WO2019091748A1 - Antriebsvorrichtung für eine fahrzeugachse eines zweispurigen fahrzeugs - Google Patents

Antriebsvorrichtung für eine fahrzeugachse eines zweispurigen fahrzeugs Download PDF

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WO2019091748A1
WO2019091748A1 PCT/EP2018/078616 EP2018078616W WO2019091748A1 WO 2019091748 A1 WO2019091748 A1 WO 2019091748A1 EP 2018078616 W EP2018078616 W EP 2018078616W WO 2019091748 A1 WO2019091748 A1 WO 2019091748A1
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WO
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gear
planetary gear
torque distribution
hybrid
shaft
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PCT/EP2018/078616
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Udo Pinschmidt
Steffen Hummel
Christian Wirth
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Audi Ag
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Definitions

  • the invention relates to a drive device for a vehicle axle, in particular a rear axle, of a two-lane vehicle according to the preamble of patent claim 1.
  • a generic drive device for a vehicle rear axle which has an axle differential, the input side with a primary drive machine (for example, internal combustion engine) is connectable and the output side with both sides arranged stub shafts with vehicle wheels of the vehicle axle is connectable ,
  • the vehicle axle is associated with an additional drive machine (in particular electric machine) and a switchable superposition gear.
  • the superposition gearing can be switchable into a torque distribution gear stage in which a drive torque generated by the additional drive engine is generated, and depending on its size and rotational direction, a torque distribution to the two vehicle wheels can be changed.
  • the superposition gearing is switchable into a hybrid mode, in which the drive torque generated by the additional drive engine can be coupled in a switchable hybrid gear stage uniformly distributed over the axle differential to both stub shafts of the vehicle wheels.
  • the driving behavior can be assisted by a torque distribution (torque vectoring or cross-locking function) by means of an engaged torque distribution gear.
  • a torque vectoring or cross-locking function
  • the drive torque can be shifted to the inside of the vehicle wheel (transverse lock function).
  • a boost function can take place.
  • the superposition gear has a total of three planetary gear, which are switchable via two brakes to provide the hybrid mode or the torque distribution mode, resulting in an overall space-consuming arrangement.
  • the object of the invention is to provide a drive device for a vehicle axle of a two-lane vehicle, which is constructed reduced space compared to the prior art, and in the simple means a functional extension / reduction is possible, with a smaller space requirement and increased driving dynamics.
  • the three planetary gear in the superposition gear are coupled together so that when switched first hybrid gear, a load path is formed in the superposition gear in which all three planetary gear are involved.
  • switched second hybrid gear stage and switched torque distribution gear however, a load path is formed in the superposition gear, in which exactly two planetary gear are involved.
  • the load path is formed without power split.
  • the three planetary gear can be arranged in series behind the other coaxial with the flange.
  • the first, input-side planetary gear can be rotatably connected to its input element, that is a sun gear, with a driven by the additional drive machine transmission input shaft.
  • a second, gear output-side planetary gear can have at its output element, that is, a planetary gear carrying Planetenrad- carrier, a hybrid output flange which is non-rotatably mounted on a transmission output shaft, which is drivingly connected to an input side of Achsdifferenziais.
  • the additional drive machine is coupled to the transmission input shaft via a countershaft stage.
  • the additional drive machine can preferably be arranged axially parallel to the flange shaft, whereby the countershaft stage can be, for example, a single-stage spur gear stage.
  • the input-side, first planetary gear can be braked with its planetary carrier bearing planetary gears via a hybrid shift element SH2 or detachable from it on a transmission housing.
  • the first planetary gear may have a radially outer ring gear, which meshes with the planetary gears of the first planetary gear.
  • the second planetary gear can have a radially outer ring gear, which meshes with the planetary gears of the second planetary gear.
  • the two ring gears of the first and second planetary gear can preferably be arranged rotationally fixed on a common Hohlradwelle.
  • the sun gear of the second planetary gear fixed to the housing can be connected to the transmission housing.
  • the following constellation results when the second hybrid stage H2 is switched on:
  • the planetary gear carrier of the first planetary gear can be braked on the transmission housing by means of the hybrid switching element SH2.
  • a load path or an Antnebsmomentenl from the additional drive machine via the first planetary gear and the second planetary gear to the input side of the axle differential forms.
  • the above axle differential can have a Ravigneaux set, in which planetary gears of a first planetary gear set mesh both with a radially outer ring gear forming the input side of the axle differential and with planet wheels of a second planetary gear set.
  • the planet gears of the first planetary gear mesh with a first, large sun gear.
  • the planet gears of the second planetary gear set are out of mesh with the outer ring gear and mesh with a second, small sun gear, which is positioned axially adjacent to the first, large sun gear.
  • the two planetary gear sets are rotatably mounted in such a Ravigneaux set in a known manner to a common planet carrier.
  • axle differential can be interconnected as follows with the superimposition gearbox:
  • the first, large sun gear can be arranged rotationally fixed on a torque distribution output shaft, while the second, small sun gear rotatably on the one (transmission side) flange shaft sits and the common planet carrier rotatably on the other (gear remote) flange shaft sits.
  • the above-mentioned torque distribution output shaft can rotatably support a torque distribution flange. This can be coupled via a first torque distribution switching element STV drivingly connected to the planet carrier of the first planetary gear or be decoupled therefrom.
  • the torque distribution flange can be actuated when the torque distribution switching element STV is actuated with the planet carrier of the first planetary gear carrier. be coupled drive.
  • a load path results from the additional drive machine in the first planetary gear.
  • a second partial path is led via the closed torque distribution switching element STV and via the torque distribution output shaft to the first, large sun gear of the axle differential.
  • the drive torque generated by the additional drive machine is conducted not only to the axle differential input side but also to the first, large sun gear of the axle differential.
  • the torque distribution between the vehicle wheels is changed.
  • the planetary gear carrier of the first planetary gear can be rotationally fixedly carried by an intermediate shaft.
  • This can preferably be realized as an external hollow shaft.
  • the intermediate shaft, the transmission input shaft (as an inner hollow shaft) and the transmission side to each other coaxially and nested one inside the other.
  • the transmission output shaft may be formed as an outer hollow shaft in which the torque distribution output shaft is arranged (as an inner hollow shaft), within which the transmission-side stub shaft is guided.
  • the third planetary gear is integrated into the load path only when switched first hybrid stage. Otherwise, the third planetary gear remains load-free when the second hybrid stage is switched or when the torque distribution gear stage is engaged.
  • the third planetary gear has a sun gear which is non-rotatably mounted on the intermediate shaft, together with the already mentioned planet carrier of the first planetary gear.
  • the sun gear of the third planetary gear may mesh with planet gears carried by a planet carrier.
  • the planet gears may also be in mesh with a radially outer ring gear.
  • the planet carrier of the third planetary gear may be rotatably connected to the common Hohlradwelle.
  • the ring gear of the third planetary gear can be braked or released from the transmission housing with the aid of a hybrid shifting element SH1.
  • the following constellation results when the first hybrid stage is switched:
  • the ring gear of the third planetary gear is braked by means of the hybrid shift element SH1 on the transmission housing.
  • a load path is formed by the additional drive machine to the first planetary gear and from there via the planet carrier and via the intermediate shaft to the sun gear of the third planetary gear.
  • the load path continues to the common ring gear shaft and via the planet carrier of the second planetary gear and the hybrid output flange up to the input side of the axle differential.
  • the omentenver discourages switching element STV can be realized as a clutch, by means of which the planet carrier of the first planetary gear with the torque distribution output flange is detachable.
