WO2023156289A1 - Antriebsvorrichtung für eine fahrzeugachse eines zweispurigen fahrzeugs - Google Patents

Antriebsvorrichtung für eine fahrzeugachse eines zweispurigen fahrzeugs Download PDF

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WO2023156289A1
WO2023156289A1 PCT/EP2023/053229 EP2023053229W WO2023156289A1 WO 2023156289 A1 WO2023156289 A1 WO 2023156289A1 EP 2023053229 W EP2023053229 W EP 2023053229W WO 2023156289 A1 WO2023156289 A1 WO 2023156289A1
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electric machine
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Alfred Rehr
Tassilo Scholle
Kay-Uwe Henning
Björn Kürten-Pachowsky
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Audi Ag
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Definitions

  • the invention relates to a drive device for a vehicle axle of a two-track vehicle according to the preamble of claim 1 and a method for operating such a drive device according to claim 10.
  • an electrified vehicle is braked by an electric drive in generator mode (hereinafter referred to as recuperation mode), if certain boundary conditions are met.
  • recuperation mode an electric drive in generator mode
  • a generic drive device for a vehicle axle has an axle differential, by means of which a 50/50 distribution can be carried out.
  • different braking torques cannot be set at the vehicle wheels in the recuperation mode. This means that braking torque redistribution is not available during recuperation mode.
  • the recuperation range is restricted for safety reasons.
  • recuperation is deactivated and the conventional vehicle braking system takes over.
  • vehicle dynamics control is carried out using a conventional vehicle brake system, in which a control unit also brakes the vehicle wheels in a targeted manner different braking torques in order to influence the handling. There is therefore no recuperation while the braking torque redistribution is being carried out. Accordingly, the recuperation performance and thus the consumption or the electric range is limited due to driving safety aspects.
  • a torque vectoring system is usually found on the rear axle of the vehicle, particularly in sporty vehicles. This directs drive torque past the differential directly to the vehicle wheels. This allows the drive torque to be freely distributed on the respective vehicle axle.
  • DE 102017005881 A1 discloses a drive device for an electric vehicle or a hybrid vehicle. Further electrified vehicle axles are known from CN 202463569 U, CN 112406498 A, CN 112406497 A, CN 110341687 A and CN 110466359 A.
  • the object of the invention is to provide a drive device for a vehicle axle of a two-track vehicle, in which the recuperation power during driving operation is increased compared to the prior art.
  • the object is solved by the features of claim 1 or 10. Preferred developments of the invention are disclosed in the dependent claims.
  • the invention relates to a drive device for a vehicle axle of a two-track vehicle having an axle differential.
  • the input side is drivingly connected to an electric machine, while its output sides drive off stub shafts leading to the two vehicle wheels.
  • the vehicle axle has a superposition gear with shift element for each vehicle wheel.
  • the electric machine can be connected directly to the vehicle wheel flange shaft by bridging the axle differential with the aid of the overriding gear.
  • the generic electric machine can be operated in a motor mode when the vehicle is accelerating and in a recuperation mode when the vehicle is decelerating.
  • a braking torque path running between the vehicle wheel and the electric motor can be divided by activating the respective switching element, namely into a differential braking torque path, which leads a differential braking torque from the vehicle wheel via the axle differential to the electric motor, and into a superimposed braking torque path, which carries a superimposed braking torque from the Vehicle wheel past the axle differential via the overriding gear to the electric machine.
  • each of the two superposition gears can each have a loose gear rotatably mounted on the flange shaft.
  • the idler gear can be drive-connected to the electric machine.
  • the idler gear can be coupled to the flange shaft via the switching element.
  • the translation between the electric machine and the idler gear can preferably be designed to be somewhat shorter than the translation between the electric machine and the differential input side. This ensures that the idler gear rotates a little slower than the flanged shaft. This ensures a braking torque flow from the stub shaft via the switching element in the direction of the electric machine.
  • the shifting element of the respective superimposed gear is a multi-plate clutch that can be shifted under load and can be controlled with slip. This has a stub shaft disk carrier and a loose gear disk carrier that interacts with it.
  • the input-side axle differential gear can mesh with a fixed gear arranged on an intermediate shaft.
  • the superposition gear can have another fixed gear wheel arranged on the intermediate shaft, which meshes with the idler gear wheel.
  • the multi-plate clutch can be actuated on one side of the vehicle during recuperation mode. This causes a braking torque split, in which the braking torque coming from the vehicle wheel is divided into the reduced differential braking torque and the transmission braking torque. As the torque progresses in the direction of the electric machine, the transfer braking torque is introduced into the intermediate shaft at the intermediate shaft fixed gear.
  • the intermediate shaft therefore acts as a summation shaft in which the transmission braking torque and the differential braking torque are added.
  • the vehicle wheel takes on the differential braking torque of the actuated side of the vehicle via the axle differential.
  • the differential braking torque of the actuated side of the vehicle is also routed via the axle differential to the intermediate shaft and added up there.
  • the switching elements of the two superimposed gears can preferably be integrated into a vehicle dynamics control system.
  • a control unit can activate one or both of the switching elements depending on the current driving parameters in order to support the driving behavior by redistributing braking torque.
  • each of the vehicle wheels can be assigned a vehicle wheel brake of a conventional vehicle brake system.
  • the vehicle wheel brakes can also be integrated into the driving dynamics control.
  • the control unit can control one or both of the vehicle wheel brakes as a function of current driving parameters in order to support the driving behavior by redistributing braking torque.
  • the control unit terminates the recuperation mode that takes place with the help of the switching elements.
  • the driving dynamics control is carried out at leash with the aid of the vehicle wheel brakes.
