WO2019192807A1 - Torque vectoring superimposition unit for a differential equalization transmission - Google Patents

Torque vectoring superimposition unit for a differential equalization transmission Download PDF

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WO2019192807A1
WO2019192807A1 PCT/EP2019/056102 EP2019056102W WO2019192807A1 WO 2019192807 A1 WO2019192807 A1 WO 2019192807A1 EP 2019056102 W EP2019056102 W EP 2019056102W WO 2019192807 A1 WO2019192807 A1 WO 2019192807A1
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differential
planetary gear
gear set
elements
output
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PCT/EP2019/056102
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Inventor
Matthias Arzner
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/36—Differential gearings characterised by intentionally generating speed difference between outputs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/36—Differential gearings characterised by intentionally generating speed difference between outputs
    • F16H2048/364—Differential gearings characterised by intentionally generating speed difference between outputs using electric or hydraulic motors

Definitions

  • the invention relates to a torque vectoring superposition unit for a differential gear differential.
  • the invention further relates to a differential gear with a torque vectoring superposition unit.
  • the invention also relates to a motor vehicle with a differential gear differential with a torque vectoring superposition unit.
  • a conventional differential gear allows cornering by allowing different speeds of the two drive wheels. It transmits the drive torque equally to both wheels (open differential).
  • the disadvantage is that the wheel with the better adhesion has only as much traction as that which is on a smooth surface or is slightly loaded when cornering.
  • a differential lock can be used, which connects the two drive wheels partially by friction. With adjustable differential locks, the cornering ability of an open differential can be combined with the improved traction of a limited slip differential.
  • the differential gear is also known as a differential or differential gear differential.
  • a classic differential gear differential for example, a bevel gear differential or planetary differential is supplemented by two single or combined superposition units.
  • An overlay unit consists of a translation stage, such as a planetary gear and a aktuierbaren Reibschaltelement.
  • the translation stage connects one of the output shafts either with the drive element, as known, for example, from WO 2007/035977 A2 and WO 2006/089334 A1, or with the opposite output shaft.
  • the support of the translation stage (third shaft) is connected to a Reibschaltelement.
  • the friction switching element can be supported as a brake relative to the housing or as a clutch relative to an internal component.
  • the disadvantage is that the actuation of the friction shift elements in TV transmissions generates losses which are negatively reflected both in the heat balance of the transmission and in the efficiency of the vehicle.
  • known TV transmissions have a double version of the superposition unit. This is because the directional torque of a multi-plate clutch or multi-disc brake requires a double version of the superposition units to ensure a symmetrical TV function, such as the torque distribution in both directions.
  • the torque vectoring superposition unit for a differential balancer comprises two planetary gear sets and an electric motor.
  • the electric motor and the two planetary gear sets form a so-called electrical superposition unit for a differential gear, also called torque vectoring module (TV module).
  • the connected to a differential gear TV module forms a so-called TV transmission.
  • a first planetary gearset has by means of a first torque drivable input element, an output element and acting between these two elements compensation elements.
  • the compensating elements are rotatably mounted on a fixed first compensating element carrier.
  • a second planetary gear set has a second input element, a second output element that can be driven by means of a second torque, and compensating elements that act between these two elements.
  • the compensating elements of the second planetary gear set are rotatably mounted on a second compensating element carrier, wherein the second compensating element carrier is rotatably connected to the rotor of the electric motor.
  • the second planetary gear set is configured such that the second input element and the second output element are driven in the opposite direction of rotation.
  • the second planetary gear set further comprises for compensating caused by opposite rotational directions torque differences compensation elements which are rotatably mounted on a third element of the second planetary gear set.
  • the third element of the second planetary gear set is rotatably connected to the rotor of the electric motor.
  • Both planetary gear sets are designed as negative planetary gear sets.
  • the minus planetary gear set is also known as a simple planetary gear set.
  • a minus planetary gearset is known to be on a planet, so web, rotatably mounted differential gears meshing with an input element and an output element of this planetary radsatzes, so that the output element rotates with the planet carrier and rotating input element in the direction opposite to the input element rotation direction.
  • the minus planetary gear set is used in particular for torque or speed reversal.
  • the input element may be, for example, a sun gear, also called central wheel.
  • the output element may be, for example, a ring gear.
  • the compensating elements may be planetary gears, for example.
  • the compensation element carrier can therefore be a planet carrier. It is also conceivable to use a second sun gear as an output element instead of a ring gear.
  • first and second torque can be transmitted in particular from differential gear means such as output elements in the form of output sprockets of a driven differential to the first input and second output element.
  • first input element and second output element can be directly or indirectly operatively connected via a coupling member such as a transmission gear with an output element of the differential.
  • the compensation element carrier of the second planetary gear set which is connected to the rotor in a rotationally fixed manner, compensates for these differences. If the opposite torques or rotational speeds are the same, as is the case, for example, when traveling straight ahead, the opposite torques cancel each other out and the compensating element carrier stands still.
  • the planetary gear set is used for torque reversal, whereas the second planetary gear set is used for torque compensation of the two opposite torques.
  • a transmission gear is understood to mean a transmission device which is designed to transform, transform or transform movements, including associated force transformations, to convert a rotational speed into another rotational speed, that is to say to translate. Both speeds are in a constructively fixed ratio, the gear ratio i to each other.
  • the gear ratio is the ratio of the numbers of teeth, diameters, torques of the driven to the driving wheels, which behaves exactly the reverse in terms of rotational speeds. If the gear ratio> 1, is also spoken by a translation into the slow or colloquial of a reduction. If the gear ratio ⁇ 1, it is spoken by a translation in the fast.
  • a respective rotationally fixed connection of the rotatable elements of the planetary gear sets according to the invention preferably realized via one or more intermediate waves, which may be present in a spatially dense position of the elements as short axial and / or radial spacers.
  • the permanently non-rotatably interconnected elements of the planetary gear sets can each be present either as non-rotatably interconnected individual components or in one piece.
  • the respective elements and the optionally existing shaft are then formed by a common component, and this is particularly realized just when the respective elements in the transmission spatially close together.
  • the torque vectoring superposition unit is provided as a modular add-on to a differential gear differential.
  • the first input element and the second output element are connected by means of releasable positive connection, in particular shaft / hub connection with components of the differential and / or the connecting gear.
  • the shaft / hub connection is also known as "spline" or "spline”.
  • the housing parts of the differential and the torque vectoring superposition unit can be coupled with each other via plug and / or screw connections.
  • the present invention allows the torque distribution in both directions with only a single superimposition unit due to the direction-independent torque source of the electric motor, thereby advantageously the mechanical complexity and costs are reduced.
  • the first planetary gearset for reversing a first torque two rotatably mounted on a housing-fixed first compensating element carrier groups of compensating elements.
  • the first input element is in meshing engagement with a first group of compensation elements.
  • the first output member is in meshing engagement with a second group of compensating elements.
  • Each of the compensation elements of the first group is in meshing engagement with one of the compensation elements of the second group.
  • the second planetary gear set has two groups of compensation elements rotatably mounted on the third element designed as a rotatably mounted second compensating element carrier for compensating for the torque difference.
  • the second input element is in meshing engagement with a third group of compensating elements.
  • the second output element is in meshing engagement with a fourth group of compensation elements.
  • Each of the compensation elements of the third group is in meshing engagement with one of the compensation elements of the fourth group.
  • the planetary gear sets are each designed as a minus planetary gear set with two suns.
  • the diameter of the planetary gear sets can be reduced.
  • the planetary gear sets and the electric motor are arranged coaxially with each other.
  • first planetary gear set, the second planetary gear set and the electric motor in the sequence of the first planetary gear set, second planetary gear set and electric motor are arranged axially adjacent to each other.
  • first input element on a first hollow shaft the first output element and the second input element are each formed on a second hollow shaft and if the second output element is rotatably connected to a third shaft which guided within the first and second hollow shaft is.
  • the electric motor that is, the rotor decoupled from the second output element of the second planetary gear set, that is, the rotor stands still.
  • different speeds are present in the second planetary gear set, so that the web and thus the rotor rotates to compensate for these speeds. If the vehicle drives a left turn, the rotor rotates in a first rotational direction at a first rotational speed. If the vehicle drives a right turn, the rotor rotates in the first direction of rotation at a second rotational speed. The rotor thus rotates in the same direction of travel in the same direction, but at different speeds.
  • the differential gearbox includes a drive member, first and second output members, balancing members acting between the input member and the first and second output members for transmitting rotational motion from the input member to the first and second output members and compensatory rotational movement between the first and second output members To provide output element.
  • the torque vectoring overlay unit has at least those features of the torque vectoring overlay unit according to the first aspect of this invention.
  • One of the two output elements is rotatably connected to the second output element of the second planetary gear set.
  • the differential gear differential further comprises a connecting gear, which connects the other of the two output elements of the differential counterbalance with the first input element of the first planetary gear set for transmitting the first torque.
  • the explanations given above for the torque vectoring superposition unit apply mutatis mutandis. It is preferred if the differential differential gear, the first planetary gear set, the second planetary gear set and the electric motor in the Reihung differential gear, first planetary, second planetary gear set and electric motor are arranged axially adjacent to each other.
  • the linkage connects the output member disposed on the opposite side of the differential counterbalance to the first input member.
  • the rotational direction and rotational speed of the corresponding output member are transmitted to the first input member so that the first input member rotates at the same rotational direction and the same rotational speed as the output member.
  • first input element and the second output element are connected by means of a form-releasably releasable connection with an element of the connecting gear or the second output element.
  • the torque vectoring superposition unit comprising two planetary gear sets and an electric motor can be coupled to a differential known per se.
  • a motor vehicle to provide the motor vehicle comprising a torque vectoring superposition unit according to the first aspect of the invention or a motor vehicle comprising a differential gear differential according to the second aspect of the invention.
  • Vectoring superimposition unit according to FIG. 1, 3 shows an enlarged detail of a second planetary gear set of the Torque vectoring unit according to FIG. 1 and FIG
  • FIG. 4 shows a motor vehicle with a compensation differential with a torque vectoring unit according to FIG. 1 in a schematic view.
  • the TV superposition unit comprises a first planetary gear set 30, a second planetary gear set 40 and an electric motor 50.
  • the bevel gear differential 10 known from the prior art has two output elements on the wheel side, which are designed as a first driven gear 15 and second driven gear 16.
  • the output gears 15, 16 each mesh with a trained as a spur compensation element 17.
  • the compensation elements 17 are rotatably mounted in a differential cage 14 about its own axis.
  • the first output gear 15 is rotatably connected to a first output shaft 1 and the second output gear to a second output shaft 2.
