WO2013120594A1 - Antriebsstrang eines rein elektrisch antreibbaren kraftfahrzeugs - Google Patents

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WO2013120594A1
WO2013120594A1 PCT/EP2013/000367 EP2013000367W WO2013120594A1 WO 2013120594 A1 WO2013120594 A1 WO 2013120594A1 EP 2013000367 W EP2013000367 W EP 2013000367W WO 2013120594 A1 WO2013120594 A1 WO 2013120594A1
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axle
drive train
electric machine
gear
train according
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PCT/EP2013/000367
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Daniel Knoblauch
Martin FÜCHTNER
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Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft
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    • B60K2001/001—Arrangement or mounting of electrical propulsion units one motor mounted on a propulsion axle for rotating right and left wheels of this axle

Definitions

  • the invention relates to a drive train of a motor vehicle which can be driven purely electrically, with an axle which has a differential, and with at least one electric machine, wherein the first axle can be driven by means of the at least one electric machine via a gear.
  • Such a drive train which is used for an electrically driven earthmoving vehicle or for an agricultural vehicle with four-wheel drive, is known from DE 600 13 340 12.
  • This drive train has two electric machines, which are seconded in the direction of travel above the one, rear axle, and cooperate with a spur gear, which is arranged in front of the rear axle.
  • the transmission is connected via a shaft or two shafts with differentials, which are assigned to the two axles, thus the rear axle and the front axle.
  • Object of the present invention is to provide a drive train in a purely electrically operated motor vehicle, by means of which different driving conditions can be driven with particularly good efficiency.
  • the drive train of the purely electrically driven motor vehicle thus has a Diffe ⁇ rential, which is designed as a planetary differential.
  • a Diffe ⁇ rential which is designed as a planetary differential.
  • the one output hereinafter referred to as the first output, is connected to one of the axle sections, referred to below as the first section, and the other, second output to another, second axle section of the axle.
  • the common ⁇ seed revolution axes of input and output of the planetary differential form a
  • CONFIRMATION COPY Intermediate axis which is arranged between the axis of a rotor of the at least one electric machine and the first axis.
  • the planetary differential of the intermediate axis is assigned, which is arranged between the axis of the electric machine and the wheels, thus the wheels of the motor vehicle associated axis.
  • This design of the drive train makes it possible to divide the torque introduced into the planetary gearbox by means of the at least one electric machine onto the two axle sections of the axle and moreover, based on this design, to realize an additional function of torque vectoring with simple structural supplementation of the drive train.
  • the planetary gear is preferably designed so that the input an outer ring gear of the planetary gear, which has an output a sun gear of the planetary gear and the other output a Umlaufganzlos with at least one planetary gear of the planetary gear.
  • the Umlaufson takes several, for example, three planetary gears, rotatable, which mesh with the ring gear and the sun gear.
  • the design described permits a particularly simple construction of the drive ⁇ strand in that by means of the least charged one electric machine of radially au ⁇ SEN the torque in the planetary differential, specifically the ring gear ⁇ can the and this torque then of the radially inner components Pla ⁇ netendifferential, in this case the Umlaufermikyes with the at least one planetary gear and the sun gear splits.
  • the drive train is designed in particular in such a way that the at least one electric machine has an output shaft connected to the rotor of the electric machine, wherein the output shaft is connected in a rotationally fixed manner to a first pinion of the transmission. is that which meshes with a first spur gear of the transmission, wherein the first spur gear is connected to the ring gear of the planetary gear.
  • the drive train has two electric machines, wherein one electric machine is permanently coupled to the transmission and the other electric machine can be decoupled from this transmission by means of a first, shiftable clutch or by means of a freewheel. Accordingly, the transmission and thus the planetary differential can be operated with an electric machine or with two electric machines. This decoupling of an electric machine makes it possible to optimally control different driving conditions.
  • the axle is driven in particular only by means of an electric machine, if this axis is not to be driven with maximum torque or maximum power. But if such is desired, the second electric machine is switched on.
  • the drive train can be operated at optimum efficiency by either only one electric machine or both electric machines cooperating with the axis or cooperate.
  • the electric machine If the electric machine is disconnected, it can then be switched off.
  • a freewheel one electric machine is not effective if it is virtually outdated by the other electric machine due to their higher speed and thus activates the freewheel.
  • the drive train is modified such that the decoupled electric machine having a rotatably connected to the rotor output shaft, said output shaft is rotatably connected to a second pinion of the transmission, which meshes with a second spur gear of the transmission.
  • This spur gear is connected by means of a second, switchable coupling with the first output of the planetary gear or the first axis portion and / or by means of a third, switchable coupling with the second output or the second axis portion to transmit torque.
  • This design of the drive train with the two electric machines and their associated gear and clutches makes it possible either to drive the two axle sections of the axle by driving only the first electric machine via this associated gear and the associated planetary differential, or the driving force when using the to guide the second electric machine past the planetary differential and instead directly drive each axle section by switching the second and third clutch via the second electric machine.
  • This independent drive of the respective shaft portion of the axle allows a single wheel drive of the respective axle portion associated wheel of the motor vehicle, thus the impeller of the motor vehicle.
  • the introduction of torque for the purpose of torque vectoring by means of the second electric machine may be superimposed on the introduction of a drive torque by means of the first electric machine via the planetary gear.
  • the first clutch between the first and second electric machine is open or the freewheel active. In freewheeling torque capacity is required or differential speeds are required on the freewheel.
  • the drive of the motor vehicle only with the one electric machine - first electric machine - is advantageous when driving conditions are to be mastered, where it depends on low energy consumption.
  • the second electric machine is switched on, which acts on the planetary differential together with the first electric machine.
  • driving dynamics critical driving conditions are to be controlled, switched to the independent wheel by the freewheel is activated or the first clutch is transferred to its open position, so that the second electric machine then by closing the second and / or third clutch axle sections the axis can act independently with a desired torque, without that of the second electric machine, this torque via the planetary gear in the or the axle sections is initiated.
  • the two electric machines and the three clutches control means by means of which these components can be converted into the above-described functional states.
  • the gear trains between the two electric machines and the axle sections have in particular constant translation.
  • the drive train in the region of the planetary gear is designed, in particular, such that the respective output has a toothed wheel which is connected to a planetary carrier for the at least one planetary gear or the sun gear, wherein the toothed wheel meshes with a toothed wheel which is non-rotatably connected to the first or the second gear Second axis ⁇ section is connected.
  • the space requirement of the powertrain in the area of the two electric machines, the gearbox, the planetary differential and the axles can be sustainably optimized by the fact that the bearings are largely designed as needle bearings.
  • the axle sections and / or the ring gear and / or the sun gear and / or the planetary carrier for the at least one planet wheel are mounted by means of needle bearings. It is also considered to be particularly advantageous if the two axle sections are mounted one inside the other.
  • the components of transmission and planetary differential are designed in particular as spur gears. They can be accommodated in a relatively small space.
  • the electric machines are arranged in particular transversely to the direction of travel of the motor vehicle.
  • the drive train is preferably used in a motor vehicle, which is designed as a passenger car. It is in this passenger car in particular a sports car.
  • This motor vehicle in particular the passenger car or the sports car, is preferably designed with rear-wheel drive.
