DE102022103838A1 - Driving device for a vehicle axle - Google Patents

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Alfred Rehr
Tassilo Scholle
Björn Kürten-Pachowsky
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Abstract

Die Erfindung betrifft Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeugachse eines zweispurigen Fahrzeugs, das ein Achsdifferential (39) aufweist, dessen Eingangsseite trieblich mit einer Elektromaschine (EM) verbunden ist und dessen Ausgangsseiten auf, zu den beiden Fahrzeugrädern (HL, HR) führenden Flanschwellen (23) abtreiben, wobei die Fahrzeugachse an jeder Fahrzeugseite jeweils ein Überlagerungsgetriebe (45) mit Lamellenkupplung (19) aufweist, mittels dem die Elektromaschine (EM) unter Überbrückung des Achsdifferentials (39) direkt mit der Fahrzeugrad-Flanschwelle (23) verbindbar ist, und eine Trennkupplung (58) aufweist, bei deren Öffnung ein Fahrzeugrad (HL, HR) vom Achsdifferential (39) entkoppelbar ist, wobei die Lamellenkupplungen (19) und die Trennkupplungen (58) von einer Steuereinheit (8) ansteuerbar sind, und zwar insbesondere für eine in der Rekuperationsbetriebsart der Elektromaschine (EM) erfolgende Bremsmomentenumverteilung zwischen den Fahrzeugseiten. Erfindungsgemäß sind an jeder Fahrzeugseite ein Aktuator (15) zur Betätigung der Lamellenkupplung (19) und ein Aktuator (73; 74) zur Betätigung der Trennkupplung (73) über eine gemeinsame Hydraulikleitung (7) von der Steuereinheit (8) ansteuerbar sind.The invention relates to a drive device for a vehicle axle of a two-track vehicle, which has an axle differential (39), the input side of which is drivingly connected to an electric machine (EM) and the output side of which drive on flange shafts (23) leading to the two vehicle wheels (HL, HR). , wherein the vehicle axle has a superposition gear (45) with multi-plate clutch (19) on each side of the vehicle, by means of which the electric machine (EM) can be connected directly to the vehicle wheel flange shaft (23) by bridging the axle differential (39), and a separating clutch ( 58), when it is opened, a vehicle wheel (HL, HR) can be decoupled from the axle differential (39), the multi-plate clutches (19) and the separating clutches (58) being controllable by a control unit (8), specifically for one in the Recuperation mode of the electric machine (EM) taking place braking torque redistribution between the vehicle sides. According to the invention, an actuator (15) for actuating the multi-plate clutch (19) and an actuator (73; 74) for actuating the separating clutch (73) can be activated by the control unit (8) via a common hydraulic line (7) on each side of the vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeugachse eines zweispurigen Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a drive device for a vehicle axle of a two-track vehicle according to the preamble of claim 1.

Zur Steigerung der Effizienz und der Reichweite werden Bremsungen eines elektrifizierten Fahrzeugs durch einen Elektroantrieb im Generatorbetrieb (nachfolgend Rekuperationsbetriebsart genannt) durchgeführt, sofern gewisse Randbedingungen erfüllt sind.In order to increase efficiency and range, an electrified vehicle is braked by an electric drive in generator mode (hereinafter referred to as recuperation mode), provided that certain boundary conditions are met.

Eine gattungsgemäße Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeugachse weist ein Achsdifferential auf, mittels dem eine 50/50-Verteilung durchführbar ist. Dessen Eingangsseite ist trieblich mit einer Elektromaschine verbunden, während dessen Ausgangsseiten auf, zu den beiden Fahrzeugrädern führenden Flanschwellen abtreiben.A generic drive device for a vehicle axle has an axle differential, by means of which a 50/50 distribution can be carried out. Its input side is drivingly connected to an electric machine, while its output side drives off stub shafts leading to the two vehicle wheels.

Im obigen Stand der Technik können in der Rekuperationsbetriebsart an den Fahrzeugrädern nicht unterschiedliche Bremsmomente eingestellt werden. Somit ist eine Bremsmomentenumverteilung während der Rekuperationsbetriebsart nicht verfügbar. Aus Sicherheitsgründen wird der Rekuperationsbereich eingeschränkt. Wird dieser Bereich verlassen, so wird die Rekuperation deaktiviert und das herkömmliche Fahrzeugbremssystem übernimmt. Entsprechend wird im Stand der Technik eine Fahrdynamikregelung mittels eines herkömmlichen Fahrzeugbremssystems durchgeführt, bei dem eine Steuereinheit die Fahrzeugradbremsen der Fahrzeugräder gezielt mit unterschiedlichen Bremsmomenten ansteuert, um das Fahrverhalten zu beeinflussen.In the above prior art, different braking torques cannot be set on the vehicle wheels in the recuperation mode. Thus, braking torque redistribution is not available during recuperation mode. The recuperation range is restricted for safety reasons. If this area is left, recuperation is deactivated and the conventional vehicle braking system takes over. Accordingly, in the prior art, vehicle dynamics control is carried out using a conventional vehicle brake system, in which a control unit selectively controls the vehicle wheel brakes of the vehicle wheels with different braking torques in order to influence the driving behavior.

Während der Durchführung der Bremsmomentenumverteilung erfolgt daher keine Rekuperation. Entsprechend ist die Rekuperationsleistung und damit der Verbrauch beziehungsweise die E-Reichweite aufgrund von Fahrsicherheitsaspekten begrenzt.Therefore, no recuperation takes place while the braking torque redistribution is being carried out. Accordingly, the recuperation performance and thus the consumption or the electric range is limited due to driving safety aspects.

Insbesondere bei sportlichen Fahrzeugen findet man meist an der Fahrzeug-Hinterachse ein Torque-Vectoring-System. Dieses leitet Antriebsmoment am Differential vorbei direkt an die Fahrzeugräder. Dadurch lassen sich auf der jeweiligen Fahrzeugachse die Antriebsmomente frei verteilen. Ein solches Torque-Vectoring-System weist neben dem gewöhnlichen Antrieb mit Differential zusätzlich noch zwei Überlagerungsgetriebe, zwei kraftschlüssig geregelte Kupplungen, zwei Aktuatoren, eine Steuereinheit und gewöhnlich ein eigenes Hydrauliksystem auf.A torque vectoring system is usually found on the rear axle of the vehicle, particularly in sporty vehicles. This directs drive torque past the differential directly to the vehicle wheels. This allows the drive torque to be freely distributed on the respective vehicle axle. In addition to the usual drive with differential, such a torque vectoring system also has two superposition gears, two non-positively controlled clutches, two actuators, a control unit and usually its own hydraulic system.

Aus der DE 41 24 894 A1 ist ein Kupplungselement bekannt. Aus der DE 10 2016 106 382 A1 ist eine Steuerungsvorrichtung zur Fahrunterstützung eines Fahrzeugs bekannt. Aus der WO 2011/105917 A1 ist ein Zwischenachsdifferential bekannt. Aus der DE 41 24 894 A1 ist ein Kupplungselement bekannt. Aus der WO 2016/014823 A1 ist eine elektromechanisch betätigbare Kupplung bekannt.From the DE 41 24 894 A1 a coupling element is known. From the DE 10 2016 106 382 A1 a control device for driving assistance of a vehicle is known. From the WO 2011/105917 A1 an interaxle differential is known. From the DE 41 24 894 A1 a coupling element is known. From the WO 2016/014823 A1 an electromechanically actuated clutch is known.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeugachse eines zweispurigen Fahrzeugs bereitzustellen, bei dem im Vergleich zum Stand der Technik die Rekuperationsleistung während des Fahrbetriebs erhöht ist.The object of the invention is to provide a drive device for a vehicle axle of a two-track vehicle in which the recuperation power during driving operation is increased compared to the prior art.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is solved by the features of claim 1. Preferred developments of the invention are disclosed in the dependent claims.

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeugachse eines zweispurigen Fahrzeugs, das ein Achsdifferential aufweist. Dessen Eingangsseite ist trieblich mit einer Elektromaschine verbunden, während dessen Ausgangsseiten auf, zu den beiden Fahrzeugrädern führenden Flanschwellen abtreiben. Die Fahrzeugachse weist je Fahrzeugrad jeweils ein Überlagerungsgetriebe mit Lamellenkupplung auf. Mit Hilfe des Überlagerungsgetriebes ist die Elektromaschine unter Überbrückung des Achsdifferentials direkt mit der Fahrzeugrad-Flanschwelle verbindbar. Die gattungsgemäße Elektromaschine kann bei einer Fahrzeugbeschleunigung in einer Motorbetriebsart und bei einer Fahrzeugverzögerung in einer Rekuperationsbetriebsart betrieben werden.The invention relates to a drive device for a vehicle axle of a two-track vehicle which has an axle differential. Its input side is drivingly connected to an electric machine, while its output side drives off stub shafts leading to the two vehicle wheels. The vehicle axle has a superposition gear with multi-plate clutch for each vehicle wheel. With the help of the superposition gear, the electric machine can be connected directly to the vehicle wheel flange shaft by bridging the axle differential. The electric machine of the generic type can be operated in a motor operating mode during vehicle acceleration and in a recuperation operating mode during vehicle deceleration.

Bei der Erfindung ist während der Rekuperationsbetriebsart eine Bremsmomentenumverteilung zwischen den beiden Fahrzeugrädern durchführbar. Bei der Bremsmomentenumverteilung ist durch Ansteuerung der jeweiligen Lamellenkupplung ein zwischen dem Fahrzeugrad und der Elektromaschine verlaufender Bremsmomentpfad aufteilbar, und zwar in einen Differential-Bremsmomentpfad, der ein Differential-Bremsmoment vom Fahrzeugrad über das Achsdifferential zur Elektromaschine führt, und in einen Überlagerungs-Bremsmomentpfad, der ein Überlagerungs-Bremsmoment vom Fahrzeugrad vorbei am Achsdifferential über das Überlagerungsgetriebe zur Elektromaschine führt. Auf diese Weise sind in der Rekuperationsbetriebsart die Fahrzeugräder mit unterschiedlich großen Bremsmomenten beaufschlagbar, so dass die Fahrzeugräder unterschiedlich stark bremsen.In the case of the invention, braking torque can be redistributed between the two vehicle wheels during the recuperation operating mode. When braking torque is redistributed, a braking torque path running between the vehicle wheel and the electric machine can be divided by activating the respective multi-plate clutch, namely into a differential braking torque path, which leads a differential braking torque from the vehicle wheel via the axle differential to the electric machine, and into a superimposed braking torque path, which a superimposed braking torque from the vehicle wheel past the axle differential via the superimposed gear to the electric machine. In this way, in the recuperation operating mode, the vehicle wheels can be subjected to braking torques of different magnitudes, so that the vehicle wheels brake to different degrees.

Erfindungsgemäß weist die Fahrzeugachse an jeder Fahrzeugseite eine Trennkupplung auf. Bei geöffneter Trennkupplung kann das Fahrzeugrad der einen Fahrzeugseite frei drehen. Dessen Drehzahl korreliert mit der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit, die einen Referenzwert bildet, auf dessen Grundlage eine Steuereinheit eine Fahrdynamik-Regelfunktion, etwa eine ABS-Funktion, durchführt. Mit der Erfindung kann während der Durchführung der Fahrdynamik-Regelfunktion die Rekuperationsbetriebsart aufrechterhalten bleiben, sodass auch während der Durchführung der Fahrdynamik-Regelfunktion Rekuperationsenergie gewinnbar ist.According to the invention, the vehicle axle has a separating clutch on each side of the vehicle. When the separating clutch is open, the vehicle wheel on one side of the vehicle can rotate freely. Its speed correlates with the current vehicle speed, which forms a reference value on the basis of which a control unit carries out a driving dynamics control function, such as an ABS function. With the invention, the recuperation operating mode can be maintained while the driving dynamics control function is being carried out, so that recuperation energy can also be recovered while the driving dynamics control function is being carried out.