  • a trained as a spur drive member 13 is rotatably connected to the differential cage 14 and can be via a bevel gear 12 which is rotatably connected to a drive shaft 1 1, driven.
  • the differential gears 17, which act between the spur gear 13 and the two driven wheels 15, 16, can transmit a rotational movement from the spur gear 13 to the two driven wheels 15, 16 and provide a compensatory rotational movement between the two driven wheels 15, 16.
  • the first planetary gear set 30 is arranged coaxially with the second output shaft 2. It comprises two groups arranged in the same axial plane, namely a first and a second group of compensating elements 33 and 34 rotatably mounted as compensating element carriers formed as a web 35 and meshing with the planetary gears 33 of the first group Input member 31, which is formed as a sun gear, and one with the planetary gears 34 of the second group in meshing first output member 32, which is presently formed as a sun gear.
  • Each of the planet gears 33 of the first group is in each case with one of the planet gears 34 of the second Group in tooth mesh.
  • the web 35 of the first planetary gear 30 is fixed to the housing G of the TV overlay unit. However, it is also conceivable to fix the web 35 on another stationary component.
  • the hollow-shaped sun gear 31 is rotatably connected to a hollow shaft 26a.
  • the hollow-shaped sun gear 32 is rotatably connected to a corresponding hollow-shaped shaft 36.
  • the second planetary gear set 40 is arranged coaxially with the second output shaft 2 and axially spaced from the first planetary gear 30. It comprises two arranged in the same axial plane groups, namely a third group and a sixth group of rotatably mounted on the web 45 planet gears 43, 44, a meshing with the planetary gears 43 of the third group meshing second input element, which is formed as a sun gear 41 and a second output member meshing with the planetary gears 44 of the fourth group, which is presently configured as a sun gear 42. Each of the planet gears 43 of the third group meshes with one of the planet gears 44 of the fourth group.
  • the second output element 42 of the second planetary gear set 40 is connected to a further output shaft 2a.
  • the further output shaft 2a connects the second output gear 16 via the second output shaft 2, which is connected in a rotationally fixed manner to the output gear 16, to a drive wheel of a motor vehicle arranged at the opposite end (not shown).
  • the sun gear 41 is hollow-shaped and connected to the hollow shaft 36, whereby the sun gear 32 of the first planetary gear set to the sun gear 41 of the second planetary gear set are permanently connected rotationally fixed.
  • the hollow shafts 26a and 36 are arranged coaxially to the further output shaft 2a, so that the output shaft 2a can be guided within the hollow shafts.
  • the web 45 of the second planetary gear set is permanently rotatably connected via a shaft 46 to the rotor 51.
  • the stator 52 of the electric motor 50 is fixed to the housing of the TV overlay unit.
  • a connecting gear 20 transmits the output speed of the first output gear 15 to the first input element 31 of the first planetary gear set 30.
  • a first gear ratio comprising the spur gears 21 and 22 for this purpose uses the output speed at the first output shaft 1 and transmits it via a housing fixed Intermediate shaft 23 to a second gear stage comprising the spur gears 24,
  • the intermediate wheels 22 and 24 are each rotatably connected to the intermediate shaft 23.
  • the spur gear 21 is fixedly mounted on the first output shaft 1 and meshes with the spur gear 22.
  • the spur gear 24 in turn meshes with the spur gear 25, which is hollow and is rotatably connected to a hollow shaft 26.
  • the shaft 26 in turn is rotatably connected to the shaft 26a and thus to the first input element 31 of the first planetary gear set.
  • the above-explained TV overlay unit is configured as a separate unit.
  • a releasable positive connection with the sun gear 31 rotatably connected shaft 26a with the shaft 26 and the second output member 42 rotatably connected to the output shaft 2a are rotatably connected to the output shaft 2.
  • the releasable positive connection 27 is optional.
  • the first input element 31 with the spur gear 25 permanently rotatably connected via a single shaft, such as shaft 26 and connect the second output element 42 via a single shaft, for example, output shaft 2 with the second output gear 16.
  • the differential head 14 has a first rotational speed and a first rotational direction, which is represented by +1 (plus one).
  • the first driven gear 15 and the second driven gear 16 have the same direction of rotation.
  • the connecting gear 20 Via the connecting gear 20, the direction of rotation of the first driven gear is introduced into the first input element 31 of the first planetary gear set.
  • the direction of rotation +1 of the first sun gear 31 is reversed in the second group of gears 33 at a fixed web 35, that is, the direction of rotation of the web 35 equal to 0 (zero) in a rotational direction -1 (minus one).
  • the fourth group of gears 34 meshing with the first group of gears 33 has a reverse direction of rotation +1. This is in turn reversed by means of the second sun gear 32 in -1, so that the shaft 36 is a for input Direction of rotation opposite direction -1 has.
  • the first planetary gear 30 thus acts as a stationary transmission for speed reversal.
  • the second planetary gear set 40 causes a superposition of the rotational movement of the second driven gear 16 and the reverse direction of rotation of the first output gear 15.
  • the second output shaft 2 via the further output shaft 2a with the sun gear 42 and the shaft 36, which has the reverse output speed of the first output gear 15, rotatably connected to the sun gear 41.
  • the output speed of the second output gear and the reverse output speed of the first output gear cancel each other and lead to a standstill of the electric motor 50, that is, the rotor 51 is stationary.
  • the rotor turns in a first direction of rotation.
  • the rotor turns in the same direction.
  • the primary drive on the drive shaft 11 can be taken over by both an internal combustion engine and by another electric motor.
  • Fig. 2 shows the planetary gear set 30 in an enlarged view.
  • the coaxially arranged sun gears 31, 32 are, as can be seen, formed hollow and rotatably connected to a shaft 26a and 36, respectively.
  • the sun gear 31 meshes with a first group of planetary gears 33.
  • the sun gear 32 meshes with a second group of planetary gears 34.
  • the planet gears 33 and 34 are arranged in pairs and mesh with each other.
  • the planet gears 33, 34 are rotatably mounted on a fixed planet carrier 35.
  • the rotational speed of the first output gear 15 can be reversed from +1 to -1.
  • the sun gears 31, 32 the further output shaft 2a is guided, which connects the second output shaft 2, which is rotatably connected to the second output gear 16, with the second output element 42 of the second planetary gear set 40.
  • FIG. 3 shows the second planetary gear set 40 in an enlarged view.
  • the structure of the second planetary gear set 40 is similar to the construction of the first planetary gear set 30, wherein, in contrast to the planetary gear set 30, that with the second Gangselement rotatably connected shaft 2a is not hollow, but is guided as a solid shaft in the shafts 36, 26a, 26 and 46. At its right end, the further output shaft 2a is connected to a not shown wheel of a motor vehicle, not shown.
  • Fig. 4 shows a schematic view of a motor vehicle with a TV overlay unit for a differential according to the previously described Figures 1 to 3.
  • a transmission not shown, a drive train 73 is arranged downstream with Torque Vectoring transmission 60 described above, comprising the differential 10, the connecting gear 20, the first and second planetary gear set 30, 40 and the electric motor 50 and axles 72 and driven wheels 71st
  • the invention thus realizes a modular structure of a TV overlay unit which can be attached to a differential.
  • the differential can be operated more efficiently, since the electric motor of the TV superposition unit is in straight-ahead driving.
  • the differential can be provided by the coaxial arrangement of the components and the use of two minus planetary gear sets, each with two sun wheels, a TV overlay unit, which in particular radially extremely compact builds.

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Abstract

The invention relates to a torque vectoring superimposition unit for a differential equalization transmission (10), comprising two planetary gear sets (30, 40), which are operatively connected to each other, and an electric motor (50), which is operatively connected to one of the planetary gear sets, - wherein a first planetary gear set (30) has an input element (31), which can be driven by means of a first torque, an output element (32) and equalization elements acting between said two elements (31, 32), wherein the equalization elements are rotatably mounted on a fixed first equalization element carrier, - wherein a second planetary gear set (40) has a second input element (41), a second output element (42), which can be driven by means of a second torque, and equalization elements acting between said two elements (41, 42), - wherein the first output element (32) of the first planetary gear set (30) is connected to the second input element (41) of the second planetary gear set (40) for conjoint rotation, - wherein the equalization elements are rotatably mounted on a second equalization element carrier, wherein the second equalization element carrier is connected to the rotor of the electric motor for conjoint rotation.

Description

Torque Vectoring-Überlagerungseinheit für ein Differenzialausgleichsgetriebe  Torque vectoring superposition unit for a differential gearbox
Die Erfindung betrifft eine Torque Vectoring Überlagerungseinheit für ein Differenzialausgleichsgetriebe. Die Erfindung betrifft ferner ein Differenzialausgleichsgetriebe mit einer Torque Vectoring-Überlagerungseinheit. Die Erfindung betrifft zudem ein Kraftfahrzeug mit einem Differenzialausgleichsgetriebe mit einer Torque Vectoring- Überlagerungseinheit. The invention relates to a torque vectoring superposition unit for a differential gear differential. The invention further relates to a differential gear with a torque vectoring superposition unit. The invention also relates to a motor vehicle with a differential gear differential with a torque vectoring superposition unit.
Ein herkömmliches Differenzialgetriebe ermöglicht Kurvenfahrt, indem es unterschiedliche Drehzahlen der beiden Antriebsräder zulässt. Es überträgt das Antriebsmoment gleichmäßig auf beide Räder (offenes Differenzial). Von Nachteil ist, dass das Rad mit der besseren Haftung nur so viel Traktion hat wie das, das sich auf glattem Untergrund befindet oder bei Kurvenfahrt gering belastet ist. Zur Traktionserhöhung und Verbesserung der Fahrdynamik kann eine Differenzialsperre eingesetzt werden, die über Reibung die beiden Antriebsräder teilweise miteinander verbindet. Durch regelbare Differenzialsperren lässt sich die Kurvenwilligkeit eines offenen Differenzials mit der verbesserten Traktion eines Sperrdifferenzials kombinieren. Das Differenzialgetriebe ist auch als Differenzial oder Differenzialausgleichsgetriebe bekannt. A conventional differential gear allows cornering by allowing different speeds of the two drive wheels. It transmits the drive torque equally to both wheels (open differential). The disadvantage is that the wheel with the better adhesion has only as much traction as that which is on a smooth surface or is slightly loaded when cornering. To increase traction and improve driving dynamics, a differential lock can be used, which connects the two drive wheels partially by friction. With adjustable differential locks, the cornering ability of an open differential can be combined with the improved traction of a limited slip differential. The differential gear is also known as a differential or differential gear differential.
