-
Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Achsgetriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug umfassend eine elektrische Maschine, ein Differentialgetriebe, ein Planetengetriebe sowie zumindest einen Schaltmechanismus.
-
Stand der Technik
-
Die zumindest teilweise Elektrifizierung eines Kraftfahrzeugantriebs steht im Fokus der technischen Weiterentwicklung. Insbesondere im Bereich der Allrad-Kraftfahrzeuge wird diese Elektrifizierung unter anderem wegen des erhöhten Kraftstoffverbrauchs und der steigenden Anforderungen in Bezug auf Abgasrichtlinen gewünscht. Dabei finden Elektromotoren als (Zusatz-)Antrieb zu konventionellen Verbrennungskraftmaschinen Einsatz (Hybridantrieb). Weiterhin kann mittels eines Elektromotors zusätzlich eine weitgehende Kontrolle über die Verteilung des Antriebsmoments realisiert werden (Torque-Vectoring).
-
Das Dokument
DE 10 2011 085 953 A1 offenbart einen elektrischen Zusatzantrieb für ein Kraftfahrzeug mit konventionell angetriebener Hinterachse und längs eingebautem Verbrennungsmotor. Der Zusatzantrieb umfasst ein Hinterachsdifferential mit einem Differentialgehäuse, welches mit der Längswelle trieblich verbindbar ist, einen Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor und eine Kupplung zur antriebsfesten Kopplung des Rotors mit dem Differentialgehäuse. Neben der Verbesserung des Start-Stopp-Verhaltens kann der elektrische Zusatzantrieb auch genutzt werden um die Funktionen Boosten, Rekuperieren und Torque-Vectoring in einem Kraftfahrzeug zu realisieren.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine alternative Achsgetriebeanordnung anzugeben, die bei einem kompakten, bauteiloptimierten Aufbau in zwei unterschiedlichen Betriebsmodi, nämlich einen Hybrid-Modus und einem Torque-Vectoring-Modus, betrieben werden kann.
-
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Achsgetriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug umfassend eine elektrische Maschine, ein Differentialgetriebe, ein Planetengetriebe sowie zumindest einen Schaltmechanismus, wobei die elektrische Maschine über den Schaltmechanismus in einer ersten Betriebsposition antriebswirksam mit einem Eingangselement des Differentialgetriebes verbindbar ist und über den Schaltmechanismus in einer zweiten Betriebsposition antriebswirksam mit einem Eingangselement und zumindest einem Ausgangselement des Differentialgetriebes verbindbar ist.
-
Erfindungsgemäß umfasst die Achsgetriebeanordnung eine elektrische Maschine, ein Differentialgetriebe, genau ein Planetengetriebe sowie zumindest einen Schaltmechanismus.
-
Über den Schaltmechanismus ist die elektrische Maschine erfindungsgemäß in einer ersten Betriebsposition mit einem Eingangselement des Differentialgetriebes verbunden. Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist die elektrische Maschine über den Schaltmechanismus in einer zweiten Betriebsposition antriebswirksam mit dem Eingangselement des Differentialgetriebes und mit zumindest einem Ausgangselement des Differentialgetriebes verbindbar.
-
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.
-
Das Planetengetriebe umfasst ein Hohlrad, einen Planetenradträger mit mehreren (mindestens zwei) Planetenrädern und ein Sonnenrad. Das Sonnenrad ist vorzugsweise direkt oder indirekt mit der elektrischen Maschine antriebswirksam verbunden.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Hohlrad direkt oder indirekt mit dem Eingangselement des Differentialgetriebes antriebswirksam verbunden und der Planetenradträger direkt oder indirekt mit zumindest einem Ausgangselement des Differentialgetriebes antriebswirksam verbunden.
-
In einer alternativen, ebenso vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Achsgetriebeanordnung ist der Planetenradträger bevorzugt direkt oder indirekt mit dem Eingangselement des Differentialgetriebes antriebswirksam verbunden und das Hohlrad direkt oder indirekt mit zumindest einem Ausgangselement des Differentialgetriebes antriebswirksam verbunden.
-
Vermittels der erfindungsgemäßen Achsantriebsanordnung ist es möglich eine sowohl bauraum- als auch bauteilsparende Alternative darzustellen, die es ermöglicht die Funktionen Hybrid-Betrieb und Torque-Vectoring zu realisieren.
-
Figurenliste
-
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
- 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Achsgetriebeanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Achsgetriebeanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 3 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Achsgetriebeanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 4 zeigt eine schematische Darstellung einer vierten Achsgetriebeanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 5 zeigt eine schematische Darstellung einer fünften Achsgetriebeanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 6 zeigt eine schematische Darstellung einer sechsten Achsgetriebeanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 7 zeigt eine schematische Darstellung einer siebten Achsgetriebeanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
-
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
-
In 1 bis 7 ist eine erfindungsgemäße Achsgetriebeanordnung 1 in unterschiedlichen Ausführungsformen dargestellt.