  • FIG. 5 a further exemplary embodiment.
  • a drive device for a two-track vehicle with an electrified rear axle is indicated in a roughly schematic manner.
  • the drive device is shown in FIG. 1 only to the extent required for understanding the invention.
  • both the front wheels VR, VL and the rear wheels HR, HL of the vehicle each have a vehicle wheel brake 1 (Not shown) hydraulic cylinder actuated caliper 3 and a brake disc 5 constructed.
  • the hydraulic cylinders Vehicle wheel brakes 1 are each connected to a control unit 8 via hydraulic lines 7 .
  • the control unit 8 can apply brake pressure to the hydraulic cylinder of a vehicle brake 1 via the corresponding hydraulic line 7 , as a result of which the brake caliper 3 with its brake linings comes into pressure contact with the brake disc 5 .
  • the two hydraulic lines 7 routed to the rear of the vehicle are laid up to a hydraulic valve 9.
  • the hydraulic valve 9 forms a branch point.
  • the hydraulic line 7 on the left-hand side of the vehicle branches into a partial line 11 to the left-hand rear vehicle brake 1 and into a partial line 13 that leads to a drive assembly 12 on the vehicle's rear axle.
  • the hydraulic line 7 on the right-hand side of the vehicle branches into a branch line 11 to the right rear vehicle brake 1 and into a branch line 13, which also leads to the drive unit 12 of the vehicle rear axle a gear 14 drives the rear wheels HR, HL.
  • Each of the two partial lines 13 leads from the hydraulic valve 9 to a hydraulic cylinder 15 (Fig. 2) of a multi-plate clutch 19.
  • the two multi-plate clutches 19 are part of the transmission 14 of the vehicle rear axle, the transmission structure of which will be described later Switch positions switchable.
  • the hydraulic lines 7 are fluidically connected to the partial lines 11 leading to the respective rear vehicle wheel brakes 1 , while the hydraulic cylinders 15 of the two multi-plate clutches 19 are fluidically decoupled from the control unit 8 .
  • the two hydraulic lines 7 are fluidly connected to the partial lines 13, via which the hydraulic cylinders 15 of the multi-plate clutches 19 can be controlled by the control unit 8.
  • the electric machine EM of the electrified rear axle of the vehicle is installed transversely, so that the Electric machine EM is arranged axially parallel to the flange shafts 23 guided to the vehicle wheels HR, HL.
  • the electric machine shaft 27 is connected via a countershaft spur gear stage 29 to an intermediate shaft 31, which is constructed from a fixed gear wheel 33 arranged on the electric machine shaft 27 and a fixed gear wheel 35 meshing with it, arranged on the intermediate shaft 31.
  • the intermediate shaft 31 is connected to the input side of an axle differential 39 , via a further spur gear stage 37, which consists of a fixed gear wheel 41 arranged on the intermediate shaft 31 and an input-side axle differential gear wheel 43.
  • the rear axle has a superimposed gear 45 on each side of the vehicle, by means of which the electric machine EM can be connected directly to the respective flange shaft 23 by bridging the axle differential 39.
  • the two superimposed gears 45 are designed as mirror images with respect to a central longitudinal plane of the vehicle.
  • Each of the two superposition gears 45 has an idler gear wheel 49 which is rotatably mounted on the flange shaft 23 and which meshes with the intermediate shaft fixed gear wheel 51 .
  • An outer disk carrier 53 of the multi-plate clutch 19 is formed on the respective idler gear 49 and interacts with an inner disk carrier 55 formed on the flange shaft 23 .
  • the disk pack located between the outer disk carrier 53 and the inner disk carrier 55 can be pressed together by means of an annular piston 57, which can be adjusted horizontally by means of the hydraulic cylinder 15 in order to actuate the multi-plate clutch 19 up to a predetermined coupling degree. as controllable with slip.
  • control unit 8 is connected to the hydraulic cylinder 15 of the multi-plate clutch 19 arranged on the right-hand side of the vehicle via the branch line 13 on the right-hand side of the vehicle.
  • control unit 8 is connected to the hydraulic cylinder 15 of the multi-plate clutch 19 arranged on the left-hand side of the vehicle via the partial line 13 on the left-hand side of the vehicle.
  • the rear vehicle brakes 1 cannot be activated and are therefore shut down.
  • a braking torque path is divided into a differential braking torque path, which leads a differential braking torque M 2 from the respective vehicle wheel via the axle differential 39 to the electric machine EM, and a superimposed braking torque path, which carries a superimposed braking torque Mi from the respective vehicle wheel past the axle differential 39 via the superposition gear 45 to the electric machine EM.
  • the electric machine EM is in the recuperation operating mode, while at the same time a braking torque redistribution takes place, in which the right multi-disk clutch 19 is not completely closed, but only up to a certain coupling degree that allows slip
  • FIG. 3 the electric machine EM is in the recuperation operating mode
  • the braking torque MR applied to the right rear wheel HR is divided into a differential torque M 2 leading to the axle differential 39 and a superposition torque Mi, which is passed to the intermediate shaft 31 via the multiple disk clutch 19 .
  • the left rear wheel HL takes on the differential torque M 2 of the right side of the vehicle via the axle differential39. There are therefore the differential moment M 2 from the left rear wheel HL and the differential moment M 2 from right rear wheel HL via the axle differential 39 to the intermediate shaft 31.
  • the overlay torque Mi from the right rear wheel RW is routed to the intermediate shaft 31 via the overriding gear 45 on the right, actuated vehicle side.
  • the intermediate shaft 31 acts as a summation shaft, on which all the braking torques are added up to form a total braking torque, which is conducted via the countershaft stage 29 to the electric machine EM, where it is recuperated.