  • the at least one electric machine, in particular both electric machines, are thus arranged in the rear region of the motor vehicle or drive train. It is considered to be ⁇ Sonders advantageous if the two electric machines are arranged behind the rear axle.
  • the motor vehicle can be designed as a front-wheel drive.
  • Assigned to the drive train wheels are in particular individually suspended about Gelenkwel ⁇ len.
  • the drive train thus has no live axis.
  • 1 shows a schematic representation of a first preferred embodiment of the drive train according to the invention
  • 2 is a schematic diagram of a second preferred embodiment of the drive train according to the invention
  • Fig. 3 is a schematic diagram of a third preferred embodiment of the drive train according to the invention.
  • FIG. 1 illustrates a drive train for a motor vehicle which can be driven purely electrically, which is in particular a passenger car, specifically a sports car. Shown is the rear axle of the motor vehicle associated drive train, also a non-driven front axle of the motor vehicle.
  • the powertrain 1 with independent suspension has the first, rear axle 2.
  • the rear axle 2 With reference to the forward direction of travel 3 of the motor vehicle, referred to below as the direction of travel, the rear axle 2 has a left axle section 4 and a right axle section 5.
  • the reference numeral 6 designates the left and right rear axle wheels 2 and the reference numeral 7 denotes bearings for the axle sections 4 and 5 of the rear axle 2.
  • the axle sections 4 and 5 of the rear axle 2 have drive shafts.
  • the motor vehicle also has a second, front axle 8, which is not driven.
  • This axle 8 also has an independent wheel suspension.
  • the front axle 8 has a left axle section 9 and a right axle section 10. With the principlesszif ⁇ fer 11, the left and right wheel of the front axle 8 and the reference numeral 12 denotes the bearings for the axle sections 9 and 10 of the front axle 8.
  • the axle sections 9 and 10 of the front axle 8 likewise have drive shafts.
  • the rear axle 2 can be driven by means of two electric machines 13 and 14. Either only the left electric machine 13 is in operation or both electric machines 13 and 14 in operation. In certain driving conditions, only the left electric machine 14 is in operation.
  • the two electric machines 13 and 14 are arranged behind the rear axle 2 and transversely to the direction of travel 3.
  • the axis of rotation of the respective electric machine 13 and 14, represented by the output shaft 15, is thus arranged transversely to the direction of travel 3, wherein the axes of rotation of the electric machines coincide.
  • the stator of the respective electric machine 13 or 14 is denoted by the reference numeral 16, the rotor of the respective electric machine 13 or 14, with which the output shaft 15 is connected, with the reference numeral 16.
  • the respective output shaft 15 is supported in bearings 18.
  • the output shaft 15 of the electric machine 13 is rotatably connected on its side facing the electric machine 14 with a pinion 19.
  • the output shaft 15 of the other electric machine 14 is connected via a freewheel or a shiftable clutch 20 with the pinion 19.
  • a functional arrangement is placed, which is essentially formed by a gear 21 and a planetary differential 22.
  • This arrangement is likewise arranged behind the back ⁇ direct axis. 2
  • the gear 21 has the pinion 19 and a meshing with this spur gear 23.
  • This is mounted in a bearing 24 of a housing half, not shown, wherein the unillustrated housing of the recording associated with the intermediate axis, hereinafter to be described in more detail components, which are arranged between the rear axle 2 and the electric machines 13 and 14.
  • the other, likewise not illustrated housing half takes a bearing 25th on. All bearings to be described in more detail below are needle bearings, which thus require only a relatively small amount of space.
  • a hollow shaft 27 is radially radially inwardly mounted via a bearing 25, said hollow shaft 27 with a radially extending flange 28 forms a structural unit which is mounted in the spur gear 23 via an axially acting bearing 26.
  • a further hollow shaft 30 is mounted radially inward via a bearing 29. This rotatably receives a sun gear 31 of the planetary differential 22 in a central region.
  • the spur gear 23 forms a structural unit with an axially extending annular shoulder 32, which is connected radially inwardly with a ring gear 33 of the planetary differential 22. With the ring gear 33 and the sun gear 31 mesh three planet gears 34 of the planetary differential 22, of which only one planet gear 34 is visible.
  • the planetary gears 34 are mounted in a planetary carrier which is formed by the flange 28, a flange 35 arranged parallel thereto and pins 36, 35 connecting these flanges 28, 35, wherein the respective journal 36 rotatably receives a planet wheel 34.
  • the radially extending flange 35 is connected to a hollow shaft 37, which is provided radially outwardly with a spur gear 38. Accordingly, a component through the hollow shaft 27, the flange 28, the three pins 36, the flange 35, the hollow shaft 37 and the spur gear 38 is formed. Radially inside, this component is supported by means of said bearing 29 in the region of the hollow shaft 27 and in the region of the hollow shaft 37 by means of a bearing 39 in the hollow shaft 30.
  • the component is supported in the region of the hollow shaft 37 via a bearing 40 at a radially externally extending annular shoulder 41, which forms a structural unit with the hollow shaft 30 and is provided radially on the outside with a spur gear teeth 42.
  • the pitch circle and the number of teeth of the face gear 38 correspond to those of the face gear 42.
  • spur gear 38 of the hollow shaft 37 which is associated with the sun gear 31 of the planetary differential 22, meshes a spur gear 47 having the same pitch circle and the same number of teeth as the spur gear 43.
  • This spur gear 47 is on its side facing away from the spur gear 43 with a connection part 48th connected, which is mounted in the bearing 7 and is connected to a propeller shaft 49 for the right rear wheel 6.
  • On the spur gear 43 side facing the spur gear 47 is provided with a bearing rod 50 which extends almost completely over the length of the hollow shaft 44.
  • the bearing rod 50 serves for the radial mounting of the spur gear 47 in the hollow shaft 44 assigned to the spur gear 43 by means of two bearings 51 arranged at a relatively large distance from each other.
  • a bearing 52 serves for the axial bearing of the spur gear 47 in the spur gear 43.
  • the propeller shaft 49, the connecting part 48 and the bearing rod 50 form the right-hand axle section 5.
  • the planetary differential 22 has an input via the ring shoulder 32 and a first output on the planet gears 34 associated hollow shaft 37 and a second output on the sun gear 31 supplied ⁇ arranged hollow shaft 30.
  • the common orbital axis of the input and output of the planetary differential 22 represents an intermediate axis illustrated by the reference numeral 53 between the rear axle 2 and the axle formed by the drive shafts 15 of the electric machines 13 and 14.
  • the embodiment according to FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 in that the electric machine 14 can be brought into operative position with components of the intermediate axle 53, independent of the electric machine 13, and torque vectoring can be achieved by additional couplings.
  • components which correspond in their construction or function to those of the embodiment according to FIG. 1 are designated by the same reference numerals for the sake of simplicity.
  • a pinion 54 which has a significantly larger pitch than the pinion 19.
  • This pinion 54 meshes with a Spur gear 55 via a multi-plate clutch 56 which is actuated by means of an actuator 57, in torque-transmitting connection with the sun gear 51 associated, elongated annular shoulder 41, which has the spur gear 42, can be brought.
  • This annular shoulder 41 is, in contrast to the embodiment according to FIG. 1, arranged on the side of the intermediate axis 53 facing the electric machine 14.