In einer technischen Umsetzung kann während der Durchführung der Fahrdynamik-Regelfunktion (das heißt während der Erfassung der Drehzahl des freidrehenden Fahrzeugrads) das an der anderen Fahrzeugseite befindliche Fahrzeugrad ein Bremsmoment über das Überlagerungsgetriebe zur Elektromaschine übertragen. Dadurch ist die Fahrdynamik-Regelfunktion gleichzeitig mit der Rekuperationsbetriebsart durchführbar.In a technical implementation, the vehicle wheel located on the other side of the vehicle can transmit a braking torque via the superimposed gear to the electric machine while the driving dynamics control function is being carried out (i.e. while detecting the speed of the freely rotating vehicle wheel). As a result, the driving dynamics control function can be carried out simultaneously with the recuperation mode.

In einer technischen Realisierung sind an beiden Fahrzeugseiten der Fahrzeugachse jeweils eine Trennkupplung vorgesehen. Die Trennkupplung kann die Flanschwelle jeder Fahrzeugseite aufteilen in eine differentialseitige Teilwelle und in eine radseitige Teilwelle. Das Überlagerungsgetriebe ist bevorzugt von der differentialseitigen Teilwelle komplett entkoppelt, jedoch über die Lamellenkupplung mit der radseitigen Teilwelle koppelbar. Bei geöffneter Trennkupplung ist somit das Achsdifferential lastfrei geschaltet, wodurch der Differenzial-Bremsmomentpfad unterbrochen ist und eine Bremsmomentübertragung vom Fahrzeugrad nur noch über das Überlagerungsgetriebe zur Elektromaschine ermöglicht ist.In a technical implementation, a separating clutch is provided on both vehicle sides of the vehicle axle. The separating clutch can split the stub shaft on each side of the vehicle into a partial shaft on the differential side and a partial shaft on the wheel side. The superposition gear is preferably completely decoupled from the partial shaft on the differential side, but can be coupled to the partial shaft on the wheel side via the multi-plate clutch. When the separating clutch is open, the axle differential is thus switched to being load-free, as a result of which the differential braking torque path is interrupted and braking torque transmission from the vehicle wheel is only possible via the superposition gear to the electric machine.

Konstruktiv einfach ist es, wenn die Trennkupplung als eine Klauenkupplung mit Schiebemuffe realisiert ist. Diese kann zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung axial verstellbar sein. In der Geschlossenstellung kann eine Schiebemuffen-Innenverzahnung mit Außenverzahnungen von sowohl der differentialseitigen Teilwelle als auch der radseitigen Teilwelle in Zahneingriff sein. Demgegenüber ist in der Offenstellung der Zahneingriff gelöst, sodass keine Drehmomentübertragung möglich ist. Der Schiebemuffe kann eine Feder zugeordnet sein, mittels der die Schiebemuffe mit einer Federvorspannkraft in Richtung Geschlossenstellung vorspannbar ist.It is structurally simple if the separating clutch is implemented as a claw clutch with a sliding sleeve. This can be axially adjustable between an open position and a closed position. In the closed position, a sliding sleeve internal toothing can mesh with external toothings of both the partial shaft on the differential side and the partial shaft on the wheel side. In contrast, in the open position, the tooth engagement is released, so that no torque transmission is possible. A spring can be assigned to the sliding sleeve, by means of which the sliding sleeve can be prestressed with a spring prestressing force in the direction of the closed position.

Im Hinblick auf eine einfache Ansteuerung kann der Lamellenkupplungsaktuator als ein Hydraulikzylinder ausgeführt sein, der über einen Hydraulikkreis mit einer Steuereinheit verbunden ist. Bei Ansteuerung durch die Steuereinheit wird im Lamellenkupplungsaktuator ein Hydraulikdruck aufgebaut, mit dem ein Ringkolben gegen ein Lamellenpaket der Lamellenkupplung drückt. Auf diese Weise kann die Lamellenkupplung bis zu einem vorgegebenen Kupplungsgrad geschlossen werden. In gleicher Weise kann auch der Schiebemuffenaktuator als Hydraulikzylinder realisiert sein, der über einen Hydraulikkreis mit der Steuereinheit verbunden ist. Bei Ansteuerung durch die Steuereinheit kann im Schiebemuffenaktuator ein Hydraulikdruck aufgebaut werden, mit dem die Schiebemuffe mit einer Aktuatorkraft in Richtung Offenstellung beaufschlagt wird.With regard to simple control, the multi-plate clutch actuator can be designed as a hydraulic cylinder that is connected to a control unit via a hydraulic circuit. When activated by the control unit, hydraulic pressure is built up in the multi-plate clutch actuator, with which a ring piston presses against a multi-plate pack of the multi-plate clutch. In this way, the multi-plate clutch can be closed up to a predetermined degree of clutching. In the same way, the sliding sleeve actuator can also be implemented as a hydraulic cylinder, which is connected to the control unit via a hydraulic circuit. When activated by the control unit, hydraulic pressure can be built up in the sliding sleeve actuator, with which the sliding sleeve is subjected to an actuator force in the direction of the open position.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 wird eine steuerungstechnisch einfache sowie bauteilreduzierte Anbindung der beiden, an jeder Fahrzeugseite angeordneten Aktuatoren wie folgt erzielt: Demnach sind an jeder Fahrzeugseite die beiden Aktuatoren jeweils über eine gemeinsame Hydraulikleitung mit der Steuereinheit verbunden. In diesem Fall kann die Steuereinheit über die gemeinsame Hydraulikleitung die beiden Aktuatoren an der linken Fahrzeugseite sowie über eine weitere gemeinsame Hydraulikleitung die beiden Aktuatoren an der rechten Fahrzeugseite gleichzeitig hydraulisch ansteuern. In einer Weiterentwicklung kann die gemeinsame Hydraulikleitung an jeder Fahrzeugseite druckübertragend unmittelbar mit dem Lamellenkupplungsaktuator verbunden sein. Der Lamellenkupplungsaktuator kann wiederum über eine Verbindungsleitung druckübertragend mit dem Schiebemuffenaktuator verbunden sein.According to the characterizing part of claim 1, the two actuators arranged on each side of the vehicle are connected in a simple manner and with fewer components in terms of control technology as follows: Accordingly, the two actuators on each side of the vehicle are each connected to the control unit via a common hydraulic line. In this case, the control unit can simultaneously hydraulically control the two actuators on the left-hand side of the vehicle via the common hydraulic line and the two actuators on the right-hand side of the vehicle via a further common hydraulic line. In a further development, the common hydraulic line on each side of the vehicle can be directly connected to the multi-plate clutch actuator in a pressure-transmitting manner. The multi-plate clutch actuator can in turn be connected to the sliding sleeve actuator in a pressure-transmitting manner via a connecting line.

Im normalen Betriebs, das heißt kein ABS-Eingriff, sind die beiden Klauenkupplungen der Fahrzeugachse geschlossen. Bei einer Bremsmomentübertragung über die jeweils geschlossene Klauenkupplung befinden sich einander zugewandte Zahnflanken der Schiebemuffen-Innenverzahnung und der Außenverzahnung der differentialseitigen Teilwelle in Druckanlage. Zur Sicherung der Geschlossenstellung ist es bevorzugt, wenn die Zahnflanken schräggestellte Hinterlegungen aufweisen, sodass unter Bremsmomentwirkung die Schiebemuffe mit einer Axialkraftkomponente in Richtung Geschlossenstellung beaufschlagt wird. Die Größe der auf die Schiebemuffe wirkenden Axialkraftkomponente korreliert dabei mit der Größe des über die Trennkupplung fließenden Bremsmoments. Das heißt, dass bei kleiner werdendem Bremsmoment sich auch die Axialkraftkomponente reduziert, während bei größer werdendem Bremsmoment sich die Axialkraftkomponente ebenfalls vergrößert.In normal operation, i.e. no ABS intervention, the two dog clutches on the vehicle axle are closed. When braking torque is transmitted via the respectively closed dog clutch, mutually facing tooth flanks of the inner toothing of the sliding sleeve and the outer toothing of the partial shaft on the differential side are in pressure contact. To secure the closed position, it is preferred if the tooth flanks have sloping deposits, so that the sliding sleeve is subjected to an axial force component in the direction of the closed position under the effect of braking torque. The size of the axial force component acting on the sliding sleeve correlates with the size of the braking torque flowing through the separating clutch. This means that as the braking torque decreases, the axial force component is also reduced, while as the braking torque increases, the axial force component also increases.

Nachfolgend wird eine während der Rekuperationsbetriebsart eintretende Betriebssituation betrachtet, bei der an einer nicht aktuierten Fahrzeugseite die Lamellenkupplung geöffnet ist, und an der anderen, aktuierten Fahrzeugseite die Lamellenkupplung aktuiert ist. Es fließt daher verstärkt an der aktuierten Fahrzeugseite Bremsmoment vom Fahrzeugrad zur Elektromaschine, während an der nicht aktuierten Fahrzeugseite nur ein reduziertes Bremsmoment vom Fahrzeugrad zur Elektromaschine fließt. Von daher besteht Gefahr, dass auf der nicht aktuierten Fahrzeugseite das Fahrzeugrad blockiert, sofern das über die geschlossene Klauenkupplung fließende reduzierte Bremsmoment einen Bremsmoment-Grenzwert unterschreitet. In diesem Fall ist eine Fahrdynamik-Regelfunktion, etwa ABS-Funktion, zu aktivieren, bei der eine der Klauenkupplungen geöffnet wird. Auf diese Weise wird das Achsdifferential lastfrei geschaltet. Dadurch kann das Fahrzeugrad auf der nicht aktuierten Fahrzeugseite frei drehen, dessen Drehzahl mit der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit korreliert, die einen Referenzwert bildet, auf dessen Grundlage die Steuereinheit die Fahrdynamik-Regelfunktion (ABS-Funktion) durchführt.An operating situation that occurs during the recuperation operating mode is considered below, in which the multi-plate clutch is open on a non-actuated side of the vehicle and the multi-plate clutch is actuated on the other, actuated side of the vehicle. Therefore, braking torque flows from the vehicle wheel to the electric machine to an increased extent on the actuated side of the vehicle, while only a reduced braking torque flows from the vehicle wheel to the electric machine on the non-actuated side of the vehicle. Therefore there is a risk that on the not actuated vehicle side blocks the vehicle wheel if the reduced braking torque flowing through the closed dog clutch falls below a braking torque limit value. In this case, a vehicle dynamics control function, such as an ABS function, must be activated, in which one of the dog clutches is opened. In this way, the axle differential is switched load-free. This allows the vehicle wheel to rotate freely on the non-actuated side of the vehicle, the speed of which correlates with the current vehicle speed, which forms a reference value on the basis of which the control unit carries out the vehicle dynamics control function (ABS function).

Eine solche Öffnung der Klauenkupplung kann steuerungstechnisch einfach sowie selbsttätig wie folgt durchgeführt werden: Demnach sind die auf die Schiebemuffe wirkenden Kräfte, das heißt Federvorspannkraft, Aktuatorkraft und Axialkraftkomponente, so ausgelegt, dass eine resultierende Kraft die Schiebemuffe in die Offenstellung verstellt, sofern die Axialkraftkomponente aufgrund kleiner werdendem Bremsmoment eine, mit dem Bremsmoment-Grenzwert korrelierenden Axialkraft-Grenzwert unterschreitet.Such an opening of the claw clutch can be carried out easily and automatically in terms of control technology as follows: Accordingly, the forces acting on the sliding sleeve, i.e. spring preload force, actuator force and axial force component, are designed in such a way that a resulting force moves the sliding sleeve into the open position if the axial force component is due to falling below an axial force limit value that correlates with the braking torque limit value.

