DE102018213256A1

DE102018213256A1 - Arrangement and method for driving a vehicle

Info

Publication number: DE102018213256A1
Application number: DE102018213256.9A
Authority: DE
Inventors: Martin Brehmer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-08-08
Filing date: 2018-08-08
Publication date: 2020-02-27

Abstract

Offenbart ist eine Antriebsanordnung für ein Fahrzeug, mit einem Differentialgetriebe (20) zum Verteilen eines Antriebsmoments auf eine erste Welle (2) und eine zweite Welle (4) und mit einer Überlagerungseinheit (50) mit einer elektrischen Maschine (30), welche einen inneren Läufer (32) und einen äußeren Läufer (34) aufweist, wobei der äußere Läufer (34) über eine erste Wirkverbindung (3) mit der ersten Welle (2) wirkverbunden ist und der innere Läufer (32) über eine zweite Wirkverbindung (5) mit der zweiten Welle (4) wirkverbunden ist und die Wirkverbindungen (3, 5) derart ausgestaltet sind, dass die an dem inneren Läufer (32) und dem äußeren Läufer (34) bereitgestellten Momente mit den an den Wellen (2, 4) anliegenden Antriebsmomenten überlagert werden.

Disclosed is a drive arrangement for a vehicle, with a differential gear (20) for distributing a drive torque to a first shaft (2) and a second shaft (4) and with a superposition unit (50) with an electrical machine (30), which has an internal Has rotor (32) and an outer rotor (34), the outer rotor (34) being operatively connected to the first shaft (2) via a first operative connection (3) and the inner rotor (32) via a second operative connection (5) is operatively connected to the second shaft (4) and the operative connections (3, 5) are designed in such a way that the moments provided on the inner rotor (32) and the outer rotor (34) coincide with the moments applied to the shafts (2, 4) Drive torques are superimposed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Antreiben eines Fahrzeugs.The invention relates to an arrangement and a method for driving a vehicle.

Im Stand der Technik sind sogenannte Torque-Vectoring-Systeme bekannt, bei denen mithilfe einer elektrischen Maschine und eines Überlagerungsgetriebes ein Differenzmoment auf die Seitenwellen eines Fahrzeugs aufgebracht wird. Bei derartigen Systemen besteht jedoch das Problem, dass die Größe des möglichen Differenzmoments von der absoluten Seitenwellengeschwindigkeit abhängig ist. Es muss erst die Seitenwellengeschwindigkeit erreicht werden, um mit der gehäusefesten elektrischen Maschine ein Moment überlagern zu können.So-called torque vectoring systems are known in the prior art, in which a differential torque is applied to the side shafts of a vehicle with the aid of an electrical machine and a superposition gear. With such systems, however, there is the problem that the size of the possible differential torque depends on the absolute sideshaft speed. The sideshaft speed must first be reached in order to be able to overlay a moment with the electrical machine fixed to the housing.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Antriebsanordnung für ein Fahrzeug und ein verbessertes Verfahren zum Antreiben zweier Wellen eines Fahrzeugs zu schaffen.It is the object of the invention to provide an improved drive arrangement for a vehicle and an improved method for driving two shafts of a vehicle.

Die Aufgabe wird mit einer Antriebsanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Des Weiteren wird die Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 16 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The object is achieved with a drive arrangement according to claim 1. Furthermore, the object is achieved by a method according to claim 16. Advantageous further developments are the subject of the dependent claims.

Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist eine Antriebsanordnung für ein Fahrzeug geschaffen, welche ein Differentialgetriebe und eine Überlagerungseinheit aufweist. Das Differentialgetriebe dient dem Verteilen eines Antriebsmoments auf eine erste Welle und eine zweite Welle. Die Überlagerungseinheit dient dem Überlagern eines erzeugten Moments mit den an der ersten Welle und der zweiten Welle anliegenden Antriebsmomenten.According to the present disclosure, a drive arrangement for a vehicle is provided, which has a differential gear and a superimposition unit. The differential gear is used to distribute a drive torque to a first shaft and a second shaft. The superimposition unit serves to superimpose a generated torque with the drive torques applied to the first shaft and the second shaft.

Die Überlagerungseinheit kann eine elektrische Maschine aufweisen. Die elektrische Maschine kann einen inneren Läufer und einen äußeren Läufer aufweisen. Im Kontext der vorliegenden Offenbarung ist unter dem Begriff Läufer ein Element zu verstehen, welches sich beim Betrieb der elektrischen Maschine drehen kann. Sowohl der innere Läufer als auch der äußere Läufer sind somit drehbar vorgesehen. Insbesondere sind der innere Läufer und der äußere Läufer jeweils drehbar um eine gemeinsame Achse angeordnet. Bei einer solchen Anordnung einer elektrischen Maschine führt eine Bestromung der elektrischen Maschine dazu, dass sich der innere Läufer und der äußere Läufer in entgegengesetzten Richtungen drehen wollen. Bei einem gedachten Idealzustand einer solchen Anordnung drehen sich die beiden Läufer in entgegengesetzten Richtungen. Wird in einer solchen Anordnung einer elektrischen Maschine durch Bestromen derselben ein Moment generiert, so wird an einem Läufer ein Moment in der gewünschten Höhe bereitgestellt und wird an dem anderen Läufer ein Reaktionsmoment von betragsmäßig gleicher Höhe jedoch in entgegengesetzter Richtung erzeugt.The superimposition unit can have an electrical machine. The electrical machine can have an inner rotor and an outer rotor. In the context of the present disclosure, the term rotor is to be understood as an element that can rotate when the electrical machine is operating. Both the inner rotor and the outer rotor are thus rotatably provided. In particular, the inner rotor and the outer rotor are each rotatably arranged about a common axis. In such an arrangement of an electrical machine, energization of the electrical machine leads to the fact that the inner rotor and the outer rotor want to rotate in opposite directions. In an imaginary ideal state of such an arrangement, the two rotors rotate in opposite directions. If a moment is generated in such an arrangement of an electrical machine by energizing it, a moment is provided at the desired height on one rotor and a reaction moment of the same amount but generated in the opposite direction is generated on the other rotor.

