DE102018221601A1 - Drive axle of an electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Antriebsachse (1) eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs, umfassend zwei antreibbare Fahrzeugräder (R1, R2), zwei elektrische Maschinen (EM1, EM2), zwei Mehrgang-Schaltgetriebe (G1, G2) mit Getriebeausgangswellen (GAW1, GAW2), wobei die erste elektrische Maschine (EM1) und das erste Schaltgetriebe (G1) eine ersten Antriebsstrang (A1) zum Antrieb des ersten Fahrzeugrades (R1) und die zweite elektrische Maschine (EM2) und das zweite Schaltgetriebe (G2) einen zweiten Antriebsstrang (A2) zum Antrieb des zweiten Fahrzeugrades (R2) bilden.Es wird vorgeschlagen, dass zwischen den Getriebeausgangswellen (GAW1, GAW2, 9, 10) des ersten und des zweiten Schaltgetriebes (G1, G2) eine elektronisch regelbare reibschlüssige Kupplung (K), insbesondere eine Lamellenkupplung angeordnet ist.The invention relates to a drive axle (1) of an electrically drivable vehicle, comprising two drivable vehicle wheels (R1, R2), two electrical machines (EM1, EM2), two multi-speed manual transmissions (G1, G2) with transmission output shafts (GAW1, GAW2), whereby the first electrical machine (EM1) and the first manual transmission (G1) have a first drive train (A1) for driving the first vehicle wheel (R1) and the second electrical machine (EM2) and the second manual transmission (G2) have a second drive train (A2) Form the drive of the second vehicle wheel (R2). It is proposed that an electronically controllable friction clutch (K), in particular a multi-plate clutch, be arranged between the transmission output shafts (GAW1, GAW2, 9, 10) of the first and second manual transmissions (G1, G2) is.
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsachse eines elektrisch antreibbaren Fahrzeuges, umfassend zwei antreibbare Fahrzeugräder, zwei elektrische Maschinen, zwei Mehrgang-Schaltgetriebe mit Getriebeausgangswellen, wobei die erste elektrische Maschine und das erste Schaltgetriebe einen ersten Antriebsstrang zum Antrieb des ersten Fahrzeugrades und die zweite elektrische Maschine und das zweite Schaltgetriebe einen zweiten Antriebsstrang zum Antrieb des zweiten Fahrzeugrades bilden. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Antrieb eines Elektrofahrzeuges.The invention relates to a drive axle of an electrically drivable vehicle, comprising two drivable vehicle wheels, two electrical machines, two multi-speed manual transmissions with transmission output shafts, the first electrical machine and the first manual transmission having a first drive train for driving the first vehicle wheel and the second electrical machine and the like second gearbox form a second drive train for driving the second vehicle wheel. The invention also relates to a method for driving an electric vehicle.
Ein derartiger Antrieb ist bekannt und wird als radindividueller Antrieb bezeichnet. Beide Antriebsstränge sind getrennt, gleich und spiegelbildlich aufgebaut. Aus Kostengründen werden als Schaltelemente Klauenkupplungen eingesetzt, wodurch beim Schalten eine Zugkraftunterbrechung auftritt, was den Schaltkomfort und die Fahrleistung beeinträchtigt. Schaltet man nur auf einer Seite, so ergibt sich - infolge Zugkraftunterbrechung auf der einen Seite und vollem Antriebsmoment auf der anderen Seite - ein Giermoment für das Fahrzeug, was vom Fahrer durch Gegensteuern ausgeglichen werden muss.Such a drive is known and is referred to as a wheel-specific drive. Both drivetrains are separate, identical and mirror images. For cost reasons, dog clutches are used as shift elements, which causes an interruption in traction when shifting, which affects shifting comfort and driving performance. If you only switch on one side, there is a yaw moment for the vehicle due to an interruption in tractive power on the one hand and full drive torque on the other, which the driver must compensate for by taking countermeasures.
Ausgehend von einem radindividuellen Antrieb der eingangs genannten Art, besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, Leistung und Schaltkomfort des Fahrzeuges zu verbessern.Starting from a wheel-specific drive of the type mentioned at the outset, it is an object of the invention to improve the performance and shifting comfort of the vehicle.