-
Sämtliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Achsgetriebeanordnung 1 haben Folgendes gemein:
- - eine elektrische Maschine 2,
- - ein Differentialgetriebe 3,
- - ein Planetenradgetriebe 4 sowie
- - einen Schaltmechanismus 5.
-
Bei der elektrischen Maschine 2 kann es sich um jede Art von elektrischer Maschine 2 handeln, die sich für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug eignet.
-
Das Differentialgetriebe 3 umfasst in sämtlichen Ausführungsbeispielen ein Eingangselement 6, nämlich einen Differentialkorb 6, zwei auf einem Bolzen drehbar gelagerte Ausgleichselemente sowie zwei Ausgangselemente 7', 7", nämlich die beiden Seitenwellen 7', 7" einer Kraftfahrzeugachse 11. Wird das Eingangselement 6 angetrieben, so wird das Drehmoment über die zwei Ausgleichselemente, die untereinander nicht in drehmomentrelevanter Verbindung stehen, gleichmäßig von dem Eingangselement 6 an die zwei Ausgangselemente 7', 7" übertragen. Die Verwendung eines im Aufbau andersartigen Differentialgetriebes 3 ist ebenso denkbar.
-
Das Planetenradgetriebe 4 umfasst ein Hohlrad 8 und ein sich zentrisch darin erstreckendes Sonnenrad 10. Das Hohlrad 8 und das Sonnenrad 10 sind um eine zentrale Achse gegeneinander verdrehbar gelagert. Mehrere Planetenräder stehen einerseits mit dem Sonnenrad 10 und andererseits mit dem Hohlrad 8 in Eingriff. Die Drehachsen der Planetenräder sind zur gemeinsamen Bewegung über einen Planetenradträger 9 miteinander verbunden. Der Einsatz eines im Aufbau andersartiges Planetenradgetriebes 4 ist ebenso denkbar
-
Der Schaltmechanismus 5 ist als schaltbare Kupplung ausgeführt. Es ist in Bezug auf die erfindungsgemäße Achsgetriebeanordnung 1 jedoch auch jede andere Art von schaltbarem Element einsetzbar. Der Schaltmechanismus 5 ist in zwei unterschiedliche Betriebspositionen überführbar, die jeweils einen Betriebsmodus der Achsgetriebeanordnung 1, nämlich entweder einen Hybrid-Modus oder einen Torque-Vectoring-Modus, einstellen.
-
Über den Schaltmechanismus 5 in einer ersten Betriebsposition ist die elektrische Maschine 2 antriebswirksam mit dem Eingangselement 6 des Differentialgetriebes 3 verbindbar. Derart ist die Achsgetriebeanordnung 1 in einem Hybrid-Modus betreibbar.
-
Über den Schaltmechanismus in einer zweiten Betriebsposition ist die elektrische Maschine 2 antriebswirksam mit dem Eingangselement 6 und zumindest einem Ausgangselement 7', 7"des Differentialgetriebes 3, d.h. zumindest einer Seitenwelle 7', 7" der Kraftfahrzeugachse 11, verbindbar. Derart ist die Achsgetriebeanordnung 1 in einem Torque-Vectoring-Modus betreibbar.
-
1 und 2 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Achsgetriebeanordnung 1. In 1 wirkt die elektrische Maschine 2 direkt auf eine Schaltwelle 13. In 2 wirkt die elektrische Maschine 2 über eine Primär-Zwischenwelle 12 auf eine Schaltwelle 13.
-
Das Hohlrad 8 des Planetenradgetriebes 4 ist direkt mit dem Eingangselement 6 des Differentialgetriebes 3 verbunden. Der Planetenradträger 9 des Planetenradgetriebes 4 ist direkt mit einem Ausgangselement 7', 7" des Differentialgetriebes 3 verbunden.
-
Zum Stellen des Hybrid-Modus der Achsgetriebeanordnung 1 wird der Schaltmechanismus 5 in die erste Betriebsposition überführt (in Bezug auf 1 nach links). Derart wird elektrische Maschine 2 mit dem Hohlrad 8 des Planetenradgetriebes 4 und somit mit dem Eingangselement 6 des Differentialgetriebes 3 antriebswirksam verbunden. Das Differentialgetriebe 3 verteilt derart Antriebs- sowie Bremsmomente gleichmäßig auf die beiden Ausgangselemente 7', 7" des Differentialgetriebes.
-
Zum Stellen des Torque-Vectoring-Modus der Achsgetriebeanordnung 1 wird der Schaltmechanismus 5 in die zweite Betriebsposition überführt (in Bezug auf 1 nach rechts). Derart wird die elektrische Maschine 2 mit dem Sonnenrad 10 des Planetenradgetriebes 4 antriebswirksam verbunden. Über das Sonnenrad 10 werden das Hohlrad 8 und der Planetenradträger 9 des Planetenradgetriebes 4 gegeneinander verspannt. Dadurch kann ein Differenzmoment zwischen den beiden Ausgangselementen 7', 7" des Differentialgetriebes 3 gestellt werden.