  • a braking torque flow from the stub shaft 23 via the switched multi-plate clutch 19 in the direction of the electric machine EM it is relevant that there is a speed difference between the stub shaft 23 and the idler gear 49, in which the idler gear 49 rotates somewhat more slowly than the stub shaft 23.
  • the translation between the Electric machine EM and the idler gear 49 is therefore designed to be somewhat shorter than the translation between the electric machine EM and the differential input side.
  • the control unit 8 As soon as the control unit 8 recognizes an emergency situation during the recuperation mode and/or an ABS/ESP intervention is to take place, the control unit 8 ends the recuperation mode. In this case, the control unit 8 adjusts the hydraulic valve 9 to the position shown in FIG. 1, as a result of which the vehicle dynamics control is carried out in further driving operation solely with the auxiliary spring rear vehicle wheel brakes 1, while the multi-plate clutches 19 are deactivated. Another operating situation during the recuperation operating mode is indicated in FIG. Accordingly, the right multi-plate clutch 19 is completely closed. The left multi-plate clutch 19, on the other hand, is fully open. Thus, in Fig. 4, the braking torque MR applied to the right rear wheel HR is transmitted completely via the multi-plate clutch 19 to the intermediate shaft 31.
  • the braking torque is transmitted via the reduction gear stage 29 to the electric machine EM, in which recuperation takes place.
  • the left rear wheel HL rotates without load, specifically at a speed that is imposed by the axle differential 31.
  • FIG. 5 Another embodiment is shown in FIG. 5, the structure and mode of operation of which essentially corresponds to the structure and mode of operation of the previous embodiment.
  • no vehicle wheel brakes 1 are assigned to the two vehicle wheels HL, HR in FIG.
  • the control unit 8 carries out the vehicle dynamics control solely with the aid of the multi-plate clutches 19 .

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeugachse eines zweispurigen Fahrzeugs, das ein Achsdifferential (39) aufweist, dessen Eingangsseite trieblich mit einer Elektromaschine (EM) verbunden ist und dessen Ausgangsseiten auf, zu den beiden Fahrzeugrädern (hlL, HR) führenden Flanschwellen (23) abtreiben, wobei die Fahrzeugachse an jeder Fahrzeugseite jeweils ein Überlagerungsgetriebe (45) mit Schaltelement (19) aufweist, mittels dem die Elektromaschine (EM) unter Überbrückung des Achsdifferentials (39) direkt mit der Fahrzeugrad-Flanschwelle (23) verbindbar ist. Erfindungsgemäß ist in der Rekuperationsbetriebsart der Elektromaschine (EM) eine Bremsmomentenumverteilung zwischen den Fahrzeugseiten durchführbar ist.

Description

Antriebsvorrichtung füreine Fahrzeugachse eines zweispurigenFahrzeugs BESCHREIBUNG: Die Erfindung betriffteineAntriebsvorrichtung füreineFahrzeugachse eines zweispurigen Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahrenzum BetreibeneinersolchenAntriebsvorrichtungnach Anspruch 10. Zur Steigerung der Effizienzund der Reichweitewerden Bremsungen eines elektrifiziertenFahrzeugs durch einen Elektroantrieb im Generatorbetrieb (nachfolgend Rekuperationsbetriebsartgenannt) durchgeführt, sofernge- wisse Randbedingungen erfülltsind. Einegattungsgemäße Antriebsvorrichtung füreineFahrzeugachse weistein Achsdifferential auf, mittels dem eine 50/50-Verteilung durchführbar ist.Des- sen Eingangsseite isttrieblich miteinerElektromaschine verbunden, wäh- rend dessen Ausgangsseiten auf,zu den beiden Fahrzeugrädern führenden Flanschwellen abtreiben. Im obigen Stand der Technik können inder Rekuperationsbetriebsart an den Fahrzeugrädern nichtunterschiedlicheBremsmomente eingestelltwerden. Somit isteine Bremsmomentenumverteilung während der Rekuperationsbe- triebsartnichtverfügbar.Aus Sicherheitsgründenwird der Rekuperationsbe- reicheingeschränkt. Wird dieser Bereich verlassen, so wird die Rekuperation deaktiviert und das herkömmliche Fahrzeugbremssystem übernimmt. Ent- sprechend wird im Stand der Technik eine Fahrdynamikregelung mittels ei- nes herkömmlichen Fahrzeugbremssystems durchgeführt, beidem eine Steuereinheit die Fahrzeugradbremsen der Fahrzeugräder gezielt mit unterschiedlichenBremsmomenten ansteuert,um das Fahrverhaltenzu be- einflussen. Während der Durchführung der Bremsmomentenumverteilung erfolgtdaher keine Rekuperation. Entsprechend istdie Rekuperationsleistung und damit derVerbrauch beziehungsweisedie E-Reichweite aufgrund von Fahrsicher- heitsaspektenbegrenzt. Insbesondere beisportlichen Fahrzeugen findetman meistan der Fahrzeug- Hinterachse einTorque-Vectoring-System. Dieses