  • the spur gear 55 drives via a hollow shaft 30 passes through shaft 58 to a Kupp ⁇ lung half of a multi-plate clutch 59, the actuating means 60 is zugeord ⁇ net.
  • the multi-plate clutch 59 is closed, the rotational movement of the shaft 58 is transmitted to the hollow shaft 37, which has the spur toothing 38, and from there to the spur gear 43, by means of which the right-hand axle section 5 is driven.
  • decoupled electric machine 14 in particular stationary electric machine 14 and activated freewheel or in the open position befind Anlagen clutch 20
  • the rear axle 2 is driven exclusively by means of the electric machine 13. This is basically done in the manner described for Fig. 1 via the gear 21 and the planetary differential 22.
  • the two multi-plate clutches 56 and 59 are opened.
  • the electric machine 14 is put into operation while the multi-plate clutches 56 and 59 are still open and the freewheel is bridged or the clutch 20 is closed. Accordingly, the additional torque or the additional power in the manner described for the embodiment of FIG. 1 via the pinion 18 of the transmission 21 and the planetary differential 22 is introduced into the rear axle 2.
  • the roller clutch is a torque capacity or a Diffe ⁇ ence speed between the output shafts of the two electric machines 13, 14 erforder ⁇ Lich. If both multi-plate clutches 56 and 59 are closed, the differential 22 acts as a transverse lock. In principle, the drive train 1 could also only be operated by means of the electric machine 14 are operated. With ⁇ is illustrated that a differential torque can be applied to the axle sections 4 and 5 by the torque vectoring.
  • the multi-plate clutches 56 and 59 are arranged on opposite sides of the gear 21 and planetary differential 22. In this case, it is necessary to provide an actuator system and sensors in the area of each multi-disc clutch, thus at different areas. This requires a higher outlay from a structural aspect and control aspect.
  • Fig. 3 shows a modification of the embodiment of Fig. 2, which is made more compact by the two multi-plate clutches 56 and 59 are arranged side by side.
  • components that correspond in their construction or in their function to those of the embodiment according to FIG. 1 or FIG. 2 are designated by the same reference numerals for the sake of simplicity.
  • the hollow shaft 30 is supported by means of a bearing 62 in a bearing rod 63, which is mounted in the bearing 24 in the region of its end remote from the bearing 62.
  • a bearing 62 in a bearing rod 63, which is mounted in the bearing 24 in the region of its end remote from the bearing 62.
  • the multi-plate clutch 56 is disposed adjacent to the spur gear 55, but also the multi-plate clutch 59 is mounted in the spur gear 55. Accordingly, the torque flow takes place with the multi-plate clutch closed directly from the spur gear 55 into the hollow shaft 30 or the hollow shaft 27.
  • a shaft 58 for transmitting a torque is not required in the embodiment according to FIG.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang (2) eines rein elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, mit mindestens einer Elektromaschine (13, 14), einem Getriebe (21), einem Differential (22) und einer Achse (2), wobei die Achse (2) mittels der mindestens einer Elektromaschine (13, 14) über das Getriebe (21) und das Differential (22) antreibbar ist. Bei einem solchen Antriebsstrang ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Differential (22) als Planetendifferential ausgebildet ist, wobei das Planetendifferential (22) einen mit der mindestens einen Elektromaschine (13, 14) verbundenen Eingang (32, 33) und zwei Ausgänge (30, 31, 42; 28, 34, 35, 36, 37, 38) aufweist, wobei der eine, erste Ausgang (28, 34, 35, 36, 37, 38) mit einem ersten Achsabschnitt (4) der Achse (2) und der andere, zweite Ausgang (30, 31, 42) mit einem anderen, zweiten Achsabschnitt (5) der Achse (2) verbunden ist, wobei Umlaufachsen von Eingang (32, 33) und Ausgängen (30, 31, 42; 28, 34, 35, 36, 37, 38) des Planetengetriebes (22) eine Zwischenachse (53) bilden, wobei die Zwischenachse (53) zwischen der Achse (15) eines Rotors (17) der mindestens einen Elektromaschine (13, 14) und der antreibbaren Achse (2) angeordnet ist.

Description

Antriebsstrang eines rein elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines rein elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeuges, mit einer Achse, die ein Differential aufweist, sowie mit mindestens einer Elekt- romaschine, wobei die erste Achse mittels der mindestens einen Elektromaschine über ein Getriebe antreibbar ist.
Ein solcher Antriebsstrang, der für ein elektrisch antreibbares Erdbewegungsfahrzeug oder für ein landwirtschaftliches Fahrzeug mit Vierradantrieb Verwendung findet, ist aus der DE 600 13 340 12 bekannt. Dieser Antriebsstrang weist zwei Elektromaschinen auf, die in Fahrtrichtung oberhalb der einen, hinteren Achse, abgeordnet sind, und mit einem Stirnradgetriebe zusammenwirken, das vor der Hinterachse angeordnet ist. Das Getriebe ist über eine Welle oder zwei Wellen mit Differentialen verbunden, die den beiden Achsen, somit der Hinterachse und der Vorderachse zugeordnet sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Antriebsstrang bei einem rein elektrisch zu betreibenden Kraftfahrzeug zu schaffen, mittels dessen unterschiedliche Fahrzustände mit besonders gutem Wirkungsgrad gefahren werden können.
Gelöst wird die Aufgabe durch einen Antriebsstrang, der gemäß den Merkmalen des Pa¬ tentanspruchs 1 ausgebildet ist.
Der Antriebsstrang des rein elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs weist somit ein Diffe¬ rential auf, das als Planetendifferential ausgebildet ist. Hierbei weist das Planetendifferen¬ tial einen mit der mindestens einen Elektromaschine verbundenen Eingang und zwei Aus¬ gänge auf. Der eine Ausgang, nachfolgend als erster Ausgang bezeichnet, ist mit einem der Achsabschnitte, nachfolgend als erster Abschnitt bezeichnet, und der andere, zweite Ausgang mit einem anderen, zweiten Achsabschnitt der Achse verbunden. Die gemein¬ samen Umlaufachsen von Eingang und Ausgängen des Planetendifferentials bilden eine
BESTÄTIGUNGSKOPIE Zwischenachse, die zwischen der Achse eines Rotors der mindestens einen Elektroma- schine und der ersten Achse angeordnet ist.
Demzufolge ist das Planetendifferential der Zwischenachse zugeordnet, die zwischen der Achse der Elektromaschine und der den Rädern, somit den Laufrädern des Kraftfahrzeugs zugeordneten Achse angeordnet ist.
Diese Gestaltung des Antriebsstrangs ermöglicht es, das mittels der mindestens einen Elektromaschine in das Planetengetriebe eingeleitete Moment auf die beiden Achsabschnitte der Achse aufzuteilen und überdies, auf dieser Gestaltung aufbauend, bei einfacher baulicher Ergänzung des Antriebsstrangs eine Zusatzfunktion des Torque Vectorings zu verwirklichen.