  • the torque distribution switching element STV can be realized as a shift sleeve, which is rotatably disposed with its internal toothing and axially displaceable between a neutral position and a shift pitch on an external toothing of the torque distribution Abtriebsflansches. In the neutral position of the torque distribution output flange is decoupled from the planet carrier of the first planetary gear. In the shift pitch, the shift sleeve for torque transmission is in addition with an external toothing of the planet carrier in meshing engagement.
  • the first hybrid switching element HSE1 and the second hybrid switching element HSE2 may be two independent switching elements or, alternatively, may be combined to form a common hybrid switching element HSE.
  • the common hybrid switching element HSE be realized as an axially mutually adjustable shift sleeve and be adjustable from its neutral position either in the first hybrid gear H1 or in the second hybrid gear H2.
  • Figure 1 is a schematic representation of a drive device for a vehicle rear axle of a two-lane vehicle
  • FIGS. 2 to 4 are views according to FIG. 1 with the driving torque flux shown when the second hybrid gear stage is switched on (FIG. 2), with the gear shift gear stage switched on (FIG. 3) and with the first hybrid gear shift engaged (FIG. 4); and 5 shows a drive arrangement according to a second embodiment.
  • FIG. 1 shows, roughly schematically, a transmission structure of a drive device for a vehicle rear axle HA of a two-lane vehicle.
  • the drive device indicated in FIG. 1 may be part of an all-wheel drive in which a front-side internal combustion engine, not shown, drives off the front wheels of the vehicle as a primary drive machine via a transmission and a center differential and a front axle.
  • the middle obstacle may be connected to the input side 13 of a rear axle differential 3 via a cardan shaft and via a bevel drive 4.
  • a clutch K is connected, by means of which the rear axle HA is driven decoupled from the propeller shaft.
  • the Schuachsd ifferenziai 3 is on the output side on both sides arranged stub shafts 5, 7 drivingly coupled to the vehicle rear wheels 9 of the vehicle rear axle HA.
  • the Hinterachsd ifferenziai 3 is a Planetenendifferenziai with a Ravigneaux wheelset, in the planetary wheels 1 1 of a first planetary gear both with a radially outer ring gear 13, which forms the input side of the axle differential 3, as well as planetary gears 15 of a second Mesh planetary gear set.
  • the planetary gears 1 1 of the first planetary gear set meshing with a first, large sun gear 17.
  • the planetary gears 15 of the second planetary gear set are in meshing engagement with a second, small sun gear 19.
  • Both planetary gear sets are rotatably mounted on a common planet tenradisme 21, the rotatably seated on a transmission-free flange shaft 5 sits.
  • the second, small sun gear 19 is non-rotatably mounted on the gearbox-side flange shaft 7, while the first, large sun gear 17 rotatably seated on a torque distribution output shaft 23, which leads into the superposition gear 25.
  • the rear axle HA has an already mentioned superposition gear 25 and an electric machine 26.
  • the superposition gearing 25 is in a in a hybrid mode or in a torque distribution mode (ie, electronic torque vectoring or cross-blocking function), as will be described later.
  • a drive torque generated by the electric machine 26 is coupled in a uniform manner to the two stub shafts 5, 7 via the superposition gearing 25 and via the rear differential 3.
  • the hybrid mode is purely electric motor feasible or in combination of the electric machine 26 with the internal combustion engine (for example, for a boost function).
  • the drive torque generated by the electric machine 26 is conducted not only to the input side (ie, the ring gear 13) of the axle differential 3, but also via the superposition gear 25 to the first, large sun gear 17 of the axle differential 3, by a torque distribution to the two Rear wheels 9 to change.
  • the introduction into the first, large sun gear 17 takes place via a torque distribution flange 67 seated on the torque distribution output shaft 23.
  • the torque distribution between the vehicle wheels 9 takes place depending on the magnitude and the direction of rotation of the drive torque generated by the electric machine 26.
  • the superposition gearing 25 accordingly has an input-side, first planetary gearing PG1, a second planetary gearing PG2 and a third planetary gearing PG3, which are aligned directly adjacent to one another and coaxially with one another in the vehicle equator y the transmission side flange shaft 7 are arranged.
  • the middle, first planetary gear PG1 is rotatably connected with its sun gear 35 (acts as an input element) with a driven by the electric machine 26 transmission input shaft 36.
  • the input-side first planetary gear PG1 can be braked or released from a transmission housing 41 by means of its planetary gear carrier 39, which carries planetary gears 37, via a hybrid switching element SH2.
  • first planetary gear PG1 on a radially outer ring gear 43, which meshes with the planetary gears 37 and is an integral part of a ring gear 45.
  • the planetary Wheel carrier 39 of the first planetary gear PG1 is rotatably connected to an intermediate shaft 47, together with a fixed brake flange 49 which cooperates with the hybrid switching element HS2.
  • the gearbox-side, second planetary gear PG2 has a radially outer ring gear 51, which sits together with the ring gear 43 of the first planetary gear PG1 rotatably on the common ring gear 45.
  • the ring gear 51 meshes with radially inner planet gears 53, which are rotatably mounted on a planet carrier 55 and in mesh with a sun gear 57.
  • the sun gear 57 of the second planetary gear PG2 is rotatably connected to a housing wall of the transmission housing 41.
  • the planetary gear carrier 55 has a hybrid output flange 59, which sits non-rotatably on a transmission output shaft 61, which is connected in a rotationally fixed manner to the input-side ring gear 13 of the axle differential 3 via a connecting flange 63.
  • the third planetary gear PG3 has in Figure 1, a sun gear 68 which is rotatably mounted on the intermediate shaft 47 together with the planet carrier 39 of the first planetary gear PG1 and the fixed brake flange 49.
  • the sun gear 68 meshes with planetary gears 69 which are carried by a planet carrier 71 and which are also in mesh with a radially outer ring gear 73.
  • the planet carrier 71 is thereby connected in a rotationally fixed manner to the common ring gear shaft 45, while the ring gear 73 can be braked or released from the gear housing 41 by means of a hybrid shifting element SH1.
  • the transmission input shaft 36 is connected via a single-stage spur gear 40, which acts as a counter gear, to the electric machine 26, which is positioned axially parallel to the stub shafts 5, 7.
  • the intermediate shaft 47 is realized as an outer hollow shaft, within which the transmission input shaft 36 (as an inner hollow shaft) is arranged coaxially.
  • the transmission output shaft 61 is formed as an outer hollow shaft within which the torque distribution output shaft 23 extends (as an inner hollow shaft). Within this, the transmission-side flange shaft 7 extends.
  • the second hybrid gear stage H2 is connected.
  • the second hybrid gear stage H2 is exemplarily designed as a CO2-optimized driving gear, which can be inserted at higher driving speeds.
  • the parking brake flange 49 is fixed to the housing by means of the switching element SH2 fixed to the transmission housing 41. This results in a load path without power branching, in which the drive torque generated by the electric machine 26 is first introduced via the countershaft 40 and via the transmission input shaft 36 into the sun gear 35 of the first planetary gear set PG1.
  • the planet carrier 39 of the first planetary gear PG1 which is braked via the hybrid shift element SH2, acts as a reaction element, via which the drive torque is conducted to the common ring gear shaft 45. From there, the load path via the planet carrier 55 of the second planetary gear PG2 and its hybrid output flange 59 leads to the input side ring gear 13 of the axle differential 3. From there, the drive torque over the Ravigneaux set evenly distributed to the two stub shafts 5, 7.
  • the load paths are indicated by a solid line, while loss power load paths, through which a reactive power passes, are indicated by a dash-dotted line.
  • FIG. 3 shows a further driving situation in which, in contrast to FIG.
