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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit variabler Momentenverteilung auf einer ersten und zweiten Abtriebswelle, die innerhalb einer Abtriebsachse eines Kraftfahrzeugs angeordnet sind, das insbesondere elektrisch angetrieben wird.
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Aus der
DE 10 2008 061 945 A1 geht eine elektrische Achsantriebseinheit mit variabler Momentenverteilung innerhalb mindestens einer Achse eines Fahrzeugs hervor. Die elektrische Achsantriebseinheit umfasst einen Hauptmotor, der über einer ersten Welle auf ein erstes Planetengetriebe wirkt und einen Torque-Vectoring-Motor, der über eine erste Welle auf ein zweites Planetengetriebe wirkt. Das erste Planetengetriebe ist mit einer zweiten Welle gehäusefest gelagert und mit einer dritten Welle mit einem ersten Rad der Achse verbunden. Eine zweite Weile des zweiten Planetengetriebes ist mit einem zweiten Rad der Achse verbunden und eine dritte Welle ist drehfest mit der dritten Welle des zweiten Planetengetriebes verbunden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung mit variabler Momentenverteilung weiterzuentwickeln und insbesondere kompakter auszubilden. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
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Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung mit variabler Momentenverteilung auf einer ersten und zweiten Abtriebswelle, die innerhalb einer Abtriebsachse eines Kraftfahrzeugs angeordnet sind, umfasst einen Hauptmotor, einen Torque-Vectoring-Motor und eine Getriebevorrichtung mit einem ersten und zweiten Planetengetriebe, wobei der Hauptmotor über eine erste Antriebswelle mit dem ersten Planetengetriebe wirkverbunden ist, wobei der Torque-Vectoring-Motor über eine zweite Antriebswelle mit dem zweiten Planetengetriebe wirkverbunden ist, wobei ferner das erste Planetengetriebe einen ersten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern aufweist, wobei die Planetenräder des ersten Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad sowie mit einem ersten Hohlrad im Zahneingriff stehen, und wobei das zweite Planetengetriebe einen zweiten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern aufweist, wobei die Planetenräder des zweiten Planetensatzes drehbar an einem zweiten Planetenträger angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad sowie mit einem zweiten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei der zweite Planetenträger mit der zweiten Abtriebswelle wirkverbunden ist, und wobei der erste Planetenträger sowohl mit der ersten Abtriebswelle wirkverbunden ist als auch drehfest mit dem zweiten Hohlrad verbunden ist.
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Mit anderen Worten sind das erste und zweite Planetengetriebe über die drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Planetenträger und dem zweiten Hohlrad miteinander gekoppelt. Der erste Planetenträger ist als Ausgangswelle des ersten Planetengetriebes vorgesehen und somit zumindest mittelbar mit der ersten Abtriebswelle verbunden. Ferner ist der zweite Planetenträger als Ausgangswelle des zweiten Planetengetriebes vorgesehen und somit zumindest mittelbar mit der zweiten Abtriebswelle verbunden. Die beiden Abtriebswellen sind auf der gemeinsamen Abtriebsachse angeordnet.
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Der Hauptmotor ist als Traktionsmaschine vorgesehen und sorgt somit für den Vortrieb des Kraftfahrzeugs. Der Torque-Vectoring-Motor ist dazu vorgesehen, das Drehmoment von der ersten Abtriebswelle über die Getriebevorrichtung abzugreifen und auf die zweite Abtriebswelle umzuleiten. Mithin wird durch die Wirkverbindung von Hauptmotor und Torque-Vectoring-Motor über die Getriebevorrichtung das Drehmoment auf die beiden Abtriebswellen variabel verteilt. Insbesondere ist die jeweilige Abtriebswelle mit einem jeweiligen Rad des Kraftfahrzeugs wirkverbunden.
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Unter dem Begriff „wirkverbunden“ ist zu verstehen, dass zwei Getriebeelemente direkt miteinander verbunden sein können, oder dass sich zwischen zwei Getriebeelemente noch weitere Getriebeelemente befinden, beispielsweise ein oder mehrere Wellen oder Zahnräder. Zwei miteinander im Zahneingriff stehende Zahnräder sind zur Übertragung eines Drehmoments und einer Drehzahl von dem einen Zahnrad auf das andere Zahnrad vorgesehen. Unter einem Zahnrad sind beispielsweise ein Festrad, ein Sonnenrad, ein Hohlrad sowie ein Planetenrad eines Planetensatzes zu verstehen.