Gemäß der Offenbarung kann der äußere Läufer über eine erste Wirkverbindung mit der ersten Welle wirkverbunden sein. Des Weiteren kann der innere Läufer über eine zweite Wirkverbindung mit der zweiten Welle wirkverbunden sein. Die Wirkverbindungen können dabei derart ausgestaltet sein, dass die an dem inneren Läufer und dem äußeren Läufer bereitgestellten Momente mit den an den Wellen anliegenden Antriebsmomenten überlagert werden.According to the disclosure, the outer rotor can be operatively connected to the first shaft via a first operative connection. Furthermore, the inner rotor can be operatively connected to the second shaft via a second operative connection. The operative connections can be designed in such a way that the moments provided on the inner rotor and the outer rotor are superimposed on the drive torques applied to the shafts.

Im Kontext der vorliegenden Offenbarung ist unter einer Wirkverbindung ein Zustand zu verstehen, bei dem ein Kraftfluss zwischen den wirkverbundenen Elementen möglich ist. Ist der äußere Läufer mit der ersten Welle wirkverbunden, so bedingt eine Drehung der ersten Welle auch eine Drehung des äußeren Läufers und umgekehrt. Ist der innere Läufer mit der zweiten Welle wirkverbunden, so bedingt eine Drehung der zweiten Welle auch eine Drehung des inneren Läufers und umgekehrt. Die Bewegungen der Läufer sind somit an die Bewegungen der Wellen gekoppelt. Eine Wirkverbindung kann über jedwede Art von Elementen hergestellt werden, die zur Übertragung eines Kraftflusses oder Leistungsflusses in der Lage sind. Eine Wirkverbindung kann beispielsweise durch unmittelbare Kopplung eines Elements mit dem anderen Element erzeugt werden. Eine Wirkverbindung muss jedoch nicht zwangsläufig eine unmittelbare Kopplung beider Elemente sein. Vielmehr können im Kraft- bzw. Leistungsfluss Übersetzungen bzw. Getriebe unterschiedlicher Art vorgesehen sein.In the context of the present disclosure, an active connection is to be understood as a state in which a force flow between the actively connected elements is possible. If the outer rotor is operatively connected to the first shaft, rotation of the first shaft also causes rotation of the outer rotor and vice versa. If the inner rotor is operatively connected to the second shaft, rotation of the second shaft also causes rotation of the inner rotor and vice versa. The movements of the runners are thus linked to the movements of the waves. An active connection can be established via any type of elements that are capable of transmitting a power flow or power flow. An active connection can be created, for example, by directly coupling one element to the other element. However, an active connection does not necessarily have to be a direct coupling of both elements. Rather, translations or gears of different types can be provided in the power or power flow.

Gemäß der Offenbarung können die Wirkverbindungen derart ausgestaltet sein, dass die an dem inneren Läufer und dem äußeren Läufer bereitgestellte Elemente mit den an den Wellen anliegenden Antriebsmomenten überlagert werden. Im einfachsten Fall kann demnach der innere Läufer drehfest an die zweite Welle gekoppelt sein und kann der äußere Läufer drehfest an die erste Welle gekoppelt sein. Es ist jedoch auch möglich, dass nur ein Läufer von dem äußeren Läufer und dem inneren Läufer mit der jeweiligen Welle drehfest verbunden ist.According to the disclosure, the operative connections can be configured in such a way that the elements provided on the inner rotor and the outer rotor are overlaid with the drive torques applied to the shafts. In the simplest case, the inner rotor can therefore be coupled in a rotationally fixed manner to the second shaft and the outer rotor can be coupled in a rotationally fixed manner to the first shaft. However, it is also possible for only one rotor of the outer rotor and the inner rotor to be connected to the respective shaft in a rotationally fixed manner.

Die erste Welle und die zweite Welle können Teile einer Antriebsachse eines Fahrzeugs sein. Genauer gesagt können die erste Welle und die zweite Welle jeweils eine Leistung zu Rädern des Fahrzeugs übertragen und somit zumindest Teile von Seitenwellen eines Fahrzeugs bilden.The first shaft and the second shaft can be parts of a drive axle of a vehicle. More specifically, the first shaft and the second shaft can each transmit power to wheels of the vehicle and thus form at least parts of side shafts of a vehicle.

Ein Grundgedanke der vorliegenden Offenbarung liegt somit darin, dass eine elektrische Maschine verwendet wird, bei der sowohl Rotor als auch Stator beweglich sind. Aus diesem Grund wird statt den Begriffen Rotor und Stator im Kontext der vorliegenden Offenbarung von einem äußeren Läufer und einem inneren Läufer gesprochen. Durch die vorstehend beschriebenen Wirkverbindungen sind die beiden letztgenannten Komponenten, also der äußere Läufer und der innere Läufer, mitdrehend mit den Wellen verbunden. Wird die elektrische Maschine bestromt, wirkt ein Moment auf die eine Welle und wirkt das Reaktionsmoment der elektrischen Maschine auf die andere Welle. Diese beiden Momente werden dem eigentlichen Antriebsmoment, welches von dem Differentialgetriebe auf die Wellen abgegeben wird, überlagert. Anders gesagt wird ein Differenzmoment auf die Wellen aufgebracht.A basic idea of the present disclosure is therefore that an electrical machine is used in which both the rotor and the stator are movable. For this reason, instead of the terms rotor and stator in the context of the present disclosure, an external rotor and an inner runner. Due to the operative connections described above, the latter two components, that is to say the outer rotor and the inner rotor, are connected to the shafts in a rotating manner. If the electrical machine is energized, a moment acts on one shaft and the reaction moment of the electrical machine acts on the other shaft. These two moments are superimposed on the actual drive torque, which is transmitted from the differential gear to the shafts. In other words, a differential moment is applied to the shafts.

Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass bei jeder Geschwindigkeit des Fahrzeugs und somit bei jeder Wellengeschwindigkeit das volle Moment der elektrischen Maschine genutzt werden kann, um ein Moment von einer der Wellen auf die andere der beiden Wellen umzuverteilen. Auf diese Weise kann bei gegebener Motorleistung das volle Moment zur Umverteilung des Antriebsmoments an den Wellen verwendet werden.The advantage of this arrangement is that the full torque of the electrical machine can be used at any speed of the vehicle and thus at any shaft speed in order to redistribute a moment from one of the waves to the other of the two waves. In this way, the full torque can be used to redistribute the drive torque on the shafts for a given engine power.

Das Differentialgetriebe kann ein Differentialgetriebe sein, welches ein eingegebenes Antriebsmoment gleichmäßig auf die Wellen verteilt.The differential gear can be a differential gear which evenly distributes an input drive torque to the shafts.

Vorzugsweise sind die Wirkverbindungen so ausgestaltet, dass die von dem inneren Läufer und dem äußeren Läufer erzeugten Momente in entgegengesetzten Richtungen auf die Wellen wirken und betragsmäßig im Wesentlichen gleich groß sind. Da sich die Wellen bei der Fahrt eines Fahrzeugs in derselben Richtung drehen und demnach ein Moment in derselben Richtung übertragen, wirkt sich ein Aufbringen der erzeugten Momente in entgegengesetzten Richtungen auf die Wellen derart aus, dass das Antriebsmoment anteilig von einer Welle auf die andere Welle verteilt wird. Die Umverteilung erfolgt dabei in Abhängigkeit von Moment und Reaktionsmoment, die an dem inneren Läufer und an dem äußeren Läufer bereitgestellt werden.The operative connections are preferably designed such that the moments generated by the inner rotor and the outer rotor act on the waves in opposite directions and are essentially of the same magnitude. Since the shafts rotate in the same direction when a vehicle is traveling and therefore transmit a torque in the same direction, application of the generated moments in opposite directions has an effect on the shafts in such a way that the drive torque is distributed proportionally from one shaft to the other shaft becomes. The redistribution takes place as a function of the moment and reaction moment that are provided on the inner rotor and on the outer rotor.

Vorzugsweise ist der äußere Läufer drehfest an die erste Welle gekoppelt. Alternativ oder zusätzlich kann der innere Läufer drehfest an die zweite Welle gekoppelt sein. Eine drehfeste Kopplung des Läufers an der Welle führt dazu, dass sich der Läufer mit derselben Drehzahl wie die Welle dreht.The outer rotor is preferably coupled to the first shaft in a rotationally fixed manner. Alternatively or additionally, the inner rotor can be coupled to the second shaft in a rotationally fixed manner. A rotationally fixed coupling of the rotor to the shaft means that the rotor rotates at the same speed as the shaft.

Vorzugsweise ist die elektrische Maschine koaxial zu den Wellen angeordnet. Eine koaxiale Anordnung ist besonders platzsparend. Der innere Läufer und der äußere Läufer der elektrischen Maschine können demnach beispielsweise um die Welle, auf der die elektrische Maschine angeordnet ist, herum angeordnet sein. Der innere Läufer kann beispielsweise an einer Hohlwelle vorgesehen sein, durch welche die Welle verläuft.The electrical machine is preferably arranged coaxially to the shafts. A coaxial arrangement is particularly space-saving. The inner rotor and the outer rotor of the electrical machine can accordingly be arranged, for example, around the shaft on which the electrical machine is arranged. The inner rotor can, for example, be provided on a hollow shaft through which the shaft runs.

Vorzugsweise weist die Antriebsanordnung eine Drehdurchführung auf, um den elektrischen Teil der elektrischen Maschine mit einer Stromquelle zu koppeln. Der elektrische Teil der Maschine kann entweder der innere Läufer sein oder der äußere Läufer sein, je nachdem welcher der beiden Läufer zur Erzeugung eines Moments bestromt werden muss. Die Drehführung kann beispielsweise eine induktive Drehdurchführung oder ein Schleifringsystem sein.The drive arrangement preferably has a rotary feedthrough in order to couple the electrical part of the electrical machine to a power source. The electrical part of the machine can either be the inner rotor or the outer rotor, depending on which of the two rotors has to be energized to generate a moment. The rotary guide can be, for example, an inductive rotary feedthrough or a slip ring system.

Vorzugsweise weist das Differentialgetriebe ein gleichverteilendes Planetengetriebe auf. Ein dem Differentialgetriebe zugeführtes Eingangsmoment wird demnach gleichmäßig auf die beiden Ausgänge des Differentialgetriebes übertragen.The differential gear preferably has a uniformly distributing planetary gear. An input torque supplied to the differential gear is accordingly transmitted evenly to the two outputs of the differential gear.

Vorzugsweise weist das Planetengetriebe eine positive Standübersetzung auf. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich die beiden Abtriebswellen des Planetengetriebes in derselben Richtung drehen. Vorzugsweise ist die positive Standübersetzung zwei. Alternativ kann ein gleichwirkendes Getriebe verwendet werden.The planetary gear preferably has a positive stationary ratio. In this way it is achieved that the two output shafts of the planetary gear turn in the same direction. The positive standard translation is preferably two. Alternatively, an equivalent gear can be used.

Das Planetengetriebe kann ein Sonnenrad, zwei auf einem Steg angeordnete Planetenräder und ein Hohlrad aufweisen. Die erste Welle kann drehfest an den Steg gekoppelt sein. Das Sonnenrad kann drehfest an die zweite Welle gekoppelt sein. Das Planetengetriebe ist dabei so ausgestaltet, dass diesem über das Hohlrad ein Moment zugeführt werden kann. Dieses Moment wird dann gleichmäßig auf die erste Welle und auf die zweite Welle übertragen.The planetary gear can have a sun gear, two planet gears arranged on a web and a ring gear. The first shaft can be coupled to the web in a rotationally fixed manner. The sun gear can be coupled to the second shaft in a rotationally fixed manner. The planetary gear is designed so that a moment can be supplied to it via the ring gear. This moment is then transmitted evenly to the first wave and the second wave.