Das Planetengetriebe ist vorzugsweise so gestaltet, dass der Eingang ein äußeres Hohlrad des Planetengetriebes, der eine Ausgang ein Sonnenrad des Planetengetriebes und der andere Ausgang einen Umlaufräderträger mit mindestens einem Umlaufrad des Planetengetriebes aufweist. In aller Regel nimmt der Umlaufräderträger mehrere, beispielsweise drei Umlaufräder, drehbar auf, die mit dem Hohlrad und dem Sonnenrad kämmen. Die beschriebene Gestaltung ermöglicht einen besonders einfachen Aufbau des Antriebs¬ strangs dahingehend, dass mittels der mindestens einen Elektromaschine von radial au¬ ßen das Drehmoment in das Planetendifferential, konkret das Hohlrad eingebracht wer¬ den kann und sich dieses Drehmoment dann auf die radial inneren Komponenten des Pla¬ netendifferential, vorliegend den Umlaufräderträger mit dem mindestens einen Umlaufrad und das Sonnenrad aufteilt.
Konstruktiv ist der Antriebsstrang insbesondere derart gestaltet, dass die mindestens eine Elektromaschine eine mit dem Rotor der Elektromaschine verbundene Abtriebswelle aufweist, wobei die Abtriebswelle drehfest mit einem ersten Ritzel des Getriebes verbun- den ist, das mit einem ersten Stirnrad des Getriebes kämmt, wobei das erste Stirnrad mit dem Hohlrad des Planetengetriebes verbunden ist.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn der Antriebsstrang zwei Elektroma- schinen aufweist, wobei die eine Elektromaschine dauerhaft mit dem Getriebe gekoppelt ist und die andere Elektromaschine mittels einer ersten, schaltbaren Kupplung oder mittels eines Freilaufs von diesem Getriebe entkoppelbar ist. - Demzufolge kann das Getriebe und damit das Planetendifferential mit einer Elektromaschine oder mit zwei Elektroma- schinen betrieben werden. Diese Abkoppelbarkeit der einen Elektromaschine ermöglicht es, unterschiedliche Fahrzustände optimal zu beherrschen. So wird die Achse insbesondere dann nur mittels einer Elektromaschine angetrieben, wenn diese Achse nicht mit maximalem Drehmoment bzw. maximaler Leistung angetrieben werden soll. Ist solches aber erwünscht, wird die zweite Elektromaschine zugeschaltet. Damit kann der Antriebsstrang bei optimalem Wirkungsgrad betrieben werden, indem entweder nur die eine Elektromaschine oder beide Elektromaschinen mit der Achse zusammenwirkt bzw. zusammenwirken.
Bei abgekoppelter Elektromaschine kann diese dann abgeschaltet werden. Bei Verwendung eines Freilaufs ist die eine Elektromaschine dann nicht wirksam, wenn sie von der anderen Elektromaschine aufgrund deren größeren Drehzahl quasi überholt wird und damit den Freilauf aktiviert.
Die Kupplung kann form- oder kraftschlüssig wirksam sein. Ist die Kupplung formschlüs¬ sig wirksam, kann sie nur bei relativ geringer Differenzdrehzahl geschaltet werden, wäh¬ rend bei einer kraftschlüssig wirksamen Kupplung diese unter Schlupf schaltbar ist, somit bei größeren Drehzahlunterschieden von Abtriebswelle der Elektromaschine und Eingangswelle des Getriebes. Gemäß einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist der Antriebsstrang derart modifiziert, dass die entkoppelbare Elektromaschine eine mit deren Rotor drehfest verbundene Abtriebswelle aufweist, wobei diese Abtriebswelle drehfest mit einem zweiten Ritzel des Getriebes verbunden ist, das mit einem zweiten Stirnrad des Getriebes kämmt. Dieses Stirnrad ist mittels einer zweiten, schaltbaren Kupplung mit dem ersten Ausgang des Planetengetriebes bzw. dem ersten Achsabschnitt und/oder mittels einer dritten, schaltbaren Kupplung mit dem zweiten Ausgang bzw. dem zweiten Achsabschnitt drehmomentübertragend verbindbar.
Ist die eine Elektromaschine, die nicht entkoppelbar ist, in Betrieb, und beaufschlagt diese somit das Planetendifferential, kann durch Koppeln der anderen, entkoppelbaren Elektromaschine, je nachdem welche der beiden Kupplungen - zweite bzw. dritte Kupplung - betätigt wird, ein Momentenfluss über den Getriebestrang diese Elektromaschine zum einen oder zum anderen Achsabschnitt der Achse, durchaus auch zu beiden Achsabschnitten gleichzeitig erfolgen. Andererseits ist diese Wirkungsweise auch dann möglich, wenn die nicht entkoppelbare Elektromaschine nicht in Betrieb ist und die beiden Elekt- romaschinen aufgrund des Freilaufens des Freilaufes oder der geöffneten Kupplung nicht momentenübertragend zusammenwirken.
Diese Gestaltung des Antriebsstrangs mit den beiden Elektromaschinen und dem diesen zugeordneten Getriebe und den Kupplungen ermöglicht es, entweder die beiden Achsabschnitte der Achse durch Antrieb nur der ersten Elektromaschine über das dieser zugeordnete Getriebe und das diesem zugeordnete Planetendifferential anzutreiben, oder aber die Antriebskraft bei Einsatz der zweiten Elektromaschine am Planetendifferential vorbei zu leiten und stattdessen jeden Achsabschnitt durch Schalten der zweiten bzw. dritten Kupplung über die zweite Elektromaschine unmittelbar anzutreiben. Dieser unabhängige Antrieb des jeweiligen Achsabschnitts der Achse ermöglicht einen Einzelradantrieb des dem jeweiligen Achsabschnitt zugeordneten Rades des Kraftfahrzeuges, somit des Laufrades des Kraftfahrzeuges. Dadurch ist ein Torque Vectoring der Achsabschnitte der Achse bzw. der Räder der Achse möglich. Dieses Torque Vectoring bedingt keinen Verlust durch Bremseingriff auf den Achsabschnitt des einen bzw. anderen Rades.
Wie beschrieben kann die Einleitung des Momentes zum Zwecke des Torque Vectoring mittels der zweiten Elektromaschine der Einleitung eines Antriebsmomentes mittels der ersten Elektromaschine über das Planetengetriebe überlagert sein. In diesem Fall ist die erste Kupplung zwischen der ersten und zweiten Elektromaschine geöffnet oder der Freilauf aktiv. Im Freilauf ist eine Drehmomentkapazität erforderlich bzw. es sind Differenzdrehzahlen am Freilauf erforderlich.
Der Antrieb des Kraftfahrzeuges nur mit der einen Elektromaschine - erste Elektromaschine - ist dann vorteilhaft, wenn Fahrzustände zu beherrschen sind, bei denen es auf einen niedrigen Energieverbrauch ankommt. Insbesondere dann, wenn ein maximales Drehmoment bzw. eine maximale Leistung verfügbar sein soll, wird die zweite Elektromaschine zugeschaltet, die zusammen mit der ersten Elektromaschine das Planetendifferential beaufschlagt. Hingegen wird dann, wenn fahrdynamisch kritische Fahrzustände zu beherrschen sind, auf den Einzelradantrieb umgeschaltet, indem der Freilauf aktiviert wird oder die erste Kupplung in deren geöffnete Stellung überführt wird, so dass die zweite Elektromaschine dann durch Schließen der zweiten und/oder dritten Kupplung die Achsabschnitte der Achse unabhängig mit einem gewünschten Drehmoment beaufschlagen kann, ohne dass von der zweiten Elektromaschine dieses Drehmoment über das Planetengetriebe in den bzw. die Achsabschnitte eingeleitet wird.