-
3,4 und 5 zeigen ebenso jeweils ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Achsgetriebeanordnung 1. In 3 wirkt die elektrische Maschine 2 direkt auf eine Schaltwelle 13. In 4 und 5 wirkt die elektrische Maschine über eine Primär-Zwischenwelle 12 auf eine Schaltwelle 13.
-
Das Hohlrad 8 des Planetenradgetriebes 4 ist indirekt, nämlich über eine Sekundär-Zwischenwelle 14, mit dem Eingangselement 6 des Differentialgetriebes 3 verbunden. Der Planetenradträger 9 des Planetenradgetriebes 4 ist direkt mit einem Ausgangselement 7', 7" des Differentialgetriebes 3 verbunden.
-
Zum Stellen des Hybrid-Modus der Achsgetriebeanordnung 1 wird der Schaltmechanismus 5 in die erste Betriebsposition überführt (in Bezug auf 3 nach links). Derart wird elektrische Maschine 2 mit einem Primärrad 15 und somit mit dem Eingangselement 6 des Differentialgetriebes 3 antriebswirksam verbunden. Das Differentialgetriebe 3 verteilt Antriebs- sowie Bremsmomente gleichmäßig auf die beiden Ausgangselemente 7', 7" des Differentialgetriebes 3.
-
Zum Stellen des Torque-Vectoring-Modus der Achsgetriebeanordnung wird der Schaltmechanismus 5 in die zweite Betriebsposition überführt (in Bezug auf 3 nach rechts). Derart wird die elektrische Maschine 2 mit dem Sonnenrad 10 des Planetenradgetriebes 4 antriebswirksam verbunden. Über das Sonnenrad 10 werden das Hohlrad 8 und der Planetenradträger 9 des Planetenradgetriebes 4 gegeneinander verspannt. Dadurch kann ein Differenzmoment zwischen den beiden Ausgangselementen 7', 7" des Differentialgetriebes 3 gestellt werden.
-
6 und 7 zeigen jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Achsgetriebeanordnung 1. In 6 wirkt die elektrische Maschine 2 direkt auf das Sonnenrad 10 des Planetenradgetriebes 4. In 7 wirkt die elektrische Maschine 2 über eine Primär-Zwischenwelle 12 auf das Sonnenrad 10 des Planetengetriebes 4.
-
Der Planetenradträger 9 des Planetenradgetriebes 4 ist direkt mit dem Eingangselement 6 des Differentialgetriebes 3 verbunden. Das Hohlrad 8 des Planetengetriebes 4 ist mit einer Schaltwelle 13 verbunden.
-
Zum Stellen des Hybrid-Modus der Achsgetriebeanordnung 1 wird der Schaltmechanismus 5 in die erste Betriebsposition überführt (in Bezug auf 6 nach links). Derart wird das Hohlrad 8 über die Schaltwelle 13 fest mit einem Gehäuse der Achsgetriebeanordnung verbunden. Das Drehmoment des Planetenradträgers 9 des Planetenradgetriebes 4 wird über das Eingangselement 6 des Differentialgetriebes 3 abgeleitet. Die Antriebs- und Bremsmomente werden vom Eingangselement 6 des Differentialgetriebes 3 gleichmäßig auf die beiden Ausgangselemente 7', 7" des Differentialgetriebes 3 aufgeteilt.
-
Zum Stellen des Torque-Vectoring-Modus der Achsgetriebeanordnung 1 wird der Schaltmechanismus 5 in die zweite Betriebsposition überführt (in Bezug auf 6 nach rechts). Derart wird das Hohlrad 8 über die Schaltwelle 13 fest mit der Abtriebsseite 16 der Schaltwelle 13 verbunden. Über die Abtriebsseite 16 wird das Drehmoment des Hohlrads 8 an ein Ausgangselement 7', 7" des Differentialgetriebes 3 weitergeleitet. Dadurch kann ein Differenzmoment zwischen den beiden Ausgangselementen 7', 7" des Differentialgetriebes 3 gestellt werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Achsgetriebeanordnung
- 2
- Elektrische Maschine
- 3
- Differentialgetriebe
- 4
- Planetenradgetriebe
- 5
- Schaltmechanismus
- 6
- Eingangselement (Differentialkorb)
- 7', 7"
- Ausgangselement (Seitenwelle)
- 8
- Hohlrad
- 9
- Planetenradträger
- 10
- Sonnenrad
- 11
- Achse
- 12
- Primär-Zwischenwelle
- 13
- Schaltwelle
- 14
- Sekundär-Zwischenwelle
- 15
- Primärrad
- 16
- Abtriebsseite
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102011085953 A1 [0003]