Die Überlagerungseinheit kann ferner ein Getriebe zum Erhöhen der von dem inneren Läufer und dem äußeren Läufer bereitgestellten Momente aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass die elektrische Maschine sehr klein ausgeführt werden kann. Das Getriebe kann ein hochübersetzendes Getriebe sein. Dieses Getriebe dient dazu, das Moment der mitdrehenden elektrischen Maschine zum Umverteilen der an den Wellen anliegenden Antriebsmomente zu erhöhen. Das zum Torque-Vectoring zur Verfügung stehende Moment von der mitdrehenden elektrischen Maschine wird dadurch erhöht. Das Getriebe weist zwei Ausgänge auf, von denen jeweils einer an eine der Wellen gekoppelt ist. Das Getriebe ist dabei so ausgestaltet, dass an beiden Ausgängen ein betragsmäßig gleich hohes Moment vorliegt.The superimposition unit can furthermore have a transmission for increasing the moments provided by the inner rotor and the outer rotor. This has the advantage that the electrical machine can be made very small. The gearbox can be a high-ratio gearbox. This gearbox serves to increase the torque of the rotating electrical machine in order to redistribute the drive torques applied to the shafts. The torque available from the rotating electrical machine for torque vectoring is thereby increased. The transmission has two outputs, one of which is coupled to one of the shafts. The transmission is designed so that the torque is the same at both outputs.

Das Getriebe kann ein Wolfromgetriebe aufweisen. Die Verwendung eines Wolfromgetriebes hat den Vorteil, dass auf relativ kleinem Raum eine hohe Übersetzung erreicht werden kann.The transmission can have a Wolfrom transmission. The use of a tungsten transmission has the advantage that a high transmission ratio can be achieved in a relatively small space.

Das Getriebe kann ein Sonnenrad, ein erstes Planetenrad, ein zweites Planetenrad, ein erstes Hohlrad und ein zweites Hohlrad aufweisen. Das erste Planetenrad und das zweite Planetenrad können dabei koaxial hintereinander auf einem Planetenträger angeordnet sein und drehfest miteinander verbunden sein. Das erste Planetenrad kann mit dem Sonnenrad in Eingriff sein und des Weiteren mit dem ersten Hohlrad in Eingriff sein. Das zweite Planetenrad kann mit dem zweiten Hohlrad in Eingriff sein.The transmission can have a sun gear, a first planet gear, a second planet gear, a first ring gear and a second ring gear. The first planet gear and the second planet gear can be arranged coaxially one behind the other on a planet carrier and connected to one another in a rotationally fixed manner. The first planet gear may mesh with the sun gear and further mesh with the first ring gear. The second planet gear can be engaged with the second ring gear.

Vorzugsweise ist der äußere Läufer der elektrischen Maschine drehfest an das Hohlrad und den Steg des Differentialgetriebes gekoppelt.The outer rotor of the electrical machine is preferably coupled in a rotationally fixed manner to the ring gear and the web of the differential gear.

Der innere Läufer kann drehfest an das Sonnenrad gekoppelt sein. Das zweite Hohlrad kann drehfest an die zweite Welle gekoppelt sein.The inner rotor can be rotatably coupled to the sun gear. The second ring gear can be non-rotatably coupled to the second shaft.

Die Antriebsanordnung kann ferner eine Antriebsmaschine zum Bereitstellen des Antriebsmoments aufweisen. Die Antriebsmaschine kann eine Brennkraftmaschine sein. Alternativ kann die Antriebsmaschine eine elektrische Antriebsmaschine oder eine Kombination aus elektrischer Antriebsmaschine und Brennkraftmaschine sein. Die Antriebsmaschine kann mit dem Hohlrad des Differentialgetriebes wirkverbunden sein. Ist die Antriebsmaschine mit dem Hohlrad des Differentialgetriebes wirkverbunden, so wird dem Differentialgetriebe eine von der Antriebsmaschine ausgegebene Leistung über das Hohlrad zugeführt.The drive arrangement can also have a drive machine for providing the drive torque. The prime mover can be an internal combustion engine. Alternatively, the prime mover can be an electric prime mover or a combination of an electric prime mover and an internal combustion engine. The prime mover can be operatively connected to the ring gear of the differential gear. If the drive machine is operatively connected to the ring gear of the differential gear, a power output by the drive machine is fed to the differential gear via the ring gear.

Die zwei Wellen können Seitenwellen des Fahrzeugs sein, an welchen Räder vorgesehen sind oder welche ein Moment zu Rädern übertragen.The two shafts can be side shafts of the vehicle, on which wheels are provided or which transmit a torque to wheels.

Gemäß der Offenbarung ist auch ein Verfahren zum Antrieben zweier Wellen eines Fahrzeugs angegeben. Das Verfahren umfasst die Schritte Verteilen eines Antriebsmoments auf zwei Wellen mit einem Differentialgetriebe, Erzeugen eines Moments und eines Reaktionsmoments mit einer elektrischen Maschine, welche einen inneren Läufer und einen äußeren Läufer aufweist, und Überlagern des auf die zwei Wellen verteilten Antriebsmoments mit den von der elektrischen Maschine bereitgestellten Momenten.According to the disclosure, a method for driving two shafts of a vehicle is also specified. The method comprises the steps of distributing a drive torque to two shafts with a differential gear, generating a torque and a reaction torque with an electrical machine having an inner rotor and an outer rotor, and superimposing the drive torque distributed over the two shafts with that of the electrical one Machine provided moments.

Zusätzlich ist ein Steuergerät zum Durchführen des vorstehend beschriebenen Verfahrens angegeben.

1 zweigt schematisch eine Antriebsanordnung gemäß einer Ausführungsform.
2 zeigt schematisch eine Modifikation der in 1 gezeigten Ausführungsform.
3 zeigt schematisch eine weitere Abwandlung der in 1 gezeigten Antriebsanordnung.
4 zeigt eine Schnittansicht eines Getriebes, in welchem die in 3 gezeigte Antriebsanordnung umgesetzt ist.
5 zeigt schematisch Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Antrieben zweier Wellen eines Fahrzeugs.

