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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung, insbesondere für ein Fahrzeug, mit Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Fahrzeug mit Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs.
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Fährt ein Fahrzeug in eine Kurve, so muss das kurvenäußere Rad schneller drehen als das kurveninnere Rad. Hierfür wird üblicherweise ein Differential eingesetzt. Dieses erlaubt es ein Rad schneller zu drehen als das andere. Allerdings ist das Drehmoment auf beiden Rädern gleich groß. Daher werden Antriebssysteme zur Drehmomentverteilung eingesetzt.
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Es sind Antriebsanordnungen für Fahrzeuge mit einem Drehmomentverteilungs-System (Torque Vectoring) aus dem Stand der Technik bekannt. Üblicherweise werden zur Umsetzung eines derartigen Systems Planetengetriebe verwendet. Diese sind komplex aufgebaut, teuer und fehleranfällig.
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Offenbarung der Erfindung
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Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch eine Antriebsanordnung, insbesondere für ein Fahrzeug, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.
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Erfindungsgemäß wird eine Antriebsanordnung, insbesondere für ein Fahrzeug vorgeschlagen, umfassend eine erste elektrische Maschine mit einer ersten Antriebswelle, wobei auf der ersten Antriebswelle ein erstes Ritzel drehfest angeordnet ist. Die erste elektrische Maschine ist für ein Traktionsantrieb des Fahrzeugs eingerichtet und/oder bestimmt (Traktionsmaschine).
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Die Antriebsanordnung umfasst weiter ein Differential, wobei das Differential mit einem ersten Zahnrad drehfest gekoppelt ist. Das erste Zahnrad ist ausgebildet und angeordnet, um mit dem ersten Ritzel zu kämmen.
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Die Antriebsanordnung umfasst weiter eine erste Zwischenwelle und eine zweite Zwischenwelle, wobei die erste Zwischenwelle und/oder die zweite Zwischenwelle derart mit dem Differential gekoppelt sind, dass die erste und/oder die zweite Zwischenwelle durch das Differential antreibbar sind oder angetrieben werden können. Dabei ist auf der ersten Zwischenwelle ein zweites Ritzel drehfest angeordnet und auf der zweiten Zwischenwelle ein drittes Ritzel drehfest angeordnet.
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Die Antriebsanordnung umfasst weiter eine erste Abtriebswelle und eine zweite Abtriebswelle. An der ersten Abtriebswelle ist ein zweites Zahnrad drehfest angeordnet. An der zweiten Abtriebswelle ist ein drittes Zahnrad drehfest angeordnet. Das zweite Zahnrad ist ausgebildet und angeordnet, um mit dem zweiten Ritzel zu kämmen. Das das dritte Zahnrad ist ausgebildet und angeordnet, um mit dem dritten Ritzel zu kämmen.
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Die Antriebsanordnung umfasst weiter eine zweite elektrische Maschine mit einer zweiten Antriebswelle und einem vierten Ritzel. Das vierte Ritzel ist drehfest mit der zweiten Antriebswelle gekoppelt oder koppelbar ausgebildet. Das vierte Ritzel kannauf der zweiten Antriebswelle drehfest angeordnet sein. Das vierte Ritzel ist angeordnet und ausgebildet, um mit dem zweiten Ritzel oder dem dritten Ritzel zu kämmen.
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Die zweite elektrische Maschine ist zur Beeinflussung des Drehmoments auf der ersten oder der zweiten Abtriebswelle eingerichet und/oder bestimmt (Torque-Vectoring-Maschine).
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Gemäß einer Weiterbildung kann die zweite elektrische Maschine als eine Asynchronmaschine ausgebildet sein. Eine Asynchronmaschine als Antriebsmotor (E-Motor) weist keinen Schleppmoment auf, was sich vorteilhaft auf die Fahrstabilität auswirkt.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Antriebsanordnung planetengetriebefrei ausgebildet sein. Mit anderen Worten, die Antriebsanordnung kann ohne Planetengetriebe ausgebildet sein. Insbesondere ist die zweite elektrische Maschine ohne Zwischenschaltung eines Planetengetriebes über das zweite Ritzel oder das dritte Ritzel mit der ersten oder der zweiten Abtriebswelle gekoppelt (betreffende Ritzel bzw. Zahnräder kämmen miteinander). Ein Planetengetriebe erhöht die Komplexität der Antriebsanordnung. Dies macht die Antriebsanordnung anfälliger für Fehlfunktionen und steigert die Kosten.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die erste Antriebswelle, die zweite Antriebswelle, die erste Zwischenwelle, die zweite Zwischenwelle, die erste Abtriebswelle und/oder die zweite Abtriebswelle parallel zueinander angeordnet sein. Die Mittellängsachsen bzw. Rotationsachsen der betreffenden Wellen können parallel zueinander orientiert sein. Hierdurch lässt sich eine möglichst kompakte Bauweise realisieren.