Aus dem Stand der Technik ist zudem bekannt, Differenzialgetriebe mit Drehmomentüberlagerungsfunktion für sportliche Personenkraftfahrzeuge vorzusehen, sogenannte Torque Vectoring-Getriebe (TV-Getriebe). Ein solches TV-Getriebe ermöglicht die radindividuelle Verteilung von Drehmoment zwischen den beiden radseitigen Abtriebswellen des Differenzialgetriebes. Ein solches System kann in jeder Fahrsituation das gewünschte Drehmoment erzeugen, selbst bei getretener Kupplung, da es das Bremsmoment auf der einen Seite als Antriebsmoment auf die andere Seite überträgt. Die Wirkung beruht auf einer kontrollierten Umverteilung der Antriebsmomente und wird auch als "Active Yaw Control (AYC)" bezeichnet. From the prior art is also known to provide differential gear with torque superposition function for sporty passenger cars, so-called torque vectoring gear (TV gear). Such a TV transmission allows the wheel-individual distribution of torque between the two wheel-side output shafts of the differential gear. Such a system can produce the desired torque in any driving situation, even when the clutch is engaged, because it transmits the braking torque on the one hand as drive torque to the other side. The effect is based on a controlled redistribution of drive torque and is also known as Active Yaw Control (AYC).
Bei bekannten Ausführungsformen wird ein klassisches Differenzialausgleichsgetriebe beispielsweise ein Kegelraddifferenzial oder Planetendifferenzial um zwei einzelne oder kombinierte Überlagerungseinheiten ergänzt. Eine Überlagerungseinheit besteht aus einer Übersetzungsstufe, wie beispielsweise einem Planetengetriebe und einem aktuierbaren Reibschaltelement. Die Übersetzungsstufe verbindet eine der Abtriebswellen entweder mit dem Antriebselement, wie beispielsweise aus der WO 2007/035977 A2 und WO 2006/089334 A1 bekannt, oder mit der gegenüberliegenden Abtriebswelle. In known embodiments, a classic differential gear differential, for example, a bevel gear differential or planetary differential is supplemented by two single or combined superposition units. An overlay unit consists of a translation stage, such as a planetary gear and a aktuierbaren Reibschaltelement. The translation stage connects one of the output shafts either with the drive element, as known, for example, from WO 2007/035977 A2 and WO 2006/089334 A1, or with the opposite output shaft.
Die Abstützung der Übersetzungsstufe (dritte Welle) ist mit einem Reibschaltelement verbunden. Das Reibschaltelement kann sich als Bremse gegenüber dem Gehäuse oder auch als Kupplung gegenüber einem internen Bauteil abstützen. Durch eine geregelte Betätigung der Reibschaltelemente erfolgt die gezielte Umverteilung der Antriebsmomente zwischen den beiden Abtriebswellen. The support of the translation stage (third shaft) is connected to a Reibschaltelement. The friction switching element can be supported as a brake relative to the housing or as a clutch relative to an internal component. By a controlled actuation of the Reibschaltelemente the targeted redistribution of drive torque between the two output shafts takes place.
Nachteilig ist, dass die Aktuierung der Reibschaltelemente in TV-Getrieben Verluste erzeugt, die sich sowohl in der Wärmebilanz des Getriebes als auch in der Effizienz des Fahrzeugs negativ niederschlägt. The disadvantage is that the actuation of the friction shift elements in TV transmissions generates losses which are negatively reflected both in the heat balance of the transmission and in the efficiency of the vehicle.
Des Weiteren verfügen bekannte TV-Getriebe über eine doppelte Ausführung der Überlagerungseinheit. Dies liegt daran, dass das richtungsgebundene Drehmoment einer Lamellenkupplung beziehungsweise Lamellenbremse eine doppelte Ausführung der Überlagerungseinheiten zur Gewährleistung einer symmetrischen TV- Funktion, wie beispielsweise die Drehmomentverteilung in beide Richtungen, bedingt. Furthermore, known TV transmissions have a double version of the superposition unit. This is because the directional torque of a multi-plate clutch or multi-disc brake requires a double version of the superposition units to ensure a symmetrical TV function, such as the torque distribution in both directions.
Ausgehend davon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine TV- Überlagerungseinheit bereitzustellen, die die besagten Nachteile überwindet und zugleich den mechanischen Aufwand reduziert. Based on this, it is an object of the present invention to provide a TV overlay unit, which overcomes the said disadvantages and at the same time reduces the mechanical complexity.
Diese Aufgabe wird durch eine Torque Vectoring-Überlagerungseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe wird zudem durch ein Differenzialausgleichsgetriebe mit einer Torque Vectoring-Überlagerungseinheit gemäß den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Die Aufgabe wird zudem durch ein Kraftfahrzeug umfassend ein Differenzialausgleichsgetriebe gemäß Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 7 und 9 bis 1 1. This object is achieved by a torque vectoring superimposition unit with the features of claim 1. The object is also achieved by a differential differential gear with a torque vectoring superposition unit according to the features of claim 8. The task is also done by a motor vehicle comprising a differential gear according to claim 12 solved. Advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims 2 to 7 and 9 to 1 1.
Die Torque Vectoring-Überlagerungseinheit für ein Differenzialausgleichsgetriebe umfasst erfindungsgemäß zwei Planetenradsätze und einen Elektromotor. Der Elektromotor und die zwei Planetenradsätze bilden eine sogenannte elektrische Überlagerungseinheit für ein Differenzialgetriebe, auch Torque Vectoring-Modul (TV-Modul) genannt. Das mit einem Differenzialgetriebe verbundene TV-Modul bildet ein sogenanntes TV-Getriebe. The torque vectoring superposition unit for a differential balancer according to the invention comprises two planetary gear sets and an electric motor. The electric motor and the two planetary gear sets form a so-called electrical superposition unit for a differential gear, also called torque vectoring module (TV module). The connected to a differential gear TV module forms a so-called TV transmission.
Ein erster Planeten radsatz weist mittels eines ersten Drehmoments antreibbares Eingangselement, ein Ausgangselement und zwischen diesen beiden Elementen wirkende Ausgleichselemente aufweist. Die Ausgleichselemente sind an einem festgesetzten ersten Ausgleichselemententräger drehbeweglich gelagert. A first planetary gearset has by means of a first torque drivable input element, an output element and acting between these two elements compensation elements. The compensating elements are rotatably mounted on a fixed first compensating element carrier.
Ein zweiter Planetenradsatz weist ein zweites Eingangselement, ein mittels eines zweiten Drehmoments antreibbares zweites Ausgangselement und zwischen diesen beiden Elementen wirkende Ausgleichselemente. Die Ausgleichselemente des zweiten Planetenradsatzes sind an einem zweiten Ausgleichselemententräger drehbeweglich gelagert, wobei der zweite Ausgleichselemententräger mit dem Rotor des Elektromotors drehfest verbunden ist. A second planetary gear set has a second input element, a second output element that can be driven by means of a second torque, and compensating elements that act between these two elements. The compensating elements of the second planetary gear set are rotatably mounted on a second compensating element carrier, wherein the second compensating element carrier is rotatably connected to the rotor of the electric motor.
Der zweite Planeten radsatz ist derart konfiguriert, dass das zweite Eingangselement und das zweite Ausgangselement mit entgegengesetzter Drehrichtung antreibbar sind. Der zweite Planetenradsatz weist ferner zum Ausgleichen von durch entgegengesetzte Drehrichtungen bewirkte Drehmomentdifferenzen Ausgleichselemente auf, die an einem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes drehbeweglich gelagert sind. Das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes ist mit dem Rotor des Elektromotors drehfest verbunden. The second planetary gear set is configured such that the second input element and the second output element are driven in the opposite direction of rotation. The second planetary gear set further comprises for compensating caused by opposite rotational directions torque differences compensation elements which are rotatably mounted on a third element of the second planetary gear set. The third element of the second planetary gear set is rotatably connected to the rotor of the electric motor.
Beide Planeten radsätze sind als Minus-Planetenradsätze ausgebildet. Der Minus-Planetenradsatz ist auch als einfacher Planetenradsatz bekannt. Ein Minus-Planetenradsatz weist bekanntlich an einem Planetenradträger, also Steg, verdrehbar gelagerte Ausgleichsräder auf, die mit einem Eingangselement und einem Ausgangselement dieses Planeten radsatzes kämmen, so dass sich das Ausgangselement bei festgehaltenem Planetenradträger und drehendem Eingangselement in zur Eingangselementdrehrichtung entgegengesetzter Richtung dreht. Der Minus-Planetenradsatz dient insbesondere der Drehmoment- oder Drehzahlumkehr. Both planetary gear sets are designed as negative planetary gear sets. The minus planetary gear set is also known as a simple planetary gear set. A minus planetary gearset is known to be on a planet, so web, rotatably mounted differential gears meshing with an input element and an output element of this planetary radsatzes, so that the output element rotates with the planet carrier and rotating input element in the direction opposite to the input element rotation direction. The minus planetary gear set is used in particular for torque or speed reversal.
Das Eingangselement kann beispielsweise ein Sonnenrad, auch Zentralrad genannt, sein. Das Ausgangselement kann beispielsweise ein Hohlrad sein. Die Ausgleichselemente können beispielsweise Planetenräder sein. Die Ausgleichselemententräger können demnach Planetenradträger sein. Es ist auch denkbar, anstelle eines Hohlrades ein zweites Sonnenrad als Ausgangselement zu benutzen. The input element may be, for example, a sun gear, also called central wheel. The output element may be, for example, a ring gear. The compensating elements may be planetary gears, for example. The compensation element carrier can therefore be a planet carrier. It is also conceivable to use a second sun gear as an output element instead of a ring gear.
Am ersten Planetenradsatz, das heißt beispielsweise am ersten Eingangselement, kann ein erstes Drehmoment und am zweiten Planetenradsatz, das heißt beispielsweise am zweiten Ausgangselement, ein zweites Drehmoment angreifen. Das erste und zweite Drehmoment kann insbesondere von Differenzialgetriebemitteln wie beispielsweise Abtriebselementen in Form von Abtriebsritzeln eines angetriebenen Differenzials an das erste Eingangs- beziehungsweise zweite Ausgangselement übertragen werden. On the first planetary gear set, that is, for example, on the first input element, a first torque and the second planetary gear set, that is, for example, on the second output element, a second torque attack. The first and second torque can be transmitted in particular from differential gear means such as output elements in the form of output sprockets of a driven differential to the first input and second output element.
Hierfür kann das erste Eingangselement und zweite Ausgangselement unmittelbar oder mittelbar über ein Koppelglied wie beispielsweise einem Übersetzungsgetriebe mit einem Abtriebselement des Differenzials wirkverbunden sein. For this purpose, the first input element and second output element can be directly or indirectly operatively connected via a coupling member such as a transmission gear with an output element of the differential.