In addition, a control device for performing the method described above is specified.

1 schematically branches a drive arrangement according to an embodiment.
2 shows schematically a modification of the in 1 shown embodiment.
3 shows schematically a further modification of the in 1 shown drive arrangement.
4 shows a sectional view of a transmission, in which the in 3 shown drive arrangement is implemented.
5 shows schematically method steps of a method for driving two shafts of a vehicle.

Nachfolgend werden ein Ausführungsbeispiel und Abwandlungen des Ausführungsbeispiels beschrieben. Es ist zu beachten, dass in den Figuren gleiche oder ähnliche Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet sind.An exemplary embodiment and modifications of the exemplary embodiment are described below. It should be noted that the same or similar elements in the figures are identified by the same reference numerals.

1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Antriebsanordnung. Die Antriebsanordnung weist ein Differentialgetriebe 20 auf, welches dazu eingerichtet ist, ein eingeleitetes Moment gleichmäßig auf zwei Wellen 2, 4 zu übertragen. Des Weiteren weist die Antriebsanordnung eine elektrische Maschine 30 auf. Die elektrische Maschine 30 weist einen inneren Läufer 32 und einen äußeren Läufer 34 auf. Der innere Läufer 32 ist über eine Wirkverbindung 3 mit der ersten Welle 2 wirkverbunden. Der äußere Läufer 34 ist über eine zweite Wirkverbindung 5 mit der zweiten Welle 4 wirkverbunden. Aufgrund der beiden Wirkverbindungen 3 und 5 drehen sich der innere Läufer 32 und der äußere Läufer 34 mit den jeweiligen Wellen 2 bzw. 4 mit. 1 schematically shows an embodiment of a drive arrangement. The drive arrangement has a differential gear 20 which is set up to apply an initiated torque evenly on two waves 2 . 4 transferred to. Furthermore, the drive arrangement has an electrical machine 30 on. The electrical machine 30 has an inner runner 32 and an outer runner 34 on. The inner runner 32 is via an active connection 3 with the first wave 2 operatively connected. The outer runner 34 is via a second active connection 5 with the second wave 4 operatively connected. Because of the two active connections 3 and 5 the inner runner rotate 32 and the outer runner 34 with the respective waves 2 respectively. 4 With.

Genauer gesagt dreht sich der innere Läufer 32 aufgrund der Wirkverbindung 3 in Abhängigkeit von der Drehung der Welle 2. Der äußere Läufer 34 dreht sich aufgrund der Wirkverbindung 5 in Abhängigkeit von der Drehung der Welle 4. Die elektrische Maschine 30 wird daher auch als mitdrehende elektrische Maschine 30 bezeichnet. Die Wirkverbindungen 3, 5 sind dabei so ausgestaltet, dass die von dem inneren Läufer 32 und dem äußeren Läufer 34 erzeugten Momente in entgegengesetzten Richtungen auf die Wellen wirken und betragsmäßig im Wesentlichen gleich groß sind. Durch ein Aufbringen von Momenten in entgegengesetzten Richtungen auf die Wellen 2, 4, erfolgt eine Umverteilung der an den Wellen 2 und 4 anliegenden Antriebsmomente in der Höhe, in der die entgegengesetzt wirkenden Momente auf die Wellen 2, 4 einwirken.More specifically, the inner runner turns 32 due to the active connection 3 depending on the rotation of the shaft 2 , The outer runner 34 turns due to the active connection 5 depending on the rotation of the shaft 4 , The electrical machine 30 is therefore also used as a rotating electrical machine 30 designated. The active connections 3 . 5 are designed so that the inner runner 32 and the outer runner 34 generated moments act in opposite directions on the waves and are essentially the same amount. By applying moments in opposite directions to the waves 2 . 4 , there is a redistribution of the on the waves 2 and 4 applied drive torques in the height at which the opposing moments on the shafts 2 . 4 act.

2 zeigt eine Abwandlung der in 1 gezeigten Antriebsanordnung. Das in 1 beschriebene Grundprinzip ist bei der in 2 gezeigten Anordnung um ein hochübersetzendes Getriebe 40 und eine Antriebsmaschine 10 ergänzt. Des Weiteren ist die elektrische Maschine 30 koaxial um die zweite Welle 4 herum vorgesehen. Da die elektrische Maschine 30 sowohl einen drehenden inneren Läufer 32 als auch einen drehenden äußeren Läufer 34 aufweist, ist zur Anbindung des elektrischen Teils der elektrischen Maschine 30 an eine Stromquelle eine Drehdurchführung 36 vorgesehen, die bei der vorliegenden Ausführungsform eine induktive Drehdurchführung ist. 2 shows a modification of the in 1 shown drive arrangement. This in 1 The basic principle described in the 2 shown arrangement around a high-speed transmission 40 and a prime mover 10 added. Furthermore, the electrical machine 30 coaxial around the second shaft 4 provided around. Because the electrical machine 30 both a rotating inner runner 32 as well as a rotating outer runner 34 has to connect the electrical part of the electrical machine 30 a rotating union to a power source 36 provided at the present embodiment is an inductive rotary feedthrough.

Das hochübersetzende Getriebe 40 ist im Leistungsfluss zwischen dem inneren Läufer 32 bzw. dem äußeren Läufer 34 und den jeweiligen Wellen 2 bzw. 3 vorgesehen. Das hochübersetzende Getriebe 40 kann beispielsweise ein Übersetzungsverhältnis von 80 aufweisen, wodurch die an dem inneren Läufer 32 und dem äußeren Läufer 34 bereitgestellten Momente um das 80-fache erhöht werden. Die Ausgänge des hochübersetzenden Getriebes 40 sind jeweils an die Wellen 2 bzw. 3 gekoppelt.The high-ratio gear 40 is in the flow of power between the inner runner 32 or the outer runner 34 and the respective waves 2 respectively. 3 intended. The high-ratio gear 40 can have a gear ratio of 80, for example, which means that on the inner rotor 32 and the outer runner 34 provided moments can be increased by 80 times. The outputs of the high-ratio gear 40 are each on the waves 2 respectively. 3 coupled.