Mit der Erfindung können an der Fahrzeugachse herkömmliche, hydraulisch betreibbare Fahrzeugradbremsen weggelassen werden. In diesem Fall können Bremsungen der Fahrzeugräder alleine durch Ansteuerung der beiden Lamellenkupplungen durchgeführt werden.With the invention, conventional vehicle wheel brakes that can be operated hydraulically can be omitted on the vehicle axle. In this case, the vehicle wheels can be braked solely by actuating the two multi-plate clutches.

Nachfolgend werden weitere Erfindungsaspekte im Einzelnen hervorgehoben. So kann jedes der beiden Überlagerungsgetriebe jeweils ein auf der Flanschwelle drehbar gelagertes Loszahnrad aufweisen. Das Loszahnrad kann mit der Elektromaschine trieblich verbunden sein. Zudem kann das Loszahnrad über die Lamellenkupplung mit der Flanschwelle gekoppelt werden. Die Übersetzung zwischen der Elektromaschine und dem Loszahnrad kann bevorzugt etwas kürzer ausgelegt sein als die Übersetzung zwischen der Elektromaschine und der Differential-Eingangsseite. Auf diese Weise wird erreicht, dass das Loszahnrad etwas langsamer dreht als die Flanschwelle. Dadurch ist ein Bremsmomentfluss von der Flanschwelle über die Lamellenkupplung in Richtung auf die Elektromaschine gewährleistet.Further aspects of the invention are highlighted in detail below. Thus, each of the two superposition gears can each have a loose gear rotatably mounted on the flange shaft. The idler gear can be drivingly connected to the electric machine. In addition, the idler gear can be coupled to the flange shaft via the multi-plate clutch. The translation between the electric machine and the idler gear can preferably be designed to be somewhat shorter than the translation between the electric machine and the differential input side. This ensures that the idler gear rotates a little slower than the flanged shaft. This ensures a flow of braking torque from the flange shaft via the multi-plate clutch in the direction of the electric machine.

Zudem kann das eingangsseitige Achsdifferential-Zahnrad mit einem auf einer Zwischenwelle angeordneten Festzahnrad kämmen. In diesem Fall kann das Überlagerungsgetriebe ein auf der Zwischenwelle angeordnetes Festzahnrad aufweisen, das mit dem Loszahnrad kämmt.In addition, the input-side axle differential gear can mesh with a fixed gear arranged on an intermediate shaft. In this case, the superposition gear can have a fixed gear wheel which is arranged on the intermediate shaft and meshes with the loose gear wheel.

Bei der oben skizzierten Getriebestruktur kann die Lamellenkupplung an einer Fahrzeugseite aktuiert werden. In diesem Fall kann eine Bremsmomentverzweigung erfolgen, bei der das von dem Fahrzeugrad kommende Bremsmoment aufgeteilt wird, und zwar in das reduzierte Differential-Bremsmoment und in das Überlagerungs-Bremsmoment. Im weiteren Momentenverlauf in Richtung Elektromaschine wird am Zwischenwellen-Festzahnrad das Überlagerungs-Bremsmoment in die Zwischenwelle eingeleitet. Die Zwischenwelle wirkt als Summierwelle, in der das Überlagerungs-Bremsmoment und das Differential-Bremsmoment aufaddiert werden. Demgegenüber nimmt an der nicht aktuierten Fahrzeugseite das Fahrzeugrad über das Achsdifferential das Differential-Bremsmoment der aktuierten Fahrzeugseite an, das über das Achsdifferential zur Zwischenwelle geleitet wird und dort aufaddiert wird.In the transmission structure outlined above, the multi-plate clutch can be actuated on one side of the vehicle. In this case, a braking torque split can take place, in which the braking torque coming from the vehicle wheel is split up, specifically into the reduced differential braking torque and into the superimposed braking torque. As the torque progresses in the direction of the electric machine, the superimposed braking torque is introduced into the intermediate shaft at the intermediate shaft fixed gear wheel. The intermediate shaft acts as a summation shaft in which the superimposed braking torque and the differential braking torque are added. In contrast, on the non-actuated side of the vehicle, the vehicle wheel takes on the differential braking torque of the actuated side of the vehicle via the axle differential, which is conducted via the axle differential to the intermediate shaft and is added up there.

Die Lamellenkupplungen der beiden Überlagerungsgetriebe können bevorzugt in einer Fahrdynamikregelung eingebunden sein. In diesem Fall kann während der Rekuperationsbetriebsart eine Steuereinheit in Abhängigkeit von aktuellen Fahrbetriebsparametern eine oder beide der Lamellenkupplungen ansteuern, um das Fahrverhalten durch Bremsmomentverteilung zu unterstützen.The multi-plate clutches of the two superimposed gears can preferably be integrated into a vehicle dynamics control system. In this case, during the recuperation operating mode, a control unit can control one or both of the multi-plate clutches as a function of the current driving operation parameters in order to support the driving behavior by distributing the braking torque.

Zusätzlich kann jedem der Fahrzeugräder eine Fahrzeugradbremse eines herkömmlichen Fahrzeugbremssystems zugeordnet sein. Die Fahrzeugradbremsen können ebenfalls in der Fahrdynamikregelung eingebunden sein. In diesem Fall können während oder außerhalb der Rekuperationsbetriebsart die Steuereinheit in Abhängigkeit aktueller Fahrbetriebsparameter eine oder beide der Fahrzeugradbremsen ansteuern, um das Fahrverhalten durch Bremsmomentverteilung zu unterstützen. Sobald während der Rekuperationsbetriebsart eine Notsituation erkannt ist oder ein ABS-/ESP-Eingriff erfolgen soll, beendet die Steuereinheit die Rekuperationsbetriebsart und wird die Fahrdynamikregelung alleine mit Hilfe der Fahrzeugradbremsen durchgeführt.In addition, each of the vehicle wheels can be assigned a vehicle wheel brake of a conventional vehicle brake system. The vehicle wheel brakes can also be integrated into the driving dynamics control. In this case, the control unit can activate one or both of the vehicle wheel brakes during or outside of the recuperation operating mode, depending on the current driving parameters, in order to support the driving behavior by braking torque distribution. As soon as an emergency situation is detected during the recuperation mode or an ABS/ESP intervention is to take place, the control unit ends the recuperation mode and the vehicle dynamics control is carried out solely with the aid of the vehicle wheel brakes.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:

  • 1 bis 4 jeweils Ansichten eines nicht von der Erfindung umfassten Vergleichsbeispiels einer Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeugachse;
  • 5 bis 9 jeweils Ansichten gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 10 und 11 jeweils Ansichten gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the accompanying figures. Show it:
  • 1 until 4 in each case views of a comparative example of a drive device for a vehicle axle not covered by the invention;
  • 5 until 9 each views according to a first embodiment of the invention;
  • 10 and 11 each views according to a second embodiment.

Im Hinblick auf ein einfacheres Verständnis der Erfindung wird anhand der 1 bis 4 zunächst ein nicht von der Erfindung umfasstes Vergleichsbeispiel beschrieben. In der 1 ist grob schematisch eine Antriebsvorrichtung für ein zweispuriges Fahrzeug mit einer elektrifizierten Hinterachse angedeutet. Die Antriebsvorrichtung ist in der 1 nur insoweit dargestellt, als es für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist. Demnach weisen sowohl die Vorderräder VR, VL als auch die Hinterräder HR, HL des Fahrzeugs jeweils eine Fahrzeugradbremse 1 auf. Jede der Fahrzeugradbremsen 1 ist aus einem, über einen (nicht gezeigten) Hydraulikzylinder betätigbaren Bremssattel 3 sowie einer Bremsscheibe 5 aufgebaut. Die Hydraulikzylinder der Fahrzeugradbremsen 1 sind jeweils über Hydraulikleitungen 7 mit einer Steuereinheit 8 in Verbindung. Die Steuereinheit 8 kann über die entsprechende Hydraulikleitung 7 einen Hydraulikzylinder einer Fahrzeugbremse 1 mit Bremsdruck beaufschlagen, wodurch der Bremssattel 3 mit seinen Bremsbelägen in Druckanlage mit der Bremsscheibe 5 kommt. In der 1 sind die beiden, nach fahrzeughinten geführten Hydraulikleitungen 7 bis zu einem Hydraulikventil 9 verlegt. Das Hydraulikventil 9 bildet eine Verzweigungsstelle. An dem Hydraulikventil 9 zweigt die Hydraulikleitung 7 der linken Fahrzeugseite auf in eine Teilleitung 11 zur linken hinteren Fahrzeugbremse 1 und in eine Teilleitung 13, die zu einem Antriebsaggregat 12 der Fahrzeughinterachse führt. In gleicher Weise zweigt am Hydraulikventil 9 die Hydraulikleitung 7 der rechten Fahrzeugseite auf in eine Teilleitung 11 zur rechten hinteren Fahrzeugbremse 1 und in eine Teilleitung 13, die ebenfalls zum Antriebsaggregat 12 der Fahrzeughinterachse führt. Das Antriebsaggregat 12 weist gemäß der 2 eine Elektromaschine EM auf, die über ein Getriebe 14 auf die Hinterräder HR, HL abtreibt.In order to make the invention easier to understand, reference is made to FIG 1 until 4 First, a comparative example not covered by the invention is described. In the 1 a drive device for a two-track vehicle with an electrified rear axle is indicated roughly schematically. The drive device is in the 1 shown only to the extent necessary for an understanding of the invention. Accordingly, both the front wheels VR, VL and the rear wheels HR, HL of the vehicle each have a vehicle wheel brake 1 . Each of the vehicle wheel brakes 1 consists of a brake caliper 3 that can be actuated via a hydraulic cylinder (not shown) and a brake disc 5 . The hydraulic cylinders of the vehicle wheel brakes 1 are each connected to a control unit 8 via hydraulic lines 7 . The control unit 8 can apply braking pressure to a hydraulic cylinder of a vehicle brake 1 via the corresponding hydraulic line 7 , as a result of which the brake caliper 3 comes into pressure contact with the brake disk 5 with its brake pads. In the 1 the two hydraulic lines 7 routed to the rear of the vehicle are routed to a hydraulic valve 9 . The hydraulic valve 9 forms a branch point. At the hydraulic valve 9, the hydraulic line 7 on the left-hand side of the vehicle branches off into a sub-line 11 to the left-hand rear vehicle brake 1 and into a sub-line 13 that leads to a drive assembly 12 on the vehicle's rear axle. In the same way, the hydraulic line 7 on the right side of the vehicle branches off at the hydraulic valve 9 into a sub-line 11 to the right rear vehicle brake 1 and a sub-line 13, which also leads to the drive unit 12 of the vehicle rear axle. The drive unit 12 has according to the 2 an electric machine EM, which drives the rear wheels HR, HL via a transmission 14 .