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Gemäß einer Weiterbildung kann mit der ersten Abtriebswelle ein erstes Rad und/oder mit der zweiten Abtriebswelle ein zweites Rad drehfest gekoppelt sein. Somit kann das erste Rad mittels der ersten Abtriebswelle und das zweite Rad mittels der zweiten Abtriebswelle angetrieben werden. Das erste Rad kann auf der ersten Antriebswelle angeordnet sein und/oder das zweite Rad kann auf der zweiten Antriebswelle angeordnet sein. Insbesondere sind keine weiteren Elemente zwischen den beiden Abtriebswellen und den jeweiligen Rädern angeordnet.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Antriebsanordnung dazu eingerichtet sein, um mittels der ersten elektrischen Maschine jeweils ein gleichgroßes Drehmoment auf die erste Abtriebswelle und die zweite Abtriebswelle zu übertragen, wobei ein zusätzliches Drehmoment mittels der zweiten elektrischen Maschine auf die erste Abtriebswelle oder auf die zweite Abtriebswelle übertragen werden kann.
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Wird das zusätzliche Drehmoment auf die zweite Abtriebswelle übertragen, so kann ein größeres Drehmoment auf der zweiten Abtriebswelle erzeugt werden, als auf der ersten Abtriebswelle. Dies ist bspw. bei einer Linkskurve eines Fahrzeugs wünschenswert, wobei die erste Abtriebswelle ein linkes Rad und die zweite Abtriebswelle ein rechtes Rad antreiben. Mit anderen Worten, damit kann insbesondere auf dem rechten Rad ein größeres Drehmoment erzeugt werden, als auf dem linken Rad.
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Wird das zusätzliche Drehmoment auf die erste Abtriebswelle übertragen, so kann ein zusätzliches bzw. größeres Drehmoment auf der ersten Abtriebswelle erzeugt werden, als auf der zweiten Abtriebswelle. Dies ist bspw. bei einer Rechtskurve eines Fahrzeugs wünschenswert, wobei die erste Abtriebswelle ein linkes Rad und die zweite Abtriebswelle ein rechtes Rad antreiben. Mit anderen Worten, damit kann insbesondere auf dem linken Rad ein größeres Drehmoment erzeugt werden, als auf dem rechten Rad.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Antriebsanordnung dazu eingerichtet sein, um mittels der ersten elektrischen Maschine jeweils ein gleichgroßes Drehmoment auf die erste Abtriebswelle und die zweite Abtriebswelle zu übertragen, wobei ein abzügliches Drehmoment mittels der zweiten elektrischen Maschine auf die erste Abtriebswelle oder auf die zweite Abtriebswelle übertragen werden kann.
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Wird das abzügliche Drehmoment auf die zweite Abtriebswelle übertragen, so kann ein abzügliches bzw. kleineres Drehmoment auf der zweiten Abtriebswelle erzeugt werden, als auf der ersten Abtriebswelle. Dies ist bspw. bei einer Rechtskurve eines Fahrzeugs wünschenswert, wobei die erste Abtriebswelle ein linkes Rad und die zweite Abtriebswelle ein rechtes Rad antreiben. Mit anderen Worten, damit kann insbesondere auf dem rechten Rad ein kleineres Drehmoment erzeugt werden, als auf dem linken Rad.
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Wird das abzügliche Drehmoment auf die erste Abtriebswelle übertragen, so kann ein abzügliches bzw. kleineres Drehmoment auf der ersten Abtriebswelle erzeugt werden, als auf der zweiten Abtriebswelle. Dies ist bspw. bei einer Linkskurve eines Fahrzeugs wünschenswert, wobei die erste Abtriebswelle ein linkes Rad und die zweite Abtriebswelle ein rechtes Rad antreiben. Mit anderen Worten, damit kann insbesondere auf dem linken Rad ein kleineres Drehmoment erzeugt werden, als auf dem rechten Rand.