  • the superposition gearing 25 is not operated in hybrid mode, but rather in the torque distribution mode. This mode is activated approximately during cornering in order to achieve a moment difference between the stub shafts 5, 7.
  • the two hybrid switching elements HS1, HS2 are released, while the torque distribution switching element STV is connected.
  • a load path results, in which the drive torque generated by the electric machine 26 is first introduced into the first planetary gear PG1.
  • a power split takes place on its planet carrier 39, in which a first partial path leads via the common ring gear shaft 45 to the second planetary gear PG 2 and continues from its hybrid output flange 59 to the axle differential input side (ring gear 13).
  • a second partial path is obtained via the closed torque distribution switching element STV, the torque distribution output flange 67 and via the torque distribution output shaft 23 to the first, large sun gear 17 of the axle differential 3.
  • the sense of rotation and the magnitude of the drive torque generated by the electric machine 26 It is designed so that in the first planetary gear set of the axle differential, a moment is fed or removed therefrom, whereby a torque distribution between the two stub shafts 5, 7 changes.
  • the torque distribution switching element STV is realized as a clutch by means of which the planet carrier 39 of the first planetary gear PG1 can be coupled to the torque distribution output flange 67.
  • the torque distribution switching element STV is realized as a shift sleeve. This is rotatably with its internal toothing and arranged axially displaceable between a neutral position and a switching position on an external toothing of the Moms tenistration Abtriebsflansches 67.
  • the torque distribution output flange 67 is decoupled from the planet carrier 39 of the first planetary gear PG1.
  • the shift sleeve allows a torque transmission between the planet carrier 39 of the first planetary gear PG1 and the momentum distribution output flange 67th
  • the shift sleeve is axially adjustable in the figure 5 by means of a shift fork 75.
  • the shift fork 75 is supported by a shift rail 77, which extends in the axial direction through the transmission gear 25.
  • the switching movement is initiated.
  • the first hybrid switching element HSE1 and the second hybrid switching element HSE2 are combined to form a common hybrid switching element HSE.
  • the common hybrid switching element HSE is realized as an axially mutually adjustable shift sleeve, which is adjustable from its neutral position either in the first hybrid gear H1 or in the second hybrid gear H2.
  • the common hybrid shifting element HSE couples the ring gear 73 of the third planetary gear PG3 to a housing wall 81 of the gearbox 41.
  • the common hybrid switching element HSE couples the ring gear 73 of the third planetary gear PG3 with an outer shaft 83 which is rotatably connected to the planet 55 of the second planetary gear PG2.
  • the intermediate shaft 47 carries only the sun gear 68 of the third planetary gear PG3 and the planet carrier 39 of the first planetary gear PG1, but not the fixed brake flange 49 shown in FIGS.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeugachse, insbesondere Hinterachse (HA), eines zweispurigen Fahrzeugs, wobei die Fahrzeugachse (HA) ein Achsdifferenzial (3) aufweist, das eingangsseitig mit einer Primär-Antriebsmaschine verbindbar ist und ausgangsseitig über beidseitig angeordnete Flanschwellen (5, 7) mit Fahrzeugrädern (9) der Fahrzeugachse (HA) verbindbar ist, wobei der Fahrzeugachse (HA) eine zusätzliche Antriebsmaschine (26) und ein schaltbares Überlagerungsgetriebe (25) zugeordnet ist, das in eine Momentenverteilungs-Gangstufe (TV) schaltbar ist, in der ein von der zusätzlichen Antriebsmaschine (26) erzeugtes Antriebsmoment erzeugt wird, in Abhängigkeit von dessen Größe und Drehrichtung eine Momentenverteilung auf die beiden Fahrzeugräder (9) änderbar ist, und in einen Hybrid-Modus schaltbar ist, in dem das von der zusätzlichen Antriebsmaschine (26) generierte Antriebsmoment über das Achsdifferenzial (3) gleichmäßig verteilt auf beide Flanschwellen (5, 7) der Fahrzeugräder (9) einkoppelbar ist. Erfindungsgemäß weist das Überlagerungsgetriebe (25) drei miteinander gekoppelte Planetengetriebe (PG1, PG2, PG3) auf. Bei einer geschalteten ersten Hybrid-Gangstufe (H1), insbesondere ein Anfahrgang, wird ein Lastpfad im Überlagerungsgetriebe (25) gebildet, in dem alle drei Planetengetriebe (PG1, PG2, PG3) eingebunden sind. Entweder bei geschalteter Momentenverteilungs-Gangstufe (TV) oder bei einer geschalteten zweiten Hybrid-Gangstufe (H2) wird ein Lastpfad im Überlagerungsgetriebe (25) gebildet, in dem genau zwei Planetengetriebe (PG1, PG2) eingebunden sind.

Description

Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeugachse eines zweispurigen Fahrzeugs
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeugachse, insbesondere Hinterachse, eines zweispurigen Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 . Aus der DE 10 2014 015 793 A1 ist eine gattungsgemäße Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeug-Hinterachse bekannt, die ein Achsdifferenzial aufweist, das eingangsseitig mit einer Primär-Antriebsmaschine (zum Beispiel Brennkraftmaschine) verbindbar ist und ausgangsseitig mit beidseitig angeordneten Flanschwellen mit Fahrzeugrädern der Fahrzeugachse verbindbar ist. Der Fahrzeugachse ist eine zusätzliche Antriebsmaschine (insbesondere Elektromaschine) sowie ein schaltbares Überlagerungsgetriebe zugeordnet. Das Überlagerungsgetriebe kann in eine Momentenverteilungs-Gangstufe schaltbar sein, in der ein von der zusätzlichen Antriebsmaschine erzeugtes Antriebsmoment erzeugt wird, in Abhängigkeit von dessen Größe und Dreh- richtung eine Momentenverteilung auf die beiden Fahrzeugräder änderbar ist. Alternativ dazu ist das Überlagerungsgetriebe in einen Hybrid-Modus schaltbar, in dem das von der zusätzlichen Antriebsmaschine generierte Antriebsmoment in einer schaltbaren Hybrid-Gangstufe über das Achsdifferenzial gleichmäßig verteilt auf beide Flanschwellen der Fahrzeugräder einkop- pelbar ist. Bei bestimmten Fahrsituationen, zum Beispiel bei einer Kurvenfahrt, kann durch eingelegter Momentenverteilungs-Gangstufe das Fahrverhalten durch eine Drehmoment-Umverteilung (Torque-Vectoring oder Quersperrenfunktion) unterstützt werden. So kann bei einer Kurvenfahrt am Kurveneingang ein Antriebsmoment zum kurvenäußeren Fahrzeugrad verlagert werden (Torque-Vectoring). Alternativ/zusätzl ich kann bei der Kurvenfahrt am Kurvenausgang das Antriebsmoment zum kurveninneren Fahrzeugrad verlagert werden (Quersperrenfunktion). Demgegenüber kann bei aktiviertem Hybrid-Modus zum Beispiel eine Boost-Funktion erfolgen.