Jede der beiden Teilleitungen 13 führt von dem Hydraulikventil 9 jeweils zu einem als Hydraulikzylinder 15 ausgeführten Lamellenkupplungsaktuator 15 (2) einer Lamellenkupplung 19. Die beiden Lamellenkupplungen 19 sind Bestandteil des Getriebes 14 der Fahrzeug-Hinterachse, dessen Getriebestruktur später beschrieben ist. Gemäß der 1 ist das Hydraulikventil 9 in zwei Schaltstellungen schaltbar. In der dargestellten Schaltstellung sind die Hydraulikleitungen 7 strömungstechnisch mit den zu den jeweiligen hinteren Fahrzeugradbremsen 1 führenden Teilleitungen 11 verbunden, während die Hydraulikzylinder 15 der beiden Lamellenkupplungen 19 strömungstechnisch von der Steuereinheit 8 entkoppelt sind. Demgegenüber sind in der zweiten Schaltstellung (nicht gezeigt) die beiden Hydraulikleitungen 7 jeweils mit den Teilleitungen 13 strömungstechnisch verbunden, über die die Hydraulikzylinder 15 der Lamellenkupplungen 19 von der Steuereinheit 8 ansteuerbar sind.Each of the two sub-lines 13 leads from the hydraulic valve 9 to a multi-plate clutch actuator 15 designed as a hydraulic cylinder 15 ( 2 ) a multi-plate clutch 19. The two multi-plate clutches 19 are part of the transmission 14 of the vehicle rear axle, the transmission structure of which is described later. According to the 1 the hydraulic valve 9 can be switched into two switching positions. In the switching position shown, the hydraulic lines 7 are fluidically connected to the partial lines 11 leading to the respective rear vehicle wheel brakes 1 , while the hydraulic cylinders 15 of the two multi-plate clutches 19 are fluidically decoupled from the control unit 8 . In contrast, in the second switching position (not shown), the two hydraulic lines 7 are each fluidly connected to the sub-lines 13 via which the hydraulic cylinders 15 of the multi-plate clutches 19 can be controlled by the control unit 8 .

Wie aus der 2 hervorgeht, ist die Elektromaschine EM der elektrifizierten Hinterachse des Fahrzeugs im Quereinbau verbaut, so dass die Elektromaschine EM achsparallel zu den, zu den Fahrzeugrädern HR, HL geführten Flanschwellen 23 angeordnet ist.How from the 2 shows that the electric machine EM of the electrified rear axle of the vehicle is installed transversely, so that the electric machine EM is arranged axially parallel to the flange shafts 23 leading to the vehicle wheels HR, HL.

Die Elektromaschinenwelle 27 ist über eine Vorgelege-Stirnradstufe 29 mit einer Zwischenwelle 31 verbunden, die aus einem, auf der Elektromaschinenwelle 27 angeordneten Festzahnrad 33 und einem damit kämmenden, auf der Zwischenwelle 31 angeordneten Festzahnrad 35 aufgebaut ist. Die Zwischenwelle 31 ist mit der Eingangsseite eines Achsdifferentials 39 verbunden, und zwar über eine weitere Stirnradstufe 37, die aus einem, auf der Zwischenwelle 31 angeordneten Festzahnrad 41 und einem eingangsseitigen Achsdifferential-Zahnrad 43 aufgebaut ist. Das Achsdifferential 39 treibt in Fahrzeugquerrichtung y beidseitig auf die beiden, zu den Fahrzeugrädern HL, HR führenden Flanschwellen 23 ab.The electric machine shaft 27 is connected via a countershaft spur gear stage 29 to an intermediate shaft 31 which is composed of a fixed gear 33 arranged on the electric machine shaft 27 and a fixed gear 35 arranged on the intermediate shaft 31 meshing therewith. The intermediate shaft 31 is connected to the input side of an axle differential 39 via a further spur gear stage 37 which is composed of a fixed gear wheel 41 arranged on the intermediate shaft 31 and an axle differential gear wheel 43 on the input side. The axle differential 39 drives in the vehicle transverse direction y on both sides of the two flange shafts 23 leading to the vehicle wheels HL, HR.

Wie aus der 2 weiter hervorgeht, weist die Hinterachse an jeder Fahrzeugseite jeweils ein Überlagerungsgetriebe 45 auf, mittels dem die Elektromaschine EM unter Überbrückung des Achsdifferentials 39 direkt mit der jeweiligen Flanschwelle 23 verbindbar ist. Die beiden Überlagerungsgetriebe 45 sind mit Bezug auf eine Fahrzeugmittellängsebene spiegelbildlich ausgeführt. Jedes der beiden Überlagerungsgetriebe 45 weist ein auf der Flanschwelle 23 drehbar gelagertes Loszahnrad 49 auf, das mit dem Zwischenwellen-Festzahnrad 51 kämmt. Am jeweiligen Loszahnrad 49 ist ein Außenlamellenträger 53 der Lamellenkupplung 19 ausgebildet, der mit einem an der Flanschwelle 23 ausgebildeten Innenlamellenträger 55 zusammenwirkt. Das zwischen Außenlamellenträger 53 und Innenlamellenträger 55 befindliche Lamellenpaket kann über einen Ringkolben 57 zusammengepresst werden, der mittels des Hydraulikzylinders 15 um einen horizontalen Hubweg verstellbar ist, um die Lamellenkupplung 19 bis zu einem vorgegebenen Kupplungsgrad zu betätigen. Die beiden Lamellenkupplungen 19 sind lastschaltbar sowie mit Schlupf steuerbar.How from the 2 As can further be seen, the rear axle has a superposition gear 45 on each side of the vehicle, by means of which the electric machine EM can be connected directly to the respective flange shaft 23 by bridging the axle differential 39 . The two superimposed gears 45 are mirror-inverted with respect to a central longitudinal plane of the vehicle. Each of the two superposition gears 45 has an idler gear wheel 49 which is rotatably mounted on the flange shaft 23 and which meshes with the intermediate shaft fixed gear wheel 51 . An outer disk carrier 53 of the multi-plate clutch 19 is formed on the respective idler gear 49 and interacts with an inner disk carrier 55 formed on the flange shaft 23 . The disk pack located between the outer disk carrier 53 and the inner disk carrier 55 can be pressed together via an annular piston 57, which can be adjusted by a horizontal stroke by means of the hydraulic cylinder 15 in order to actuate the multi-plate clutch 19 up to a predetermined coupling degree. The two multi-plate clutches 19 can be shifted under load and controlled with slip.

Während der Rekuperationsbetriebsart wird die Elektromaschine EM im Generatorbetrieb betrieben, bei dem die beiden Fahrzeugräder HL, HR ein Bremsmoment ML und MB über die Flanschwellen 22, 25 in Richtung Achsdifferential 39 leiten. Im Achsdifferential 39 werden die beiden Bremsmomente ML und MB zu einem Gesamtbremsmoment aufsummiert, das weiter bis zu der, als Generator arbeitenden Elektromaschine EM geführt wird.During the recuperation mode, the electric machine EM is operated in generator mode, in which the two vehicle wheels HL, HR transmit a braking torque M L and M B via the stub shafts 22, 25 in the direction of the axle differential 39. In the axle differential 39, the two braking torques M L and M B are summed up to form a total braking torque, which is passed on to the electric machine EM, which operates as a generator.

An der Hinterachse wird während der Rekuperationsbetriebsart eine Fahrdynamikregelung mit Bremsmomentenumverteilung wie folgt durchgeführt: So schaltet die Steuereinheit 8 das Hydraulikventil 9 in seine nicht gezeigte zweite Schaltstellung. Dadurch ist die Steuereinheit 8 zum einen über die Teilleitung 13 der rechten Fahrzeugseite mit dem Hydraulikzylinder 15 der an der rechten Fahrzeugseite angeordneten Lamellenkupplung 19 verbunden. Zum anderen ist die Steuereinheit 8 über die Teilleitung 13 der linken Fahrzeugseite mit dem Hydraulikzylinder 15 der an der linken Fahrzeugseite angeordneten Lamellenkupplung 19 verbunden. Demgegenüber sind die die hinteren Fahrzeugbremsen 1 nicht ansteuerbar und daher stillgelegt. Durch hydraulische Ansteuerung einer der Lamellenkupplungen 19 wird ein Bremsmomentpfad aufgeteilt in einen Differential-Bremsmomentpfad, der ein Differential-Bremsmoment M2 vom jeweiligen Fahrzeugrad über das Achsdifferential 39 zur Elektromaschine EM führt, und in einen Überlagerungs-Bremsmomentpfad, der ein Überlagerungs-Bremsmoment M1 vom jeweiligen Fahrzeugrad vorbei am Achsdifferential 39 über das Überlagerungsgetriebe 45 zur Elektromaschine EM führt.Driving dynamics control with braking torque redistribution is carried out as follows on the rear axle during the recuperation operating mode: The control unit 8 switches the hydraulic valve 9 into its second switch position (not shown). As a result, the control unit 8 is connected to the hydraulic cylinder 15 of the multi-plate clutch 19 arranged on the right-hand side of the vehicle via the branch line 13 on the right-hand side of the vehicle. On the other hand, the control unit 8 is connected via the partial line 13 on the left-hand side of the vehicle to the hydraulic cylinder 15 of the multi-plate clutch 19 arranged on the left-hand side of the vehicle. In contrast, the rear vehicle brakes 1 cannot be controlled and are therefore shut down. Hydraulic activation of one of the multi-plate clutches 19 divides a braking torque path into a differential braking torque path, which leads a differential braking torque M 2 from the respective vehicle wheel via the axle differential 39 to the electric machine EM, and a superimposed braking torque path, which carries a superimposed braking torque M 1 from the respective vehicle wheel past the axle differential 39 via the superposition gear 45 to the electric machine EM.

Beispielhaft befindet sich in der 3 die Elektromaschine EM in der Rekuperationsbetriebsart, während gleichzeitig eine Bremsmomentenumverteilung erfolgt, bei der die rechte Lamellenkupplung 19 nicht komplett, sondern nur bis zu einem bestimmten Kupplungsgrad geschlossen ist, der Schlupf zulässt. Die linke Lamellenkupplung 19 ist dagegen vollständig geöffnet. Gemäß der 3 wird an der rechten Lamellenkupplung 19 das am rechten Hinterrad HR abgesetzte Bremsmoment MR aufgeteilt in ein zu dem Achsdifferential 39 führenden Differential-Moment M2 und in ein Überlagerungs-Moment M1, das über die Lamellenkupplung 19 zur Zwischenwelle 31 geleitet wird. Das linke Hinterrad HL nimmt über das Achsdifferential 39 das Differential-Moment M2 der rechten Fahrzeugseite an. Es werden daher das Differential-Moment M2 vom linken Hinterrad HL und das Differential-Moment M2 vom rechten Hinterrad HL über das Achsdifferential 39 zur Zwischenwelle 31 geleitet. Zudem wird das Überlagerungs-Moment M1 vom rechten Hinterrad HR über das Überlagerungsgetriebe 45 der rechten, aktuierten Fahrzeugseite zur Zwischenwelle 31 geleitet. Die Zwischenwelle 31 wirkt als eine Summierwelle, an der sämtliche Bremsmomente zu einem Gesamtbremsmoment aufaddiert werden, das über die Vorgelegestufe 29 zur Elektromaschine EM geleitet wird und dort rekuperiert wird.An example is in the 3 the electric machine EM in the recuperation mode of operation, while at the same time a braking torque redistribution takes place, in which the right multi-plate clutch 19 is not closed completely, but only up to a certain degree of clutching, which allows slip. The left multi-plate clutch 19, on the other hand, is fully open. According to the 3 On the right multi-plate clutch 19, the braking torque M R applied to the right rear wheel HR is divided into a differential torque M 2 leading to the axle differential 39 and a superimposed torque M 1 , which is routed via the multi-plate clutch 19 to the intermediate shaft 31. The left rear wheel HL takes on the differential torque M 2 of the right side of the vehicle via the axle differential 39 . The differential torque M 2 from the left rear wheel HL and the differential torque M 2 from the right rear wheel HL are therefore passed via the axle differential 39 to the intermediate shaft 31 . In addition, the superimposed torque M 1 is passed from the right rear wheel RW via the superimposed gear 45 on the right, actuated side of the vehicle to the intermediate shaft 31 . The intermediate shaft 31 acts as a summing shaft, on which all braking torques are added up to form a total braking torque, which is passed via the countershaft stage 29 to the electric machine EM and is recuperated there.