Die Erfindung umfasst die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 5. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The invention comprises the features of
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist bei einer Antriebsachse der eingangs genannten Art vorgesehen, dass zwischen der ersten Getriebeausgangswelle des ersten Schaltgetriebes und der zweiten Getriebeausgangswelle des zweiten Schaltgetriebes eine elektronisch regelbare reibschlüssige Kupplung, insbesondere eine Lamellenkupplung angeordnet ist. Durch die regelbare Lamellenkupplung kann bedarfsweise eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der rechten und der linken Radseite hergestellt werden, was insbesondere beim Schalten auf nur einer Seite, also entweder im rechten oder im linken Schaltgetriebe von Vorteil ist. In diesem Falle tritt beispielsweise beim Schalten auf der rechten Seite eine Zugkraftunterbrechung auf, sodass das rechte Rad antriebslos wäre. Dies wird dadurch verhindert, dass die Kupplung geschlossen wird und somit das Antriebsmoment von der linken, noch angetriebenen Seite auf das rechte (antriebslose) Rad übertragen wird. Damit wird eine Zugkraftunterbrechung vermieden, und Schaltkomfort sowie Fahrleistung werden gesteigert.According to a first aspect of the invention, in the case of a drive axle of the type mentioned at the outset, an electronically controllable friction clutch, in particular a multi-plate clutch, is arranged between the first transmission output shaft of the first manual transmission and the second transmission output shaft of the second manual transmission. By means of the adjustable multi-plate clutch, a non-positive connection between the right and the left wheel side can be established if necessary, which is particularly advantageous when shifting on only one side, either in the right or in the left manual transmission. In this case, for example, there is an interruption in traction on the right-hand side, so that the right wheel would be without drive. This is prevented by the clutch being closed and the drive torque being transmitted from the left, still driven side to the right (unpowered) wheel. This avoids an interruption in tractive power, and gearshift comfort and driving performance are increased.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist das Schaltgetriebe zwei Gangstufen auf, d. h. einen ersten Gang und einen zweiten Gang, womit dem Bedarf des Fahrzeuges, insbesondere eines Nutzfahrzeuges an die Anfahrsteigfähigkeit und die Endgeschwindigkeit Rechnung getragen wird.According to a preferred embodiment, the manual transmission has two gear stages, i. H. a first gear and a second gear, which takes into account the need of the vehicle, in particular a commercial vehicle, for the approach climbing ability and the final speed.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist für den Schaltvorgang, d. h. den Gangwechsel vom ersten zum zweiten oder vom zweiten zum ersten Gang ein formschlüssiges Schaltelement, insbesondere eine Klauenkupplung vorgesehen. Die Klauenkupplung besitzt den Vorteil, dass sie aufgrund ihrer einfachen Konstruktion zu relativ geringen Kosten herstellbar ist und einen hohen Wirkungsgrad aufweist.According to a further preferred embodiment, for the switching process, i. H. the gear change from the first to the second or from the second to the first gear provided a positive shift element, in particular a dog clutch. The claw coupling has the advantage that, due to its simple construction, it can be manufactured at relatively low cost and is highly efficient.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der ersten Getriebeausgangswelle und dem ersten oder linken Rad eine erste feste Übersetzungsstufe und zwischen der zweiten Getriebeausgangswelle und dem zweiten oder rechten Rad eine zweite feste Übersetzungsstufe angeordnet, wobei beide Übersetzungsstufen die gleiche Übersetzung aufweisen. Beide Übersetzungsstufen dienen der weiteren Reduzierung der Drehzahlen der elektrischen Maschinen.According to a further preferred embodiment, a first fixed transmission stage is arranged between the first transmission output shaft and the first or left wheel and a second fixed transmission stage is arranged between the second transmission output shaft and the second or right wheel, both transmission stages having the same transmission ratio. Both gear ratios serve to further reduce the speed of the electrical machines.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist bei einem Verfahren zum Antrieb eines Elektrofahrzeuges mittels der oben beschriebenen Antriebsachse vorgesehen, dass der Schaltvorgang grundsätzlich nur auf einer Seite, d. h. entweder auf der Seite des linken Rades oder auf der Seite des rechten Rades durchgeführt wird und dass gleichzeitig, also während des Schaltvorganges, über die Kupplung ein Drehmoment von der angetriebenen Radseite auf die antriebslose Seite übertragen wird. Wie oben erwähnt, tritt beim Schalten, z. B. auf der rechten Seite eine Zugkraftunterbrechung auf, sodass das rechte Rad antriebslos ist. Während des Schaltvorganges wird die Kupplung geschlossen oder teilweise geschlossen, sodass ein Drehmoment von der linken Seite, auf welcher nicht geschaltet wurde, auf die rechte Seite übertragen wird - damit werden beide Räder während des Schaltvorganges mit dem gleichen Drehmoment angetrieben, und es tritt während des Schaltvorganges keine Zugkraftunterbrechung auf.According to a further aspect of the invention, in a method for driving an electric vehicle by means of the drive axle described above, it is provided that the switching operation is fundamentally only on one side, ie. H. is carried out either on the side of the left wheel or on the side of the right wheel and that at the same time, ie during the switching process, a torque is transmitted from the driven wheel side to the non-driven side via the clutch. As mentioned above, when switching, e.g. B. on the right side an interruption of traction, so that the right wheel is without drive. During the switching process, the clutch is closed or partially closed, so that a torque is transmitted from the left side, on which there was no shifting, to the right side - this means that both wheels are driven with the same torque during the switching process, and it occurs during the Switching no interruption of traction.