In der obigen DE 10 2014 015 793 A1 weist das Überlagerungsgetriebe insgesamt drei Planetengetriebe auf, die über zwei Bremsen schaltbar sind, um den Hybrid-Modus oder den Momentenverteilungs-Modus bereitzustellen, wodurch sich insgesamt eine bauraumintensive Anordnung ergibt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeugachse eines zweispurigen Fahrzeugs bereitzustellen, die im Vergleich zum Stand der Technik bauraumreduzierter aufgebaut ist, und bei der mit einfachen Mitteln eine Funktionserweiterung/-reduzierung ermöglicht ist, und zwar bei geringerem Bauraumbedarf sowie bei gesteigerter Fahrdynamik.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 sind die drei Planetengetriebe im Überlagerungsgetriebe so miteinander gekoppelt, dass bei geschalteter erster Hybrid-Gangstufe ein Lastpfad im Überlagerungsgetriebe gebildet ist, in dem alle drei Planetengetriebe eingebunden sind. Bei geschal- teter zweiter Hybrid-Gangstufe sowie bei geschalteter Momentenverteilungs- Gangstufe ist dagegen ein Lastpfad im Überlagerungsgetriebe gebildet, in dem genau zwei Planetengetriebe eingebunden sind. Auf diese Weise können in der ersten Hybrid-Gangstufe und in der zweiten Hybrid-Gangstufe sowie in der Momentenverteilungs-Gangstufe in einfacher Weise unterschiedli- che Übersetzungen realisiert werden. Bei geschalteter zweiter Hybrid- Gangstufe wird der Lastpfad ohne Leistungsverzweigung gebildet. Mit der Erfindung können in der ersten Hybrid-Gangstufe und in der zweiten Hybrid-Gangstufe in einfacher Weise unterschiedliche Übersetzungen realisiert werden. In einer technischen Umsetzung können die drei Planetengetriebe in der Reihe hintereinander koaxial zur Flanschwelle angeordnet sein. Das erste, getriebeeingangsseitige Planetengetriebe kann mit seinem Eingangselement, das heißt einem Sonnenrad, mit einer von der zusätzlichen Antriebsmaschine angetriebenen Getriebeeingangswelle drehfest verbunden sein. Ein zweites, getriebeausgangsseitiges Planetengetriebe kann an seinem Ausgangselement, das heißt einen, Planetenräder tragenden Planetenrad- träger, einen Hybrid-Abtriebsflansch aufweisen, der drehfest auf einer Getriebeausgangswelle sitzt, die mit einer Eingangsseite des Achsdifferenziais trieblich verbunden ist.
Im Hinblick auf eine Drehmomentwandlung ist es bevorzugt, wenn die zusätzliche Antriebsmaschine über eine Vorgelegestufe mit der Getriebeeingangswelle gekoppelt ist. Die zusätzliche Antriebsmaschine kann aus Bauraumgründen bevorzugt achsparallel zur Flanschwelle angeordnet sein, wo- bei die Vorgelegestufe beispielhaft eine einstufige Stirnradstufe sein kann.
Das eingangsseitige, erste Planetengetriebe kann mit seinem, Planetenräder tragenden Planetenradträger über ein Hybrid -Schaltelement SH2 an einem Getriebegehäuse festbremsbar oder davon lösbar sein. Das erste Planeten- getriebe kann ein radial äußeres Hohlrad aufweisen, das mit den Planetenrädern des ersten Planetengetriebes kämmt. In gleicher Weise kann auch das zweite Planetengetriebe ein radial äußeres Hohlrad aufweisen, das mit den Planetenrädern des zweiten Planetengetriebes kämmt. Die beiden Hohlräder der ersten und zweiten Planetengetriebe können bevorzugt auf einer gemeinsamen Hohlradwelle drehfest angeordnet sein. Zudem kann das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes gehäusefest am Getriebegehäuse angebunden sein. Bei der obigen Getriebestruktur ergibt sich bei geschalteter zweiter Hybridstufe H2 die folgende Konstellation: So kann der Pianetenradtrager des ersten Planetengetriebes mittels des Hybrid-Schaltelementes SH2 am Getriebegehäuse festgebremst sein. In diesem Fall bildet sich ein Lastpfad bzw. ein Antnebsmomentenfluss von der zusätzlichen Antriebsmaschine über das erste Planetengetriebe und das zweite Planetengetriebe bis zur Eingangsseite des Achsdifferenzials.
In einer konkreten Ausführungsvariante kann das obige Achsdifferenzial ei- nen Ravigneaux-Satz aufweisen, bei dem Planetenräder eines ersten Planetenradsatzes sowohl mit einem radial äußeren Hohlrad, das die Eingangsseite des Achsdifferenzials bildet, als auch mit Planetenrädern eines zweiten Planetenradsatzes kämmen. Zudem kämmen die Planetenräder des ersten Planetensatzes mit einem ersten, großen Sonnenrad. Die Planetenräder des zweiten Planetenradsatzes sind dagegen außer Zahneingriff mit dem äußeren Hohlrad und kämmen mit einem zweiten, kleinen Sonnenrad, das axial benachbart zum ersten, großen Sonnenrad positioniert ist. Die beiden Planetenradsätze sind in einem solchen Ravigneaux-Satz in bekannter Weise an einem gemeinsamen Planetenradträger drehgelagert. Ein solches Achsdiffe- renzial kann wie folgt mit dem Überlagerungsgetriebe verschaltet sein: So kann das erste, große Sonnenrad auf einer Momentenverteilungs- Abtriebswelle drehfest angeordnet sein, während das zweite, kleine Sonnenrad drehfest auf der einen (getriebeseitigen) Flanschwelle sitzt und der gemeinsame Planetenradträger drehfest auf der anderen (getriebefernen) Flanschwelle sitzt.
Die oben erwähnte Momentenverteilungs-Abtriebswelle kann einen Momen- tenverteilungs-Flansch drehfest tragen. Dieser kann über ein erstes Momen- tenverteilungs-Schaltelement STV trieblich mit dem Planetenradträger des ersten Planetengetriebes gekoppelt sein oder davon entkoppelt sein.
Bei geschalteter Momentenverteilungs-Gangstufe TV ergibt sich folgendes: So kann der Momentenverteilungs-Flansch bei betätigtem Momentenvertei- lungs-Schaltelement STV mit dem Planetenradträger des ersten Planetenge- triebes gekoppelt sein. In diesem Fall ergibt sich ein Lastpfad ausgehend von der zusätzlichen Antriebsmaschine in das erste Planetengetriebe. Am Plane- tenradträger des ersten Planetengetriebes PG1 erfolgt eine Leistungsverzweigung, bei der ein erster Teilpfad über die gemeinsame Hohlradwelle zum zweiten Planetengetriebe PG2 und von dessen Hybrid-Abtriebsflansch zur Achsdifferenzial-Eingangsseite führt. Ein zweiter Teilpfad wird über das geschlossene Momentenverteilungs-Schaltelement STV sowie über die Mo- mentenverteilungs-Abtriebswelle zum ersten, großen Sonnenrad des Achs- differenzials geführt.
In der obigen Momentenverteilungs-Gangstufe TV wird somit das von der zusätzlichen Antriebsmaschine generierte Antriebsmoment nicht nur zur Achsdifferenzial-Eingangsseite, sondern auch zum ersten, großen Sonnenrad des Achsdifferenzials geleitet. In Abhängigkeit vom Betrag sowie der Drehrichtung des in das erste, große Sonnenrad eingeleiteten Antriebsmoments wird die Momentenverteilung zwischen den Fahrzeugrädern verändert.
In einer weiteren, bauraumgünstigen Ausführungsvariante kann der Plane- tenradträger des ersten Planetengetriebes drehfest von einer Zwischenwelle getragen sein. Diese kann bevorzugt als eine Außenhohlwelle realisiert werden. In diesem Fall kann die Zwischenwelle, die Getriebeeingangswelle (als eine Innenhohlwelle) und die getriebeseitige zueinander koaxial sowie ineinander verschachtelt angeordnet sein.
In gleicher Weise kann auch die Getriebeausgangswelle als eine Außenhohlwelle ausgebildet sein, in der die Momentenverteilungs-Abtriebswelle (als eine Innenhohlwelle) angeordnet ist, innerhalb der die getriebeseitige Flanschwelle geführt ist.