Die Antriebsmaschine 10 ist über eine Wirkverbindung 6 mit dem Differentialgetriebe 20 verbunden, welches in der gezeigten Ausführungsform ein Planetengetriebe 21 ist. Bei der gezeigten Ausführungsform weist die Antriebsmaschine 10 eine elektrische Antriebsmaschine 11 auf.The prime mover 10 is via an active connection 6 with the differential gear 20 connected, which in the embodiment shown is a planetary gear 21 is. In the embodiment shown, the prime mover has 10 an electric prime mover 11 on.

3 zeigt eine weiter konkretisierte schematische Darstellung einer Ausführungsform, welche auf dem in 1 dargestellten Grundkonzept basiert. Die Umsetzung dieser Ausführungsform, wie sie in 3 gezeigt ist, ist in 4 in einer Getriebeanordnung verwirklicht dargestellt. 3 shows a further concretized schematic representation of an embodiment which is based on the in 1 basic concept shown is based. Implementation of this embodiment as described in 3 is shown in 4 shown realized in a gear arrangement.

Bei der in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsform wird ein in einer Antriebsmaschine 10 erzeugtes Antriebsmoment über ein Differentialgetriebe 20 auf die Wellen 2 und 4 übertragen. Eine elektrische Antriebsmaschine 30 ist um die zweite Welle 4 koaxial angeordnet. Die elektrische Maschine 30 weist einen inneren Läufer 32 und einen äußeren Läufer 34 auf. Des Weiteren ist die elektrische Maschine 30 über eine Drehdurchführung 36 mit einer Stromquelle (nicht dargestellt) verbunden. Der innere Läufer 32 und der äußere Läufer 34 sind über ein Getriebe 40, genauer gesagt ein Wolfromgetriebe 41 mit den Wellen 2 bzw. 4 verbunden.In the in the 3 and 4 Embodiment shown is in a prime mover 10 generated drive torque via a differential gear 20 on the waves 2 and 4 transfer. An electric prime mover 30 is about the second wave 4 arranged coaxially. The electrical machine 30 has an inner runner 32 and an outer runner 34 on. Furthermore, the electrical machine 30 via a rotating union 36 connected to a power source (not shown). The inner runner 32 and the outer runner 34 are about a gearbox 40 , more precisely a Wolfrom transmission 41 with the waves 2 respectively. 4 connected.

Das Planetengetriebe 21 weist ein Sonnenrad 23, zwei auf einem Steg 25 angeordnete Planetenräder 26, 27 und ein Hohlrad 22 auf. Bei der gezeigten Ausführungsform hat das Planetengetriebe 21 eine Standübersetzung von zwei. Die erste Welle 2 ist drehfest an den Steg 25 gekoppelt und das Sonnenrad 23 ist drehfest an die zweite Welle 4 gekoppelt. Die Antriebsmaschine 10 ist über ein Stirnrad 12 an das Hohlrad 22 des Planetengetriebes 21 gekoppelt. Anders gesagt befindet sich das Stirnrad 12 in Eingriff mit einer Außenverzahnung des Hohlrads 22. Das Hohlrad 22 befindet sich innenseitig in Eingriff mit dem ersten Planetenrad 26. Das erste Planetenrad 26 ist in Eingriff mit einem zweiten Planetenrad 27. Das zweite Planetenrad 27 ist in Eingriff mit dem Sonnenrad 23. Das erste Planetenrad 26 und das zweite Planetenrad 27 sind jeweils an einem Zweig eines gabelartigen Stegs 25 gehalten. Der Steg 25 ist an die erste Welle 2 gekoppelt. Das Sonnenrad 23 ist an die zweite Welle 4 gekoppelt. Aufgrund des Aufbaus des Differentialgetriebes 20 wird ein über das Stirnrad 12 eingeleitetes Moment gleichmäßig auf die Wellen 2 und 4 übertragen bzw. gleichmäßig auf diese beiden Wellen aufgeteilt.The planetary gear 21 has a sun gear 23 , two on a jetty 25 arranged planet gears 26 . 27 and a ring gear 22 on. In the embodiment shown, the planetary gear 21 a stand translation of two. The first wave 2 is non-rotatable on the dock 25 coupled and the sun gear 23 is rotationally fixed to the second shaft 4 coupled. The prime mover 10 is about a spur gear 12 to the ring gear 22 of the planetary gear 21 coupled. In other words, the spur gear is located 12 in engagement with an external toothing of the ring gear 22 , The ring gear 22 is engaged on the inside with the first planet gear 26 , The first planet gear 26 is in engagement with a second planet gear 27 , The second planet gear 27 is in engagement with the sun gear 23 , The first planet gear 26 and the second planet gear 27 are each on a branch of a fork-like web 25 held. The jetty 25 is on the first wave 2 coupled. The sun gear 23 is on the second wave 4 coupled. Due to the construction of the differential gear 20 becomes one over the spur gear 12 initiated moment evenly on the waves 2 and 4 transmitted or divided equally between these two waves.