In die Torque Vectoring Überlagerungseinheit können demnach zwei entgegengesetzte Drehmomente eingeleitet werden. Sind die Drehmomente unterschiedlich groß, wie dies bspw. bei Kurvenfahrten üblich, so gleicht der mit dem Rotor drehfest verbundene Ausgleichselemententräger des zweiten Planetenradsatzes diese Differenzen aus. Sind die entgegengesetzten Drehmomente oder Drehzahlen gleich groß, wie dies bspw. bei einer Geradeausfahrt der Fall ist, so heben sich die entgegengesetzten Drehmomente auf und der Ausgleichselemententräger steht still. Der erste Planetenradsatz dient demnach zur Drehmomentenumkehr, während hingegen der zweite Planetenradsatz zum Drehmomentenausgleich der zwei entgegengesetzten Drehmomente dient. Accordingly, two opposite torques can be introduced into the torque vectoring superimposition unit. If the torques differ in size, as is usual, for example, when cornering, then the compensation element carrier of the second planetary gear set, which is connected to the rotor in a rotationally fixed manner, compensates for these differences. If the opposite torques or rotational speeds are the same, as is the case, for example, when traveling straight ahead, the opposite torques cancel each other out and the compensating element carrier stands still. The first Accordingly, the planetary gear set is used for torque reversal, whereas the second planetary gear set is used for torque compensation of the two opposite torques.
Unter dem Begriff wirkverbunden ist zu verstehen, dass zwei Elemente direkt miteinander verbunden sein können, oder sich zwischen zwei Elementen noch weitere Elemente befinden, beispielsweise eine oder mehrere Zahnräder oder Wellen. The term operatively connected to understand that two elements can be directly connected to each other, or between two elements are still other elements, such as one or more gears or shafts.
Unter einem Übersetzungsgetriebe ist eine Übertragungseinrichtung zu verstehen, die ausgebildet ist, Bewegungen unter Einschluss damit verbundener Kraftumformungen umzuformen, zu wandeln oder zu transformieren, eine Drehzahl in eine andere Drehzahl umzuwandeln, das heißt zu übersetzen. Beide Drehzahlen stehen dabei in einem konstruktiv festgelegten Verhältnis, dem Übersetzungsverhältnis i zueinander. Das Übersetzungsverhältnis ist das Verhältnis der Zähnezahlen, Durchmesser, Drehmomente der getriebenen zu den treibenden Rädern, wobei es sich bei den Drehzahlen genau umgekehrt verhält. Ist das Übersetzungsverhältnis > 1 , wird auch von einer Übersetzung ins Langsame oder umgangssprachlich von einer Untersetzung gesprochen. Ist das Übersetzungsverhältnis < 1 , wird von einer Übersetzung ins Schnelle gesprochen. A transmission gear is understood to mean a transmission device which is designed to transform, transform or transform movements, including associated force transformations, to convert a rotational speed into another rotational speed, that is to say to translate. Both speeds are in a constructively fixed ratio, the gear ratio i to each other. The gear ratio is the ratio of the numbers of teeth, diameters, torques of the driven to the driving wheels, which behaves exactly the reverse in terms of rotational speeds. If the gear ratio> 1, is also spoken by a translation into the slow or colloquial of a reduction. If the gear ratio <1, it is spoken by a translation in the fast.
Eine jeweilige drehfeste Verbindung der rotierbaren Elemente der Planetenradsätze ist erfindungsgemäß bevorzugt über eine oder auch mehrere zwischenliegende Wellen realisiert, die dabei bei räumlich dichter Lage der Elemente auch als kurze axiale und/oder radiale Zwischenstücke vorliegen können. Konkret können die permanent drehfest miteinander verbundenen Elemente der Planetenradsätze dabei jeweils entweder als drehfest miteinander verbundene Einzelkomponenten oder auch einstückig vorliegen. Im letztgenannten Fall werden dann die jeweiligen Elemente und die gegebenenfalls vorhandene Welle durch ein gemeinsames Bauteil gebildet, wobei dies insbesondere eben dann realisiert wird, wenn die jeweiligen Elemente im Getriebe räumlich dicht beieinanderliegen. A respective rotationally fixed connection of the rotatable elements of the planetary gear sets according to the invention preferably realized via one or more intermediate waves, which may be present in a spatially dense position of the elements as short axial and / or radial spacers. Specifically, the permanently non-rotatably interconnected elements of the planetary gear sets can each be present either as non-rotatably interconnected individual components or in one piece. In the latter case, the respective elements and the optionally existing shaft are then formed by a common component, and this is particularly realized just when the respective elements in the transmission spatially close together.
Die Torque Vectoring Überlagerungseinheit ist als ein modulares Anbauelement an ein Differenzialausgleichsgetriebe vorgesehen. Hierfür können beispielsweise das erste Eingangselement und das zweite Ausgangselement mittels lösbarer formschlüssiger Verbindung, wie insbesondere Wellen/Nabenverbindung mit Bauteilen des Differenzials und/oder des Verbindungsgetriebes verbunden werden. Die Wellen/Nabenverbindung ist auch als„Passverzahnung“ oder„Steckverzahnung“ bekannt. Die Gehäuseteile des Differenzials und der Torque Vectoring Überlagerungseinheit können über Steck- und/oder Schraubverbindungen miteinander gekoppelt werden. The torque vectoring superposition unit is provided as a modular add-on to a differential gear differential. For this example, the first input element and the second output element are connected by means of releasable positive connection, in particular shaft / hub connection with components of the differential and / or the connecting gear. The shaft / hub connection is also known as "spline" or "spline". The housing parts of the differential and the torque vectoring superposition unit can be coupled with each other via plug and / or screw connections.
Es hat sich herausgestellt, dass durch die vorliegende Erfindung unter Verwendung nur eines einzigen Elektromotors auf den Einsatz von Reibschaltelementen verzichtet werden kann, wodurch die Effizienz der TV-Überlagerungseinheit und damit des Differenzials erhöht wird. It has been found that the use of friction switching elements can be dispensed with by the present invention using only a single electric motor, whereby the efficiency of the TV superimposition unit and thus of the differential is increased.
Es hat sich ferner herausgestellt, dass die vorliegende Erfindung aufgrund der richtungsunabhängigen Drehmomentquelle des Elektromotors die Drehmomentverteilung in beide Richtungen mit nur einer einzelnen Überlagerungseinheit ermöglicht, wodurch in vorteilhafter weise der mechanische Aufwand sowie Kosten reduziert werden. It has also been found that the present invention allows the torque distribution in both directions with only a single superimposition unit due to the direction-independent torque source of the electric motor, thereby advantageously the mechanical complexity and costs are reduced.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der erste Planetenradsatz zur Umkehr eines ersten Drehmoments zwei an einem gehäusefesten ersten Ausgleichselemententräger drehbeweglich gelagerte Gruppen von Ausgleichselementen auf. Das erste Eingangselement steht im Zahneingriff mit einer ersten Gruppe von Ausgleichselementen. Das erste Ausgangselement steht im Zahneingriff mit einer zweiten Gruppe von Ausgleichselementen. Jedes der Ausgleichselemente der ersten Gruppe steht jeweils mit einem der Ausgleichselemente der zweiten Gruppe in Zahneingriff. In a first preferred embodiment of the invention, the first planetary gearset for reversing a first torque two rotatably mounted on a housing-fixed first compensating element carrier groups of compensating elements. The first input element is in meshing engagement with a first group of compensation elements. The first output member is in meshing engagement with a second group of compensating elements. Each of the compensation elements of the first group is in meshing engagement with one of the compensation elements of the second group.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, wenn der zweite Planetenradsatz zum Ausgleichen der Drehmomentdifferenz zwei an dem als drehbar gelagerten zweiten Ausgleichselemententräger ausgeführten dritten Element drehbeweglich gelagerte Gruppen von Ausgleichselementen aufweist. Das zweite Eingangselement steht im Zahneingriff mit einer dritten Gruppe von Ausgleichselementen. Das zweite Ausgangselement steht im Zahneingriff mit einer vierten Gruppe von Ausgleichselementen. Jedes der Ausgleichselemente der dritten Gruppe steht jeweils mit einem der Ausgleichselemente der vierten Gruppe in Zahneingriff. Moreover, it is preferred if the second planetary gear set has two groups of compensation elements rotatably mounted on the third element designed as a rotatably mounted second compensating element carrier for compensating for the torque difference. The second input element is in meshing engagement with a third group of compensating elements. The second output element is in meshing engagement with a fourth group of compensation elements. Each of the compensation elements of the third group is in meshing engagement with one of the compensation elements of the fourth group.
Bei den zuletzt genannten Ausführungsformen sind die Planetenradsätze jeweils als ein Minus-Planetenradsatz mit jeweils zwei Sonnen ausgeführt. Durch die Verwendung eines zweiten Sonnenrads anstelle eines Hohlrades kann der Durchmesser der Planetenradsätze verringert werden. In the latter embodiments, the planetary gear sets are each designed as a minus planetary gear set with two suns. By using a second sun gear instead of a ring gear, the diameter of the planetary gear sets can be reduced.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Planetenradsätze und der Elektromotor koaxial zueinander angeordnet sind. Furthermore, it is preferred if the planetary gear sets and the electric motor are arranged coaxially with each other.
Ebenfalls ist es bevorzugt, wenn der erste Planeten radsatz, der zweite Planetenradsatz und der Elektromotor in der Reihung erster Planeten radsatz, zweiter Planetenradsatz und Elektromotor axial nebeneinander angeordnet sind. It is also preferred if the first planetary gear set, the second planetary gear set and the electric motor in the sequence of the first planetary gear set, second planetary gear set and electric motor are arranged axially adjacent to each other.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, wenn das erste Eingangselement an einer ersten Hohlwelle, das erste Ausgangselement und das zweite Eingangselement jeweils an einer zweiten Hohlwelle ausgebildet sind und wenn das zweite Ausgangselement mit einer dritten Welle drehfest verbunden ist, die innerhalb der ersten und zweiten Hohlwelle geführt ist. Durch die drei zuletzt genannten bevorzugten Ausführungsformen lassen sich TV-Module realisieren, die insbesondere radial und axial kompakt bauen. Moreover, it is preferred if the first input element on a first hollow shaft, the first output element and the second input element are each formed on a second hollow shaft and if the second output element is rotatably connected to a third shaft which guided within the first and second hollow shaft is. By the three last-mentioned preferred embodiments, TV modules can be realized, which in particular build radially and axially compact.
