetrieben wird die Achse 2 des Personenkraftwagens durch den Traktionsantrieb 1 – Traktions-Elektromaschine – im Motorbetrieb. Die kleinere Elektromaschine 18 der Torque-Vectoring-Einheit 5 stellt im Motorbetrieb nur das Differenzmoment der beiden Abtriebswellen 6, 7 zueinander bereit. Durch das Drehmoment der Elektromaschine 18 wird das Vorzeichen der Ausgangsdrehmomente gesteuert. Hierbei ist das Differenzmoment unabhängig vom Antriebsmoment des Traktionsantriebs. The axle is driven 2 of the passenger car by the traction drive 1 - Traction electric machine - in engine operation. The smaller electric machine 18 the torque vectoring unit 5 During engine operation, only the differential torque of the two output shafts is set 6 . 7 ready for each other. By the torque of the electric machine 18 the sign of the output torques is controlled. Here, the difference torque is independent of the drive torque of the traction drive.

Die Umrandung 27 in 1 soll verdeutlichen, dass es sich bei der Torque-Vectoring-Einheit 5 um ein eigenständiges Modul, somit unabhängig vom Modul des Differentialgetriebes 4 handelt. Ist ein Antrieb gewünscht, der nur das Differentialgetriebe 4, aber nicht die Torque-Vectoring-Einheit 5 aufweist, kann aufgrund dieser modularen Getriebeanordnung die Torque-Vectoring-Einheit 5 in der Fertigung leicht entfallen. The border 27 in 1 should clarify that it is the torque vectoring unit 5 to a separate module, thus independent of the module of the differential gear 4 is. If a drive is required, only the differential gear 4 but not the torque vectoring unit 5 may, due to this modular gear arrangement, the torque vectoring unit 5 easily eliminated in production.

Mit der Bezugsziffer 31 sind die Lager der diversen Räder der Getriebe bezeichnet. With the reference number 31 The bearings are called the various wheels of the gears.

2 zeigt das nur das Differentialgetriebe 4 umfassende Modul mit zusätzlich veranschaulichtem Traktionsantrieb 1 und Kegelradgetriebe 16. Der Darstellung ist zu entnehmen, dass keine Torque-Vectoring-Einheit 5 mit dem Differentialgetriebe 4 zusammenwirkt, womit keine Verbindung zwischen dem Planetenträger 11 und der Ausgangswelle 17 zu schaffen ist. Es ist zum Trennen der beiden Module – erstes Modul Differentialgetriebe 4, zweites Modul Torque-Vectoring-Einheit 5 – nur erforderlich, die Verbindung der beiden Module zwischen dem Planetenträger 11 und der Ausgangswelle 17 zu trennen. 2 this shows only the differential gear 4 comprehensive module with additionally illustrated traction drive 1 and bevel gear 16 , The illustration shows that no torque vectoring unit 5 with the differential gear 4 interacts, with no connection between the planet carrier 11 and the output shaft 17 is to create. It is for separating the two modules - first module differential gear 4 , second module torque vectoring unit 5 - Only required, the connection of the two modules between the planet carrier 11 and the output shaft 17 to separate.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102014112602 A1 [0002] DE 102014112602 A1 [0002]

Claims (7)

Anordnung (3) eines Differentialgetriebes (4) und einer an dieses angebundenen Torque-Vectoring-Einheit (5), wobei das Differentialgetriebe (4) dem Antrieb einer Achse (2) des Fahrzeugs dient und ein Antriebsmoment von einem Traktionsantrieb (1) an zwei Abtriebswellen (6, 7) der Achse (2) verteilt, sowie die Torque-Vectoring-Einheit (5) zwecks Momentenverschiebung an dem Differentialgetriebe (4) angebunden ist, wobei das Differentialgetriebe (4) als Stirnraddifferentialgetriebe mit einem Hohlrad (9), einem Sonnenrad (10), einem Planetenträger (11) und zwei in diesem gelagerten Planetenradsätzen (12, 13) ausgebildet ist, wobei die Planetenräder (15) des einen Planetenradsatzes (13) mit dem traktionsantriebsseitigen Hohlrad (9) zusammenwirken, sowie die eine Abtriebswelle (7) an das Sonnenrad (10) und die andere Abtriebswelle (6) an dem Planetenträger (11) angebunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Torque-Vectoring-Einheit (5) an dem Planetenträger (11) angebunden ist. Arrangement ( 3 ) of a differential gear ( 4 ) and a connected to this torque vectoring unit ( 5 ), wherein the differential gear ( 4 ) the drive of an axle ( 2 ) of the vehicle and a drive torque from a traction drive ( 1 ) on two output shafts ( 6 . 7 ) of the axis ( 2 ) and the torque vectoring unit ( 5 ) for the purpose of torque displacement on the differential gear ( 4 ), wherein the differential gear ( 4 ) as Stirnraddifferentialgetriebe with a ring gear ( 9 ), a sun wheel ( 10 ), a planet carrier ( 11 ) and two planetary gear sets ( 12 . 13 ), wherein the planetary gears ( 15 ) of the one planetary gear set ( 13 ) with the traction drive-side ring gear ( 9 ), as well as an output shaft ( 7 ) to the sun wheel ( 10 ) and the other output shaft ( 6 ) on the planet carrier ( 11 ), characterized in that the torque vectoring unit ( 5 ) on the planet carrier ( 11 ) is attached. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie modular aufgebaut ist, wobei das Differentialgetriebe (4) ein erstes Modul und die Torque-Vectoring-Einheit (5) ein zweites Modul bildet. Arrangement according to claim 1, characterized in that it is modular, wherein the differential gear ( 4 ) a first module and the torque vectoring unit ( 5 ) forms a second module. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgetriebe (4) ohne Torque-Vectoring-Einheit (5) eine eigenständige Differentialgetriebe-Funktionseinheit bildet. Arrangement according to claim 2, characterized in that the differential gear ( 4 ) without torque vectoring unit ( 5 ) forms an independent differential gear functional unit. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Planetenradsatz (13) mit dem Hohlrad (9) zusammenwirkt und der andere Planetenradsatz (12) mit dem Sonnenrad (10) zusammenwirkt. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the one planetary gear set ( 13 ) with the ring gear ( 9 ) and the other planetary gear set ( 12 ) with the sun wheel ( 10 ) cooperates. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgetriebe (4) mittels eines Traktionsantriebs (1) antreibbar ist, der als Brennkraftmaschine oder als Elektromaschine ausgebildet ist. Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the differential gear ( 4 ) by means of a traction drive ( 1 ), which is designed as an internal combustion engine or as an electric machine. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgangswelle (28) des Traktionsantriebs (1) achsparallel oder senkrecht zu den Abtriebswellen (6, 7) angeordnet ist. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that an output shaft ( 28 ) of the traction drive ( 1 ) paraxial or perpendicular to the output shafts ( 6 . 7 ) is arranged. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Torque-Vectoring-Einheit (5) eine Elektromaschine (18), ein Überlagerungsgetriebe (19), sowie zwischen der Elektromaschine (18) und dem Überlagerungsgetriebe (19) eine Übersetzungsstufe (20) aufweist. Arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the torque vectoring unit ( 5 ) an electric machine ( 18 ), a superposition gear ( 19 ), and between the electric machine ( 18 ) and the superposition gearing ( 19 ) a translation stage ( 20 ) having.
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