Um einen Bremsmomentfluss von der Flanschwelle 23 über die geschaltete Lamellenkupplung 19 in Richtung auf die Elektromaschine EM zu gewährleisten, ist es von Relevanz, dass zwischen der Flanschwelle 23 und dem Loszahnrad 49 eine Drehzahldifferenz vorliegt, bei der das Loszahnrad 49 etwas langsamer dreht als die Flanschwelle 23. Die Übersetzung zwischen der Elektromaschine EM und dem Loszahnrad 49 ist daher etwas kürzer ausgelegt als die Übersetzung zwischen der Elektromaschine EM und der Differential-Eingangsseite.In order to ensure a braking torque flow from the stub shaft 23 via the switched multi-plate clutch 19 in the direction of the electric machine EM, it is relevant that there is a speed difference between the stub shaft 23 and the idler gear 49, at which the idler gear 49 rotates somewhat more slowly than the stub shaft 23. The translation between the electric machine EM and the idler gear 49 is therefore designed to be somewhat shorter than the translation between the electric machine EM and the differential input side.

Sobald die Steuereinheit 8 während der Rekuperationsbetriebsart eine Notsituation erkennt und/oder ein ABS/SP-Eingriff erfolgen soll, beendet die Steuereinheit 8 die Rekuperationsbetriebsart. In diesem Fall verstellt die Steuereinheit 8 das Hydraulikventil 9 in die, in der 1 gezeigte Schaltstellung, wodurch die Fahrdynamikregelung im weiteren Fahrbetrieb alleine mit Hilfe der hinteren Fahrzeugradbremsen 1 durchgeführt wird, während die Lamellenkupplungen 19 nicht mehr ansteuerbar sind.As soon as the control unit 8 recognizes an emergency situation during the recuperation operating mode and/or an ABS/SP intervention is to take place, the control unit 8 ends the recuperation operating mode. In this case, the control unit 8 adjusts the hydraulic valve 9 in the in which 1 switching position shown, whereby the driving dynamics control is carried out in further driving operation solely with the aid of the rear vehicle wheel brakes 1, while the multi-plate clutches 19 can no longer be controlled.

In der 4 ist eine weitere Betriebssituation während der Rekuperationsbetriebsart angedeutet. Demnach ist die rechte Lamellenkupplung 19 komplett geschlossen. Die linke Lamellenkupplung 19 ist dagegen vollständig geöffnet. Somit wird in der 4 das am rechten Hinterrad HR abgesetzte Bremsmoment MR vollständig über die Lamellenkupplung 19 bis zur Zwischenwelle 31 geleitet wird. Von dort wird das Bremsmoment über die Vorgelegestufe 29 in die Elektromaschine EM geleitet, in der eine Rekuperation stattfindet. Das linke Hinterrad HL dreht dagegen lastfrei, und zwar bei einer Drehzahl, die vom Achsdifferential 31 aufgeprägt wird.In the 4 another operating situation during the recuperation mode is indicated. Accordingly, the right multi-plate clutch 19 is completely closed. The left multi-plate clutch 19, on the other hand, is fully open. Thus, in the 4 the braking torque M R applied to the right rear wheel HR is passed completely via the multi-plate clutch 19 to the intermediate shaft 31 . From there, the braking torque is passed via the countershaft stage 29 into the electric machine EM, in which recuperation takes place. The left rear wheel HL, on the other hand, rotates without load, specifically at a speed that is impressed by the axle differential 31 .

Im obigen Vergleichsbeispiel muss für die Durchführung einer ABS-Funktion an der Fahrzeugachse die folgende Bedingung erfüllt sein: Zumindest ein Fahrzeugrad HL, HR der Fahrzeugachse muss frei drehen, damit sich eine sensorisch erfassbare Referenz-Drehzahl nref einstellen kann, die mit der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit korreliert, die für die Steuereinheit 8 einen Referenzwert bildet, auf dessen Grundlage die Steuereinheit 8 die ABS-Funktion steuert. Bei aktivierter ABS-Funktion stellt die Steuereinheit 8 die auf die verbleibenden drei Fahrzeugräder wirkenden Bremsmomente ein. Die Antriebsvorrichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel (1 bis 4) ist während der Rekuperationsbetriebsart nicht ABS-tauglich, da sich in der Rekuperationsbetriebsart kein frei drehendes Fahrzeugrad HL, HR an der Fahrzeugachse einstellen kann. Zwar kann bei auf der aktuierten Fahrzeugseite komplett, das heißt schlupffrei geschlossener Lamellenkupplung 19 das Fahrzeugrad auf der anderen, nicht aktuierten Fahrzeugseite lastfrei geschaltet werden (siehe der Betriebszustand gemäß der 4). Allerdings wird dem lastfrei geschalteten Fahrzeugrad während der Rekuperationsbetriebsart über das Achsdifferential 39 eine Drehzahl aufgeprägt, die nicht mit der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit korreliert und daher nicht als ein Referenzwert für die ABS-Funktion geeignet ist. Um im Vergleichsbeispiel eine freie Drehung eines Fahrzeugrads zu erzielen, müsste die Rekuperationsbetriebsart der Elektromaschine EM deaktiviert werden, sodass die Elektromaschine EM frei dreht, wodurch das Achsdifferential 39 lastfrei geschaltet ist. In diesem Fall kann jedoch während der Durchführung der ABS-Funktion keine Rekuperationsenergie gewonnen werden.In the above comparative example, the following condition must be met for the implementation of an ABS function on the vehicle axle: At least one vehicle wheel HL, HR of the vehicle axle must rotate freely so that a reference speed n ref that can be detected by sensors can be set, which corresponds to the current vehicle speed correlated, which forms a reference value for the control unit 8, on the basis of which the control unit 8 controls the ABS function. When the ABS function is activated, the control unit 8 adjusts the braking torques acting on the remaining three vehicle wheels. The drive device according to the comparative example ( 1 until 4 ) is not ABS-compatible during the recuperation mode, since no freely rotating vehicle wheel HL, HR can be set on the vehicle axle in the recuperation mode. It is true that when the multi-plate clutch 19 is completely closed on the actuated side of the vehicle, i.e. without slipping, the vehicle wheel can be shifted load-free on the other, non-actuated side of the vehicle (see the operating state according to Fig 4 ). However, during the recuperation operating mode, the vehicle wheel that has been switched to no-load is subjected to a rotational speed via the axle differential 39 that does not correlate with the current vehicle speed and is therefore not suitable as a reference value for the ABS function. In order to achieve free rotation of a vehicle wheel in the comparative example, the recuperation mode of the electric machine EM would have to be deactivated so that the electric machine EM rotates freely, causing the axle differential 39 is switched load-free. In this case, however, no recuperation energy can be gained while the ABS function is being performed.

Demgegenüber ist die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung so ausgelegt, dass auch während der Durchführung der ABS-Funktion die Rekuperationsbetriebsart aufrechterhalten werden kann, sodass auch während der Durchführung der ABS-Funktion Rekuperationsenergie gewinnbar ist.In contrast, the drive device according to the invention is designed in such a way that the recuperation operating mode can be maintained even while the ABS function is being carried out, so that recuperation energy can also be obtained while the ABS function is being carried out.

Hierzu weist die Fahrzeugachse an beiden Fahrzeugseiten jeweils eine als Klauenkupplung 58 realisierte Trennkupplung auf. Die Klauenkupplung 58 teilt an jeder Fahrzeugseite die Flanschwelle 23 auf in eine differentialseitige Teilwelle 59 und in eine radseitige Teilwelle 61. Der Innenlamellenträger 55 der jeweiligen Lamellenkupplung 19 ist auf der radträgerseitigen Teilwelle 61 drehfest angeordnet. Entsprechend ist das Überlagerungsgetriebe 45 über die Lamellenkupplung 19 mit der radseitigen Teilwelle 61 koppelbar, während die differentialseitige Teilwelle 59 ohne Anbindung an das Überlagerungsgetriebe 45 ist. Sofern eine der beiden Klauenkupplungen 57 geöffnet ist, ist das Achsdifferential 39 lastfrei geschaltet, wodurch der Differential-Bremsmomentpfad unterbrochen ist und eine Bremsmomentübertragung vom Fahrzeugrad nur noch über das Überlagerungsgetriebe 45 zur Elektromaschine EM ermöglicht ist.For this purpose, the vehicle axle has a separating clutch implemented as a claw clutch 58 on both sides of the vehicle. The claw clutch 58 divides the flange shaft 23 on each side of the vehicle into a partial shaft 59 on the differential side and a partial shaft 61 on the wheel side. Accordingly, the superimposed gear 45 can be coupled to the wheel-side partial shaft 61 via the multi-plate clutch 19 , while the differential-side partial shaft 59 is not connected to the superimposed gear 45 . If one of the two dog clutches 57 is open, the axle differential 39 is switched to no load, whereby the differential braking torque path is interrupted and braking torque can only be transmitted from the vehicle wheel via the superposition gear 45 to the electric machine EM.

Die Klauenkupplung 58 weist eine Schiebemuffe 63 auf, die zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung axial verstellbar ist. In der 7 ist die Klauenkupplung 58 in einer Abwicklung sowohl in Offenstellung („auf“) als auch in Geschlossenstellung („zu“) schematisch dargestellt. In der Geschlossenstellung ist eine Schiebemuffen-Innenverzahnung 65 mit den Außenverzahnungen 66, 67 der differentialseitigen Teilwelle 59 und der radseitigen Teilwelle 61 in Zahneingriff. Demgegenüber ist in der Offenstellung der Zahneingriff gelöst, sodass keine Momentenübertragung über die Klauenkupplung 58 erfolgt. Der Schiebemuffe 63 der Klauenkupplung 58 ist eine Vorspannfeder 69 zugeordnet, mittels der die Schiebemuffe 63 mit einer Federvorspannkraft Fv (7) in Richtung Geschlossenstellung vorgespannt ist.The claw clutch 58 has a sliding sleeve 63 which can be adjusted axially between an open position and a closed position. In the 7 the claw coupling 58 is shown schematically in a development both in the open position (“open”) and in the closed position (“closed”). In the closed position, a sliding sleeve internal toothing 65 meshes with the external toothings 66, 67 of the partial shaft 59 on the differential side and the partial shaft 61 on the wheel side. In contrast, in the open position, the tooth engagement is released, so that no torque is transmitted via the claw clutch 58 . The sliding sleeve 63 of the claw clutch 58 is assigned a prestressing spring 69, by means of which the sliding sleeve 63 is provided with a spring prestressing force Fv ( 7 ) is biased towards the closed position.

Gemäß der 6 sind sowohl der Lamellenkupplungsaktuator 15 als auch der Schiebemuffenaktuator 73 als Hydraulikzylinder realisiert, die an jeder Fahrzeugseite über eine gemeinsame Hydraulikleitung 7 mit der Steuereinheit 8 verbunden sind, wie es in der 5 gezeigt ist. Die gemeinsame Hydraulikleitung 7 ist dabei druckübertragend unmittelbar mit dem Lamellenkupplungsaktuator 15 verbunden. Der Lamellenkupplungsaktuator 15 ist wiederum über eine Verbindungsleitung 75 druckübertragend mit dem Schiebemuffenaktuator 73 verbunden. Bei Ansteuerung durch die Steuereinheit 8 wird im Lamellenkupplungsaktuator 15 ein Hydraulikdruck aufgebaut, mit dem der Ringkolben 57 gegen ein Lamellenpaket der Lamellenkupplung 19 drückt, um die Lamellenkupplung 19 bis zu einem vorgegebenen Kupplungsgrad zu schließen. In gleicher Weise wird auch im Schiebemuffenaktuator 73 ein Hydraulikdruck aufgebaut, mit dem die Schiebemuffe 63 mit einer in Richtung Offenstellung wirkenden Aktuatorkraft FA beaufschlagt wird.According to the 6 Both the multi-plate clutch actuator 15 and the sliding sleeve actuator 73 are implemented as hydraulic cylinders, which are connected to the control unit 8 on each side of the vehicle via a common hydraulic line 7, as is shown in FIG 5 is shown. The common hydraulic line 7 is directly connected to the multi-plate clutch actuator 15 in a pressure-transmitting manner. The multi-plate clutch actuator 15 is in turn connected to the sliding sleeve actuator 73 via a connecting line 75 in a pressure-transmitting manner. When controlled by the control unit 8, a hydraulic pressure is built up in the multi-plate clutch actuator 15, with which the annular piston 57 presses against a disk set of the multi-plate clutch 19 in order to close the multi-plate clutch 19 up to a predetermined coupling degree. In the same way, a hydraulic pressure is also built up in the sliding sleeve actuator 73, with which the sliding sleeve 63 is subjected to an actuator force F A acting in the direction of the open position.