Durch die Wahl der Standübersetzungen der Planetenradsätze kann sowohl der Drehmomentübersetzungsfaktor zwischen Elektromotor und Differenzdrehmoment am zweiten Planetenradsatz als auch das Drehzahlverhältnis des Elektromotors zur Antriebsdrehzahl des ersten Planetenradsatzes eingestellt werden. Von Vorteil ist es, wenn ein Zustand eingestellt wird, bei dem sich bei Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs die Drehzahl des zweiten Ausgangselements des zweiten Planetenradsatzes und die invertierte, das heißt umgekehrte, Drehzahl des ersten Eingangselementes gegenseitig aufheben, wodurch eine Entkopplung der Elektromotorantriebsdrehzahl von der Antriebsdrehzahl des zweiten Ausgangselements des zweiten Planetenrad- satzes erfolgt. So ist es insbesondere bevorzugt, wenn der erste und zweite Planetenradsatz eine Standgetriebeübersetzung von iO = -1 aufweisen. Bei der Standgetriebeübersetzung oder Standübersetzung steht der Steg still und die beiden Zentralräder, also Sonnen- und Hohlrad oder Sonnen- und Sonnenrad bewegen sich. Wie vorstehend bereits erläutert, ist bei dieser Konfiguration der Elektromotor, das heißt der Rotor von dem zweiten Ausgangselement des zweiten Planetenradsatzes entkoppelt, das heißt der Rotor steht still. Bei einer Kurvenfahrt liegen im zweiten Planetenradsatz unterschiedliche Drehzahlen vor, sodass sich der Steg und damit der Rotor zum Ausgleich dieser Drehzahlen dreht. Fährt das Fahrzeug eine Linkskurve, so dreht sich der Rotor in eine erste Drehrichtung mit einer ersten Drehgeschwindigkeit. Fährt das Fahrzeug eine Rechtskurve, so dreht sich der Rotor in die erste Drehrichtung mit einer zweiten Drehgeschwindigkeit. Der Rotor dreht sich also bei gleicher Fahrtrichtung in dieselbe Drehrichtung, jedoch unterschiedlich schnell. By choosing the level ratios of the planetary gear sets both the torque transmission factor between the electric motor and differential torque on the second planetary gear set and the speed ratio of the electric motor to the input speed of the first planetary gear set can be adjusted. It is advantageous if a state is set in which the speed of the second output element of the second planetary gear set and the inverted, that is reverse, rotational speed of the first input element cancel each other when driving straight ahead of the motor vehicle, whereby a decoupling of the electric motor drive speed of the input speed of the second output element of the second planetary gear sentence takes place. So it is particularly preferred if the first and second planetary gear set have a stationary gear ratio of OK = -1. In the stationary gear ratio or stationary translation of the bridge is stationary and the two central wheels, ie sun and ring or sun and sun are moving. As already explained above, in this configuration, the electric motor, that is, the rotor decoupled from the second output element of the second planetary gear set, that is, the rotor stands still. When cornering, different speeds are present in the second planetary gear set, so that the web and thus the rotor rotates to compensate for these speeds. If the vehicle drives a left turn, the rotor rotates in a first rotational direction at a first rotational speed. If the vehicle drives a right turn, the rotor rotates in the first direction of rotation at a second rotational speed. The rotor thus rotates in the same direction of travel in the same direction, but at different speeds.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, ein Differenzialausgleichsgetriebe mit einer Torque Vectoring-Überlagerungseinheit bereitzustellen. Das Differenzialausgleichsgetriebe weist auf ein Antriebselement, ein erstes und zweites Abtriebselement, Ausgleichselemente, die zwischen dem Antriebselement und dem ersten und zweiten Abtriebselement wirken, um eine Drehbewegung vom Antriebselement zu dem ersten und dem zweiten Abtriebselement zu übertragen und um eine Ausgleichsdrehbewegung zwischen dem ersten und zweiten Abtriebselement bereitzustellen. Another aspect of the invention is to provide a differential gearbox with a torque vectoring superposition unit. The differential gearbox includes a drive member, first and second output members, balancing members acting between the input member and the first and second output members for transmitting rotational motion from the input member to the first and second output members and compensatory rotational movement between the first and second output members To provide output element.
Die Torque Vectoring-Überlagerungseinheit weist zumindest diejenigen Merkmale der Torque Vectoring-Überlagerungseinheit nach dem ersten Aspekt dieser Erfindung auf. Eines der beiden Abtriebselemente ist mit dem zweiten Ausgangselement des zweiten Planetenradsatzes drehfest verbunden. Das Differenzialausgleichsgetriebe weist ferner ein Verbindungsgetriebe auf, das zur Übertragung des ersten Drehmoments das andere der beiden Abtriebselemente des Differenzialausgleichsgetriebes mit dem ersten Eingangselement des ersten Planetenradsatzes verbindet. The torque vectoring overlay unit has at least those features of the torque vectoring overlay unit according to the first aspect of this invention. One of the two output elements is rotatably connected to the second output element of the second planetary gear set. The differential gear differential further comprises a connecting gear, which connects the other of the two output elements of the differential counterbalance with the first input element of the first planetary gear set for transmitting the first torque.
Für das Differenzialausgleichsgetriebe gelten die vorstehend zur Torque Vectoring- Überlagerungseinheit gemachten Erläuterungen sinngemäß. Bevorzugt ist es, wenn das Differenzialausgleichsgetriebe, der erste Planetenradsatz, der zweite Planetenradsatz und der Elektromotor in der Reihung Differenzialausgleichsgetriebe, erster Planetenradsatz, zweiter Planeten radsatz und Elektromotor axial nebeneinander angeordnet sind. Das Verbindungsgetriebe verbindet das an der gegenüberliegenden Seite des Differenzialausgleichsgetriebes angeordnete Abtriebselement mit dem ersten Eingangselement. For the differential gear differential, the explanations given above for the torque vectoring superposition unit apply mutatis mutandis. It is preferred if the differential differential gear, the first planetary gear set, the second planetary gear set and the electric motor in the Reihung differential gear, first planetary, second planetary gear set and electric motor are arranged axially adjacent to each other. The linkage connects the output member disposed on the opposite side of the differential counterbalance to the first input member.
Das Verbindungsgetriebe ist ein Übersetzungsgetriebe mit der Übersetzung i = 1.The connecting gear is a transmission with the translation i = 1.
Das heißt, dass Drehrichtung und Drehzahl des entsprechenden Abtriebselements an das erste Eingangselement übertragen werden, sodass das erste Eingangselement mit derselben Drehrichtung und derselben Drehzahl wie das Abtriebselement dreht. That is, the rotational direction and rotational speed of the corresponding output member are transmitted to the first input member so that the first input member rotates at the same rotational direction and the same rotational speed as the output member.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, wenn das erste Eingangselement und das zweite Ausgangselement mittels einer formschlüssig lösbaren Verbindung mit einem Element des Verbindungsgetriebes beziehungsweise dem zweiten Abtriebselement verbunden sind. So lässt sich die Torque Vectoring-Überlagerungseinheit umfassend zwei Planetenradsätze und einen Elektromotor an ein an sich bekanntes Differenzial koppeln. Moreover, it is preferred if the first input element and the second output element are connected by means of a form-releasably releasable connection with an element of the connecting gear or the second output element. Thus, the torque vectoring superposition unit comprising two planetary gear sets and an electric motor can be coupled to a differential known per se.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, das Kraftfahrzeug umfassend eine Torque Vectoring-Überlagerungseinheit nach dem ersten Aspekt der Erfindung oder ein Kraftfahrzeug umfassend ein Differenzialausgleichsgetriebe nach dem zweiten Aspekt der Erfindung. According to a further aspect of the invention, it is a motor vehicle to provide the motor vehicle comprising a torque vectoring superposition unit according to the first aspect of the invention or a motor vehicle comprising a differential gear differential according to the second aspect of the invention.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to the following figures. Show it:
Fig. 1 : eine bevorzugte Ausführungsform der TV-Überlagerungseinheit in einer schematischen Ansicht, 1 shows a preferred embodiment of the TV overlay unit in a schematic view,
Fig. 2: einen vergrößerten Ausschnitt eines ersten Planetengetriebes der Torque 2 shows an enlarged detail of a first planetary gear of the torque
Vectoring-Überlagerungseinheit gemäß Fig. 1 , Fig. 3: einen vergrößerten Ausschnitt eines zweiten Planeten radsatzes der Tor- que Vectoring-Einheit gemäß Fig. 1 und Vectoring superimposition unit according to FIG. 1, 3 shows an enlarged detail of a second planetary gear set of the Torque vectoring unit according to FIG. 1 and FIG
Fig. 4: ein Kraftfahrzeug mit einem Ausgleichsdifferenzial mit einer Torque Vectoring-Einheit gemäß Fig. 1 in einer schematischen Ansicht. 4 shows a motor vehicle with a compensation differential with a torque vectoring unit according to FIG. 1 in a schematic view.
Fig. 1 zeigt eine Torque Vectoring-Überlagerungseinheit für ein Differenzial 10. Die TV-Überlagerungseinheit umfasst einen ersten Planetenradsatz 30, einen zweiten Planetenradsatz 40 und einen Elektromotor 50. 1 shows a torque vectoring superposition unit for a differential 10. The TV superposition unit comprises a first planetary gear set 30, a second planetary gear set 40 and an electric motor 50.
Das aus dem Stand der Technik bekannte Kegelraddifferenzial 10 weist zwei radseitige Abtriebselemente auf, die als ein erstes Abtriebsrad 15 und zweites Abtriebsrad 16 ausgebildet sind. Die Abtriebsräder 15, 16 kämmen jeweils mit einem als Stirnrad ausgebildetem Ausgleichselement 17. Die Ausgleichselemente 17 sind in einem Differenzialkäfig 14 um ihre eigene Achse drehbar gelagert. Das erste Abtriebsrad 15 ist mit einer ersten Abtriebswelle 1 und das zweite Abtriebsrad mit einer zweiten Abtriebswelle 2 drehfest verbunden. Ein als Stirnrad ausgebildetes Antriebselement 13 ist drehfest mit dem Differenzialkäfig 14 verbunden und kann über ein Kegelrad 12, das mit einer Antriebswelle 1 1 drehfest verbunden ist, angetrieben werden. Die Ausgleichsräder 17, die zwischen dem Stirnrad 13 und den beiden Abtriebsrädern 15, 16 wirken, können eine Drehbewegung vom Stirnrad 13 zu den beiden Abtriebsrädern 15, 16 übertragen und eine Ausgleichsdrehbewegung zwischen den beiden Abtriebsrädern 15, 16 bereitstellen. The bevel gear differential 10 known from the prior art has two output elements on the wheel side, which are designed as a first driven gear 15 and second driven gear 16. The output gears 15, 16 each mesh with a trained as a spur compensation element 17. The compensation elements 17 are rotatably mounted in a differential cage 14 about its own axis. The first output gear 15 is rotatably connected to a first output shaft 1 and the second output gear to a second output shaft 2. A trained as a spur drive member 13 is rotatably connected to the differential cage 14 and can be via a bevel gear 12 which is rotatably connected to a drive shaft 1 1, driven. The differential gears 17, which act between the spur gear 13 and the two driven wheels 15, 16, can transmit a rotational movement from the spur gear 13 to the two driven wheels 15, 16 and provide a compensatory rotational movement between the two driven wheels 15, 16.