Vorzugsweise weisen die beiden Elektromaschinen und die drei Kupplungen Steuerungsmittel auf, mittels derer diese Komponenten in die vorbeschriebenen Funktionszustände überführbar sind.
Um den Bauraum des Antriebsstrangs im Bereich von Elektromaschine bzw. Elektromaschinen, Getriebe, Planetendifferential und Achse zu minimieren, wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die zweite und die dritte Kupplung auf derselben Seite des Planetengetriebes und nebeneinander angeordnet sind. Demnach kann die gesamte Sen- sorik und Aktuatorik dieser beiden Kupplungen kompakt angeordnet werden und es wird überdies relativ wenig Bauraum für diese beiden Kupplungen benötigt. Grundsätzlich ist es gleichfalls denkbar, wenn die zweite und die dritte Kupplung auf abgewandten Seiten des Planetengetriebes angeordnet sind. In diesem Fall wäre es auch erforderlich, die Sensorik und Aktuatorik der Kupplungen auf beiden Seiten des Planetengetriebes anzubringen, mit der Folge, dass ein größerer Bauraum in Breitenerstreckung des Antriebsstrangs erforderlich wäre.
In einem Zustand, in dem sowohl die zweite als auch die dritte Kupplung geschlossen ist, hätte das Differential die Funktion eines Sperrdifferentials. Dieser Schaltzustand der Kupplungen würde somit eine Quersperre bedingen.
Die Getriebestränge zwischen den beiden Elektromaschinen und den Achsabschnitten weisen insbesondere konstante Übersetzung auf.
Konstruktiv ist der Antriebsstrang im Bereich des Planetengetriebes insbesondere so ausgebildet, dass der jeweilige Ausgang ein Zahnrad aufweist, das mit einem Umlaufräderträger für das mindestens eine Umlaufrad bzw. dem Sonnenrad verbunden ist, wobei das Zahnrad mit einem Zahnrad kämmt, das drehfest mit dem ersten bzw. zweiten Achs¬ abschnitt verbunden ist.
Der Platzbedarf des Antriebsstrangs im Bereich der beiden Elektromaschinen, des Getriebes, des Planetendifferentials und der Achsen lässt sich nachhaltig dadurch optimieren, dass die Lager weitgehend als Nadellager ausgebildet ist. Insbesondere sind die Achsabschnitte und/oder das Hohlrad und/oder das Sonnenrad und/oder der Umlaufräderträger für das mindestens eine Umlaufrad mittels Nadellagern gelagert. Es wird ferner als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die beiden Achsabschnitte ineinander gelagert sind.
Die Komponenten von Getriebe und Planetendifferential sind insbesondere als Stirnräder ausgebildet. Sie können auf relativ geringem Bauraum untergebracht werden.
Die Elektromaschinen sind insbesondere quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs angeordnet.
Der Antriebsstrang findet vorzugsweise bei einem Kraftfahrzeug Verwendung, das als Personenkraftwagen ausgebildet ist. Es handelt sich bei diesem Personenkraftwagen insbesondere um einen Sportwagen. Dieses Kraftfahrzeug, insbesondere der Personenkraftwagen bzw. der Sportwagen, ist vorzugsweise mit Heckantrieb ausgebildet. Die mindestens eine Elektromaschine, insbesondere beide Elektromaschinen, sind somit im hinteren Bereich des Kraftfahrzeugs bzw. Antriebsstrangs angeordnet. Es wird als be¬ sonders vorteilhaft angesehen, wenn die beiden Elektromaschinen hinter der Hinterachse angeordnet sind.
Grundsätzlich kann das Kraftfahrzeug aber als Frontantrieb ausgebildet sein.
Die dem Antriebsstrang zugeordneten Räder sind insbesondere einzeln über Gelenkwel¬ len aufgehängt. Der Antriebsstrang weist somit keine Starrachse auf.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung mehrerer in der Zeichnung wiedergegebener, bevorzug¬ ter Ausführungsbeispiele, ohne auf diese beschränkt zu sein. Es zeigt: eine Prinzipdarstellung einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs, Fig. 2 eine Prinzipdarstellung einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs,
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung einer dritten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs.
Das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 veranschaulicht einen Antriebsstrang für ein rein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, bei dem es sich insbesondere um einen Personenkraftwagen, konkret einen Sportwagen handelt. Gezeigt ist der der Hinterachse des Kraftfahrzeugs zugeordnete Antriebsstrang, ferner eine nicht angetriebene Vorderachse des Kraftfahrzeugs.
Der Antriebsstrang 1 mit Einzelradaufhängung weist die erste, hintere Achse 2 auf. Bezogen auf die Vorwärtsfahrtrichtung 3 des Kraftfahrzeugs, nachfolgend als Fahrtrichtung bezeichnet, weist die hintere Achse 2 einen linken Achsabschnitt 4 und einen rechten Achsabschnitt 5 auf. Mit der Bezugsziffer 6 sind das linke und das rechte Rad der hinteren Achse 2 und mit der Bezugsziffer 7 Lager für die Achsabschnitte 4 und 5 der hinteren Achse 2 bezeichnet. Die Achsabschnitte 4 und 5 der hinteren Achse 2 weisen Gelenkwellen auf.
Das Kraftfahrzeug weist ferner eine zweite, vordere Achse 8 auf, die nicht angetrieben ist. Auch diese Achse 8 weist eine Einzelradaufhängung auf. Die vordere Achse 8 weist einen linken Achsabschnitt 9 und einen rechten Achsabschnitt 10 auf. Mit der Bezugszif¬ fer 11 sind das linke und rechte Rad der vorderen Achse 8 und mit der Bezugsziffer 12 die Lager für die Achsabschnitte 9 und 10 der vorderen Achse 8 bezeichnet. Die Achsabschnitte 9 und 10 der vorderen Achse 8 weisen gleichfalls Gelenkwellen auf.
Die hintere Achse 2 ist mittels zweier Elektromaschinen 13 und 14 antreibbar. Entweder ist nur die linke Elektromaschine 13 in Betrieb oder es sind beide Elektromaschinen 13 und 14 in Betrieb. In bestimmten Fahrzuständen ist nur die linke Elektromaschine 14 in Betrieb.
Die beiden Elektromaschinen 13 und 14 sind hinter der hinteren Achse 2 und quer zur Fahrtrichtung 3 angeordnet. Die Rotationsachse der jeweiligen Elektromaschine 13 und 14, dargestellt durch deren Abtriebswelle 15, ist somit quer zur Fahrtrichtung 3 angeordnet, wobei die Rotationsachsen der Elektromaschinen zusammenfallen.
Der Stator der jeweiligen Elektromaschine 13 bzw. 14 ist mit der Bezugsziffer 16, der Rotor der jeweiligen Elektromaschine 13 bzw. 14, mit dem die Abtriebswelle 15 verbunden ist, mit der Bezugsziffer 16 bezeichnet. Gelagert ist die jeweilige Abtriebswelle 15 in Lagern 18.