Wie aus der in der 7 gezeigten Abwicklung hervorgeht, befinden sich in der Geschlossenstellung 58 die einander zugewandten Zahnflanken 77 der Schiebemuffen-Innenverzahnung 65 und der Außenverzahnung 66 der differentialseitigen Teilwelle 59 in Druckanlage. Die Zahnflanken 77 weisen schräggestellte Hinterlegungen auf, sodass unter Bremsmomentwirkung die Schiebemuffe 63 mit einer in Richtung Geschlossenstellung wirkenden Axialkraftkomponente Fax beaufschlagt wird. Die Größe der Axialkraftkomponente Fax korreliert dabei mit der Größe des zu übertragenden Bremsmoments, wie es aus den beiden 8 und 9 hervorgeht. Das heißt, dass bei kleiner werdendem Bremsmoment sich die Axialkraftkomponente Fax reduziert, während bei größer werdendem Bremsmoment sich die Axialkraftkomponente Fax vergrößert. In der 7 sind die Wirkrichtungen der auf die Schiebemuffe 63 wirkenden Kräfte gezeigt, nämlich die Axialkraftkomponente Fax, die Vorspannkraft Fv der Vorspannfeder 69 und die Aktuatorkraft FA des Schiebemuffenaktuators 73 gezeigt. In der unteren Hälfte der Abwicklung (7) ist die Summe aus der Axialkraftkomponente Fax und der Vorspannkraft Fv größer als die Aktuatorkraft FA, so dass die Klauenkupplung 58 geschlossen bleibt. Demgegenüber ist in der oberen Hälfte der Abwicklung (7) die Summe aus der Axialkraftkomponente Fax und der Vorspannkraft Fv kleiner als die Aktuatorkraft FA, so dass die Klauenkupplung 58 geschlossen ist.How from the in the 7 As can be seen from the processing shown, in the closed position 58 the mutually facing tooth flanks 77 of the sliding sleeve internal toothing 65 and the external toothing 66 of the partial shaft 59 on the differential side are in pressure contact. The tooth flanks 77 have sloping deposits, so that when the braking torque is applied, the sliding sleeve 63 is subjected to an axial force component F ax acting in the direction of the closed position. The size of the axial force component F ax correlates with the size of the braking torque to be transmitted, as can be seen from the two 8th and 9 emerges. This means that as the braking torque decreases, the axial force component F ax is reduced, while as the braking torque increases, the axial force component F ax increases. In the 7 the directions of action of the forces acting on the sliding sleeve 63 are shown, namely the axial force component F ax , the prestressing force Fv of the prestressing spring 69 and the actuator force F A of the sliding sleeve actuator 73 . In the lower half of the development ( 7 ) is the sum of the axial force component F ax and the prestressing force Fv greater than the actuator force F A , so that the claw clutch 58 remains closed. In contrast, in the upper half of the development ( 7 ) the sum of the axial force component F ax and the prestressing force Fv is less than the actuator force F A , so that the claw clutch 58 is closed.

Nachfolgend wird anhand der 8 und 9 eine Betriebssituation während der Rekuperationsbetriebsart beschrieben. Im Diagramm der 8 sind die während dieser Betriebssituation erzeugten Bremsmomente eingezeichnet. Im Diagramm der 9 sind die auf die Schiebemuffe 63 wirkenden Kräfte eingezeichnet. Bis zum Zeitpunkt t1 sind an beiden Fahrzeugseiten die Klauenkupplungen 58 geschlossen und die Lamellenkupplungen 19 geöffnet. Es erfolgt daher eine gleichmäßige Bremsmomentenverteilung, bei der die an beiden Fahrzeugseiten absetzbaren Bremsmomente ML, MR gleich groß sind. Die beiden Bremsmomente ML, MR werden am Achsdifferential 39 zu einem Gesamtmoment zusammengeführt, das in Richtung Elektromaschine EM geleitet wird.The following is based on the 8th and 9 describes an operating situation during the recuperation mode. In the diagram of 8th the braking torques generated during this operating situation are shown. In the diagram of 9 the forces acting on the sliding sleeve 63 are located. By time t 1 , the claw clutches 58 on both sides of the vehicle are closed and the multi-plate clutches 19 are open. The braking torque is therefore distributed evenly, in which the braking torques M L , M R that can be applied to both sides of the vehicle are the same. The two braking torques M L , M R are combined at the axle differential 39 to form a total torque that is directed in the direction of the electric machine EM.

Ab dem Zeitpunkt t1 erfolgt gemäß der 8 eine Bremsmomentenumverteilung, bei der an der rechten Fahrzeugseite die Lamellenkupplung 19 aktuiert wird, während die Lamellenkupplung 19 der linken Fahrzeugseite offen bleibt. Die beiden Klauenkupplungen 58 sind nach wie vor geschlossen. Dadurch steigt das an der rechten Fahrzeugseite absetzbare Bremsmoment MR an, das sich aus einem über das Achsdifferential 39 geführten Differential-Bremsmoment M2 und einem über das rechte Überlagerungsgetriebe 45 geführten Überlagerungs-Bremsmoment M1 zusammensetzt. Das auf der linken Fahrzeugseite absetzbare Bremsmoment ML nimmt den Wert des reduzierten Differential-Bremsmoments M2 der rechten Fahrzeugseite an.From the time t 1 takes place according to the 8th a brake torque redistribution, in which the multi-plate clutch 19 on the right-hand side of the vehicle is actuated, while the multi-plate clutch 19 on the left-hand side of the vehicle remains open. The two dog clutches 58 are still closed. This increases the braking torque M R that can be deducted on the right-hand side of the vehicle, which is composed of a differential braking torque M 2 conducted via the axle differential 39 and a superimposed braking torque M 1 conducted via the right-hand superimposed gear 45 . The braking torque M L that can be deducted on the left-hand side of the vehicle assumes the value of the reduced differential braking torque M 2 on the right-hand side of the vehicle.

Mit Erreichen des Zeitpunkts t3 nähert sich in der 8 das auf der linken Fahrzeugseite absetzbare Bremsmoment ML der Nullmarke. In diesem Fall besteht an der linken Fahrzeugseite die Gefahr, dass das Fahrzeugrad HL blockiert. Es wird daher aus Sicherheitsgründen die Fahrdynamik-Regelfunktion (ABS-Funktion) aktiviert, um eine solche Fahrzeugrad-Blockade zu unterbinden. Für die Aktivierung der Fahrdynamik-Regelfunktion muss eine der Klauenkupplungen 58 geöffnet werden, damit sich die Drehzahl nref (6) eines frei drehenden Fahrzeugrads als Referenzwert für die Fahrdynamik-Regelfunktion einstellt.Upon reaching the time t 3 is approaching in the 8th the braking torque M L of the zero mark that can be deducted on the left-hand side of the vehicle. In this case, there is a risk on the left side of the vehicle that the vehicle wheel HL will lock. For safety reasons, the vehicle dynamics control function (ABS function) is therefore activated in order to prevent such a vehicle wheel blockage. To activate the driving dynamics control function, one of the dog clutches 58 must be opened so that the speed n ref ( 6 ) of a freely rotating vehicle wheel as a reference value for the driving dynamics control function.

Ein Kern der Erfindung liegt in dem steuerungstechnisch einfachen, selbsttätige Öffnungsvorgang der Klauenkupplungen 58 speziell in der oben dargelegten Rekuperationsbetriebsart. In diesem Fall erfolgt der Öffnungsvorgang die rechten Klauenkupplung 58 unter Nutzung der auf die Schiebemuffe 63 wirkenden Kräfte, nämlich Axialkraftkomponente Fax, Federvorspannkraft Fv und Aktuatorkraft FA. Diese sind so ausgelegt, dass eine resultierende Kraft FR (9) die Schiebemuffe 63 erst dann in die Offenstellung verstellt, wenn die Axialkraftkomponente Fax aufgrund kleiner werdendem Bremsmoment M2 einen Axialkraft-Grenzwert unterschreitet. Dies erfolgt in der 9 zum Zeitpunkt t2, zu dem kaum noch ein Bremsmoment ML vom linken Fahrzeugrad HL absetzbar ist und daher die Gefahr einer Fahrzeugrad-Blockade besteht.A core of the invention lies in the automatic opening process of the claw clutches 58, which is simple in terms of control technology, especially in the recuperation mode of operation described above. In this case, the opening process of the right-hand claw clutch 58 takes place using the forces acting on the sliding sleeve 63, namely axial force component F ax , spring preload force Fv and actuator force F A . These are designed in such a way that a resultant force F R ( 9 ) the sliding sleeve 63 is only moved into the open position when the axial force component F ax falls below an axial force limit value due to the decreasing braking torque M 2 . This takes place in the 9 at time t 2 , at which hardly any braking torque M L can be released from the left vehicle wheel HL and there is therefore a risk of the vehicle wheel locking.

In der 6 ist beispielhaft auf der linken, nicht aktuierten Fahrzeugseite ABS-Funktion aktiviert. Die sich daraus ergebenden Bremsmomente sind eingetragen. Demnach wird das auf der rechten Fahrzeugseite absetzbare Bremsmoment MR über die geschlossene Lamellenkupplung 19 zur Elektromaschine EM geleitet. Die linke Klauenkupplung 58 ist geschlossen, während die linke Lamellenkupplung 19 geöffnet ist. Die rechte Klauenkupplung 58 ist aufgrund der auf die Schiebemuffe 63 einwirkenden resultierenden Kraft FR geöffnet. Dadurch ist die rechte Ausgangsseite des Achsdifferentials 39 lastfrei geschaltet. Das Fahrzeugrad HL dreht daher an der linken Fahrzeugseite frei, so dass sich eine mit der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit korrelierende Referenzdrehzahl nref einstellt.In the 6 For example, the ABS function is activated on the left, non-actuated side of the vehicle. The resulting braking torques are entered. Accordingly, the braking torque M R that can be deducted on the right-hand side of the vehicle is routed to the electric machine EM via the closed multi-plate clutch 19 . The left dog clutch 58 is closed, while the left multi-plate clutch 19 is open. The right claw clutch 58 is opened due to the resultant force F R acting on the sliding sleeve 63 . As a result, the right output side of the axle differential 39 is switched to be load-free. The vehicle wheel HL therefore rotates freely on the left-hand side of the vehicle, so that a reference speed n ref that correlates with the actual vehicle speed is set.