leitetAntriebsmoment am Differential vorbei direkt an die Fahrzeugräder. Dadurch lassen sich auf der jeweiligen Fahrzeugachse dieAntriebsmomente freiverteilen. Ein solches Torque-Vectoring-System weistneben dem gewöhnlichen Antrieb mit Diffe- rential zusätzlich noch zwei Überlagerungsgetriebe, zwei kraftschlüssig gere- gelte Kupplungen, zwei Aktuatoren, eine Steuereinheit und gewöhnlich ein eigenes Hydrauliksystem auf. Aus der DE 102017005881 A1 isteineAntriebsvorrichtung eines Elektro- oder eines Hybridfahrzeugs bekannt. Aus der CN 202463569 U, aus der CN 112406498 A, aus der CN 112406497 A, aus der CN 110341687 A und aus der CN 110466359 A sind weitere elektrifizierteFahrzeugachsen bekannt. DieAufgabe der Erfindung besteht darin, eineAntriebsvorrichtung füreine Fahrzeugachse eines zweispurigen Fahrzeugs bereitzustellen, beidem im Vergleich zum Stand der Technik die Rekuperationsleistung während des Fährbetriebs erhöht ist. DieAufgabe istdurch dieMerkmale des Anspruches 1 oder 10 gelöst. Be- vorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind inden Unteransprüchen offen- bart. Die Erfindung betriffteineAntriebsvorrichtung füreineFahrzeugachse eines zweispurigenFahrzeugs, das einAchsdifferential aufweist. Dessen Eingangsseite isttrieblich miteinerElektromaschine verbunden, während dessen Ausgangsseiten auf,zu den beiden Fahrzeugrädern führenden Flanschwellen abtreiben. Die Fahrzeugachse weist je Fahrzeugrad jeweils einÜberlagerungsgetriebe mitSchaltelement auf. MitHilfedes Uberlage- rungsgetriebes istdie Elektromaschine unter Uberbrückung des Achsdiffe- rentials direkt mitder Fahrzeugrad-Flanschwelle verbindbar. Die gattungsge- mäße Elektromaschine kann beieinerFahrzeugbeschleunigung ineinerMo- torbetriebsart und beieiner Fahrzeugverzögerung ineiner Rekuperatonsbe- triebsartbetriebenwerden.Gemäß dem kennzeichnendenTeildes Anspru- ches 1 istwährend der Rekuperationsbetriebsart eine Bremsmomentenum- Verteilungzwischenden beiden Fahrzeugrädern durchführbar. Beider Bremsmomentenumverteilung istdurch Ansteuerung des jeweiligen Schalt- elements einzwischen dem Fahrzeugrad und der Elektromaschine verlau- fender Bremsmomentpfad aufteilbar, und zwar ineinen Differential-Brems- momentpfad, der einDifferential-Bremsmoment vom Fahrzeugrad überdas AchsdifferentialzurElektromaschineführt,und ineinen Uberlagerungs- Bremsmomentpfad, der einÜberlagerungs-Bremsmoment vom Fahrzeugrad vorbeiam Achsdifferential überdas Überlagerungsgetriebe zur Elektroma- schine führt.Auf dieseWeise sind inder Rekuperationsbetriebsart die Fahr- zeugräder mit unterschiedlich großen Bremsmomenten beaufschlagbar, so dass die Fahrzeugräder unterschiedlich stark bremsen. So kann jedes der beiden Überlagerungsgetriebe jeweils einaufder Flansch- welle drehbar gelagertes Loszahnrad aufweisen. Das Loszahnrad kann mit der Elektromaschinetrieblichverbunden sein.Zudem kann das Loszahnrad überdas Schaltelement mitder Flanschwelle gekoppelt werden. Die Uber- Setzung zwischender Elektromaschine und dem Loszahnrad kann bevorzugt etwas kürzerausgelegt sein als die Übersetzung zwischen der Elektroma- schine und der Differential-Eingangsseite. Auf diese Weise wird erreicht, dass das Loszahnrad etwas langsamer dreht als die Flanschwelle. Dadurch istein Bremsmomentfluss von der Flanschwelle überdas Schaltetement in Richtung aufdie Elektromaschine gewährleistet. Ineinertechnischen Umsetzung istdas Schaltelement des jeweiligen Uberla- gerungsgetriebes eine lastschaltbare, mitSchlupf steuerbare Lamellenkupp- lung. Diese weisteinen Flanschwellen-Lamellenträger sowie einendamit zu- sammenwirkenden Loszahnrad-Lamellenträgerauf. Zudem kann das eingangsseitigeAchsdifferential-Zahnrad miteinem aufei- nerZwischenwelleangeordneten Festzahnrad kämmen. Indiesem Fallkann das ÜberlagerungsgetriebeeinweiteresaufderZwischenwelleangeordne- tes Festzahnrad aufweisen,das mitdem Loszahnrad kämmt. Bei deroben skizziertenGetriebestrukturkann dieLamellenkupplungwäh- rend des Rekuperationsbetriebs an einer Fahrzeugseite aktuiert werden. Dies bewirkt eine Bremsmomentverzweigung, beider das von dem Fahr- zeugrad kommende Bremsmoment aufgeteiltwird,und zwar indas redu- zierteDifferential-Bremsmoment und indas Ubertragungs-Bremsmoment. Im weiteren Momentenverlauf inRichtung Elektromaschine wird am Zwischen- wellen-Festzahnrad das Übertragungs-Bremsmoment indie Zwischenwelle eingeleitet. Die Zwischenwelle wirktdaher alsSummierwelle, inder das Übertragungs-Bremsmoment und das Differential-Bremsmoment aufaddiert werden. Demgegenüber nimmt an der nichtaktuierten Fahrzeugseite das Fahrzeugrad überdas Achsdifferential das Differential-Bremsmoment der ak- tuierten Fahrzeugseite