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Gemäß einer Weiterbildung können das vierte Ritzel, das dritte Ritzel und das dritte Zahnrad eine Räderkette bilden, über die das zusätzliche und/oder das abzügliche Drehmoment auf die zweite Abtriebswelle übertragen werden kann. Ebenso können das vierte Ritzel, das zweite Ritzel und das zweite Zahnrad eine Räderkette bilden, über die das zusätzliche und/oder das abzügliche Drehmoment auf die erste Abtriebswelle übertragen werden kann. Eine Räderkette stellt eine sehr robuste und einfache Art und Weise dar, ein Drehmoment zu übertragen.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Antriebsanordnung eine Kupplung aufweisen. Mittels der Kupplung kann das vierte Ritzel mit der zweiten Antriebswelle drehfest gekoppelt oder von dieser abgekoppelt werden. Mit anderen Worten, mittels der Kupplung kann zwischen dem vierten Ritzel und der zweiten Antriebswelle eine drehfeste Verbindung hergestellt oder gelöst werden. Damit kann die zweite elektrische Maschine mittels der Kupplung angekoppelt (z. B. bei einem Sportmodus) oder abgekoppelt werden.
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Erfindungsgemäß wird ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebsanordnung gemäß obiger Ausführungen vorgeschlagen. Hinsichtlich der damit erzielbaren Vorteile wird auf die diesbezüglichen Ausführungen zur Antriebsanordnung verwiesen. Zur weiteren Ausgestaltung des Fahrzeugs können die im Zusammenhang mit der Antriebsanordnung beschriebenen Maßnahmen dienen.
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung;
- 2 eine schematische Darstellung der Antriebsanordnung gemäß 1 in einer Linkskurve;
- 3 eine schematische Darstellung der Antriebsanordnung gemäß 1 in einer Rechtskurve und
- 4 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Antriebsanordnung.
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Die Antriebsanordnung trägt in 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Die Antriebsanordnung 10 kann bspw. als E-Achse ausgebildet sein oder Bestandteil einer E-Achse bilden.
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Vorliegend ist die Antriebsanordnung 10 als Teil eines Fahrzeugs ausgebildet.
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Die Antriebsanordnung 10 weist eine erste elektrische Maschine 12 mit einer ersten Antriebswelle 14 auf. Auf der ersten Antriebswelle 14 ist ein erstes Ritzel 16 drehfest angeordnet.
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Die Antriebsanordnung 10 weist weiter ein Differential 18 auf. Das Differential 18 ist drehfest mit einem ersten Zahnrad 20 gekoppelt. Das erste Zahnrad 20 kämmt mit dem ersten Ritzel 16.
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Die Antriebsanordnung 10 weist zudem eine erste Zwischenwelle 22 und eine zweite Zwischenwelle 24 auf. Die erste Zwischenwelle 22 und die zweite Zwischenwelle 24 sind vorliegend derart mit dem Differential 18 gekoppelt, dass die erste und die zweite Zwischenwelle 22, 24 durch das Differential 18 antreibbar sind oder angetrieben werden können.
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Auf der ersten Zwischenwelle 22 ist ein zweites Ritzel 26 drehfest angeordnet und auf der zweiten Zwischenwelle 24 ist ein drittes Ritzel 28 drehfest angeordnet.
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Die Antriebsanordnung 10 umfasst eine erste Abtriebswelle 30 und eine zweite Abtriebswelle 32. An der ersten Abtriebswelle 30 ist ein zweites Zahnrad 34 drehfest angeordnet und an der zweiten Abtriebswelle 32 ist ein drittes Zahnrad 36 drehfest angeordnet. Das zweite Zahnrad 34 kämmt mit dem zweiten Ritzel 26. Das dritte Zahnrad kämmt mit dem dritten Ritzel 28.
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Die Antriebsanordnung 10 umfasst weiter eine zweite elektrische Maschine 38 mit einer zweiten Antriebswelle 40. Vorliegend ist auf der zweiten Antriebswelle 40 ein viertes Ritzel 42 drehfest angeordnet. Das vierte Ritzel 42 kämmt vorliegend mit dem dritten Ritzel 28.
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Ein erstes Rad 44 des Fahrzeugs ist mit der ersten Abtriebswelle 30 und ein zweites Rad 46 des Fahrzeugs ist mit der zweiten Abtriebswelle 32 drehfest gekoppelt. Das erste Rad 44 und das zweite Rad 46 bilden vorliegend eine gemeinsame Radachse des Fahrzeugs.
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1 veranschaulicht die Drehmomentverteilung, wenn das Fahrzeug geradeaus fährt. Die Fahrtrichtung des Fahrzeugs ist mit dem Pfeil 11 (in 1 nach oben) angedeutet. Das erste Rad 44 stellt somit das linke Rad und das zweite Rad 46 das rechte Rad dar.
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Die erste elektrische Maschine 12 treibt über die oben beschriebene Anordnung die beiden Räder 44, 46 an. Dabei wird das betragsmäßig gleiche Drehmoment auf das erste Rad 44 (linkes Rad) und das zweite Rad 46 (rechtes Rad) übertragen. Dies ist mittels eines linken Drehmomentdiagramms 13 für das erste Rad 44 und eines rechten Drehmomentdiagramms 15 für das zweite Rad 46 veranschaulicht.