Nach einer weiteren bevorzugten Verfahrensvariante ist der Drehmomentübertragungsgrad der Kupplung, also die Größe des durch die Kupplung übertragenen Drehmoments aufgrund der elektronischen Regelung variabel und wird in Abhängigkeit von einem Schaltvorgang, von der Fahrtrichtung, z. B. Geradeausfahrt oder Fahrt durch eine Rechts- oder eine Linkkurve und in Abhängigkeit von einer Fahrzeugbeschleunigung oder einer Fahrzeugverzögerung geregelt. Bei einem Schaltvorgang auf einer Seite wird die Kupplung geschlossen, bei einer Kurvenfahrt wird die Kupplung nicht vollständig geschlossen und je nach Richtung der Kurve darf nur auf der rechten oder der linken Seite geschaltet werden. Diese Parameter, die von einer Steuereinrichtung erkannt werden müssen, sind die Eingangsgrößen für die Regelung der Lamellenkupplung.According to a further preferred method variant, the degree of torque transmission of the clutch, that is to say the size of the torque transmitted by the clutch, is variable on account of the electronic control and is dependent on a shift process, on the direction of travel, for. B. driving straight or driving through a right or left curve and depending on a vehicle acceleration or deceleration regulated. When switching on The clutch is closed on one side, the clutch is not fully closed when cornering and, depending on the direction of the curve, shifting is only permitted on the right or left side. These parameters, which must be recognized by a control device, are the input variables for regulating the multi-plate clutch.
Nach einer weiteren bevorzugten Verfahrensvariante wird die Kupplung vollständig geschlossen, was einem Übertragungsgrad von Hundert Prozent entspricht, wenn auf einer Seite ein Schaltvorgang durchgeführt wird. In diesem Falle wird das volle Motormoment der antreibenden Seite auf die antriebslose Seite übertragen, was für eine Geradeausfahrt des Fahrzeuges gilt.According to a further preferred variant of the method, the clutch is completely closed, which corresponds to a degree of transmission of one hundred percent when a switching operation is carried out on one side. In this case, the full engine torque of the driving side is transferred to the non-driven side, which applies to the vehicle traveling straight ahead.
Nach einer weiteren bevorzugten Verfahrensvariante wird die Kupplung bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeuges nicht voll geschlossen, sondern auf die Übertragung eines halben Motormoments der antreibenden Radseite eingeregelt.According to a further preferred variant of the method, the clutch is not fully closed when the vehicle is cornering, but is adjusted to the transmission of half an engine torque on the driving wheel side.
Nach einer weiteren bevorzugten Verfahrenvariante soll der Schaltvorgang auf der linken Radseite durchgeführt werden, wenn das Fahrzeug in einer Linkskurve beschleunigt oder in einer Rechtskurve verzögert wird. Dadurch ergibt sich jeweils ein Giermoment, welches das Fahrzeug zum Übersteuern veranlasst, d. h. in die Kurve hineinlenkt.According to a further preferred method variant, the gearshift operation is to be carried out on the left-hand side of the wheel when the vehicle is accelerating in a left-hand turn or decelerated in a right-hand turn. This results in a yaw moment, which causes the vehicle to oversteer, i. H. steers into the curve.