Der erste Planetenradsatz 30 ist koaxial zur zweiten Abtriebswelle 2 angeordnet. Er umfasst zwei in gleicher axialer Ebene angeordnete Gruppen, nämlich eine erste und eine zweite Gruppe, von an dem als Steg 35 ausgebildeten Ausgleichselemententrä- ger drehbar gelagerte als Planetenräder ausgebildete Ausgleichselemente 33 und 34, ein mit den Planetenrädern 33 der ersten Gruppe in Zahneingriff stehendes erstes Eingangselement 31 , das als ein Sonnenrad ausgebildet ist, und ein mit den Planetenrädern 34 der zweiten Gruppe in Zahneingriff stehendes erstes Ausgangselement 32, das vorliegend als ein Sonnenrad ausgebildet ist. Jedes der Planetenräder 33 der ersten Gruppe steht jeweils mit einem der Planetenräder 34 der zweiten Gruppe in Zahneingriff. Der Steg 35 des ersten Planetenradsatzes 30 ist am Gehäuse G der TV-Überlagerungseinheit festgesetzt. Es ist jedoch auch denkbar, den Steg 35 an einem anderen ortsfesten Bauteil festzusetzen. Das hohlförmig ausgeformte Sonnenrad 31 ist mit einer hohlförmigen Welle 26a drehfest verbunden. Das hohlförmig ausgeformte Sonnenrad 32 ist mit einer entsprechenden hohlförmig ausgeformten Welle 36 drehfest verbunden. The first planetary gear set 30 is arranged coaxially with the second output shaft 2. It comprises two groups arranged in the same axial plane, namely a first and a second group of compensating elements 33 and 34 rotatably mounted as compensating element carriers formed as a web 35 and meshing with the planetary gears 33 of the first group Input member 31, which is formed as a sun gear, and one with the planetary gears 34 of the second group in meshing first output member 32, which is presently formed as a sun gear. Each of the planet gears 33 of the first group is in each case with one of the planet gears 34 of the second Group in tooth mesh. The web 35 of the first planetary gear 30 is fixed to the housing G of the TV overlay unit. However, it is also conceivable to fix the web 35 on another stationary component. The hollow-shaped sun gear 31 is rotatably connected to a hollow shaft 26a. The hollow-shaped sun gear 32 is rotatably connected to a corresponding hollow-shaped shaft 36.
Der zweite Planeten radsatz 40 ist koaxial zur zweiten Abtriebswelle 2 angeordnet und axial vom ersten Planetenradsatz 30 beabstandet. Er umfasst zwei in gleicher axialer Ebene angeordnete Gruppen, nämlich eine dritte Gruppe und eine sechste Gruppe von an dem Steg 45 drehbar gelagerten Planetenrädern 43, 44, ein mit den Planetenrädern 43 der dritten Gruppe in Zahneingriff stehendes zweites Eingangselement, das als ein Sonnenrad 41 ausgebildet ist, und ein mit den Planetenrädern 44 der vierten Gruppe in Zahneingriff stehendes zweites Ausgangselement, das vorliegend als ein Sonnenrad 42 ausgebildet ist. Jedes der Planetenräder 43 der dritten Gruppe steht jeweils mit einem der Planetenräder 44 der vierten Gruppe in Zahneingriff. Das zweite Ausgangselement 42 des zweiten Planetenradsatzes 40 ist mit einer weiteren Abtriebswelle 2a verbunden. Die weitere Abtriebswelle 2a verbindet das zweite Abtriebsrad 16 über die mit dem Abtriebsrad 16 drehfest verbundene zweite Abtriebswelle 2 mit einem am gegenüberliegenden Ende angeordneten (nicht dargestellten) Antriebsrad eines Kraftfahrzeugs. Das Sonnenrad 41 ist hohlförmig ausgeformt und mit der hohlförmigen Welle 36 verbunden, wodurch das Sonnenrad 32 des ersten Planetenradsatzes mit dem Sonnenrad 41 des zweiten Planetenradsatzes permanent drehfest verbunden sind. Die Hohlwellen 26a und 36 sind koaxial zur weiteren Abtriebswelle 2a angeordnet, so dass die Abtriebswelle 2a innerhalb der Hohlwellen geführt werden kann. Der Steg 45 des zweiten Planetenradsatzes ist über eine Welle 46 mit dem Rotor 51 permanent drehfest verbunden. Der Stator 52 des Elektromotors 50 ist am Gehäuse der TV-Überlagerungseinheit festgesetzt. The second planetary gear set 40 is arranged coaxially with the second output shaft 2 and axially spaced from the first planetary gear 30. It comprises two arranged in the same axial plane groups, namely a third group and a sixth group of rotatably mounted on the web 45 planet gears 43, 44, a meshing with the planetary gears 43 of the third group meshing second input element, which is formed as a sun gear 41 and a second output member meshing with the planetary gears 44 of the fourth group, which is presently configured as a sun gear 42. Each of the planet gears 43 of the third group meshes with one of the planet gears 44 of the fourth group. The second output element 42 of the second planetary gear set 40 is connected to a further output shaft 2a. The further output shaft 2a connects the second output gear 16 via the second output shaft 2, which is connected in a rotationally fixed manner to the output gear 16, to a drive wheel of a motor vehicle arranged at the opposite end (not shown). The sun gear 41 is hollow-shaped and connected to the hollow shaft 36, whereby the sun gear 32 of the first planetary gear set to the sun gear 41 of the second planetary gear set are permanently connected rotationally fixed. The hollow shafts 26a and 36 are arranged coaxially to the further output shaft 2a, so that the output shaft 2a can be guided within the hollow shafts. The web 45 of the second planetary gear set is permanently rotatably connected via a shaft 46 to the rotor 51. The stator 52 of the electric motor 50 is fixed to the housing of the TV overlay unit.
Ein Verbindungsgetriebe 20 überträgt die Abtriebsdrehzahl des ersten Abtriebsrads 15 an das erste Eingangselement 31 des ersten Planetenradsatzes 30. Eine erste Übersetzungsstufe umfassend die Stirnräder 21 und 22 greift hierzu die Abtriebsdrehzahl an der ersten Abtriebswelle 1 ab und überträgt sie über eine gehäusefeste Zwischenwelle 23 an eine zweite Übersetzungsstufe umfassend die Stirnräder 24,A connecting gear 20 transmits the output speed of the first output gear 15 to the first input element 31 of the first planetary gear set 30. A first gear ratio comprising the spur gears 21 and 22 for this purpose uses the output speed at the first output shaft 1 and transmits it via a housing fixed Intermediate shaft 23 to a second gear stage comprising the spur gears 24,
25. Die Zwischenräder 22 und 24 sind jeweils drehfest mit der Zwischenwelle 23 verbunden. Das Stirnrad 21 ist fest an der ersten Abtriebswelle 1 montiert und kämmt mit dem Stirnrad 22. Das Stirnrad 24 wiederum kämmt mit dem Stirnrad 25, das hohlförmig ausgebildet ist und mit einer hohlförmigen Welle 26 drehfest verbunden ist.25. The intermediate wheels 22 and 24 are each rotatably connected to the intermediate shaft 23. The spur gear 21 is fixedly mounted on the first output shaft 1 and meshes with the spur gear 22. The spur gear 24 in turn meshes with the spur gear 25, which is hollow and is rotatably connected to a hollow shaft 26.
Die Welle 26 wiederum ist mit der Welle 26a und damit mit dem ersten Eingangselement 31 des ersten Planetenradsatzes drehfest verbunden. The shaft 26 in turn is rotatably connected to the shaft 26a and thus to the first input element 31 of the first planetary gear set.
Über die Zwischenwelle 23 und die zwei gehäusefesten Übersetzungsstufen wird ein Zugriff auf die gegenüberliegende Abtriebsseite des Differenzials 10 ermöglicht. About the intermediate shaft 23 and the two housing-fixed gear ratios access to the opposite output side of the differential 10 is made possible.
Die vorstehend erläuterte TV-Überlagerungseinheit ist als eine separate Baueinheit ausgestaltet. So kann beispielsweise über eine lösbare formschlüssige Verbindung die mit dem Sonnenrad 31 drehfest verbundene Welle 26a mit der Welle 26 und die mit dem zweiten Ausgangselement 42 drehfest verbundene Abtriebswelle 2a mit der Abtriebswelle 2 drehfest verbunden werden. Die lösbare formschlüssige Verbindung 27 ist optional. So ist es nämlich denkbar, das erste Eingangselement 31 mit dem Stirnrad 25 permanent drehfest über eine einzige Welle, beispielsweise Welle 26 zu verbinden und das zweite Ausgangselement 42 über eine einzige Welle, beispielsweise Abtriebswelle 2 mit dem zweiten Abtriebsrad 16 zu verbinden. The above-explained TV overlay unit is configured as a separate unit. Thus, for example, via a releasable positive connection with the sun gear 31 rotatably connected shaft 26a with the shaft 26 and the second output member 42 rotatably connected to the output shaft 2a are rotatably connected to the output shaft 2. The releasable positive connection 27 is optional. Thus, it is conceivable that the first input element 31 with the spur gear 25 permanently rotatably connected via a single shaft, such as shaft 26 and connect the second output element 42 via a single shaft, for example, output shaft 2 with the second output gear 16.
Der Differenzialkopf 14 weist eine erste Drehzahl und eine erste Drehrichtung auf, die mit +1 (plus eins) dargestellt ist. So weisen das erste Abtriebsrad 15 und das zweite Abtriebsrad 16 die gleiche Drehrichtung auf. Über das Verbindungsgetriebe 20 wird die Drehrichtung des ersten Abtriebsrades in das erste Eingangselement 31 des ersten Planetenradsatzes eingeleitet. The differential head 14 has a first rotational speed and a first rotational direction, which is represented by +1 (plus one). Thus, the first driven gear 15 and the second driven gear 16 have the same direction of rotation. Via the connecting gear 20, the direction of rotation of the first driven gear is introduced into the first input element 31 of the first planetary gear set.