an. Das Differential-Bremsmoment der aktuierten Fahrzeugseite wird ebenfalls überdas Achsdifferential zurZwischenwelle ge- leitetwird und dort aufaddiert. Die Schaltelemente der beiden Überlagerungsgetriebe können bevorzugt in einerFahrdynamikregelung eingebunden sein. Indiesem Fallkann während der Rekuperationsbetriebsart eineSteuereinheitinAbhängigkeitvon aktuel- len Fahrbetriebsparametern eines oder beide der Schaltelemente ansteuern, um das Fahrverhaltendurch Bremsmomentumverteilung zu unterstützen. Zusätzlich kann jedem der Fahrzeugräder eine Fahrzeugradbremse eines herkömmlichen Fahrzeugbremssystems zugeordnet sein.Die Fahrzeugrad- bremsen können ebenfalls inder Fahrdynamikregelung eingebunden sein. Daher kann während oder außerhalb der Rekuperationsbetriebsart die Steu- ereinheitinAbhängigkeitaktuellerFahrbetriebsparameter eineoder beide der Fahrzeugradbremsen ansteuern, um das Fahrverhalten durch Bremsmo- mentenumverteilung zu unterstützen. Sobald während der Rekuperationsbe- triebsarteineNotsituationerkanntistoder einABS-/ESP-Eingrifferfolgen soll,beendet die Steuereinheit die mit Hilfeder Schaltelemente erfolgende Rekuperationsbetriebsart. Indiesem Fallwird die Fahrdynamikregelung at- leine mit Hilfeder Fahrzeugradbremsen durchgeführt. Nachfolgend isteinAusführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefüg- ten Figurenbeschrieben. Es zeigen: Fig. 1 ineinem Blockschaltdiagramm eineAntriebsvorrichtung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs; Fig. 2 dieGetriebestruktureinerelektrifiziertenHinterachsedes Fahrzeugs; Fig.3 und 4 inAnsichten entsprechend der Fig.2 jeweils unterschiedliche Betriebszustände der inder Rekuperationsbetriebsart befindli- chen Fahrzeugachse;und Fig. 5 einweiteresAusführungsbeispiet. Inder Fig.1 istgrob schematisch eineAntriebsvorrichtung füreinzweispuri- ges Fahrzeug miteinerelektrifizierten Hinterachse angedeutet. Die Antriebs- Vorrichtung istinder Fig.1 nur insoweitdargestellt, alses fürdas Verständ- nisder Erfindung erforderlich ist.Demnach weisen sowohl dieVorderräder VR, VL alsauch die HinterräderHR, HL des Fahrzeugs jeweilseine Fahr- zeugradbremse 1 auf.Jede der Fahrzeugradbremsen 1 istaus einem, über einen(nichtgezeigten)Hydraulikzylinder betätigbaren Bremssattel 3 sowie einerBremsscheibe 5 aufgebaut. Die Hydraulikzylinder der Fahrzeugradbremsen 1 sind jeweils über Hydraulikleitungen 7 mit einerSteu- ereinheit8 inVerbindung. Die Steuereinheit8 kann überdieentsprechende Hydraulikleitung 7 den HydraulikzylindereinerFahrzeugbremse 1 mitBrems- druck beaufschlagen, wodurch der Bremssattel 3 mitseinenBremsbelägen inDruckanlage mitder Bremsscheibe 5 kommt. Inder Fig. 1 sind die beiden, nach fahrzeughinten geführten Hydraulikleitungen 7 biszu einem Hydraulik- ventil 9 verlegt. Das Hydraulikventil 9 bildeteineVerzweigungsstelle. An dem Hydraulikventil 9 zweigt die Hydraulikleitung 7 der linken Fahrzeugseite auf ineine Teilteitung 11 zur linken hinteren Fahrzeugbremse 1 und ineineTeil- leitung 13,diezu einem Antriebsaggregat 12 der Fahrzeughinterachseführt. Ingleicherweise zweigtam Hydraulikventil 9 die Hydraulikleitung 7 der rech- ten Fahrzeugseite aufineineTeilleitung 11 zur rechten hinteren Fahrzeug- bremse 1 und ineine Teilleitung 13, die ebenfalls zum Antriebsaggregat 12 der Fahrzeughinterachse führt.Das Antriebsaggregat 12 weistgemäß der Fig.2 eine Elektromaschine EM auf,die über einGetriebe 14 aufdie Hinter- räderHR, HL abtreibt. Jede der beiden Teilleitungen 13 führtvon dem Hydraulikventil 9 jeweilszu einem Hydraulikzylinder 15 (Fig.2)einerLamellenkupplung 19. Die beiden Lamellenkupplungen 19 sind Bestandteil des Getriebes 14 der Fahrzeug- Hinterachse, dessen Getriebestruktur später beschrieben ist.Gemäß der Fig. 1 istdas Hydraulikventil 9 inzwei Schaltstellungen schaltbar. Inderdarge- stellten Schaltstellung sinddie Hydraulikleitungen 7 strömungstechnisch mit den zu den jeweiligenhinterenFahrzeugradbremsen 1führenden Teilleitun- gen 11 verbunden, während die Hydraulikzylinder 15 der beiden Lamellen- Kupplungen 19 strömungstechnisch von der Steuereinheit8 entkoppeltsind. Demgegenüber sind inderzweitenSchaltstellung (nichtgezeigt)diebeiden Hydraulikleitungen 7jeweilsmitden Teilleitungen13 strömungstechnisch verbunden, überdiedie Hydraulikzylinder 15 der Lamellenkupplungen 19 von der Steuereinheit8 ansteuerbarsind. Wie aus der Fig.2 hervorgeht, istdie Elektromaschine EM der elektrifizierten Hinterachse des Fahrzeugs im Quereinbau verbaut, so dass die Elektromaschine EM achsparallel zu den, zu den Fahrzeugrädern HR, HL geführten Flanschwellen 23 angeordnet ist. Die Elektromaschinenwelle 27 istübereineVorgelege-Stimradstufe 29 mit einerZwischenwelle 