DE102022103840A1

DE102022103840A1 - Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeugachse eines zweispurigen Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102022103840A1
Application number: DE102022103840.8A
Authority: DE
Inventors: Alfred Rehr; Tassilo Scholle; Kay-Uwe Henning; Björn Kürten-Pachowsky
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2022-02-17
Filing date: 2022-02-17
Publication date: 2023-08-17
Also published as: WO2023156289A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine 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 Schaltelement (19) aufweist, mittels dem die Elektromaschine (EM) unter Überbrückung des Achsdifferentials (39) direkt mit der Fahrzeugrad-Flanschwelle (23) verbindbar ist. Erfindungsgemäß ist in der Rekuperationsbetriebsart der Elektromaschine (EM) eine Bremsmomentenumverteilung zwischen den Fahrzeugseiten durchführbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeugachse eines zweispurigen Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Antriebsvorrichtung nach Anspruch 10.
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.
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.
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.
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.
Insbesondere bei sportlichen Fahrzeugen findet man meist an der FahrzeugHinterachse 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.
Aus der DE 10 2017 005 881 A1 ist eine Antriebsvorrichtung eines Elektro- oder eines Hybridfahrzeugs bekannt. Aus der CN 2024 635 69 U , aus der CN 112 406 498 A , aus der CN 112 406 497 A , aus der CN 110 341 687 A und aus der CN 11 04 66359 A sind weitere elektrifizierte Fahrzeugachsen bekannt.
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.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 oder 10 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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 Schaltelement 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 Rekuperatonsbetriebsart betrieben werden. Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ist während der Rekuperationsbetriebsart eine Bremsmomentenumverteilung zwischen den beiden Fahrzeugrädern durchführbar. Bei der Bremsmomentenumverteilung ist durch Ansteuerung des jeweiligen Schaltelements 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.
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 das Schaltelement 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 das Schaltelement in Richtung auf die Elektromaschine gewährleistet.
In einer technischen Umsetzung ist das Schaltelement des jeweiligen Überlagerungsgetriebes eine lastschaltbare, mit Schlupf steuerbare Lamellenkupplung. Diese weist einen Flanschwellen-Lamellenträger sowie einen damit zusammenwirkenden Loszahnrad-Lamellenträger auf.
Zudem kann das eingangsseitige Achsdifferential-Zahnrad mit einem auf einer Zwischenwelle angeordneten Festzahnrad kämmen. In diesem Fall kann das Überlagerungsgetriebe ein weiteres auf der Zwischenwelle angeordnetes Festzahnrad aufweisen, das mit dem Loszahnrad kämmt.
Bei der oben skizzierten Getriebestruktur kann die Lamellenkupplung während des Rekuperationsbetriebs an einer Fahrzeugseite aktuiert werden. Dies bewirkt eine Bremsmomentverzweigung, bei der das von dem Fahrzeugrad kommende Bremsmoment aufgeteilt wird, und zwar in das reduzierte Differential-Bremsmoment und in das Übertragungs-Bremsmoment. Im weiteren Momentenverlauf in Richtung Elektromaschine wird am Zwischenwellen-Festzahnrad das Übertragungs-Bremsmoment in die Zwischenwelle eingeleitet. Die Zwischenwelle wirkt daher als Summierwelle, in der das Übertragungs-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 Differential-Bremsmoment der aktuierten Fahrzeugseite wird ebenfalls über das Achsdifferential zur Zwischenwelle geleitet wird und dort aufaddiert.
Die Schaltelemente der beiden Überlagerungsgetriebe können bevorzugt in einer Fahrdynamikregelung eingebunden sein. In diesem Fall kann während der Rekuperationsbetriebsart eine Steuereinheit in Abhängigkeit von aktuellen Fahrbetriebsparametern eines oder beide der Schaltelemente ansteuern, um das Fahrverhalten durch Bremsmomentumverteilung zu unterstützen.
Zusätzlich kann jedem der Fahrzeugräder eine Fahrzeugradbremse eines herkömmlichen Fahrzeugbremssystems zugeordnet sein. Die Fahrzeugradbremsen können ebenfalls in der Fahrdynamikregelung eingebunden sein.
Daher kann während oder außerhalb der Rekuperationsbetriebsart die Steuereinheit in Abhängigkeit aktueller Fahrbetriebsparameter eine oder beide der Fahrzeugradbremsen ansteuern, um das Fahrverhalten durch Bremsmomentenumverteilung zu unterstützen. Sobald während der Rekuperationsbetriebsart eine Notsituation erkannt ist oder ein ABS-/ESP-Eingriff erfolgen soll, beendet die Steuereinheit die mit Hilfe der Schaltelemente erfolgende Rekuperationsbetriebsart. In diesem Fall wird die Fahrdynamikregelung alleine mit Hilfe der Fahrzeugradbremsen durchgeführt.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
Es zeigen:

1 in einem Blockschaltdiagramm eine Antriebsvorrichtung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs;
2 die Getriebestruktur einer elektrifizierten Hinterachse des Fahrzeugs;
3 und 4 in Ansichten entsprechend der 2 jeweils unterschiedliche Betriebszustände der in der Rekuperationsbetriebsart befindlichen Fahrzeugachse; und
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel.