Die Drehrichtung +1 des ersten Sonnenrades 31 wird in der zweiten Gruppe von Zahnrädern 33 bei festgehaltenem Steg 35, das heißt Drehrichtung des Stegs 35 gleich 0 (null) in eine Drehrichtung -1 (minus eins) umgekehrt. Die mit der ersten Gruppe von Zahnrädern 33 in Zahneingriff stehende vierte Gruppe von Zahnrädern 34 weist eine erneut umgekehrte Drehrichtung +1 auf. Diese wird mittels des zweiten Sonnenrads 32 wiederum in -1 umgekehrt, so dass die Welle 36 eine zur Eingangs- drehrichtung umgekehrte Drehrichtung -1 aufweist. Der erste Planetenradsatz 30 wirkt somit wie ein Standgetriebe zur Drehzahlumkehr. The direction of rotation +1 of the first sun gear 31 is reversed in the second group of gears 33 at a fixed web 35, that is, the direction of rotation of the web 35 equal to 0 (zero) in a rotational direction -1 (minus one). The fourth group of gears 34 meshing with the first group of gears 33 has a reverse direction of rotation +1. This is in turn reversed by means of the second sun gear 32 in -1, so that the shaft 36 is a for input Direction of rotation opposite direction -1 has. The first planetary gear 30 thus acts as a stationary transmission for speed reversal.
Der zweite Planeten radsatz 40 bewirkt eine Überlagerung der Drehbewegung aus dem zweiten Abtriebsrad 16 und der umgekehrten Drehrichtung des ersten Abtriebs- rads 15. Hierzu ist, wie vorstehend bereits beschrieben, die zweite Abtriebswelle 2 über die weitere Abtriebswelle 2a mit dem Sonnenrad 42 und die Welle 36, welche die umgekehrte Abtriebsdrehzahl des ersten Abtriebsrads 15 aufweist, mit dem Sonnenrad 41 drehfest verbunden. The second planetary gear set 40 causes a superposition of the rotational movement of the second driven gear 16 and the reverse direction of rotation of the first output gear 15. For this purpose, as already described above, the second output shaft 2 via the further output shaft 2a with the sun gear 42 and the shaft 36, which has the reverse output speed of the first output gear 15, rotatably connected to the sun gear 41.
Bei Geradeausfahrt heben sich die Abtriebsdrehzahl des zweiten Abtriebsrads und die umgekehrte Abtriebsdrehzahl des ersten Abtriebsrads gegenseitig auf und führen zu einem Stillstand des Elektromotors 50, das heißt der Rotor 51 steht still. Bei einer Kurvenfahrt nach links dreht der Rotor in eine erste Drehrichtung. Bei einer Kurvenfahrt nach rechts dreht der Rotor in dieselbe Richtung. Der primäre Antrieb an der Antriebswelle 11 kann sowohl von einem Verbrennungsmotor als auch von einem weiteren Elektromotor übernommen werden. When driving straight ahead, the output speed of the second output gear and the reverse output speed of the first output gear cancel each other and lead to a standstill of the electric motor 50, that is, the rotor 51 is stationary. When cornering to the left, the rotor turns in a first direction of rotation. When cornering to the right, the rotor turns in the same direction. The primary drive on the drive shaft 11 can be taken over by both an internal combustion engine and by another electric motor.
Fig. 2 zeigt den Planeten radsatz 30 in einer vergrößerten Ansicht. Die achsgleich zueinander angeordneten Sonnenräder 31 , 32 sind, wie gut zu erkennen ist, hohlförmig ausgebildet und mit einer Welle 26a beziehungsweise 36 drehfest verbunden. Das Sonnenrad 31 kämmt mit einer ersten Gruppe von Planetenrädern 33. Das Sonnenrad 32 kämmt mit einer zweiten Gruppe von Planetenrädern 34. Die Planetenräder 33 und 34 sind paarweise angeordnet und kämmen miteinander. Die Planetenräder 33, 34 sind an einem festgesetzten Planetenradträger 35 drehbar gelagert. So lässt sich die Drehzahl des ersten Abtriebsrads 15 von +1 zu -1 umkehren. Durch die Sonnenräder 31 , 32 ist die weitere Abtriebswelle 2a geführt, die die zweite Abtriebswelle 2, welche mit dem zweiten Abtriebsrad 16 drehfest verbunden ist, mit dem zweiten Ausgangselement 42 des zweiten Planetenradsatzes 40 verbindet. Fig. 2 shows the planetary gear set 30 in an enlarged view. The coaxially arranged sun gears 31, 32 are, as can be seen, formed hollow and rotatably connected to a shaft 26a and 36, respectively. The sun gear 31 meshes with a first group of planetary gears 33. The sun gear 32 meshes with a second group of planetary gears 34. The planet gears 33 and 34 are arranged in pairs and mesh with each other. The planet gears 33, 34 are rotatably mounted on a fixed planet carrier 35. Thus, the rotational speed of the first output gear 15 can be reversed from +1 to -1. By the sun gears 31, 32, the further output shaft 2a is guided, which connects the second output shaft 2, which is rotatably connected to the second output gear 16, with the second output element 42 of the second planetary gear set 40.
Fig. 3 zeigt den zweiten Planetenradsatz 40 in einer vergrößerten Ansicht. Der Aufbau des zweiten Planetenradsatzes 40 ähnelt dem Aufbau des ersten Planetenradsatzes 30, wobei im Unterschied zum Planetenradsatz 30 die mit dem zweiten Aus- gangselement drehfest verbundene Welle 2a nicht hohlförmig ist, sondern als Vollwelle in den Wellen 36, 26a, 26 und 46 geführt ist. An seinem rechten Ende ist die weitere Abtriebswelle 2a mit einem nicht dargestellten Rad eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs verbunden. 3 shows the second planetary gear set 40 in an enlarged view. The structure of the second planetary gear set 40 is similar to the construction of the first planetary gear set 30, wherein, in contrast to the planetary gear set 30, that with the second Gangselement rotatably connected shaft 2a is not hollow, but is guided as a solid shaft in the shafts 36, 26a, 26 and 46. At its right end, the further output shaft 2a is connected to a not shown wheel of a motor vehicle, not shown.
Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer TV- Überlagerungseinheit für ein Differenzial gemäß den voran beschriebenen Figuren 1 bis 3. Einem nicht dargestellten Getriebe ist ein Antriebsstrang 73 nachgeordnet mit vorstehend beschriebenem Torque Vectoring Getriebe 60, umfassend das Differenzial 10, das Verbindungsgetriebe 20, den ersten und zweiten Planeten radsatz 30, 40 und den Elektromotor 50 und Achsen 72 und angetriebenen Rädern 71. Fig. 4 shows a schematic view of a motor vehicle with a TV overlay unit for a differential according to the previously described Figures 1 to 3. A transmission, not shown, a drive train 73 is arranged downstream with Torque Vectoring transmission 60 described above, comprising the differential 10, the connecting gear 20, the first and second planetary gear set 30, 40 and the electric motor 50 and axles 72 and driven wheels 71st
Die Erfindung realisiert auf diese Art und Weise eine modulare Struktur einer TV- Überlagerungseinheit, die an ein Differenzial angebaut werden kann. Zudem kann das Differenzial effizienter betrieben werden, da der Elektromotor der TV- Überlagerungseinheit bei Geradeausfahrt steht. Zudem lässt sich durch die koaxiale Anordnung der Bauteile und der Verwendung von zwei Minus-Planetenradsätzen mit jeweils zwei Sonnenrädern eine TV-Überlagerungseinheit bereitstellen, die insbesondere radial äußerst kompakt baut. The invention thus realizes a modular structure of a TV overlay unit which can be attached to a differential. In addition, the differential can be operated more efficiently, since the electric motor of the TV superposition unit is in straight-ahead driving. In addition, can be provided by the coaxial arrangement of the components and the use of two minus planetary gear sets, each with two sun wheels, a TV overlay unit, which in particular radially extremely compact builds.
Es versteht sich, dass das Vorstehende verschiedene Ausführungsbeispiele veranschaulicht und dass die Erfindung durch die beigefügten Ansprüche definiert ist. Ein Fachmann wird erkennen, dass die beispielhaften Ausführungsformen modifiziert werden können und dass verschiedene Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen kombiniert werden können, um andere Ausführungsformen als die hierin beschriebenen zu schaffen, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. It should be understood that the foregoing illustrates various embodiments, and that the invention is defined by the appended claims. One skilled in the art will recognize that the exemplary embodiments may be modified and that various features of the exemplary embodiments may be combined to provide embodiments other than those described herein without departing from the scope of the present invention.