31 verbunden, dieaus einem, aufder Elektromaschi- nenwelle 27 angeordneten Festzahnrad 33 und einem damit kämmenden, auf der Zwischenwelle 31 angeordneten Festzahnrad 35 aufgebaut ist.Die Zwischenwelle 31 istmit der Eingangsseite eines Achsdifferentials 39 ver- bunden, und zwar übereineweitere Stirnradstufe 37, dieaus einem, aufder Zwischenwelle 31 angeordneten Festzahnrad 41 und einem eingangsseiti- gen Achsdifferential-Zahnrad 43 aufgebaut ist.Das Achsdifferential 39 treibt inFahrzeugquerrichtung y beidseitig aufdie beiden, zu den Fahrzeugrädern HL, HR führendenFlanschwellen23 ab. Wie aus der Fig.2 weiter hervorgeht, weist die Hinterachse an jeder Fahr- zeugseitejeweilseinÜberlagerungsgetriebe45 auf, mittelsdem die Elektro- maschine EM unter Überbrückung des Achsdifferentials 39 direkt mitderje- welligenFlanschwelle 23 verbindbar ist.Die beiden Uberlagerungsgetriebe 45 sind mitBezug aufeine Fahrzeugmittellängsebene spiegelbildlichausge- führt.Jedes der beiden Überlagerungsgetriebe 45 weist einauf der Flansch- welle23 drehbar gelagertes Loszahnrad 49 auf,das mitdem Zwischenwel- len-Festzahnrad 51 kämmt. Am jeweiligen Loszahnrad 49 isteinAußenlam- ellenträger53 der Lamellenkupplung 19 ausgebildet, der miteinem an der Flanschwelle 23 ausgebildeten Innenlamellenträger 55 zusammenwirkt. Das zwischen Außenlameltenträger 53 und Innenlamellenträger 55 befindliche Lamellenpaket kann über einen Ringkolben 57 zusammengepresst werden, der mittelsdes Hydraulikzylinders 15 um einen horizontalenHubweg verstell- bar ist,um die Lamellenkupplung 19 biszu einem vorgegebenen Kupplungs- grad zu betätigen.Die beiden Lamellenkupplungen 19 sind lastschaltbar so- wie mit Schlupf steuerbar. Während der Rekuperationsbetriebsart wird die Elektromaschine EM im Ge- neratorbetriebbetrieben,beidem die beidenFahrzeugräderHL, hlRein Bremsmoment ML und MB über die Flanschwellen 22, 25 inRichtung Achsdifferential39 leiten.Im Achsdifferential39 werden die beidenBrems- momente ML und MB zu einem Gesamtbremsmoment aufsummiert, das wei- terbiszu der, als Generator arbeitenden Elektromaschine EM geführt wird. Bei aktivierterRekuperationsbetriebsartwird eine Fahrdynamikregelung mit Bremsmomentenumverteilung wie folgtdurchgeführt: So schaltet die Steuer- einheit8 das Hydraulikventil 9 inseine nichtgezeigte zweite Schaltstellung. Dadurch istdieSteuereinheit8 zum einen überdie Teilleitung 13 der rechten Fahrzeugseite mitdem Hydraulikzylinder 15 deran der rechten Fahrzeug- seiteangeordneten Lamellenkupplung 19 verbunden. Zum anderen istdie Steuereinheit 8 über die Teilleitung 13 der linken Fahrzeugseite mitdem hlydraulikzylinder15 deran der linkenFahrzeugseiteangeordneten Lamel- lenkupplung 19 verbunden. Demgegenüber sind die die hinteren Fahrzeug- bremsen 1 nichtansteuerbar und daher stillgelegt. Durch hydraulische An- Steuerung einerder Lamellenkupplungen 19 wird einBremsmomentpfad auf- geteilt ineinen Differentiat-Bremsmomentpfad, der ein Differential-Bremsmo- ment M2 vom jeweiligen Fahrzeugrad überdas Achsdifferential 39 zur Elekt- romaschine EM führt, und ineinen Überlagerungs-Bremsmomentpfad, der einÜberlagerungs-Bremsmoment Mi vom jeweiligen Fahrzeugrad vorbeiam Achsdifferential 39 über das Überlagerungsgetriebe 45 zur Elektromaschine EM führt. Beispielhaft befindet sich inder Fig.3 die Elektromaschine EM inder Reku- perationsbetriebsart,während gleichzeitigeineBremsmomentenumvertei- lung erfolgt, beider die rechte Lamellenkupplung 19 nichtkomplett, sondern nur biszu einem bestimmten Kupplungsgrad geschlossen ist,der Schlupfzu- lässt.Die linkeLamellenkupplung 19 istdagegen vollständig geöffnet.Ge- maß der Fig.3 wird an der rechten Lamellenkupplung 19 das am rechten Hinterrad HR abgesetzte Bremsmoment MR aufgeteiltineinzu dem Achsdif- ferential39 führenden Differential-Moment M2 und ineinUberlagerungs-Mo- ment Mi, das über die Lamellenkupplung 19 zur Zwischenwelle 31 geleitet wird.Das linkeHinterradHL nimmt überdas Achsdifferential39 das Differen- tial-Moment M2 der rechten Fahrzeugseite an. Es werden daher das Differen- tial-Moment M2 vom linken Hinterrad HL und das Differential-Moment M2 vom rechten HinterradHL überdas Achsdifferential39 zurZwischenwelle31 ge- leitet.Zudem wird das Überlagerungs-Moment Mi vom rechten Hinterrad HR überdas Überlagerungsgetriebe45 der rechten, aktuierten Fahrzeugseite zur Zwischenwelle 31 geleitet. Die Zwischenwelle 31 wirkt alseine Summier- welle, an der sämtliche Bremsmomente zu einem Gesamtbremsmoment auf- addiert werden, das über dieVorgelegestufe 29 zur Elektromaschine EM ge- leitetwird und dort rekuperiertwird. Um einen Bremsmomentfluss von der Flanschwelle 23 überdiegeschaltete Lamellenkupplung 19 inRichtung