Die Abtriebswelle 15 der Elektromaschine 13 ist auf ihrer der Elektromaschine 14 zugewandten Seite drehfest mit einem Ritzel 19 verbunden. Die Abtriebswelle 15 der anderen Elektromaschine 14 ist über einen Freilauf oder eine schaltbare Kupplung 20 mit dem Ritzel 19 verbunden.
Zwischen der Achse 2 und einer den beiden Elektromaschinen 13 und 14 zugeordneten Achse, die im Wesentlichen durch die Abtriebswellen 15 der Elektromaschinen definiert wird, ist eine Funktionsanordnung platziert, die im Wesentlichen durch ein Getriebe 21 und ein Planetendifferential 22 gebildet ist. Diese Anordnung ist gleichfalls hinter der hin¬ teren Achse 2 angeordnet. Das Getriebe 21 weist das Ritzel 19 und ein mit diesem kämmendes Stirnrad 23 auf. Dieses ist in einem Lager 24 einer nicht veranschaulichten Gehäusehälfte gelagert, wobei das nicht veranschaulichte Gehäuse der Aufnahme der der Zwischenachse zugeordneten, nachfolgend noch näher zu beschreibenden Komponenten dient, die zwischen der hintere Achse 2 und den Elektromaschinen 13 und 14 angeordnet sind. Die andere, gleichfalls nicht veranschaulichte Gehäusehälfte nimmt ein Lager 25 auf. Bei allen nachfolgend noch näher zu beschreibenden Lagern handelt es sich um Nadellager, die somit nur einen relativ geringen Bauraum benötigen.
Im Stirnrad 23 ist radial innen eine Hohlwelle 27 über ein Lager 25 radial gelagert, wobei diese Hohlwelle 27 mit einem radial verlaufenden Flansch 28 eine Baueinheit bildet, die über ein axial wirkendes Lager 26 im Stirnrad 23 gelagert ist. In der Hohlwelle 27 ist radial innen über ein Lager 29 eine weitere Hohlwelle 30 gelagert. Diese nimmt in einem mittleren Bereich drehfest ein Sonnenrad 31 des Planetendifferentials 22 auf. Das Stirnrad 23 bildet eine Baueinheit mit einem sich axial erstreckenden Ringansatz 32, der radial innen mit einem Hohlrad 33 des Planetendifferentials 22 verbunden ist. Mit dem Hohlrad 33 und dem Sonnenrad 31 kämmen drei Umlaufräder 34 des Planetendifferentials 22, von denen nur ein Umlaufrad 34 sichtbar ist. Gelagert sind die Umlaufräder 34 in einem Umlaufräderträger, der durch den Flansch 28, einen parallel hierzu angeordneten Flansch 35 und diese Flansche 28, 35 verbindende Zapfen 36 gebildet sind, wobei der jeweilige Zapfen 36 ein Umlaufrad 34 drehbar aufnimmt. Der sich radial erstreckende Flansch 35 ist mit einer Hohlwelle 37 verbunden, die radial außen mit einer Stirnverzahnung 38 versehen ist. Demzufolge ist ein Bauteil durch die Hohlwelle 27, den Flansch 28, die drei Zapfen 36, den Flansch 35, die Hohlwelle 37 und die Stirnverzahnung 38 gebildet. Radial innen ist dieses Bauteil gelagert mittels der genannten Lager 29 im Bereich der Hohlwelle 27 und im Bereich der Hohlwelle 37 mittels eines Lagers 39 in der Hohlwelle 30. Axial stützt sich das Bauteil im Bereich der Hohlwelle 37 über ein Lager 40 an einem sich nach radial außen erstreckenden Ringansatz 41 ab, der eine Baueinheit mit der Hohlwelle 30 bildet und radial außen mit einer Stirnverzahnung 42 versehen ist. Teilkreis und Zähnenzahl der Stirnverzahnung 38 entsprechen derjenigen der Stirnverzahnung 42.
Mit der Hohlwelle 37, die die Stirnverzahnung 38 aufweist, somit den Bereich des Planetendifferentials 22, der die Umlaufräder 34 aufweist, kämmt ein Stirnrad 43, das eine Baueinheit mit einer Hohlwelle 44 bildet, die im Bereich des dem Stirnrad 43 abgewandten Endes mit einer Gelenkwelle 46 der Achse 2 verbunden ist. Hohlwelle 43, Anschluss- teil 45 und Gelenkwelle 46 bilden den linken Achsabschnitt 4. Gelagert ist das Anschlussteil 45 im Lager 7.
Mit der Stirnverzahnung 38 der Hohlwelle 37, die dem Sonnenrad 31 des Planetendifferentials 22 zugeordnet ist, kämmt ein Stirnrad 47, das denselben Teilkreis und dieselbe Zähnezahl aufweist wie das Stirnrad 43. Dieses Stirnrad 47 ist auf seiner dem Stirnrad 43 abgewandten Seit mit einem Anschlussteil 48 verbunden, das im Lager 7 gelagert ist und mit einer Gelenkwelle 49 für das rechte hintere Rad 6 verbunden ist. Auf der dem Stirnrad 43 zugewandten Seite ist das Stirnrad 47 mit einer Lagerstange 50 versehen, die sich fast vollständig über die Länge der Hohlwelle 44 erstreckt. Die Lagerstange 50 dient der Radiallagerung des Stirnrades 47 in der dem Stirnrad 43 zugeordneten Hohlwelle 44 mittels zweier in relativ großem Abstand zueinander angeordneter Lager 51. Ein Lager 52 dient der Axiallagerung des Stirnrades 47 im Stirnrad 43.
Die Gelenkwelle 49, das Anschlussteil 48 und die Lagerstange 50 bilden den rechten Achsabschnitt 5.
Veranschaulicht ist somit ein Antriebsstrang 1 mit der antreibbaren hinteren Achse 2 so¬ wie dem als Planetendifferential 22 ausgebildeten Differential, den beiden Elektromaschi- nen 13 und 14 und dem Getriebe 21 zum Antreiben der ersten, hinteren Achse 2 mittels einer oder beider Elektromaschinen 13, 14. Das Planetendifferential 22 weist einen Eingang über den Ringansatz 32 und einen ersten Ausgang über die den Umlaufrädern 34 zugeordnete Hohlwelle 37 und einen zweiten Ausgang über die dem Sonnenrad 31 zuge¬ ordnete Hohlwelle 30 auf. Die gemeinsame Umlaufachse von Eingang und Ausgängen des Planetendifferentials 22 stellt eine mit der Bezugsziffer 53 veranschaulichte Zwischenachse zwischen der hinteren Achse 2 und der durch die Antriebswellen 15 der Elektromaschinen 13 und 14 gebildete Achse dar. Die Wirkungsweise des insoweit beschriebenen Antriebsstrangs 1 gemäß Fig. 1 stellt sich wie folgt dar:
Bei in Freilaufzustand befindlichem Freilauf 20 bzw. geöffneter Kupplung 20 wird nur die Elektromaschine 13 betrieben, insbesondere dann, wenn in einem verbrauchsgünstigen Modus zu fahren ist. In diesem Fall ist ein Teillastbetrieb zu verzeichnen, somit ist es nicht erforderlich, dass ein maximales Drehmoment bzw. eine maximale Leistung an der ersten, hinteren Achse 2 verfügbar ist.