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Sowohl in dem linken Drehmomentdiagramm 13 als auch in dem rechten Drehmomentdiagramm 15 ist das Maß der Drehmomentübertragung auf das jeweilige Rad 44, 46 mittels eines Pfeils angedeutet. Dabei entspricht die Höhe des jeweils eingezeichneten Niveaus in den beiden Drehmomentdiagrammen 13, 15 der Größe des jeweiligen Drehmoments. Mit anderen Worten, je höher das eingezeichnete Niveau in den jeweiligen Drehmomentdiagrammen 13, 15 ist, desto größer ist das jeweilige Drehmoment.
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Die zweite elektrische Maschine 38 trägt in 1 keinen Beitrag zur Drehmomentübertragung bei.
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2 zeigt eine schematische Darstellung der Antriebsanordnung 10 gemäß 1 in einer Linkskurve. Die Fahrtrichtung des Fahrzeugs ist mit dem Pfeil 11 (in 2 nach links) angedeutet.
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Die zweite elektrische Maschine 38 wird derart bestromt (angetrieben), dass das vierte Ritzel 42 ein zusätzliches Drehmoment über das dritte Ritzel 28 auf das zweite Zahnrad 36 überträgt. Dies ist jeweils mittels eines gestrichelten Plus an dem vierten Ritzel 42, dem dritten Ritzel 28 und dem zweiten Zahnrad 36 angedeutet.
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Damit wird zu dem mittels der ersten elektrischen Maschine 12 übertragenen Drehmoment auf die beiden Räder 44, 46 (in den beiden Drehmomentdiagrammen 13, 15 jeweils mittels eines Pfeils angedeutet) auf dem zweiten Rad 46 ein zusätzliches Drehmoment erzeugt. Die Summe aus dem mittels der ersten elektrischen Maschine 12 am am zweiten Rad 46 erzeugten Drehmoment und dem mittels der zweiten elektrischen Maschiene 38 erzeugtem Drehmoment ist in dem zweiten Drehmomentdiagramm 15 mittels eines gestrichelten Pfeils angedeutet.
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Somit ist das Drehmoment, das auf das zweite Rad 46 übertragen wird in der Summe größer, als das Drehmoment, das auf das erste Rad 44 übertragen wird.
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3 zeigt eine schematische Darstellung der Antriebsanordnung 10 gemäß 1 in einer Rechtskurve. Die Fahrtrichtung des Fahrzeugs ist mit dem Pfeil 11 (in 3 nach rechts) angedeutet.
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Die zweite elektrische Maschine 38 wird derart bestromt (angetrieben), dass das vierte Ritzel 42 ein abzügliches Drehmoment über das dritte Ritzel 28 auf das zweite Zahnrad 36 überträgt. Dies ist jeweils mittels eines gestrichelten Minus an dem vierten Ritzel 42, dem dritten Ritzel 28 und dem zweiten Zahnrad 36 angedeutet.
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Damit wird zu dem mittels der ersten elektrischen Maschine 12 übertragenen Drehmoment auf die beiden Räder 44, 46 (in den beiden Drehmomentdiagrammen 13, 14 jeweils mittels eines Pfeils angedeutet) auf dem zweiten Rad 46 ein abzügliches Drehmoment erzeugt. Die Summe aus dem mittels der ersten elektrischen Maschine 12 erzeugten Drehmoment und dem mittels der zweiten elektrischen Maschiene 38 erzeugtem Drehmoment ist in dem zweiten Drehmomentdiagramm 15 mittels eines gestrichelten Pfeils angedeutet.
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Somit ist das Drehmoment, das auf das zweite Rad 46 übertragen wird in der Summe kleiner, als das Drehmoment, das auf das erste Rad 44 übertragen wird.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Antriebsanordnung 10. Das dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Antriebsanordnung 10 eine Kupplung 41 aufweist.
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Mittels der Kupplung 41 kann das vierte Ritzel 42 drehfest mit der zweiten Antriebswelle 40 gekoppelt werden. Das vierte Ritzel 42 kann ebenso mittels der Kupplung 41 von der zweiten Antriebswelle 40 abgekoppelt werden. Damit kann eine drehfeste Verbindung (Kopplung) zwischen dem vierten Ritzel 42 und der zweiten Antriebswelle 40 hergestellt werden oder gelöst werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018205127 A1 [0004]
- DE 102016106912 A1 [0004]