aufdie Elektromaschine EM zu gewähr- leisten, istes von Relevanz, dass zwischen der Flanschwelle 23 und dem Loszahnrad 49 eine Drehzahldifferenz vorliegt, beider das Loszahnrad 49 etwas langsamer dreht alsdie Flanschwelle 23. Die Übersetzungzwischen der ElektromaschineEM und dem Loszahnrad 49 istdaheretwas kürzer ausgelegt als die Übersetzung zwischen der Elektromaschine EM und der Differential-Eingangsseite. Sobald dieSteuereinheit8 während der Rekuperationsbetriebsart eineNotsi- tuation erkennt und/oder einABS/ESP-Eingriff erfolgen soll,beendet die Steuereinheit 8 die Rekuperationsbetriebsart. Indiesem Fall verstellt die Steuereinheit8 das Hydraulikventil 9 indie,inder Fig.1 gezeigteSchattstet- lung,wodurch die Fahrdynamikregelung im weiteren Fährbetrieb alleine mit hlilfeder hinteren Fahrzeugradbremsen 1 durchgeführt wird,während die La- mellenkupplungen 19 deaktiviert sind. Inder Fig.4 isteineweitereBetriebssituationwährend der Rekuperationsbe- triebsart angedeutet. Demnach istdie rechte Lamellenkupplung 19 komplett geschlossen. Die linkeLamellenkupplung 19 istdagegen vollständiggeöff- net.Somit wird inder Fig.4 das am rechten Hinterrad HR abgesetzte Brems- moment MR vollständig überdie Lamellenkupplung 19 biszurZwischenwelle 31 geleitetwird.Von dortwirddas Bremsmoment überdieVorgelegestufe29 indie Elektromaschine EM geleitet, inder eine Rekuperation stattfindet. Das linkeHinterrad HL drehtdagegen lastfrei,und zwar beieinerDrehzahl, die vom Achsdifferential 31 aufgeprägtwird. Inder Fig. 5 isteinweiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, dessen Aufbau und Funktionsweiseim Wesentlichendem Aufbau und der Funktionsweisedes vorangegangenen Ausführungsbeispiels entspricht. Im Unterschied zum ers- ten Ausführungsbeispielsind inder Fig.5 den beiden Fahrzeugrädern HL, HR keine Fahrzeugradbremsen 1 zugeordnet. Sobald während der Rekupe- rationsbetriebsart eineNotsituation erkannt istoder einABS/ESP-Eingriff er- folgen soll,führtdie Steuereinheit 8 die Fahrdynamikregelung alleine mit Hilfeder Lamellenkupplungen 19 durch.
BEZUGSZEICHENLISTE: 1 Fahrzeugradbremsen 3 Bremssattel 5 Bremsscheibe 7 hlydraulikleitungen 9 hlydraulikventil 11 Teilleitung 12 Antriebsaggregat 13 Teilleitung 14 Getriebe 15 Hydraulikzylinder der Lamellenkupplungen 19 19 Lamellenkupplungen 19r rechtsseitigeLamellenkupplung 19l linksseitigeLamellenkupplung 23 Flanschwellen 27 Elektromaschinenwelle 29 Vorgelege-Stirnradstufe 31 Zwischenwelle 33 Festzahnrad 35 Festzahnrad 37 weitere Stirnradstufe 39 Achsdifferential 41 Festzahnrad 43 Achsdifferential-Zahnrad 45 Uberlagerungsgetriebe 451 linksseitigesUberlagerungsgetriebe 45r rechtsseitiges Uberlagerungsgetriebe 49 Loszahnrad 51 Zwischenwellen-Festzahnrad 53 Außenlamellenträger 55 Innenlamellenträger HL, HR Fahrzeugräder 8 Steuereinheit EM Elektromaschine ML am linken Hinterrad HL absetzbares Bremsmoment MR am rechten Hinterrad HR absetzbares Bremsmoment

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Antriebsvorrichtung füreineFahrzeugachse eineszweispurigenFahr- zeugs, das einAchsdifferential (39)aufweist,dessen Eingangsseite trieblich mit einer Elektromaschine (EM) verbunden istund dessen Aus- gangsseiten auf,zu den beiden Fahrzeugrädem (HL, HR) führenden Flanschwellen (23)abtreiben,wobeidieFahrzeugachse an jeder Fahr- zeugseitejeweilseinÜberlagerungsgetriebe (45)mitSchaltelement (19) aufweist, mittelsdem die Elektromaschine (EM) unter Uberbrü- ckung des Achsdifferentials (39) direkt mitder Fahrzeugrad-Flansch- welle (23)verbindbar ist,dadurch gekennzeichnet, dass inder Reku- perationsbetriebsartder Elektromaschine (EM) eineBremsmomenten- Umverteilung zwischenden Fahrzeugseiten durchführbar ist,und dass insbesondere durch Ansteuerung des jeweiligen Schaltelements (19) einzwischen dem Fahrzeugrad (HL, HR) und der Elektromaschine (EM) verlaufender Bremsmomentpfad aufteilbaristineinen Differential- Bremsmomentpfad, der einDifferential-Bremsmoment (N2)vom Fahr- zeugrad (HL, HR) überdas Achsdifferential (39)zur Elektromaschine (EM) führt,und ineinen Überlagerungs-Bremsmomentpfad, der ein Überlagerungs-Bremsmoment (Mi)vom Fahrzeugrad (HL, HR) vorbei am Achsdifferential (39) über das Überlagerungsgetriebe (45) zur Elekt- romaschine (EM) führt,so dass inder Rekuperationsbetriebsart die Fahrzeugräder (HL, HR) mit unterschiedlich großen Bremsmomenten beaufschlagbar sind.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,dass jedes Überlagerungsgetriebe (45)einauf der Flanschwelle (23)drehbar gelagertes Loszahnrad (49) aufweist, das mitder Elektromaschine (EM) trieblichverbunden ist,und dass das Loszahnrad (49)überdas Schalt- element (19) mitder Ftanschwelle (23) koppelbar ist.