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 den 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.
Jede der beiden Teilleitungen 13 führt von dem Hydraulikventil 9 jeweils zu einem Hydraulikzylinder 15 (2) einer Lamellenkupplung 19. Die beiden Lamellenkupplungen 19 sind Bestandteil des Getriebes 14 der FahrzeugHinterachse, 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.
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.
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.
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.
Während der Rekuperationsbetriebsart wird die Elektromaschine EM im Generatorbetrieb betrieben, bei dem die beiden Fahrzeugräder HL, HR ein Bremsmoment M_L und M_B über die Flanschwellen 22, 25 in Richtung Achsdifferential 39 leiten. Im Achsdifferential 39 werden die beiden Bremsmomente M_L und M_B zu einem Gesamtbremsmoment aufsummiert, das weiter bis zu der, als Generator arbeitenden Elektromaschine EM geführt wird.
Bei aktivierter Rekuperationsbetriebsart wird 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.
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 M_R 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.
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.
Sobald die Steuereinheit 8 während der Rekuperationsbetriebsart eine Notsituation erkennt und/oder ein ABS/ESP-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 deaktiviert sind.
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 M_R 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 der 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, dessen Aufbau und Funktionsweise im Wesentlichen dem Aufbau und der Funktionsweise des vorangegangenen Ausführungsbeispiels entspricht. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind in der 5 den beiden Fahrzeugrädern HL, HR keine Fahrzeugradbremsen 1 zugeordnet. Sobald während der Rekuperationsbetriebsart eine Notsituation erkannt ist oder ein ABS/ESP-Eingriff erfolgen soll, führt die Steuereinheit 8 die Fahrdynamikregelung alleine mit Hilfe der Lamellenkupplungen 19 durch.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugradbremsen
3: Bremssattel
5: Bremsscheibe
7: Hydraulikleitungen
9: Hydraulikventil
11: Teilleitung
12: Antriebsaggregat
13: Teilleitung
14: Getriebe
15: Hydraulikzylinder der Lamellenkupplungen 19
19: Lamellenkupplungen
19r: rechtsseitige Lamellenkupplung
19I: linksseitige Lamellenkupplung
23: Flanschwellen
27: Elektromaschinenwelle
29: Vorgelege-Stirnradstufe
31: Zwischenwelle
33: Festzahnrad
35: Festzahnrad
37: weitere Stirnradstufe
39: Achsdifferential
41: Festzahnrad
43: Achsdifferential-Zahnrad
45: Überlagerungsgetriebe
45I: linksseitiges Überlagerungsgetriebe
45r: rechtsseitiges Überlagerungsgetriebe
49: Loszahnrad
51: Zwischenwellen-Festzahnrad
53: Außenlamellenträger
55: Innenlamellenträger
HL, HR: Fahrzeugräder
8: Steuereinheit
EM: Elektromaschine
ML: am linken Hinterrad HL absetzbares Bremsmoment
MR: am rechten Hinterrad HR absetzbares Bremsmoment

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017005881 A1 [0007]
CN 202463569 U [0007]
CN 112406498 A [0007]
CN 112406497 A [0007]
CN 110341687 A [0007]
CN 110466359 A [0007]