Das hochübersetzende Getriebe 40 bzw. Wolfromgetriebe 41 weist ein Sonnenrad 42, zwei Planetenräder 44, 45 und zwei Hohlräder 46, 47 auf. Die Planetenräder 44 und 45 sind koaxial hintereinander auf einem Planetenträger 43 angeordnet und drehfest miteinander verbunden. Obwohl dies nicht dargestellt ist, ist der Planetenträger 43 um die zweite Welle 4 umlaufend angeordnet bzw. gehalten. Ein erstes Planetenrad 44 der beiden Planetenräder 44, 45 ist mit einem Sonnenrad 42 und einem ersten Hohlrad 46 in Eingriff. Ein zweites Planetenrad 45 der beiden Planetenräder ist mit einem zweiten Hohlrad 47 in Eingriff. Das zweite Hohlrad 47 ist drehfest an die zweite Welle 4 gekoppelt. Das zweite Hohlrad 47 und das Sonnenrad 23 drehen sich demnach gleich schnell. Das Sonnenrad 42 ist drehfest mit dem inneren Läufer 32 der elektrischen Maschine 30 verbunden. Das erste Hohlrad 46 des Wolfromgetriebes 41 ist drehfest an den äußeren Läufer 34 und den Steg 25 des Differentialgetriebes 20 und damit drehfest an die erste Welle 2 gekoppelt.The high-ratio gear 40 or Wolfrom gear 41 has a sun gear 42 , two planet gears 44 . 45 and two ring gears 46 . 47 on. The planet gears 44 and 45 are coaxially one behind the other on a planet carrier 43 arranged and rotatably connected. Although this is not shown, the planet carrier is 43 around the second wave 4 arranged or held all around. A first planet gear 44 of the two planet gears 44 . 45 is with a sun gear 42 and a first ring gear 46 engaged. A second planet gear 45 of the two planet gears is with a second ring gear 47 engaged. The second ring gear 47 is rotationally fixed to the second shaft 4 coupled. The second ring gear 47 and the sun gear 23 therefore rotate equally quickly. The sun gear 42 is rotatable with the inner runner 32 of the electrical machine 30 connected. The first ring gear 46 of the tungsten gear 41 is non-rotatable on the outer rotor 34 and the dock 25 of the differential gear 20 and thus rotatably on the first shaft 2 coupled.

Durch die in den 3 und 4 gezeigte Anordnung bzw. eine entsprechende Einrichtung von Übersetzungen in der gezeigten Anordnung wird durch die elektrische Maschine 30 über das Wolfromgetriebe 41 ein betragsmäßig gleich hohes, jedoch entgegengesetzt wirkendes Moment auf die Wellen 2 und 4 aufgebracht, wodurch es zu einer Umverteilung des Antriebsmoments von der einen Welle auf die andere Welle in der betragsmäßigen Höhe kommt.By in the 3 and 4 shown arrangement or a corresponding device of translations in the arrangement shown is by the electrical machine 30 about the Wolfrom transmission 41 a moment of equal magnitude, but acting in opposite directions on the waves 2 and 4 applied, which leads to a redistribution of the drive torque from one shaft to the other shaft in terms of amount.

Bei der gezeigten Ausführungsform ist das Wolfromgetriebe 41 so ausgestaltet, dass die an der elektrischen Maschine 30 erzeugten Momente verachtzigfacht werden. Bei Bestromung der elektrischen Maschine 30 derart, dass an dem inneren Läufer 32 ein Moment von 1 Nm erzeugt wird, erfolgt eine Generierung eines Reaktionsmoments in Höhe von -1 Nm an dem äußeren Läufer 34. Aufgrund des beschriebenen Aufbaus des Wolfromgetriebes liegen deshalb ein Moment in Höhe von -80 Nm an dem Steg 25 an und ein Moment in Höhe von 80 Nm an der Welle 4 an. Auf diese Weise wird demnach bei dem beschriebenen Beispiel das Antriebsmoment auf der Welle 2 verringert und um den verringerten Betrag auf der Welle 4 erhöht. Das Antriebsmoment wird demnach anteilsmäßig von der einen Welle auf die andere Welle umverteilt. Wird die elektrische Maschine 30 in entgegengesetzter Richtung betrieben, so erfolgt auch die anteilige Umverteilung des Antriebsmoments in entgegengesetzter Richtung.In the embodiment shown, the Wolfrom transmission 41 designed so that the on the electrical machine 30 generated moments can be increased eightyfold. When the electrical machine is energized 30 such that on the inner runner 32 a torque of 1 Nm is generated, a reaction torque of -1 Nm is generated on the outer rotor 34 , Due to the structure of the tungsten gearbox described, there is therefore a torque of -80 Nm on the web 25 and a torque of 80 Nm on the shaft 4 on. In this way, in the example described, the drive torque is accordingly on the shaft 2 decreased and by the reduced amount on the wave 4 elevated. The drive torque is therefore proportionally redistributed from one shaft to the other shaft. Will the electrical machine 30 Operated in the opposite direction, the proportional redistribution of the drive torque also takes place in the opposite direction.

Wie es in 3 ebenfalls angedeutet ist, können die Wellen 2 bzw. 4 mit Rädern 7 bzw. 8 gekoppelt sein. Dementsprechend kann mit dem gezeigten Aufbau eine Umverteilung eines Antriebsmoments hin zu einem gewünschten Rad erfolgen.Like it in 3 is also indicated, the waves 2 respectively. 4 with wheels 7 respectively. 8th be coupled. Accordingly, a redistribution of a drive torque to a desired wheel can take place with the structure shown.

5 zeigt schematisch Verfahrensschritte beim Betrieb der vorstehend beschrieben Antriebsanordnung. Im Betrieb des Fahrzeugs werden diese Schritte bedarfsweise gleichzeitig ausgeführt. Der angedeutete Schritt S1 umfasst dabei ein Verteilen eines Antriebsmoments auf die zwei Wellen 2 bzw. 4 mit einem Differentialgetriebe 20. Wird Schritt S1 alleine ausgeführt, erfolgt keine Umverteilung eines Moments. Schritt S2 umfasst ein Erzeugen eines Moments und eines Reaktionsmoments mit einer elektrischen Maschine 30, welche wie vorstehend beschrieben einen inneren Läufer 32 und einen äußeren Läufer 34 aufweist. Schritt S3 umfasst ein Überlagern des auf die zwei Wellen 2, 4 verteilten Antriebsmoments mit den von der elektrischen Maschine 30 bereitgestellten Momenten. Die Schritte S2 und S3 werden gleichzeitig und zusätzlich zum Schritt S1 ausgeführt. 5 schematically shows process steps in the operation of the drive arrangement described above. In operation of the vehicle, these steps are carried out simultaneously if necessary. The indicated step S1 includes distributing a drive torque to the two shafts 2 respectively. 4 with a differential gear 20 , Will step S1 Executed alone, there is no redistribution of a moment. step S2 includes generating a torque and a reaction torque with an electrical machine 30 having an inner runner as described above 32 and an outer runner 34 having. step S3 involves superimposing the on the two waves 2 . 4 distributed drive torque with that of the electrical machine 30 provided moments. The steps S2 and S3 become simultaneous and in addition to the step S1 executed.