Wie hierin verwendet, ist der Begriff umfassend oder umfasst offen zu verstehen und umfasst ein oder mehrere spezifische Merkmale, Elemente, Schritte, Komponenten oder Funktionen, schließt jedoch das Vorhandensein oder Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, Elementen, Schritten, Komponenten, Funktionen oder Gruppen davon nicht aus. Bezugszeichen erste Abtriebswelle As used herein, the term encompasses or is to be understood as meaning and includes one or more specific features, elements, steps, components, or functions, but includes the presence or addition of one or more other features, elements, steps, components, functions, or functions Groups of these are not enough. Reference numeral first output shaft
zweite Abtriebswelle second output shaft
a weitere Abtriebswelle a further output shaft
0 Differenzial 0 differential
1 Antriebswelle1 drive shaft
2 Kegelrad2 bevel gear
3 Antriebselement, Stirnrad3 drive element, spur gear
4 Differenzial käfig4 differential cage
5 erstes Abtriebsrad, Abtriebselement5 first output gear, output element
6 zweites Abtriebsrad, Abtriebselement6 second output gear, output element
7 Ausgleichselemente7 compensation elements
0 Verbindungsgetriebe0 connecting gear
1 Stirnrad1 spur gear
2 Stirnrad2 spur gear
3 Zwischenwelle3 intermediate shaft
4 Stirnrad4 spur gear
5 Stirnrad5 spur gear
6 Welle, hohlförmig6 wave, hollow
6a Welle, hohlförmig6a wave, hollow
7 lösbare formschlüssige Verbindung, Wellen/Nabenverbindung0 erster Planetenradsatz, Minus7 releasable positive connection, shaft / hub connection0 first planetary gear set, minus
1 erstes Eingangselement, Sonnenrad1 first input element, sun gear
2 erstes Ausgangselement, Sonnenrad2 first output element, sun gear
3 Ausgleichselemente3 compensation elements
4 Ausgleichselemente4 compensation elements
5 erster Steg, Planetenradträger, Ausgleichselemententräger6 Welle, hohlförmig5 first web, planet carrier, Ausgleichselemententräger6 shaft, hollow
0 zweiter Planetenradsatz, Minus0 second planetary gear set, minus
1 zweites Eingangselement, Sonnenrad1 second input element, sun gear
2 zweites Ausgangselement, Sonnenrad2 second output element, sun gear
3 Ausgleichselemente Ausgleichselemente 3 compensation elements compensating elements
zweiter Steg, Planetenradträger, Ausgleichselemententräger Welle second bridge, planet carrier, compensating element shaft
Elektromotor  electric motor
Rotor  rotor
Stator  stator
Torque Vectoring, TV-Getriebe  Torque Vectoring, TV Transmission
Kraftfahrzeug  motor vehicle
Räder  bikes
Achse  axis
Antriebsstrang  powertrain

Claims

Patentansprüche claims
1. Torque Vectoring Überlagerungseinheit für ein Differential-Ausgleichsgetriebe (10), umfassend zwei miteinander in Wirkverbindung stehende Planetenradsätze und einen mit einem der Planetenradsätze in Wirkverbindung stehenden Elektromotor (50), A torque vectoring superposition unit for a differential differential (10) comprising two planetary gear sets operatively connected to each other and an electric motor (50) operatively connected to one of the planetary gear sets,
- wobei ein erster Planeten radsatz (30) ein mittels eines ersten Drehmoments antreibbares Eingangselement (31 ), ein Ausgangselement (32) und zwischen diesen beiden Elementen (31 , 32) wirkende Ausgleichselemente (33, 34) aufweist, wobei die Ausgleichselemente an einem festgesetzten ersten Aus- gleichselemententräger (35) drehbeweglich gelagert sind,  - Wherein a first planetary gear set (30) by means of a first torque driven input element (31), an output element (32) and between these two elements (31, 32) acting compensating elements (33, 34), wherein the compensating elements to a fixed first compensating element carrier (35) are rotatably mounted,
- wobei ein zweiter Planetenradsatz (40) ein zweites Eingangselement (41 ), ein mittels eines zweiten Drehmoments antreibbares zweites Ausgangselement (42) und zwischen diesen beiden Elementen (41 , 42) wirkende Ausgleichselemente (43, 44) aufweist,  - wherein a second planetary gear set (40) has a second input element (41), a second output element (42) which can be driven by means of a second torque, and compensating elements (43, 44) which act between these two elements (41, 42),
- wobei das erste Ausgangselement (32) des ersten Planetenradsatzes (30) mit dem zweiten Eingangselement (41 ) des zweiten Planetenradsatzes (40) drehfest verbunden ist,  - Wherein the first output element (32) of the first planetary gear set (30) with the second input element (41) of the second planetary gear set (40) is rotatably connected,
- wobei die Ausgleichselemente (43, 44) an einem zweiten Ausgleichselemen- tenträger (45) drehbeweglich gelagert sind, wobei der zweite Ausgleichsele- mententräger (45) mit dem Rotor (51 ) des Elektromotors (50) drehfest verbunden ist.  - Wherein the compensating elements (43, 44) are rotatably mounted on a second Ausgleichselemen- tenträgerträger (45), wherein the second Ausgleichsele- ment carrier (45) with the rotor (51) of the electric motor (50) is rotatably connected.
2. Torque Vectoring Überlagerungseinheit nach Anspruch 1 , 2. Torque vectoring superposition unit according to claim 1,
- wobei der erste Planetenradsatz (30) zwei an dem Ausgleichselementeträger (35) drehbeweglich gelagerte Gruppen von Ausgleichselementen (33, 34) aufweist,  - Wherein the first planetary gear set (30) has two on the compensating element carrier (35) rotatably mounted groups of compensating elements (33, 34),
- wobei das erste Eingangselement (31 ) im Zahneingriff mit einer ersten Gruppe von Ausgleichselementen (33) steht,  - wherein the first input element (31) is in meshing engagement with a first group of compensation elements (33),
- wobei das erste Ausgangselement (32) im Zahneingriff mit einer zweiten  - Wherein the first output element (32) in meshing engagement with a second
Gruppe von Ausgleichselementen (34) steht und  Group of compensation elements (34) stands and
- wobei jedes der Ausgleichselemente (33) der ersten Gruppe jeweils mit einem der Ausgleichselemente (34) der zweiten Gruppe in Zahneingriff steht. - Each of the compensating elements (33) of the first group is in meshing engagement with one of the compensating elements (34) of the second group.
3. Torque Vectoring Überlagerungseinheit nach Anspruch 1 oder 2,3. Torque vectoring superposition unit according to claim 1 or 2,
- wobei der zweite Planetenradsatz (40) zwei an dem zweiten Ausgleichselementeträger (45) drehbeweglich gelagerte Gruppen von Ausgleichselementen (43, 44) aufweist, - Wherein the second planetary gear set (40) has two on the second balance element carrier (45) rotatably mounted groups of compensation elements (43, 44),
- wobei das zweite Eingangselement (41 ) im Zahneingriff mit einer dritten Gruppe von Ausgleichselementen (43) steht,  - Wherein the second input element (41) is in meshing engagement with a third group of compensation elements (43),
- wobei das zweite Ausgangselement (42) im Zahneingriff mit einer zweiten Gruppe von Ausgleichselementen (44) steht, und  - Wherein the second output element (42) in meshing engagement with a second group of compensation elements (44), and
- wobei jedes der Ausgleichselemente (43) der dritten Gruppe jeweils mit einem der Ausgleichselemente (44) der vierten Gruppe in Zahneingriff steht.  - Wherein each of the compensation elements (43) of the third group is in mesh with one of the compensation elements (44) of the fourth group.
4. Torque Vectoring Überlagerungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Planetenradsätze (30, 40) und der Elektromotor (50) koaxial zueinander angeordnet sind. 4. Torque vectoring superposition unit according to one of the preceding claims, wherein the planetary gear sets (30, 40) and the electric motor (50) are arranged coaxially with each other.
5. Torque Vectoring Überlagerungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Planetenradsatz (30), der zweite Planetenradsatz (40) und der Elektromotor (50) in der Reihung erster Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz und Elektromotor axial nebeneinander angeordnet sind. 5. Torque vectoring superposition unit according to one of the preceding claims, wherein the first planetary gear set (30), the second planetary gear set (40) and the electric motor (50) in the order of the first planetary gear set, second planetary gear set and electric motor are arranged axially side by side.
6. Torque Vectoring Überlagerungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Eingangselement (31 ), das erste Ausgangselement (32) und das zweite Eingangselement (41 ) jeweils hohlförmig ausgebildet sind, wobei eine Hohlwelle (36) das erste Ausgangselement (32) mit dem zweiten Eingangselement (41 ) drehfest verbindet und wobei das zweite Ausgangselement (42) mit einer Welle (2a) drehfest verbunden ist, die innerhalb der Elemente (31 , 32, 41 ) und der Hohlwelle (2a) geführt ist. 6. Torque vectoring superposition unit according to one of the preceding claims, wherein the first input element (31), the first output member (32) and the second input member (41) are each formed in a hollow shape, wherein a hollow shaft (36), the first output member (32) the second input element (41) rotatably connects and wherein the second output element (42) with a shaft (2a) is rotatably connected, which is guided within the elements (31, 32, 41) and the hollow shaft (2a).
7. Differential-Ausgleichsgetriebe mit einer Torque Vectoring Überlagerungseinheit (60), 7. Differential differential with a torque vectoring superposition unit (60),
- das Differential (10) aufweisend ein Antriebselement (13), ein erstes und zweites Abtriebselement (15, 16), Ausgleichselemente (17), die zwischen dem An- triebselement (13) und dem ersten und zweiten Abtriebselement (15, 16) wirken, um eine Drehbewegung vom Antriebselement (13) zu dem ersten und dem zweiten Abtriebselement (15, 16) zu übertragen und um eine Ausgleichsdrehbewegung zwischen dem ersten und zweiten Abtriebselement (15, 16) bereitzustellen, - The differential (10) comprising a drive element (13), a first and second output element (15, 16), compensation elements (17), which between the drive element (13) and the first and second output element (15, 16) act to transmit a rotational movement from the drive element (13) to the first and the second output element (15, 16) and to a compensation rotational movement between the first and second output element ( 15, 16),
- die Torque Vectoring Überlagerungseinheit aufweisend Merkmale nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eines der beiden Abtriebselemente (15, 16) zur Übertragung des zweiten Drehmoments mit dem zweiten Ausgangselement (42) des zweiten Planetenradsatzes (40) drehfest verbunden ist,  - The torque vectoring superposition unit having features according to one of claims 1 to 6, wherein one of the two output elements (15, 16) for transmitting the second torque with the second output element (42) of the second planetary gear set (40) is rotatably connected,
- das Differential-Ausgleichsgetriebe (10) ferner aufweisend ein Verbindungsgetriebe (20), das zur Übertragung des ersten Drehmoments das andere der beiden Abtriebselemente (16, 15) des Differential-Ausgleichsgetriebes mit dem ersten Eingangselement (31) des ersten Planetenradsatzes (30) verbindet.  - The differential differential (10) further comprising a connecting gear (20) connecting the other of the two output elements (16, 15) of the differential gear with the first input element (31) of the first planetary gear set (30) for transmitting the first torque ,
8. Differential-Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 7, 8. differential differential according to claim 7,
- wobei das Differential-Ausgleichsgetriebe (10), der erste Planetenradsatz (30), der zweite Planetenradsatz (40) und der Elektromotor (50) in der Reihung Differential-Ausgleichsgetriebe, erster Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz und Elektromotor axial nebeneinander angeordnet sind und  - Wherein the differential differential (10), the first planetary gear set (30), the second planetary gear set (40) and the electric motor (50) in the series differential differential gear, first planetary gear set, second planetary gear set and electric motor are arranged axially adjacent to each other and
- wobei das Verbindungsgetriebe (20) das an der gegenüberliegenden Seite des Differential-Ausgleichsgetriebes (10) angeordnete Abtriebselement (15) mit dem ersten Eingangselement (31 ) verbindet.  - Wherein the connecting gear (20) on the opposite side of the differential differential gear (10) arranged output element (15) connects to the first input element (31).
9. Differential-Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 7 oder 8, wobei das erste Eingangselement (31) und das zweite Ausgangselement (42) mittels einer lösbaren formschlüssig Verbindung mit einem Element (26) des Verbindungsgetriebes (20) bzw. dem Abtriebselement (15, 16) verbunden sind. 9. differential differential according to claim 7 or 8, wherein the first input element (31) and the second output element (42) by means of a detachable positive connection with an element (26) of the connecting gear (20) and the output element (15, 16) are connected.
10. Kraftfahrzeug (70) umfassend eine Torque Vectoring Überlagerungseinheit für ein Differential-Ausgleichsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder umfassend ein Differential-Ausgleichsgetriebe nach einem der Ansprüche 7 bis 9. 10. motor vehicle (70) comprising a torque vectoring superposition unit for a differential differential according to one of claims 1 to 6 or comprising a differential differential according to one of claims 7 to 9.
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