In den 10 und 11 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, in dem der Schiebemuffenaktuator 74 nicht als ein Hydraulikzylinder ausgeführt ist, der in druckübertragender, hydraulischer Verbindung mit dem Lamellenkupplungsaktuator 15 ist. Vielmehr ist der Schiebemuffenaktuator 74 ein kraftübertragendes Gestänge. Über das Gestänge ist der das Lamellenpaket betätigende Ringkolben 57 der Lamellenkupplung 19 mit der Schiebemuffe 63 bewegungsgekoppelt. In der vergrößerten Detailansicht der 10 ist die Schiebemuffe 63 in ihrer Geschlossenstellung gezeigt, in der die Innenverzahnung 65 der Schiebemuffe 63 sowohl mit der Außenverzahnung 66 der differentialseitigen Teilwelle 59 als auch mit der Außenverzahnung 67 der radseitigen Teilwelle 61 in Zahneingriff ist. Die Schiebemuffe 63 ist mittels der Vorspannfeder 69 mit einer Vorspannfederkraft Fv in der dargestellten Geschlossenstellung vorg8annt. Zudem sind gemäß der Abwicklung der 11 die einander zugewandte Zahnflanken 77 der Schiebemuffen-Innenverzahnung 65 und der Außenverzahnung 66 der differentialseitigen Teilwelle 59 in der Geschlossenstellung sowie bei einer Bremsmomentenübertragung in Druckanlage. Die Zahnflanken 77 weisen (wie in der 7) schräggestellte Hinterlegungen auf, sodass unter Bremsmomentwirkung die Schiebemuffe 63 mit der in Richtung Geschlossenstellung wirkenden Axialkraftkomponente Fax beaufschlagt wird. Die Größe der Axialkraftkomponente Fax korreliert (wie im vorangegangenen Ausführungsbeispiel) mit der Größe des zu übertragenden Bremsmoments, wie es aus den beiden 8 und 9 hervorgeht.In the 10 and 11 Another exemplary embodiment is shown in which the sliding sleeve actuator 74 is not designed as a hydraulic cylinder that is in pressure-transmitting, hydraulic connection with the multi-plate clutch actuator 15 . Rather, the sliding sleeve actuator 74 is a force-transmitting linkage. The annular piston 57 of the multi-plate clutch 19, which actuates the disk set, is coupled in motion to the sliding sleeve 63 via the linkage. In the enlarged detail view of the 10 the sliding sleeve 63 is shown in its closed position, in which the internal toothing 65 of the sliding sleeve 63 meshes with both the external toothing 66 of the differential-side partial shaft 59 and the external toothing 67 of the wheel-side partial shaft 61. The sliding sleeve 63 is pretensioned by means of the pretensioning spring 69 with a pretensioning spring force Fv in the closed position shown. In addition, according to the processing of 11 the mutually facing tooth flanks 77 of the sliding sleeve internal toothing 65 and the external toothing 66 of the partial shaft 59 on the differential side in the closed position and in the case of a braking torque transmission in the pressure system. The tooth flanks 77 (as in the 7 ) sloping deposits, so that under the effect of the braking torque, the sliding sleeve 63 is subjected to the axial force component F ax acting in the direction of the closed position. The size of the axial force component F ax correlates (as in the previous embodiment) with the size of the braking torque to be transmitted, as can be seen from the two 8th and 9 emerges.

In der 10 weist das Gestänge einen zweiarmigen Hebel 79 auf, der über eine Schwenkachse S am Innenlamellenträger 55 der Lamellenkupplung 19 schwenkgelagert ist. Ein erster Hebelarm 81 des zweiarmigen Hebels 79 ist am Ringkolben 57 der Lamellenkupplung 19 angelenkt, während ein zweiter Hebelarm 83 des zweiarmigen Hebels 79 an einer horizontal geführten Hubstange 89 angelenkt ist. Die Hubstange 89 ist horizontal verstellbar gelagert. An ihrem rechten Stangenende stützt sich ein schiebemuffenferner Federfußpunkt 91 einer Aktuatorfeder 93 ab. Mit dem anderen Federfußpunkt 95 ist die Aktuatorfeder 93 an der Schiebemuffe 63 abgestützt.In the 10 the linkage has a two-armed lever 79 which is pivot-mounted via a pivot axis S on the inner disk carrier 55 of the multi-disk clutch 19 . A first lever arm 81 of the two-armed lever 79 is articulated on the annular piston 57 of the multi-plate clutch 19, while a second lever arm 83 of the two-armed lever 79 is articulated on a horizontally guided lifting rod 89. The lifting rod 89 is mounted so that it can be adjusted horizontally. A spring foot point 91 of an actuator spring 93 remote from the sliding sleeve is supported on its right-hand rod end. The actuator spring 93 is supported on the sliding sleeve 63 with the other spring foot point 95 .

Bei einem Schließhub des Ringkolbens 57 der Lamellenkupplung 19 wird die Ringkolben-Hubbewegung über den zweiarmigen Hebel 79 auf die Hubstange 89 übertragen. Diese wird in der 10 nach links verlagert, so dass die Aktuatorfeder 93 unter Aufbau der Aktuatorkraft FA vorg8annt wird. Bei einem zum Schießhub gegenläufigen Öffnungshub der Lamellenkupplung 19 wird dagegen die Hubstange 89 in der 11 nach rechts verlagert, wodurch die Aktuatorfeder 93 entspannt wird und sich daher die auf die Schiebemuffe 63 wirkende Aktuatorkraft FA reduziert.During a closing stroke of the annular piston 57 of the multi-plate clutch 19, the annular piston lifting movement is transmitted to the lifting rod 89 via the two-armed lever 79. This will be in the 10 shifted to the left so that the actuator spring 93 with the build-up of the actuator force F A . In contrast, the lifting rod 89 in the 11 shifted to the right, whereby the actuator spring 93 is relaxed and therefore the actuator force F A acting on the sliding sleeve 63 is reduced.

BezugszeichenlisteReference List

11
Fahrzeugradbremsenvehicle wheel brakes
33
Bremssattelcaliper
55
Bremsscheibebrake disc
77
Hydraulikleitungenhydraulic lines
99
Hydraulikventilhydraulic valve
1111
Teilleitungpartial line
1212
Antriebsaggregatdrive unit
1313
Teilleitungpartial line
1414
Getriebetransmission
1515
Hydraulikzylinder der Lamellenkupplungen 19Hydraulic cylinder of multi-plate clutches 19
1919
Lamellenkupplungenmulti-plate clutches
2323
Flanschwellenstub shafts
2727
Elektromaschinenwelleelectric machine shaft
2929
Vorgelege-StirnradstufeCountershaft spur gear stage
3131
Zwischenwelleintermediate shaft
3333
Festzahnradfixed gear
3535
Festzahnradfixed gear
3737
weitere Stirnradstufefurther spur gear stage
3939
Achsdifferentialaxle differential
4141
Festzahnradfixed gear
4343
Achsdifferential-ZahnradAxle differential gear
4545
Überlagerungsgetriebesuperposition gear
45l45l
linksseitiges Überlagerungsgetriebeleft-hand superimposed gear
45r45r
rechtsseitiges Überlagerungsgetrieberight-hand superposition gear
4949
Loszahnradloose gear
5151
Zwischenwellen-FestzahnradIntermediate shaft fixed gear
5353
Außenlamellenträgerouter disc carrier
5555
Innenlamellenträgerinner disc carrier
5858
Trennkupplungdisconnect clutch
58l58l
linksseitige Trennkupplungleft side disconnect clutch
58r58r
rechtsseitige Trennkupplungright hand disconnect clutch
5959
differentialseitige Teilwellepartial shaft on the differential side
6161
radseitige Teilwellewheel-side partial shaft
6363
Schiebemuffesliding sleeve
6565
Schiebemuffen-InnenverzahnungSliding sleeve internal toothing
6666
Außenverzahnung der differentialseitigen TeilwelleExternal gearing of the partial shaft on the differential side
6767
Außenverzahnung der radseitigen TeilwelleExternal gearing of the partial shaft on the wheel side
6969
Vorspannfederbias spring
7373
Schiebemuffenaktuatorsliding sleeve actuator
7474
als Gestänge ausgeführter SchiebemuffenaktuatorSliding sleeve actuator designed as a linkage
7575
Verbindungsleitungconnection line
7777
Zahnflanketooth flank
7979
zweiarmiger Hebeltwo-armed lever
8181
erster Hebelarmfirst lever arm
8383
zweiter Hebelarmsecond lever arm
8989
Hubstangelifting rod
9191
schiebemuffenferner FederfußpunktSpring foot point farther from the sliding sleeve
9393
Aktuatorfederactuator spring
9595
schiebemuffennaher FederfußpunktSpring foot point close to sliding sleeve
HL, HRHL, HR
Fahrzeugrädervehicle wheels
88th
Steuereinheitcontrol unit
EMEM
Elektromaschineelectric machine
MLML
am linken Hinterrad HL absetzbares Bremsmomentbraking torque that can be deducted at the left rear wheel HL
MRMR
am rechten Hinterrad HR absetzbares Bremsmomentbraking torque that can be deducted at the right rear wheel HR
M1M1
Überlagerungs-Momentoverlay moment
M2M2
Differential-Momentdifferential moment
FVFV
Vorspannfederkraftpreload spring force
FAFA
Aktuatorkraftactuator force
Faxfax
Axialkraftkomponenteaxial force component
FRFR
resultierende Kraftresulting power
nrefnref
Referenzdrehzahlreference speed
LL
linke Fahrzeugseiteleft vehicle side
RR
rechte Fahrzeugseiteright side of vehicle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 4124894 A1 [0007]DE 4124894 A1 [0007]
  • DE 102016106382 A1 [0007]DE 102016106382 A1 [0007]
  • WO 2011/105917 A1 [0007]WO 2011/105917 A1 [0007]
  • WO 2016/014823 A1 [0007]WO 2016/014823 A1 [0007]

Claims (10)

Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeugachse eines zweispurigen Fahrzeugs, das ein Achsdifferential (39) aufweist, dessen Eingangsseite trieblich mit einer Elektromaschine (EM) verbunden ist und dessen Ausgangsseiten auf, zu den beiden Fahrzeugrädern (HL, HR) führenden Flanschwellen (23) abtreiben, wobei die Fahrzeugachse an jeder Fahrzeugseite jeweils ein Überlagerungsgetriebe (45) mit Lamellenkupplung (19) aufweist, mittels dem die Elektromaschine (EM) unter Überbrückung des Achsdifferentials (39) direkt mit der Fahrzeugrad-Flanschwelle (23) verbindbar ist, und eine Trennkupplung (58) aufweist, bei deren Öffnung ein Fahrzeugrad (HL, HR) vom Achsdifferential (39) entkoppelbar ist, wobei die Lamellenkupplungen (19) und die Trennkupplungen (58) von einer Steuereinheit (8) ansteuerbar sind, und zwar insbesondere für eine in der Rekuperationsbetriebsart der Elektromaschine (EM) erfolgende Bremsmomentenumverteilung zwischen den Fahrzeugseiten, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Fahrzeugseite (R, L) ein Aktuator (15) zur Betätigung der Lamellenkupplung (19) und ein Aktuator (73; 74) zur Betätigung der Trennkupplung (73) bereitgestellt ist, und dass an jeder Fahrzeugseite (R, L) die beiden Aktuatoren (15, 73; 74) über eine gemeinsame Hydraulikleitung (7) von der Steuereinheit (8) ansteuerbar sind.Drive device for a vehicle axle of a two-track vehicle, which has an axle differential (39), the input side of which is drivingly connected to an electric machine (EM) and the output sides of which drive on stub shafts (23) leading to the two vehicle wheels (HL, HR), the The vehicle axle has a superposition gear (45) with a multi-plate clutch (19) on each side of the vehicle, by means of which the electric machine (EM) can be connected directly to the vehicle wheel flange shaft (23) by bridging the axle differential (39), and has a separating clutch (58). , when it is opened, a vehicle wheel (HL, HR) can be decoupled from the axle differential (39), the multi-plate clutches (19) and the separating clutches (58) being controllable by a control unit (8), specifically for one in the recuperation operating mode of the electric machine (EM) braking torque redistribution between the sides of the vehicle, characterized in that on each side of the vehicle (R, L) an actuator (15) for actuating the multi-plate clutch (19) and an actuator (73; 74) is provided for actuating the separating clutch (73), and that the two actuators (15, 73; 74) on each side of the vehicle (R, L) can be activated by the control unit (8) via a common hydraulic line (7). Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lamellenkupplungsaktuator (15) ein Hydraulikzylinder ist, der bei Ansteuerung durch die Steuereinheit (8) einen Hydraulikdruck aufbaut, mit dem ein Druckelement, etwa ein Ringkolben (57), gegen ein Lamellenpaket der Lamellenkupplung (19) drückt, um die Lamellenkupplung (19) bis zu einem vorgegebenen Kupplungsgrad schließbar ist, und/oder dass der Aktuator (73) der Trennkupplung (58) ein Hydraulikzylinder ist, der bei Ansteuerung durch die Steuereinheit (8) einen Hydraulikdruck aufbaut, mit dem die Trennkupplung (58) mit einer in Richtung Offenstellung wirkenden Aktuatorkraft (FA) beaufschlagbar ist.drive device claim 1 , characterized in that the multi-plate clutch actuator (15) is a hydraulic cylinder which, when activated by the control unit (8), builds up a hydraulic pressure with which a pressure element, for example an annular piston (57), presses against a plate pack of the multi-plate clutch (19) in order to the multi-plate clutch (19) can be closed up to a predetermined degree of coupling, and/or that the actuator (73) of the separating clutch (58) is a hydraulic cylinder which, when activated by the control unit (8), builds up hydraulic pressure with which the separating clutch (58 ) can be acted upon with an actuator force (F A ) acting in the direction of the open position. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennkupplung (58) die Flanschwelle (23) aufteilt in eine differentialseitige Teilwelle (59) und in eine radseitige Teilwelle (61), und dass insbesondere das Überlagerungsgetriebe (45) über die Lamellenkupplung (19) mit der radseitigen Teilwelle (61) koppelbar ist, so dass bei geöffneter Trennkupplung (58) das Achsdifferential (39) lastfrei geschaltet ist, wodurch ein Differential-Bremsmomentpfad unterbrochen ist und eine Bremsmomentübertragung vom Fahrzeugrad (HR) nur noch über das Überlagerungsgetriebe (45) zur Elektromaschine (EM) ermöglicht ist.drive device claim 1 or claim 2 , characterized in that the separating clutch (58) divides the stub shaft (23) into a partial shaft (59) on the differential side and a partial shaft (61) on the wheel side, and in that in particular the superposition gear (45) is connected to the partial shaft on the wheel side via the multi-plate clutch (19). (61) can be coupled, so that when the separating clutch (58) is open, the axle differential (39) is switched load-free, whereby a differential braking torque path is interrupted and braking torque transmission from the vehicle wheel (HR) only via the superposition gear (45) to the electric machine (EM ) is enabled. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennkupplung (58) eine Klauenkupplung mit Schiebemuffe (63) ist, die mittels des als Schiebemuffenaktuator wirkenden Aktuators (73; 74) zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung axial verstellbar ist, und dass in der Geschlossenstellung eine Schiebemuffen-Innenverzahnung (65) mit Außenverzahnungen (66, 67) von sowohl der differentialseitigen Teilwelle (59) als auch der radseitigen Teilwelle (61) in Zahneingriff ist, und in der Offenstellung der Zahneingriff gelöst ist, und dass insbesondere die Schiebemuffe (63) mittels einer Federvorspannkraft (Fv) in Richtung Geschlossenstellung vorgespannt ist.Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the separating clutch (58) is a claw clutch with a sliding sleeve (63) which can be adjusted axially between an open position and a closed position by means of the actuator (73; 74) acting as a sliding sleeve actuator, and in that in in the closed position a sliding sleeve internal toothing (65) meshes with external toothing (66, 67) of both the differential-side partial shaft (59) and the wheel-side partial shaft (61), and in the open position the toothed engagement is released, and that in particular the sliding sleeve (63) is prestressed in the direction of the closed position by means of a spring prestressing force (Fv). Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (74), insbesondere der Schiebemuffenaktuator (74), ein kraftübertragendes Gestänge ist, über das ein das Lamellenpaket betätigendes Hubelement, insbesondere das Druckelement (57), der Lamellenkupplung (19) mit der Trennkupplung (58) bewegungsgekoppelt ist, so dass bei einem Schließhub der Lamellenkupplung (19) über das Gestänge die Trennkupplung (58) mit einer Aktuatorkraft (FA) beaufschlagbar ist, und bei einem Öffnungshub der Lamellenkupplung (19) das Gestänge die Aktuatorkraft (FA) reduziert.Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator (74), in particular the sliding sleeve actuator (74), is a force-transmitting linkage via which a lifting element actuating the disk pack, in particular the pressure element (57), of the multi-disc clutch (19) with the separating clutch (58) is movement-coupled, so that during a closing stroke of the multi-plate clutch (19) the separating clutch (58) can be acted upon by an actuator force (F A ) via the linkage, and during an opening stroke of the multi-plate clutch (19) the linkage generates the actuator force ( F A ) reduced. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestänge einen zweiarmigen Hebel (79) aufweist, der über eine Schwenkachse (S) am Getriebe schwenkgelagert ist, und dass ein erster Hebelarm (81) des zweiarmigen Hebels (79) am Hubelement der Lamellenkupplung (19) angelenkt ist, während ein zweiter Hebelarm (83) des zweiarmigen Hebels (79) an der Schiebemuffe (63) angelenkt ist.drive device claim 5 , characterized in that the linkage has a two-armed lever (79) which is pivoted via a pivot axis (S) on the transmission, and that a first lever arm (81) of the two-armed lever (79) is articulated on the lifting element of the multi-plate clutch (19). , While a second lever arm (83) of the two-armed lever (79) is articulated on the sliding sleeve (63). Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schiebemuffe (63) eine Aktuatorfeder (93) zugeordnet ist, mittels der die Schiebemuffe (63) mit der Aktuatorkraft (FA) beaufschlagbar ist, und dass die Aktuatorfeder (93) an einem Federfußpunkt (95) an der Schiebemuffe (63) abgestützt ist und diese in Richtung Offenstellung drückt, während der andere, schiebemuffenferne Federfußpunkt (91) kraftübertragend mit dem zweiten Hebelarm (83) des zweiarmigen Hebels (79) angelenkt ist, so dass beim Schließhub der Lamellenkupplung (19) der schiebemuffenferne Federfußpunkt (91) unter Aufbau der auf die Schiebemuffe (63) wirkenden Aktuatorkraft (FA) verstellt wird.drive device claim 6 , characterized in that the sliding sleeve (63) is assigned an actuator spring (93), by means of which the sliding sleeve (63) can be acted upon by the actuator force (F A ), and in that the actuator spring (93) at a spring foot point (95) at the Sliding sleeve (63) is supported and pushes it in the direction of the open position, while the other spring foot point (91) farther from the sliding sleeve is articulated in a force-transmitting manner with the second lever arm (83) of the two-armed lever (79), so that during the closing stroke of the multi-plate clutch (19) the farthest one from the sliding sleeve Spring foot point (91) is adjusted with the build-up of the actuator force (F A ) acting on the sliding sleeve (63). Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Bremsmomentenübertragung über die geschlossene Klauenkupplung (58) einander zugewandte Zahnflanken (77) der Schiebemuffen-Innenverzahnung (65) und der Außenverzahnung (66) der differentialseitigen Teilwelle (59) sich in Druckanlage befinden, und dass die Zahnflanken (77) schräggestellte Hinterlegungen aufweisen, so dass unter Bremsmomentwirkung die Schiebemuffe (63) mit einer Axialkraftkomponente (Fax) in Richtung Geschlossenstellung beaufschlagt ist, und dass insbesondere die Größe der Axialkraftkomponente (Fax) mit der Größe des zu übertragenden Bremsmoments (M2) korreliert, das heißt bei kleiner werdendem Bremsmoment (M2) sich die Axialkraftkomponente (Fax) reduziert und bei größer werdendem Bremsmoment (M2) sich die Axialkraftkomponente (Fax) vergrößert.Drive device according to one of Claims 5 until 7 , characterized in that in a braking torque transmission via the closed dog clutch (58) supplied to each other turned tooth flanks (77) of the sliding sleeve inner toothing (65) and the outer toothing (66) of the partial shaft (59) on the differential side are in pressure contact, and that the tooth flanks (77) have inclined deposits, so that the sliding sleeve (63) also moves under the braking torque effect an axial force component (F ax ) is applied in the direction of the closed position, and that in particular the magnitude of the axial force component (F ax ) correlates with the magnitude of the braking torque (M 2 ) to be transmitted, i.e. as the braking torque (M 2 ) decreases, the axial force component ( F ax ) is reduced and the axial force component (F ax ) increases as the braking torque (M 2 ) increases. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Fahrsituation während des Rekuperationsbetriebs an einer nicht aktuierten Fahrzeugseite (6: L) die Lamellenkupplung (191) geöffnet ist und die Trennkupplung (581) geschlossen ist, während an einer aktuierten Fahrzeugseite (6: R) die Lamellenkupplung (19r) betätigt ist und die Trennkupplung (58r) geschlossen ist, und dass an der nicht aktuierten Fahrzeugseite (L) die Gefahr einer Fahrzeug-Instabilität besteht, sofern das an der nicht aktuierten Fahrzeugseite (L) absetzbare Bremsmoment (ML) einen Bremsmoment-Grenzwert unterschreitet, so dass aus Sicherheitsgründen die Fahrdynamik-Regelfunktion, etwa ABS-Funktion, aktiviert wird, bei der die Klauenkupplung (58r) der aktuierten Fahrzeugseite (R) geöffnet ist, um die Drehzahl (nref) des frei drehenden Fahrzeugrads (HL) auf der nicht aktuierten Fahrzeugseite als Referenzwert zu bestimmen.Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that in a driving situation during recuperation operation on a non-actuated side of the vehicle ( 6 : L) the multi-plate clutch (191) is open and the separating clutch (581) is closed while on an actuated vehicle side ( 6 : R) the multi-plate clutch (19r) is actuated and the separating clutch (58r) is closed, and that there is a risk of vehicle instability on the non-actuated side of the vehicle (L) if the braking torque ( M L ) falls below a braking torque limit value, so that for safety reasons the driving dynamics control function, such as the ABS function, is activated, in which the dog clutch (58r) of the actuated vehicle side (R) is opened in order to increase the speed (n ref ) of the to determine the freely rotating vehicle wheel (HL) on the non-actuated side of the vehicle as a reference value. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass für eine steuerungstechnisch einfache, insbesondere selbsttätige Öffnung der Klauenkupplung (58) die auf die Schiebemuffe (63) wirkenden Kräfte (FF, FA, Fax) so ausgelegt sind, dass eine resultierende Kraft (FR) die Schiebemuffe (63) in die Offenstellung verstellt, sofern die Axialkraftkomponente (Fax) aufgrund kleiner werdendem Bremsmoment (M2) einen, mit dem Bremsmoment-Grenzwert korrelierenden Axialkraft-Grenzwert unterschreitet.drive device claim 9 , characterized in that the forces (F F , F A , F ax ) acting on the sliding sleeve (63) are designed so that a resultant force (F R ) Sliding sleeve (63) is moved to the open position if the axial force component (F ax ) falls below an axial force limit value that correlates with the braking torque limit value due to a decreasing braking torque (M 2 ).
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