Wie oben erwähnt, wird das dritte Planetengetriebe lediglich bei geschalteter erster Hybridstufe in den Lastpfad eingebunden. Ansonsten bleibt das dritte Planetengetriebe bei geschalteter zweiter Hybridstufe oder bei geschalteter Momentenverteilungs-Gangstufe lastfrei. Das dritte Planetengetriebe weist ein Sonnenrad auf, das drehfest auf der Zwischenwelle sitzt, und zwar zusammen mit dem bereits erwähnten Planetenradträger des ersten Planetengetriebes. Das Sonnenrad des dritten Planetengetriebes kann mit Planetenrädern kämmen, die von einem Planetenradträger getragen sind. Die Plane- tenräder können zudem in Zahneingriff mit einem radial äußeren Hohlrad sein. Bevorzugt kann der Planetenradträger des dritten Planetengetriebes drehfest an der gemeinsamen Hohlradwelle angebunden sein. Demgegenüber kann das Hohlrad des dritten Planetengetriebes mit Hilfe eines Hybrid - Schaltelementes SH1 am Getriebegehäuse festgebremst oder davon gelöst werden.
Bei der oben definierten Getriebestruktur ergibt sich bei geschalteter erster Hybridstufe die folgende Konstellation: So ist in der ersten Hybridstufe H1 das Hohlrad des dritten Planetengetriebes mittels des Hybrid- Schaltelementes SH1 am Getriebegehäuse festgebremst. In diesem Fall bildet sich ein Lastpfad von der zusätzlichen Antriebsmaschine zum ersten Planetengetriebe und von dort über dessen Planetenradträger sowie über die Zwischenwelle zum Sonnenrad des dritten Planetengetriebes. Vom Planetenradträger des dritten Planetengetriebes führt der Lastpfad weiter zur ge- meinsamen Hohlradwelle sowie über den Planetenradträger des zweiten Planetengetriebes und dem Hybrid-Abtriebsflansch bis zu Eingangsseite des Achsdifferenziais. Am Hohlrad des ersten Planetengetriebes ergibt sich eine Leistungsverzweigung, bei der ein Hauptleistungspfad in Richtung auf das zweite Planetengetriebe führt und ein Verlustpfad mit geringfügiger Blindleis- tung auf die Planetenräder des ersten Planetengetriebes abzweigt. Der so eintretende Leistungsverlust ergibt sich aufgrund der Trägheit der Planetenräder des ersten Planetengetriebes, wodurch die Hohlradwelle etwas abgebremst wird. Die abgeführte Blindleistung wird am Planetenradträger des ersten Planetengetriebes dem Hauptleistungspfad wieder zugeführt.
Das omentenverteilungs-Schaltelement STV kann als eine Schaltkupplung realisiert sein, mittels der der Planetenradträger des ersten Planetengetriebes mit dem Momentenverteilungs-Abtriebsflansch kuppelbar ist. Alternativ dazu kann das Momentenverteilungs-Schaltelement STV als eine Schaltmuffe realisiert sein, die mit ihrer Innenverzahnung drehfest sowie axial zwischen einer Neutral-Stellung und einer Schalt-Steilung verschiebbar auf einer Außenverzahnung des Momentenverteilungs-Abtriebsflansches angeordnet ist. In der Neutral-Stellung ist der Momentenverteilungs- Abtriebsflansch vom Planetenradträger des ersten Planetengetriebes entkoppelt. In der Schalt-Steilung ist die Schaltmuffe für eine Drehmomentübertragung zusätzlich mit einer Außenverzahnung des Planetenradträgers in Zahneingriff.
Das erste Hybrid-Schaltelement HSE1 und das zweite Hybrid-Schaltelement HSE2 können zwei voneinander unabhängige Schaltelemente sein oder alternativ dazu zu einem gemeinsamen Hybrid-Schaltelement HSE zusam- mengefasst sein. In diesem Fall kann das gemeinsame Hybrid- Schaltelement HSE als eine axial beidseitig verstellbare Schaltmuffe realisiert sein und aus seiner Neutral-Stellung entweder in die erste Hybrid- Gangstufe H1 oder in die zweite Hybrid-Gangstufe H2 verstellbar sein.
Nachfolgend sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der bei- gefügten Figuren beschrieben.
Es zeigen:
Figur 1 in einer schematischen Darstellung eine Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeug-Hinterachse eines zweispurigen Fahrzeugs;
Figuren 2 bis 4 jeweils Ansichten entsprechend der Figur 1 mit hervorge- hobenem Antriebsmomentenfluss bei geschalteter zweiter Hybrid-Gangstufe (Figur 2), bei geschalteter omentenver- teilungs-Gangstufe (Figur 3) und bei geschalteter erster Hybrid-Gangstufe (Figur 4); und Figur 5 eine Antriebsanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
In der Figur 1 ist grob schematisch eine Getriebestruktur einer Antriebsvor- richtung für eine Fahrzeug-Hinterachse HA eines zweispurigen Fahrzeugs gezeigt. Die in der Figur 1 angedeutete Antriebsvorrichtung kann Bestandteil eines Allradantriebes sein, bei dem eine nicht dargestellte frontseitige Brennkraftmaschine als Primär-Antriebsmaschine über ein Getriebe sowie ein Mit- tendifferenzial und ein Vorderachsd ifferenziai auf die Vorderräder des Fahr- zeugs abtreibt. Das Mittend ifferenziai kann über eine Kardanwelle sowie über einen Kegeltrieb 4 trieblich mit der Eingangsseite 13 eines Hinterachs- differenzials 3 verbunden sein. Zwischen dem Kegeltrieb 4 und der Eingangsseite 13 des Hinterachsdifferenzials 3 ist eine Kupplung K geschaltet, mittels der die Hinterachse HA trieblich von der Kardanwelle abkoppelbar ist.
Das Hinterachsd ifferenziai 3 ist ausgangsseitig über beidseitig angeordnete Flanschwellen 5, 7 mit den Fahrzeughinterrädern 9 der Fahrzeug- Hinterachse HA trieblich gekoppelt. In der Figur 1 ist das Hinterachsd ifferenziai 3 ein Planetendifferenziai mit einem Ravigneaux-Radsatz, bei dem Pla- netenräder 1 1 eines ersten Planetenradsatzes sowohl mit einem radial äußeren Hohlrad 13, das die Eingangsseite des Achsdifferenzials 3 bildet, als auch mit Planetenrädern 15 eines zweiten Planetenradsatzes kämmen. Zudem sind die Planetenräder 1 1 des ersten Planetenradsatzes in Zahneingriff mit einem ersten, großen Sonnenrad 17. Die Planetenräder 15 des zweiten Planetenradsatzes sind dagegen in Zahneingriff mit einem zweiten, kleinen Sonnenrad 19. Beide Planetenradsätze sind an einem gemeinsamen Plane- tenradträger 21 drehgelagert, der drehfest auf einer getriebefernen Flanschwelle 5 sitzt. Demgegenüber sitzt das zweite, kleine Sonnenrad 19 drehfest auf der getriebeseitigen Flanschwelle 7, während das erste, große Sonnen- rad 17 drehfest auf einer Momentenverteilungs-Abtriebswelle 23 sitzt, die in das Überlagerungsgetriebe 25 führt.