Bei Betrieb nur mittels der Elektromaschine 13 wird das Abtriebsmoment der Elektromaschine über deren Abtriebswelle 15 und das Ritzel 19 in das Stirnrad 23 eingeleitet, so dass, bezogen auf das Planetendifferential 22, dessen Hohlrad 33 entsprechend mit dreht, weil es eine Baueinheit mit dem Stirnrad 23 bildet. Aufgrund der Drehbewegung des Hohlrades 33 rollen die Umlaufräder 34 auf diesem und das Sonnenrad 31 auf den Umlaufrädern 34 ab. Dies bedingt, dass über die Umlaufräder 34 die Hohlwelle 37 mit Stirnverzahnung 38 in Drehbewegung versetzt wird und gleichzeitig auch die Hohlwelle 30 mit Ringansatz 41 und Stirnverzahnung 42 in Drehung versetzt wird. Aufgrund deren Rotation rotieren die Stirnräder 43 und 47, womit die Räder 6 angetrieben werden. In bekannter Art und Weise ermöglicht das Differential bzw. Planetendifferential 22 einen Differentialausgleich der beiden Räder 6 der hinteren Achse 2.
Soll an der hinteren Achse 2 ein höheres Drehmoment bzw. eine höhere Leistung, insbe¬ sondere ein maximales Drehmoment bzw. eine maximale Leistung zugeführt werden, wird die andere Elektromaschine 14 zusätzlich zur Elektromaschine 13 aktiviert. Bei Erreichen einer definierten Drehzahl der Elektromaschine 14 bezüglich der Drehzahl der Elektroma¬ schine 13 wird der Freilauf außer Wirkung gesetzt oder aber es wird die Kupplung 20 geschlossen, um die Elektromaschine 14 drehmomentübertragend mit dem Ritzel 19 zu verbinden. Somit liegt ein höheres Drehmoment am Ritzel 19 an und es wird demzufolge über das Planetengetriebe 22 dieses höhere Moment den Achsabschnitten 4 und 5 der hinteren Achse 2 zugeführt. Damit liegt auch eine höhere Leistung an den Achsabschnitten 4 und 5 an.
Die Ausführungsform nach der Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 dadurch, dass die Elektromaschine 14 unabhängig von der Elektromaschine 13 in Wirkstellung mit Komponenten der Zwischenachse 53 bringbar ist und sich durch zusätzliche Kupplungen ein Torque Vectoring verwirklichen lässt. Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 2 sind Bauteile, die in ihrem Aufbau bzw. ihrer Funktion denen der Ausführungsform nach der Fig. 1 entsprechen, der Einfachheit halber mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist drehfest mit der Abtriebswelle 15 der linken Elektromaschine 13, vor dem Freilauf bzw. der schaltbaren Kupplung 20, ein Ritzel 54 verbunden, das einen deutlichen größeren Teilkreis aufweist als das Ritzel 19. Dieses Ritzel 54 kämmt mit einem Stirnrad 55 das über eine Lamellenkupplung 56, die mittels einer Betätigungseinrichtung 57 betätigbar ist, in drehmomentübertragende Verbindung mit dem Sonnenrad 51 zugeordneten, verlängert ausgebildeten Ringansatz 41 , der die Stirnverzahnung 42 aufweist, bringbar ist. Dieser Ringansatz 41 ist, im Unterschied zur Ausführungsform nach der Fig. 1 , auf der der Elektromaschine 14 zugewandten Seite der Zwischenachse 53 angeordnet. Durch Schließen der Lamellenkupplung 56 wird somit die Drehbewegung des Stirnrades 55 auf den Ringansatz 41 und damit dessen Stirnverzah¬ nung 42 und von dort auf das Stirnrad 47 zum Antreiben des linken Achsabschnitts 4 übertragen.
Das Stirnrad 55 treibt über eine die Hohlwelle 30 durchsetzende Welle 58 eine Kupp¬ lungshälfte einer Lamellenkupplung 59 an, der eine Betätigungseinrichtung 60 zugeord¬ net ist. Bei geschlossener Lamellenkupplung 59 wird die Drehbewegung der Welle 58 auf die Hohlwelle 37, die die Stirnverzahnung 38 aufweist, übertragen und von dort auf das Stirnrad 43, mittels dessen der rechte Achsabschnitt 5 angetrieben wird. Bei entkoppelter Elektromaschine 14, insbesondere stillstehender Elektromaschine 14 und aktiviertem Freilauf bzw. in Öffnungsstellung befindlicher Kupplung 20 wird die hintere Achse 2 ausschließlich mittels der Elektromaschine 13 angetrieben. Dies erfolgt grundsätzlich in der zur Fig. 1 beschriebenen Art und Weise über das Getriebe 21 und das Planetendifferential 22. In diesem Betriebszustand sind die beiden Lamellenkupplungen 56 und 59 geöffnet.
Um die hintere Achse 2 mit größerem Drehmoment anzutreiben bzw. die Leistung des Antriebs zu erhöhen, wird, bei nach wie vor geöffneten Lamellenkupplungen 56 und 59 die Elektromaschine 14 in Betrieb gesetzt und der Freilauf überbrückt bzw. die Kupplung 20 geschlossen. Demzufolge wird das zusätzliche Moment bzw. die zusätzliche Leistung in der zur Ausführungsform nach Fig. 1 beschriebenen Art und Weise über das Ritzel 18 des Getriebes 21 und das Planetendifferential 22 in die hintere Achse 2 eingeleitet.
Bei geöffneter Kupplung 20 bzw. in Freilauf-Funktion ist das Fahren im Torque Vectoring Modus möglich, das insbesondere bei weiterhin betriebener Elektromaschine 13 erfolgt. Es wird die andere Elektromaschine 14 bestromt, womit diese über das Ritzel 54 das Stirnrad 55 antreibt. Wird über die Betätigungseinrichtung 57 die Lamellenkupplung 56 geschlossen, erfolgt, da über die Lamellenkupplung 56 ein zusätzliches Moment in den Ringeinsatz 41 mit der Stirnverzahnung 42 eingeleitet wird, die Übertragung eines Zusatzmoments über das Stirnrad 47 in den linken Achsabschnitt 4. Ist die Lamellenkupplung 56 geöffnet, hingegen die Lamellenkupplung 59 geschlossen, wird das zusätzliche Moment vom Stirnrad 55 über die Welle 58 und die Lamellenkupplung 59 in die Hohlwelle 37 mit Stirnverzahnung 38 und von dort über das Stirnrad 43 in den rechten Achsab¬ schnitt 5 eingeleitet. Im Freilauf ist hierbei eine Drehmomentkapazität bzw. eine Diffe¬ renzdrehzahl zwischen den Abtriebswellen der beiden Elektromaschinen 13, 14 erforder¬ lich. Werden beide Lamellenkupplungen 56 und 59 geschlossen, wirkt das Differential 22 als Quersperre. Grundsätzlich könnte der Antriebsstrang 1 auch nur mittels der Elektro- maschine 14 betrieben werden. Mit ΔΤ ist veranschaulicht, dass durch das Torque Vecto- ring ein Differenzdrehmoment auf die Achsabschnitte 4 und 5 aufgebracht werden kann.