Nach einer weiteren bevorzugten Verfahrensvariante soll ein Schaltvorgang respektive ein Gangwechsel auf der rechten Radseite durchgeführt werken, wenn das Fahrzeug in einer Rechtskurve beschleunigt oder in einer Linkskurve verzögert wird. Damit wird ebenfalls ein Giermoment erzeugt, welches das Fahrzeug übersteuern lässt. Durch die Neigung zum Übersteuern, d. h. in die Kurve hinein wird die Sicherheit bei einer Schaltung in einer Kurvenfahrt erhöht.According to a further preferred variant of the method, a shift operation or a gear change is to be carried out on the right-hand side of the wheel when the vehicle is accelerating in a right-hand bend or decelerated in a left-hand bend. This also creates a yaw moment that oversteers the vehicle. Due to the tendency to oversteer, i. H. into the curve, the safety when switching in a curve is increased.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen
-
1 eine Antriebsachse für ein Elektrofahrzeug in schematischer Darstellung und -
2 die Antriebsachse gemäß1 in detaillierter Darstellung.
-
1 a drive axle for an electric vehicle in a schematic representation and -
2nd the drive axle according to1 in a detailed representation.
Die Kupplung
Bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeuges darf die Kupplung
Eine Schaltung auf der rechten Seite soll nur erfolgen, wenn in eine Rechtskurve hinein beschleunigt oder in einer Linkskurve verzögert wird. Im Falle der Beschleunigung in der Rechtskurve entsteht beim Schalten ein rechts drehendes Giermoment, und im Falle der Verzögerung in einer Linkskurve wird ein links drehendes Giermoment erzeugt, sodass das Fahrzeug in beiden Fällen übersteuert. Zeitlich gesehen soll der Aufbau des Kupplungsmoments, d. h. des von der Kupplung
Bei Fahrten im Gelände kann die Kupplung
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
-
Antriebsachse (
1 )Drive axle (1 ) - 22nd
-
Antriebsachse (
2 )Drive axle (2nd ) - 33rd
- erster Rotorfirst rotor
- 3a3a
- erste Rotorwellefirst rotor shaft
- 44th
- zweiter Rotorsecond rotor
- 4a4a
- zweite Rotorwellesecond rotor shaft
- 55
- erste Gangstufe (erster Antriebsstrang)first gear stage (first drive train)
- 5a5a
- FestradFixed gear
- 5b5b
- LosradIdler gear
- 66
- erste Gangstufe (zweiter Antriebsstrang)first gear stage (second drive train)
- 77
- zweite Gangstufe (erster Antriebsstrang)second gear stage (first drive train)
- 7a7a
- FestradFixed gear
- 7b7b
- LosradIdler gear
- 88th
- zweite Gangstufe (zweiter Antriebsstrang)second gear stage (second drive train)
- 99
- erste Getriebeausgangswellefirst transmission output shaft
- 1010th
- zweite Getriebeausgangswellesecond transmission output shaft
- 1111
- erstes Schaltelement (Klauenkupplung)first switching element (dog clutch)
- 1212
- zweites Schaltelement (Klauenkupplung)second switching element (dog clutch)
- 1313
- erste Übersetzungsstufefirst translation stage
- 13a13a
- erstes Zahnradfirst gear
- 13b13b
- zweites Zahnradsecond gear
- 1414
- zweite Übersetzungsstufesecond stage of translation
- 1515
- erste Achswellefirst axle shaft
- 1616
- zweite Achswellesecond axle shaft
- 1717th
- Kupplung coupling
- A1A1
- erster Antriebsstrangfirst drive train
- A2A2
- zweiter Antriebsstrangsecond drive train
- AW1AW1
- erste Achswellefirst axle shaft
- AW2AW2
- zweite Achswellesecond axle shaft
- EM1EM1
- erste E-Maschinefirst electric machine
- EM2EM2
- zweite E-Maschinesecond electric machine
- G1G1
- erstes Schaltgetriebefirst manual transmission
- G2G2
- zweites Schaltgetriebesecond manual transmission
- GAW1GAW1
- erste Getriebeausgangswellefirst transmission output shaft
- GAW2GAW2
- zweite Getriebeausgangswellesecond transmission output shaft
- KK
- LamellenkupplungMulti-plate clutch
- R1R1
- erstes (linkes) Radfirst (left) wheel
- R2R2
- zweites (rechtes) Radsecond (right) wheel
- Ü1Ü1
- erste Übersetzungsstufefirst translation stage
- Ü2Ü2
- zweite Übersetzungsstufesecond stage of translation
Claims (10)
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