Die Hinterachse HA weist ein bereits erwähntes Überlagerungsgetriebe 25 sowie eine Elektromaschine 26 auf. Das Überlagerungsgetriebe 25 ist in ei- nem Hybrid-Modus oder in einem Momentenverteilungs-Modus (das heißt elektronisches Torque-Vectoring oder Quersperrenfunktion) betreibbar, wie es später beschrieben wird. Im Hybrid-Modus wird ein von der Elektroma- schine 26 generiertes Antriebsmoment über das Überlagerungsgetriebe 25 sowie über das Hinterachsdifferenzial 3 gleichmäßig verteilt auf die beiden Flanschwellen 5, 7 eingekoppelt. Der Hybrid-Modus ist rein elektromotorisch durchführbar oder in Kombination der Elektromaschine 26 mit der Brennkraftmaschine (zum Beispiel für eine Boost-Funktion). Im Momentenverteilungs-Modus wird das von der Elektromaschine 26 generierte Antriebsmoment nicht nur zur Eingangsseite (das heißt das Hohlrad 13) des Achsdifferenzials 3 geleitet, sondern auch über das Überlagergetriebe 25 zum ersten, großen Sonnenrad 17 des Achsdifferenzials 3, um eine Momentenverteilung auf die beiden Hinterräder 9 zu ändern. Die Einleitung in das erste, große Sonnenrad 17 erfolgt über einen auf der Momentenvertei- lungs-Abtriebswelle 23 sitzenden Momentenverteilungs-Flansch 67. In Abhängigkeit vom Betrag sowie der Drehrichtung des von der Elektromaschine 26 generierten Antriebsmomentes erfolgt die Momentenverteilung zwischen den Fahrzeugrädern 9.
Nachfolgend wird die Getriebestruktur des Überlagerungsgetriebes 25 anhand der Figur 1 erläutert: Demzufolge weist das Überlagerungsgetriebe 25 ein eingangsseitiges, erstes Planetengetriebe PG1 , ein zweites Planetengetriebe PG2 und ein drittes Planetengetriebe PG3 auf, die in der Fahrzeugqu- errichtung y unmittelbar nebeneinander sowie zueinander koaxial ausgerichtet auf der getriebeseitigen Flanschwelle 7 angeordnet sind. Das mittlere, erste Planetengetriebe PG1 ist mit seinem Sonnenrad 35 (wirkt als Eingangselement) mit einer von der Elektromaschine 26 angetriebenen Getriebeeingangswelle 36 drehfest verbunden. Das eingangsseitige erste Plane- tengetriebe PG1 ist mit seinem, Planetenräder 37 tragenden Planetenradträ- ger 39 über ein Hybrid-Schaltelement SH2 an einem Getriebegehäuse 41 festbremsbar oder davon lösbar. Zudem weist das erste Planetengetriebe PG1 ein radial äußeres Hohlrad 43 auf, das mit den Planetenrädern 37 kämmt und einstückiger Bestandteil einer Hohlradwelle 45 ist. Der Planeten- radträger 39 des ersten Planetengetriebes PG1 ist an einer Zwischenwelle 47 drehfest angebunden, und zwar zusammen mit einem Festbrems-Flansch 49, der mit dem Hybrid-Schaltelement HS2 zusammenwirkt. Das getriebeausgangsseitige, zweite Planetengetriebe PG2 weist ein radial äußeres Hohlrad 51 auf, das zusammen mit dem Hohlrad 43 des ersten Planetengetriebes PG1 drehfest auf der gemeinsamen Hohlradwelle 45 sitzt. Das Hohlrad 51 kämmt mit radial inneren Planetenrädern 53, die an einem Planetenradträger 55 drehgelagert sind sowie in Zahneingriff mit einem Son- nenrad 57 sind. In der Figur 1 ist das Sonnenrad 57 des zweiten Planetengetriebes PG2 drehfest an einer Gehäusewand des Getriebegehäuses 41 angebunden. Der Planetenradträger 55 weist einen Hybrid-Abtriebsflansch 59 auf, der drehfest auf einer Getriebeausgangswelle 61 sitzt, die über einen Verbindungsflansch 63 drehfest am eingangsseitigen Hohlrad 13 des Achs- differenzials 3 angebunden ist.
Auf der dem zweiten Planetengetriebe PG2 zugewandten Seite ist der Planetenradträger 39 des ersten Planetengetriebes PG1 mit einem Axial Steg 65 verlängert, der ein Momentenverteilungs-Schaltelement STV trägt. Dieses wirkt mit einem Momentenverteilungs-Abtriebsflansch 67 zusammen, der drehfest auf der bereits erwähnten Momentenverteilungs-Abtriebswelle 23 sitzt, die zum ersten, großen Sonnenrad 17 des Achsdifferenzials 3 führt.
Das dritte Planetengetriebe PG3 weist in der Figur 1 ein Sonnenrad 68 auf, das zusammen mit dem Planetenradträger 39 des ersten Planetengetriebes PG1 und dem Festbrems-Flansch 49 drehfest auf der Zwischenwelle 47 angeordnet ist. Das Sonnenrad 68 kämmt mit Planetenrädern 69, die von einem Planetenradträger 71 getragen sind und zudem in Zahneingriff mit einem radial äußeren Hohlrad 73 sind. Der Planetenradträger 71 ist dabei drehfest an der gemeinsamen Hohlradwelle 45 angebunden, während das Hohlrad 73 mittels eines Hybrid-Schaltelementes SH1 am Getriebegehäuse 41 festbremsbar oder davon lösbar ist. Die Getriebeeingangswelle 36 ist über eine einstufige Stirnradstufe 40, die als Vorgelege wirkt, mit der Elektromaschine 26 verbunden, die achsparallel zu den Flanschwellen 5, 7 positioniert ist. Zudem ist die Zwischenwelle 47 als eine Außenhohlwelle realisiert, innerhalb der die Getriebeeingangswelle 36 (als Innenhohlwelle) koaxial angeordnet ist. Innerhalb der Getriebeeingangswelle 36 erstreckt sich die getriebeseitige Flanschwelle 7. In gleicher Weise ist auch die Getriebeausgangswelle 61 als eine Außenhohlwelle ausgebildet, innerhalb der die Momentenverteilungs-Abtriebswelle 23 (als Innenhohlwelle) verläuft. Innerhalb dieser erstreckt sich die getriebeseitige Flanschwelle 7.