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Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung kann wie folgt beschrieben werden. Zunächst treibt der Hauptmotor, der vorzugsweise als elektrische Maschine ausgebildet ist, über das erste Planetengetriebe nur die erste Abtriebswelle an. Über das zweite Planetengetriebe bewirkt der vorzugsweise schwächerer Torque-Vectoring-Motor, der seinerseits auch als elektrische Maschine ausgebildet ist, die Umverteilung von dem Drehmoment, welches der Hauptmotor auf die erste Abtriebswelle gibt, zu der zweiten Abtriebswelle hin. Somit wird letztendlich ein gleichmäßiger Antrieb beider Abtriebswellen möglich. Wird der Torque-Vectoring-Motor nicht aktiviert, wird folglich das volle Drehmoment des Hauptmotors auf die erste Abtriebswelle geleitet. Dadurch entsteht ein Gier Moment um die Hochachse des Kraftfahrzeugs, wodurch gezielt die Fahrdynamik beeinflusst werden kann. Verteilt der Torque-Vectoring-Motor hingegen das gesamte Drehmoment von der ersten Abtriebswelle zu der zweiten Abtriebswelle, kann in die Gegenrichtung das Giermoment aufgebracht werden. Über die Regelung des Drehmoments am Torque-Vectoring-Motor wird somit stufenlos das Giermoment eingestellt. Somit ermöglicht die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung eine Steigerung der Fahrdynamik des Fahrzeugs. Als Blackbox betrachtet, verhält sich die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung wie eine Achsgetriebeeinheit mit Differenzialfunktionalität und der genannten variablen Verteilung, obwohl es kein eigentliches Differenzial enthält. Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung wirkt als „elektrisches Differenzial“.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die beiden Antriebswellen auf einer gemeinsamen Antriebsachse angeordnet sind, wobei die Abtriebsachse achsparallel und beabstandet zur Antriebsachse angeordnet ist. Mithin weisen die Antriebswellen und die Abtriebswellen einen Achsversatz zueinander auf.
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Vorzugsweise ist der erste Planetenträger drehfest mit einer ersten Hohlwelle verbunden, wobei die erste Hohlwelle ein erstes Festrad aufweist, das mit einer ersten Verzahnung an der ersten Abtriebswelle im Zahneingriff steht. Insbesondere ist die erste Antriebswelle axial durch die erste Hohlwelle geführt und mit dem ersten Sonnenrad drehfest verbunden. Mithin ist das erste Sonnenrad als Eingangswelle des ersten Planetengetriebes vorgesehen.
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Bevorzugt ist der zweite Planetenträger drehfest mit einer zweiten Hohlwelle verbunden, wobei die zweite Hohlwelle ein zweites Festrad aufweist, das mit einer zweiten Verzahnung an der zweiten Abtriebswelle im Zahneingriff steht. Insbesondere ist die zweite Antriebswelle axial durch die zweite Hohlwelle geführt und mit dem zweiten Sonnenrad drehfest verbunden. Mithin ist das zweite Sonnenrad als Eingangswelle des zweiten Planetengetriebes vorgesehen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Hauptmotor einen Stator und einen Rotor auf, wobei der Rotor drehfest mit der ersten Antriebswelle verbunden ist. Mithin ist die erste Antriebswelle als Rotorwelle des Hauptmotors ausgebildet.
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Vorzugsweise weist der Torque-Vectoring-Motor einen Stator und einen Rotor auf, wobei der Rotor drehfest mit der zweiten Antriebswelle verbunden ist. Mithin ist die zweite Antriebswelle als Rotorwelle des Torque-Vectoring-Motors ausgebildet.
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Bevorzugt ist das erste Hohlrad drehfest mit einem Gehäuse der Getriebevorrichtung verbunden. Mithin ist das erste Hohlrad stationär am Gehäuse festgelegt.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der einzigen Figur näher dargestellt. Dabei zeigt die einzige Figur eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung.