Wie es in 2 gezeigt ist, ist ein Steuergerät 37 zur Ansteuerung der elektrischen Maschine 30 in der vorstehend beschriebenen Art und Weise vorgesehen und über die Drehdurchführung 36 an diese gekoppelt. In 4 sind entsprechende Leitungen 38 zur Anbindung des Steuergeräts 37 bzw. einer Stromquelle angedeutet.Like it in 2 is shown is a control device 37 to control the electrical machine 30 provided in the manner described above and via the rotating union 36 coupled to this. In 4 are corresponding lines 38 for connecting the control unit 37 or a current source indicated.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22: erste Wellefirst wave
33: erste Wirkverbindungfirst active connection
44: zweite Wellesecond wave
55: zweite Wirkverbindungsecond active connection
66: Wirkverbindungoperatively connected
77: erstes Radfirst wheel
88th: zweites Rad second wheel
1010: Antriebsmaschineprime mover
1111: elektrische Antriebsmaschineelectric prime mover
1212: Stirnrad spur gear
2020: Differentialgetriebedifferential gear
2121: Planetengetriebeplanetary gear
2222: Hohlradring gear
2323: Sonnenradsun
2525: Stegweb
2626: erstes Planetenradfirst planet gear
2727: zweites Planetenrad second planet gear
3030: elektrische Maschineelectrical machine
3232: innerer Läuferinner runner
3434: äußerer Läuferouter runner
3636: DrehdurchführungRotary union
3737: Steuergerätcontrol unit
3838: Leitungen cables
4040: Getriebetransmission
4141: WolfromgetriebeWolfrom
4242: Sonnenradsun
4343: Planetenträgerplanet carrier
4444: erstes Planetenradfirst planet gear
4545: zweites Planetenradsecond planet gear
4646: erstes Hohlradfirst ring gear
4747: zweites Hohlrad second ring gear
5050: ÜberlagerungseinheitOverlay unit

Claims

Drive arrangement for a vehicle, with a differential gear (20) for distributing a drive torque to a first shaft (2) and a second shaft (4) and a superimposition unit (50) with an electrical machine (30), which has an inner rotor (32) and an outer rotor (34), the outer rotor (34) being connected to the first shaft (2) via a first operative connection (3) is operatively connected and the inner rotor (32) is operatively connected to the second shaft (4) via a second operative connection (5) and the operative connections (3, 5) are designed in such a way that on the inner rotor (32) and the outer rotor (34) provided moments are superimposed with the drive torques applied to the shafts (2, 4).

Drive arrangement after Claim 1 The operative connections (3, 5) are designed in such a way that the moments generated by the inner rotor (32) and the outer rotor (34) act on the shafts (2, 4) in the opposite direction and are essentially of the same magnitude ,

Drive arrangement according to one of the preceding claims, wherein the outer rotor (34) is rotatably coupled to the first shaft (2) or the inner rotor (32) is rotatably coupled to the second shaft (4).

Drive arrangement according to one of the preceding claims, wherein the electrical machine (30) is arranged coaxially to the shafts (2, 4).

Drive arrangement according to one of the preceding claims, further comprising a rotary feedthrough (36) for coupling the electrical part of the electrical machine (30) to a power source.

Drive arrangement according to one of the preceding claims, wherein the differential gear (20) has a uniformly distributing planetary gear (21).

Drive arrangement after Claim 6 , wherein the planetary gear (21) has a positive gear ratio, preferably a positive gear ratio of two.

Drive arrangement after Claim 7 The planetary gear (21) has a sun gear (23), two planet gears (26, 27) arranged on a web (25) and a ring gear (22), the first shaft (2) being coupled to the web (25) in a rotationally fixed manner and the sun gear (23) is rotatably coupled to the second shaft (4).

Drive arrangement according to one of the preceding claims, wherein the superimposition unit (50) further comprises a transmission (40) for increasing the moments provided by the inner rotor (32) and the outer rotor (34).

Drive arrangement after Claim 9 , wherein the gear (40) has a tungsten gear (41).

Drive arrangement after Claim 9 or 10 , The gear (40) having a sun gear (42), a first planet gear (44), a second planet gear (45), a first ring gear (46) and a second ring gear (47), wherein the first planet gear (44) and the second planet gear (45) is arranged coaxially one behind the other on a planet carrier (43) and is connected to one another in a rotationally fixed manner, the first planet gear (44) engaging with the sun gear (42) and the first ring gear (46) and the second planet gear (45 ) is engaged with the second ring gear (47).

Drive arrangement after Claim 11 , wherein the outer rotor (34) of the electrical machine (30) is rotatably coupled to the ring gear (47) and the web (25) of the differential gear (20).

Drive arrangement after Claim 11 or 12 , wherein the inner rotor (32) is rotatably coupled to the sun gear (42) and the second ring gear (47) is rotatably coupled to the second shaft (4).

Drive arrangement according to one of the preceding claims, further comprising a drive machine (10), in particular an electric drive machine (11), for providing the drive torque, the drive machine (10) being operatively connected to the ring gear (22) of the differential gear.

Drive arrangement according to one of the preceding claims, wherein the two shafts (2, 4) are side shafts of the vehicle, on which wheels (7, 8) are provided.

Method for driving two shafts (2, 4) of a vehicle, with the steps of distributing (S1) a drive torque to two shafts (2, 4) with a differential gear (20), Generating (S2) a torque and a reaction torque with an electrical machine (30) which has an inner rotor (32) and an outer rotor (34) and Superimposing (S3) the drive torque distributed on the two shafts (2, 4) with the moments provided by the electrical machine (30).

Control unit (37) for performing the method according to Claim 16 ,