Um die Funktionsweise der Antriebsvorrichtung zu erläutern, wird anhand der Figur 2 eine Fahrsituation beschrieben, bei der die zweite Hybrid - Gangstufe H2 geschaltet ist. Vorliegend ist die zweite Hybrid -Gangstufe H2 exemplarisch als ein CO2-optimierter Fahrgang ausgelegt, der bei höheren Fahrgeschwindigkeiten einlegbar ist. Bei eingelegter zweiter Hybrid- Gangstufe H2 ist der Festbrems-Flansch 49 mittels des Schaltelementes SH2 gehäusefest am Getriebegehäuse 41 angebunden. Dadurch ergibt sich ein Lastpfad ohne Leistungsverzweigung, bei dem das von der Elektroma- schine 26 erzeugte Antriebsmoment zunächst über das Vorgelege 40 und über die Getriebeeingangswelle 36 in das Sonnenrad 35 des ersten Planetengetriebes PG1 eingeleitet wird. Der über das Hybrid-Schaltelement SH2 festgebremste Planetenradträger 39 des ersten Planetengetriebes PG1 wirkt als eine Reaktionselement, über das das Antriebsmoment zur gemeinsamen Hohlradwelle 45 geleitet wird. Von dort führt der Lastpfad über den Planetenradträger 55 des zweiten Planetengetriebes PG2 sowie dessen Hybrid- Abtriebsflansch 59 zum eingangsseitigen Hohlrad 13 des Achsdifferenzials 3. Von dort wird das Antriebsmoment über den Ravigneaux-Satz gleichmäßig auf die beiden Flanschwellen 5, 7 verteilt. In der Figur 2 (und auch in den weiteren Figuren 3, 4 und 5) sind die Lastpfade mit durchgezogener Linie eingezeichnet, während Verlustleistungs-Lastpfade, durch die eine Blindleistung geht, mit strichpunktierter Linie angedeutet sind. In der Figur 3 ist eine weitere Fahrsituation gezeigt, bei der im Unterschied zur Figur 2 das Überlagerungsgetriebe 25 nicht im Hybrid -Modus betrieben ist, sondern vielmehr im Momentenverteilungs-Modus. Dieser Modus ist etwa bei einer Kurvenfahrt aktiviert, um zwischen den Flanschwellen 5, 7 eine Momentendifferenz zu erzielen. Im Momentenverteilungs-Modus sind die beiden Hybrid-Schaltelemente HS1 , HS2 gelöst, während das Momentenver- teilungs-Schaltelement STV geschaltet ist. Demzufolge ergibt sich ein Lastpfad, bei dem das von der Eiektromaschine 26 erzeugte Antriebsmoment zunächst in das erste Planetengetriebe PG1 eingeleitet wird. An dessen Pla- netenradträger 39 erfolgt eine Leistungsverzweigung, bei der ein erster Teilpfad über die gemeinsame Hohlradwelle 45 zum zweiten Planetengetriebe PG2 führt und von dessen Hybrid-Abtriebsflansch 59 weiter zur Achsdiffe- renzial-Eingangsseite (Hohlrad 13) führt. Ein zweiter Teilpfad ergibt sich über das geschlossene Momentenverteilungs-Schaltelement STV, den Momen- tenverteilungs-Abtriebsflansch 67 sowie über die Momentenverteilungs- Abtriebswelle 23 zum ersten, großen Sonnenrad 17 des Achsdifferenzials 3. Der Drehsinn und der Betrag des von der Eiektromaschine 26 erzeugten Antriebsmomentes ist dabei so ausgelegt, dass in dem ersten Planetenradsatz des Achsdifferenzials ein Moment eingespeist oder davon entnommen wird, wodurch sich eine Momentenverteilung zwischen den beiden Flanschwellen 5, 7 ändert.
In der Figur 4 ist eine weitere Fahrsituation angedeutet, bei der die erste Hybrid-Gangstufe H1 geschaltet ist, die exemplarisch als ein Anfahrgang ausgelegt sein kann. Demnach ist in der Figur 4 das Hohlrad 73 des dritten Planetengetriebes PG mittels des Hybrid-Schaltelementes SH1 am Getriebegehäuse 41 festgebremst. Dadurch ergibt sich ein Lastpfad von der Eiektromaschine 26 zum ersten Planetengetriebe PG1 und von dort über dessen Planetenradträger 39 sowie der Zwischenwelle 47 zum Sonnenrad 68 des dritten Planetengetriebes PG3. Über dessen Planetenradträger 71 führt der Lastpfad zur gemeinsamen Hohlradwelle 45 bis zum ausgangsseitigen zweiten Planetengetriebe PG2. Von dort wird das Antriebsmoment über den Hybrid-Abtriebsflansch 59 weiter bis zur Eingangsseite (Hohlrad 13) des Achsdifferenzials 3 geleitet. Wie aus der Figur 4 durch strichpunktierte Linie hervorgeht, stellt sich am Hohlrad 43 des ersten Plantengetriebes PG1 eine Leistungsverzweigung ein, bei der eine geringfügige Verlustleitung vom oben definierten Hauptlastpfad in Richtung auf die Planetenräder 37 des ersten Planetengetriebes 1 abge- zweigt wird. Die Verlustleistung wird am Planetenradträger 39 des ersten Planetengetriebes PG1 dem Hauptleistungspfad wieder zugeführt.
In den Figuren 1 bis 4 ist das Momentenverteilungs-Schaltelement STV als eine Schaltkupplung realisiert, mittels der der Planetenradträger 39 des ers- ten Planetengetriebes PG1 mit dem Momentenverteilungs-Abtriebsflansch 67 kuppelbar ist. Im Gegensatz dazu ist in der Figur 5 das Momentenvertei- lungs-Schaltelement STV als eine Schaltmuffe realisiert. Diese ist mit ihrer Innenverzahnung drehfest sowie axial zwischen einer Neutral-Stellung und einer Schaltstellung verschiebbar auf einer Außenverzahnung des Momen- tenverteilungs-Abtriebsflansches 67 angeordnet. In der dargestellten Neutral- Stellung ist der Momentenverteilungs-Abtriebsflansch 67 vom Planetenradträger 39 des ersten Planetengetriebes PG1 entkoppelt. In der Schalt- Stellung ermöglicht die Schaltmuffe eine Drehmomentübertragung zwischen dem Planetenradträger 39 des ersten Planetengetriebes PG1 und dem Mo- mentenverteilungs-Abtriebsflansch 67.
Die Schaltmuffe ist in der Figur 5 mittels einer Schaltgabel 75 axial verstellbar ist. Zur Übertragung einer Schaltbewegung ist die Schaltgabel 75 von einer Schaltschiene 77 getragen, die sich in Axialrichtung durch das Übertra- gungsgetriebe 25 erstreckt. An dem schaltgabelfernen Ende 79 der Schaltschiene 77 wird die Schaltbewegung eingeleitet.
Zudem ist in der Figur 5 - im Gegensatz zu den Figuren 1 bis 4 - das erste Hybrid-Schaltelement HSE1 und das zweite Hybrid-Schaltelement HSE2 zu einem gemeinsamen Hybrid-Schaltelement HSE zusammengefasst. Das gemeinsame Hybrid-Schaltelement HSE ist als eine axial beidseitig verstellbar Schaltmuffe realisiert, die aus ihrer Neutral-Stellung entweder in die erste Hybrid-Gangstufe H1 oder in die zweite Hybrid-Gangstufe H2 verstellbar ist. Bei eingelegter erster Hybrid-Gangstufe H1 koppelt das gemeinsame Hybrid- Schaltelement HSE das Hohlrad 73 des dritten Planetengetriebes PG3 mit einer Gehäusewand 81 des Getriebegehäuses 41 . Bei eingelegter zweiter Hybrid-Gangstufe H2 koppelt das gemeinsame Hybrid-Schaltelement HSE das Hohlrad 73 des dritten Planetengetriebes PG3 mit einer Außen welle 83, die drehfest am Planetenradträger 55 des zweiten Planetengetriebes PG2 angebunden ist.