Bei der Ausführungsform nach der Fig. 2 sind die Lamellenkupplungen 56 und 59 auf abgewandten Seiten von Getriebe 21 und Planetendifferential 22 angeordnet. In diesem Fall ist es erforderlich im Bereich jeder Lamellenkupplung, somit an unterschiedlichen Bereichen, eine Aktuatorik und Sensorik vorzusehen. Dies bedingt einen höheren Aufwand unter baulichem Aspekt und Steuerungsaspekt.
Fig. 3 zeigt eine Modifizierung der Ausführungsform nach Fig. 2, die kompakter gestaltet ist, indem die beiden Lamellenkupplungen 56 und 59 nebeneinander angeordnet sind. Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 3 sind Bauteile, die in ihrem Aufbau bzw. in ihrer Funktion denen der Ausführungsform nach der Fig. 1 bzw. Fig. 2 entsprechen, der Einfachheit halber mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.
Gelagert ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 die Welle 58 über Lager 61 in der Hohlwelle 30, die das Sonnenrad 31 aufweist.
Gelagert ist die Hohlwelle 30 mittels eines Lagers 62 in einer Lagerstange 63, die im Bereich ihres dem Lager 62 abgewandten Endes im Lager 24 gelagert ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist nicht nur die Lamellenkupplung 56 benachbart dem Stirnrad 55 angeordnet, sondern auch die Lamellenkupplung 59 im Stirnrad 55 gelagert. Demzufolge erfolgt der Momentenfluss bei geschlossener Lamellenkupplung unmittelbar vom Stirnrad 55 in die Hohlwelle 30 bzw. die Hohlwelle 27. Eine Welle 58 zum Übertragen eines Momentes, wie zur Ausführungsform nach der Fig. 2 vorgesehen, ist bei der Ausführungsform nach Fig. 3 nicht erforderlich.

Claims

Patentansprüche
1. Antriebsstrang (2) eines rein elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, mit mindestens einer Elektromaschine (13, 14), einem Getriebe (21), einem Differential (22) und einer Achse (2), wobei die Achse (2) mittels der mindestens einer Elektromaschine (13, 14) über das Getriebe (21) und das Differential (22) antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Differential (22) als Planetendifferential ausgebildet ist, wobei das Planetendifferential (22) einen mit der mindestens einen Elektromaschine (13, 14) verbundenen Eingang (32, 33) und zwei Ausgänge (30, 31 42; 28, 34, 35, 36, 37, 38) aufweist, wobei der eine, erste Ausgang (28, 34, 35, 36, 37, 38) mit einem ersten Achsabschnitt (4) der Achse (2) und der andere, zweite Ausgang (30, 31 , 42) mit einem anderen, zweiten Achsabschnitt (5) der Achse (2) verbunden ist, wobei Umlaufachsen von Eingang (32, 33) und Ausgängen (30, 31 , 42; 28, 34, 35, 36, 37, 38) des Planetengetriebes (22) eine Zwischenachse (53) bilden, wobei die Zwischenachse (53) zwischen der Achse (15) eines Rotors (17) der mindestens einen Elektromaschine (13, 14) und der antreibbaren Achse (2) angeordnet ist.
2. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang (32, 33) ein äußeres Hohlrad (33) des Planetengetriebes (22), der eine Ausgang (30, 31 , 42) ein Sonnenrad (31) des Planetengetriebes (22) und der andere Ausgang (28, 34, 35, 36, 37, 38) einen Umlaufräderträger (28, 35) mit mindestens einem Um- laufrad (34) des Planetengetriebes (22) aufweist.
3. Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindes¬ tens eine Elektromaschine (13, 14) eine mit dem Rotor (17) der Elektromaschine (13, 14) verbundene Abtriebswelle (15) aufweist, wobei die Abtriebswelle (15) dreh¬ fest mit einem ersten Ritzel (19) des Getriebes (21) verbunden ist, das mit einem ersten Stirnrad (23) des Getriebes (21) kämmt, wobei das erste Stirnrad (23) mit dem Hohlrad (33) des Planetengetriebes (22) verbunden ist.
4. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zwei Elektromaschinen (13, 14) aufweist, wobei die eine, erste Elektroma- schine (13) dauerhaft mit dem Getriebe (21) gekoppelt ist und die andere, zweite Elektromaschine (14) mittels einer ersten, schaltbaren Kupplung (20) oder eines Freilaufs (20) von diesem Getriebe entkoppelbar ist.
5. Antriebsstrang nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die entkoppelbare Elektromaschine (14) eine mit deren Rotor (17) drehfest verbundene Abtriebswelle (15) aufweist, wobei diese Abtriebswelle (15) drehfest mit einem zweiten Ritzel (54) des Getriebes (21) verbunden ist, wobei das zweite Ritzel (54) mit einem zweiten Stirnrad (55) des Getriebes (21) kämmt, wobei dieses Stirnrad (55) mittels einer zweiten, schaltbaren Kupplung (59) mit dem ersten Ausgang (28, 34, 35, 36, 37, 38) des Planetengetriebes (22) bzw. einem der beiden Achsabschnitte (4 bzw. 5) und/oder mittels einer dritten, schaltbaren Kupplung (56) mit dem zweiten Ausgang (30, 31 , 42) bzw. einem anderen der beiden Achsabschnitte (4, 5) drehmomentübertragend verbindbar ist.
6. Antriebsstrang nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite und die dritte Kupplung (56, 59) auf derselben Seite des Planetengetriebes (22) und nebeneinander oder auf abgewandten Seiten des Planetengetriebes (22) angeordnet sind.
7. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Ausgang (30, 31 , 42; 28, 34, 35, 36, 37, 38) ein Zahnrad (42; 38) aufweist, das mit dem Sonnenrad (31) bzw. dem Umlaufräderträger (28, 35) für das mindestens eine Umlaufrad (34) verbunden ist, wobei das Zahnrad (42 bzw. 38) mit einem Zahnrad (47 bzw. 43) kämmt, das drehfest mit dem einen bzw. dem anderen Achsabschnitt (4, 5) verbunden ist.
8. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Achsabschnitte (4, 5) ineinander gelagert sind.
9. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsabschnitte (4, 5) und/oder das Hohlrad (33) und/oder das Sonnenrad (31) und/oder ein Umlaufräderträger (28, 35) für das mindestens eine Umlaufrad (34) mittels Nadellagern gelagert ist bzw. sind.
10. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die antreibbare Achse (2) eine Hinterachse des Kraftfahrzeuges ist.
11. Antriebsstrang nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Elektromaschine (13, 14) nahe der Hinterachse (2), insbesondere hinter der Hinterachse (2) angeordnet ist.
12. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass dieser ein Antriebsstrang (1) eines Personenkraftwagens, insbesondere eines Sportwagens ist.
13. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (21) und/oder das Planetendifferential (22) als Stirnradgetriebe ausgebildet ist bzw. sind.
14. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Elektromaschine (13) oder die beiden Elektromaschinen (13, 14) quer zur Fahrtrichtung (3) des Kraftfahrzeugs angeordnet ist bzw. sind.
15. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (1) Einzelradaufhängung aufweist, wobei die angetriebene Achse (2) zwei, Gelenkwellen aufweisende Achsabschnitte (4, 5) aufweist.
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