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Gemäß der einzigen Figur weist die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug einen Hauptmotor 2, einen Torque-Vectoring-Motor 3 und eine Getriebevorrichtung 4 mit einem ersten und zweiten Planetengetriebe 5, 6 auf. Der Hauptmotor 2 ist als Antriebsmaschine vorgesehen und weist einen Stator 15a sowie einen Rotor 16a auf. Eine Antriebsleistung des Hauptmotors 2 wird über eine erste Antriebswelle 7a, die zwischen dem Hauptmotor 2 und der Getriebevorrichtung 4 angeordnet und als Rotorwelle ausgebildet ist, in die Getriebevorrichtung 4 eingeleitet. Mithin wird über die erste Antriebswelle 2 eine Drehzahl und ein Drehmoment zum Antrieb des Kraftfahrzeugs in die Getriebevorrichtung 4 eingespeist. Demgegenüber ist der Torque-Vectoring-Motor 3 als Steuermaschine zur variablen Momentenverteilung auf eine erste und zweite Abtriebswelle 1a, 1b innerhalb einer Abtriebsachse 1 des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Der Torque-Vectoring-Motor 3 weist dazu einen Stator 15b sowie einen Rotor 16b auf. Eine Antriebsleistung des Torque-Vectoring-Motors 3 wird über eine zweite Antriebswelle 7b, die zwischen dem Torque-Vectoring-Motor 3 und der Getriebevorrichtung 4 angeordnet und als Rotorwelle ausgebildet ist, in die Getriebevorrichtung 4 eingeleitet. Mithin wird über die zweite Antriebswelle 2 eine Drehzahl und ein Drehmoment zur variablen Momentenumverteilung zwischen der ersten und zweiten Abtriebswelle 1a, 1b in die Getriebevorrichtung 4 eingespeist. Die beiden Antriebswellen 7a, 7b sind auf einer gemeinsamen Antriebsachse 7 angeordnet, wobei die Abtriebsachse 1 achsparallel und beabstandet zur Antriebsachse 7 angeordnet ist. Die jeweilige Abtriebswelle 1a, 1b ist mit einem jeweiligen - hier nicht dargestellten - Rad des Kraftfahrzeugs verbunden.
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Das erste Planetengetriebe 5 weist einen ersten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern 5a auf. Die Planetenräder 5a des ersten Planetensatzes sind drehbar an einem ersten Planetenträger 8a angeordnet und stehen mit einem ersten Sonnenrad 9a sowie mit einem ersten Hohlrad 10a im Zahneingriff. Das erste Hohlrad 10a ist drehfest mit einem Gehäuse 11 der Getriebevorrichtung 3 verbunden. Das zweite Planetengetriebe 6 weist einen zweiten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern 6a auf. Die Planetenräder 6a des zweiten Planetensatzes sind drehbar an einem zweiten Planetenträger 8b angeordnet und stehen mit einem zweiten Sonnenrad 9b sowie mit einem zweiten Hohlrad 10b im Zahneingriff.
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Der zweite Planetenträger 8b ist mit der zweiten Abtriebswelle 1b wirkverbunden. Ferner ist der erste Planetenträger 8a sowohl mit der ersten Abtriebswelle 1a wirkverbunden als auch drehfest mit dem zweiten Hohlrad 10b verbunden. Vorliegend ist der erste Planetenträger 8a drehfest mit einer ersten Hohlwelle 12a verbunden, wobei die erste Hohlwelle 12a ein erstes Festrad 13a aufweist, das mit einer ersten Verzahnung 14a an der ersten Abtriebswelle 1a im Zahneingriff steht. Die erste Antriebswelle 7a ist axial durch die erste Hohlwelle 12a geführt und mit dem ersten Sonnenrad 9a drehfest verbunden. Demgegenüber ist der zweite Planetenträger 8b drehfest mit einer zweiten Hohlwelle 12b verbunden, wobei die zweite Hohlwelle 12b ein zweites Festrad 13b aufweist, das mit einer zweiten Verzahnung 14b an der zweiten Abtriebswelle 1b im Zahneingriff steht. Die zweite Antriebswelle 7b ist axial durch die zweite Hohlwelle 12b geführt und mit dem zweiten Sonnenrad 9b drehfest verbunden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Abtriebsachse
- 1a, 1b
- Abtriebswelle
- 2
- Hauptmotor
- 3
- Torque-Vectoring-Motor
- 4
- Getriebevorrichtung
- 5
- Planetengetriebe
- 5a
- Planetenrad
- 6
- Planetengetriebe
- 6a
- Planetenrad
- 7
- Antriebsachse
- 7a, 7b
- Antriebswelle
- 8a, 8b
- Planetenträger
- 9a, 9b
- Sonnenrad
- 10a, 10b
- Hohlrad
- 11
- Gehäuse
- 12a, 12b
- Hohlwelle
- 13a, 13b
- Festrad
- 14a, 14b
- Verzahnung
- 15a, 15b
- Stator
- 16a, 16b
- Rotor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008061945 A1 [0002]