Im Unterschied zu den Figuren 1 bis 4 trägt in der Figur 5 die Zwischenwelle 47 nur das Sonnenrad 68 des dritten Planetengetriebe PG3 und den Planetenradträger 39 des ersten Planetengetriebes PG1 , nicht jedoch den in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Festbrems-Flansch 49.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeugachse, insbesondere Hinterachse (HA), eines zweispurigen Fahrzeugs, wobei die Fahrzeugachse (HA) ein Achsdifferenzial (3) aufweist, das eingangsseitig mit einer Primär- Antriebsmaschine verbindbar ist und ausgangsseitig über beidseitig angeordnete Flanschwellen (5, 7) mit Fahrzeugrädern (9) der Fahrzeugachse (HA) verbindbar ist, wobei der Fahrzeugachse (HA) eine zusätzliche Antriebsmaschine (26) und ein schaltbares Überlagerungsgetriebe (25) zugeordnet ist, das in eine Momentenverteilungs- Gangstufe (TV) schaltbar ist, in der ein von der zusätzlichen Antriebsmaschine (26) erzeugtes Antriebsmoment erzeugt wird, in Abhängigkeit von dessen Größe und Drehrichtung eine Momentenverteilung auf die beiden Fahrzeugräder (9) änderbar ist, und in einen Hybrid-Modus schaltbar ist, in dem das von der zusätzlichen Antriebsmaschine (26) generierte Antriebsmoment über das Achsdifferenzial (3) gleichmäßig verteilt auf beide Flanschwellen (5, 7) der Fahrzeugräder (9) einkop- pelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlagerungsgetriebe (25) drei miteinander gekoppelte Planetengetriebe (PG1 , PG2, PG3) aufweist, und dass bei einer geschalteten ersten Hybrid-Gangstufe (H1 ), insbesondere ein Anfahrgang, ein Lastpfad im Überlagerungsgetriebe (25) gebildet ist, in dem alle drei Planetengetriebe (PG1 , PG2, PG3) eingebunden sind, und dass entweder bei geschalteter Momen- tenverteilungs-Gangstufe (TV) oder bei einer geschalteten zweiten Hybrid-Gangstufe (H2) ein Lastpfad im Überlagerungsgetriebe (25) gebildet ist, in dem genau zwei Planetengetriebe (PG1 , PG2) eingebunden sind.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die drei Planetengetriebe (PG1 , PG2, PG3) in Reihe hintereinander koaxial zur Flanschwelle (5, 7) angeordnet sind, und dass ein erstes ge- triebeeingangsseitiges Planetengetriebe (PG1 ) mit seinem Eingangselement, das heißt Sonnenrad (35), mit einer von der zusätzli- chen Antriebsmaschine (26) angetriebenen Getriebeeingangswelle (36) drehfest verbunden ist, und dass ein zweites getriebeausgangsseitiges Planetengetriebe (PG2) mit seinem Ausgangselement, das heißt ein, Planetenräder (53) tragender Pianetenradtrager (55) drehfest auf einer Getriebeausgangswelle (61 ) angeordnet ist, die mit einer Eingangsseite
(13) des Achsdifferenzials (3) trieblich verbunden ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das eingangsseitige erste Planetengetriebe (PG1 ) mit seinem, Planetenräder (37) tragenden Planetenradträger (39) über ein Schaltelement (SH2) an einem Getriebegehäuse (41 ) festbremsbar oder davon lösbar ist, und dass ein Hohlrad (43) des ersten Planetengetriebes (PG1 ) und ein Hohlrad (51 ) des zweiten Planetengetriebes (PG2) auf einer gemeinsamen Hohlradwelle (45) drehfest angeordnet sind, und dass das Sonnenrad (57) des zweiten Planetengetriebes (PG2) gehäusefest ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Hybridstufe (H2) der Planetenradträger (55) des zweiten Planetengetriebes (PG2) mittels des Schaltelements (SH2) am Getriebegehäuse (41 ) festgebremst ist, so dass sich ein Lastpfad von der zusätzlichen Antriebsmaschine (26) über das erste Planetengetriebe (PG1 ) und das zweite Planetengetriebe (PG2) bis zur Eingangsseite (13) des Achsdifferenzials (3) ergibt.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Achsdifferenzial (3) einen Ravig- neaux-Satz aufweist, bei dem Planetenräder (1 1 ) eines ersten Planetenradsatzes sowohl mit einem radial äußeren Hohlrad (13), das die Eingangsseite des Achsdifferenzials (3) bildet, jeweils mit Planetenrädern (15) eines zweiten Planetenradsatzes als auch mit einem ersten, großen Sonnenrad (17) kämmen, und dass die Planetenräder (15) des zweiten Planetenradsatzes mit einem zweiten, kleinen Sonnenrad (19) kämmen, wobei die beiden Planetenradsätze an einem gemeinsamen Planetenradträger (21 ) drehgelagert sind, und dass insbesondere das erste, große Sonnenrad (17) auf einer Momentenverteilungs- Abtriebswelle (23) drehfest angeordnet ist, das zweite, kleine Sonnenrad (19) drehfest auf der einen Flanschwelle (7) angeordnet ist und der gemeinsame Planetenradträger (21 ) drehfest auf der anderen Flanschwelle (5) angeordnet ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Momentenverteilungs-Abtriebswelle (23) einen Momentenvertei- lungs-Flansch (67) drehfest trägt, der über ein Momentenverteilungs- Schaltelement (STV) trieblich mit dem Planetenradträger (39) des ersten Planetengetriebes (PG1 ) koppelbar oder davon entkoppelbar ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Momentenverteilungs-Gangstufe (TV) der Momentenverteilungs- Flansch (67) trieblich mit dem Planetenradträger (55) gekoppelt ist, so dass sich ein Lastpfad von der zusätzlichen Antriebsmaschine (26) in das erste Planetengetriebe (PG1 ) bildet, an dessen Planetenradträger (39) eine Leistungsverzweigung erfolgt, bei der ein erster Teilpfad über die gemeinsame Hohlradwelle (45) zum zweiten Planetengetriebe (PG2) und von dessen Hybrid-Abtriebsflansch (59) zur Achsdifferenzi- al-Eingangsseite (13) führt, und bei der ein zweiter Teilpfad über das geschlossene Momentenverteilungs-Schaltelement (STV), den Momen- tenverteilungs-Abtriebsflansch (67) sowie über die Momentenvertei- lungs-Abtriebswelle (23) zum ersten, großen Sonnenrad (17) des Achsdifferenzials (3) führt.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenradträger (39) des ersten Planetengetriebes (PG1 ) drehfest von einer als Außenhohlwelle gebildeten Zwischenwelle (47) getragen ist, und dass die Zwischenwelle (57), die als Innenhohlwelle gebildete Getriebeeingangswelle (36) und die getriebe- seitige Flanschwelle (7) zueinander koaxial und ineinander verschachtelt angeordnet sind. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeausgangswelle (61 ) als eine Außenhohlwelle ausgebildet ist, und dass die Getriebeausgangswelle (61 ), die als Innenhohlwelle gebildete Momentenverteilungs- Abtriebswelle (23) und die getriebeseitige Flanschwelle (7) zueinander koaxial und ineinander verschachtelt angeordnet sind.
10. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Planetengetriebe (PG3) ein Sonnenrad (68) auf- weist, das drehfest auf der Zwischenwelle (47) sitzt und mit Planetenrädern (69) kämmt, die von einem Planetenradträger (71 ) getragen sind, wobei die Planetenräder (69) in Zahneingriff mit einem radial äußeren Hohlrad (73) ist, und dass insbesondere der Planetenradträger (71 ) des dritten Planetengetriebes (PG3) drehfest an der gemeinsamen Hohlradwelle (45) angebunden ist, und dass das Hohlrad (73) des dritten Planetengetriebes (PG3) mittels eines Hybrid-Schaltelements (SH1 ) am Getriebegehäuse (41 ) festbremsbar oder davon lösbar ist.
1 1 . Antriebsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Hybridstufe (H1 ) das Hohlrad (73) des dritten Planetengetriebes (PG3) mittels des Hybrid-Schaltelements (SH1 ) am Getriebegehäuse (41 ) festgebremst ist, so dass sich ein Lastpfad von der zusätzlichen Antriebsmaschine (26) zum ersten Planetengetriebe (PG1 ) und von dort über dessen Planetenradträger (39) und über die Zwischenwelle (47) zum Sonnenrad (68) des dritten Planetengetriebes
(PG3) ergibt, von wo der Lastpfad weiter über den Planetenradträger (71 ) des dritten Planetengetriebes (PG3) zur gemeinsamen Hohlradwelle (45) und über das zweite Planetengetriebe (PG2) bis zur Eingangsseite (13) des Achsdifferenzials (3) geführt wird.
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