3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, dass dieÜbersetzung zwischen Elektromaschine (EM) und Loszahnrad (49) etwas kürzerausgelegt istals die Übersetzung zwischen Elektromaschine (EM) und Differential-Eingangsseite, so dass zwischen dem Loszahnrad (49) und der Flanschwelle (23) eine Drehzahldifferenz vorliegt, bei der das Loszahnrad (49) etwas langsamer dreht als die Flanschwelle (23), wodurch ein Bremsmomentfluss von der Flansch- welle (23) über das Schaltelement (19) in Richtung auf die Elektroma- schine (EM) gewährleistet ist, oder dass die Übersetzung zwischen Elektromaschine (EM) und Loszahnrad (49) etwas länger ausgelegt ist als die Übersetzung zwischen Elektromaschine (EM) und Differential- Eingangsseite, so dass zwischen dem Loszahnrad (49) und der Flanschwelte (23) eine Drehzahldifferenz vorliegt, bei der das Loszahn- rad (49) etwas schneller dreht als die Flanschwelle (23), wodurch ein Antriebsmomentfluss von der Elektromaschine (EM) über das Schalt- element (19) in Richtung auf die Flanschwelle (23) gewährleistet ist, so das im Antriebsfall eine Momentenumverteilung erfolgen kann.
4. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (19) eine last- schaltbare, mit Schlupf steuerbare Lamellenkupplung ist, und zwar mit einem Flanschwellen-Lamellenträger (55) und mit einem damit zusam- menwirkenden Loszahnrad-Lamellenträger (53).
5. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein eingangsseitiges Achsdifferential- Zahnrad (43) mit einem auf einer Zwischenwelle (31 ) angeordneten Festzahnrad (35) kämmt, und dass das Überlagerungsgetriebe (45) ein auf der Zwischenwelte (31 ) angeordnetes Festzahnrad (51 ) aufweist, das mit dem Loszahnrad (49) kämmt.
6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei schlupfgesteuerter Lamellenkupplung (19r) eine Bremsmomentver- zweigung erfolgt, bei der an der aktuierten Lamellenkupplung (19r) das von dem Fahrzeugrad (HR) kommende Bremsmoment (MR) aufgeteilt wird in das Differential-Bremsmoment (M2) und in das Übergangs- Bremsmoment (M1), wobei das Fahrzeugrad (HL) auf der nicht aktuierten Fahrzeugseite über das Achsdifferential (39) das Differential- Bremsmoment (M2)annimmt, und dass an derZwischenwelle(31)eine Momentenaddition erfolgt, beider das Ubergangs-Bremsmoment (Mi), das Differential-Bremsmoment (Mz)vom Fahrzeugrad (HR) der aktuier- ten Fahrzeugseite und das Differential-Bremsmoment (M2)vom Fahr- zeugrad (HL) der nichtaktuierten Fahrzeugseite aufaddiert werden.
7. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (19) der beiden Überlagerungsgetriebe(45)ineinerFahrdynamikregelung eingebunden sind, beiderwährend der Rekuperationsbetriebsart eineSteuereinheit (8)inAbhängigkeitvon aktuellen Fahrbetriebsparametern einesoder beide Schaltelemente (19) ansteuert, um das Fahrverhalten durch Bremsmomentumverteilung zu unterstützen.
8. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass jedem der Fahrzeugräder(HL, HR) eineFahrzeugradbremse (1)zugeordnet ist,und dass die Fahrzeugrad- bremsen (1)ebenfalls inder Fahrdynamikregelung eingebunden sind, beiderwährend oder außerhalb der Rekuperationsbetriebsart dieSteu- ereinheit(8)inAbhängigkeitaktueller Fahrbetriebsparameter eineoder beide der Fahrzeugradbremsen (1)ansteuert, um das Fahrverhalten durch Bremsmomentumverteilung zu unterstützen, und dass, sobald während der Rekuperationsbetriebsart eine Notsituation erkannt ist oder einABS/ESP-Eingriff erfolgen soll,die Steuereinheit (8)die Reku- perationsbetriebsartbeendet und die Fahrdynamikregelung alleinemit Hilfeder Fahrzeugradbremsen (1)durchführt.
9. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,dadurch ge- kennzeichnet, dass den beiden Fahrzeugrädem (HL, HR) keine Fahr- zeugradbremsen (1)zugeordnet sind,und dass, sobald während der Rekuperationsbetriebsart eineNotsituation erkannt istoder ein ABS/ESP-Eingriff erfolgen soll,die Steuereinheit (8)die Fahrdynamikre- gelung mit Hilfeder Lamellenkupplungen (19) durchführt.
10. Verfahren zum Betreiben einerAntriebsvorrichtung nach einem der vor- hergehenden Ansprüche.
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