Claims

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 Schaltelement (19) aufweist, mittels dem die Elektromaschine (EM) unter Überbrückung des Achsdifferentials (39) direkt mit der Fahrzeugrad-Flanschwelle (23) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rekuperationsbetriebsart der Elektromaschine (EM) eine Bremsmomentenumverteilung zwischen den Fahrzeugseiten durchführbar ist, und dass insbesondere durch Ansteuerung des jeweiligen Schaltelements (19) ein zwischen dem Fahrzeugrad (HL, HR) und der Elektromaschine (EM) verlaufender Bremsmomentpfad aufteilbar ist in einen Differential-Bremsmomentpfad, der ein Differential-Bremsmoment (M₂) vom Fahrzeugrad (HL, HR) über das Achsdifferential (39) zur Elektromaschine (EM) führt, und in einen Überlagerungs-Bremsmomentpfad, der ein Überlagerungs-Bremsmoment (M₁) vom Fahrzeugrad (HL, HR) vorbei am Achsdifferential (39) über das Überlagerungsgetriebe (45) zur Elektromaschine (EM) führt, so dass in der Rekuperationsbetriebsart die Fahrzeugräder (HL, HR) mit unterschiedlich großen Bremsmomenten beaufschlagbar sind.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Überlagerungsgetriebe (45) ein auf der Flanschwelle (23) drehbar gelagertes Loszahnrad (49) aufweist, das mit der Elektromaschine (EM) trieblich verbunden ist, und dass das Loszahnrad (49) über das Schaltelement (19) mit der Flanschwelle (23) koppelbar ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzung zwischen Elektromaschine (EM) und Loszahnrad (49) etwas kürzer ausgelegt ist als die Übersetzung zwischen Elektromaschine (EM) und Differential-Eingangsseite, so dass zwischen dem Loszahnrad (49) und der Flanschwelle (23) eine Drehzahldifferenz vorliegt, bei der das Loszahnrad (49) etwas langsamer dreht als die Flanschwelle (23), wodurch ein Bremsmomentfluss von der Flanschwelle (23) über das Schaltelement (19) in Richtung auf die Elektromaschine (EM) gewährleistet ist, oder dass die Übersetzung zwischen Elektromaschine (EM) und Loszahnrad (49) etwas länger ausgelegt ist als die Übersetzung zwischen Elektromaschine (EM) und Differential-Eingangsseite, so dass zwischen dem Loszahnrad (49) und der Flanschwelle (23) eine Drehzahldifferenz vorliegt, bei der das Loszahnrad (49) etwas schneller dreht als die Flanschwelle (23), wodurch ein Antriebsmomentfluss von der Elektromaschine (EM) über das Schaltelement (19) in Richtung auf die Flanschwelle (23) gewährleistet ist, so das im Antriebsfall eine Momentenumverteilung erfolgen kann.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (19) eine lastschaltbare, mit Schlupf steuerbare Lamellenkupplung ist, und zwar mit einem Flanschwellen-Lamellenträger (55) und mit einem damit zusammenwirkenden Loszahnrad-Lamellenträger (53).
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein eingangsseitiges Achsdifferential-Zahnrad (43) mit einem auf einer Zwischenwelle (31) angeordneten Festzahnrad (35) kämmt, und dass das Überlagerungsgetriebe (45) ein auf der Zwischenwelle (31) angeordnetes Festzahnrad (51) aufweist, das mit dem Loszahnrad (49) kämmt.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei schlupfgesteuerter Lamellenkupplung (19r) eine Bremsmomentverzweigung erfolgt, bei der an der aktuierten Lamellenkupplung (19r) das von dem Fahrzeugrad (HR) kommende Bremsmoment (M_R) aufgeteilt wird in das Differential-Bremsmoment (M₂) und in das Übergangs-Bremsmoment (M₁), wobei das Fahrzeugrad (HL) auf der nicht aktuierten Fahrzeugseite über das Achsdifferential (39) das Differential-Bremsmoment (M₂) annimmt, und dass an der Zwischenwelle (31) eine Momentenaddition erfolgt, bei der das Übergangs-Bremsmoment (M₁), das Differential-Bremsmoment (M₂) vom Fahrzeugrad (HR) der aktuierten Fahrzeugseite und das Differential-Bremsmoment (M₂) vom Fahrzeugrad (HL) der nicht aktuierten Fahrzeugseite aufaddiert werden.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (19) der beiden Überlagerungsgetriebe (45) in einer Fahrdynamikregelung eingebunden sind, bei der während der Rekuperationsbetriebsart eine Steuereinheit (8) in Abhängigkeit von aktuellen Fahrbetriebsparametern eines oder beide Schaltelemente (19) ansteuert, um das Fahrverhalten durch Bremsmomentumverteilung zu unterstützen.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem der Fahrzeugräder (HL, HR) eine Fahrzeugradbremse (1) zugeordnet ist, und dass die Fahrzeugradbremsen (1) ebenfalls in der Fahrdynamikregelung eingebunden sind, bei der während oder außerhalb der Rekuperationsbetriebsart die Steuereinheit (8) in Abhängigkeit aktueller Fahrbetriebsparameter eine oder beide der Fahrzeugradbremsen (1) ansteuert, um das Fahrverhalten durch Bremsmomentumverteilung zu unterstützen, und dass, sobald während der Rekuperationsbetriebsart eine Notsituation erkannt ist oder ein ABS/ESP-Eingriff erfolgen soll, die Steuereinheit (8) die Rekuperationsbetriebsart beendet und die Fahrdynamikregelung alleine mit Hilfe der Fahrzeugradbremsen (1) durchführt.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass den beiden Fahrzeugrädern (HL, HR) keine Fahrzeugradbremsen (1) zugeordnet sind, und dass, sobald während der Rekuperationsbetriebsart eine Notsituation erkannt ist oder ein ABS/ESP-Eingriff erfolgen soll, die Steuereinheit (8) die Fahrdynamikregelung mit Hilfe der Lamellenkupplungen (19) durchführt.
Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.