WO2023274841A1 - Antriebsanordnung für ein fahrzeug - Google Patents

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WO2023274841A1
WO2023274841A1 PCT/EP2022/067199 EP2022067199W WO2023274841A1 WO 2023274841 A1 WO2023274841 A1 WO 2023274841A1 EP 2022067199 W EP2022067199 W EP 2022067199W WO 2023274841 A1 WO2023274841 A1 WO 2023274841A1
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gear
parking lock
vehicle
drive arrangement
locking device
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PCT/EP2022/067199
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Gert Hanker
Sven Holst
Robert Nickel
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/34—Locking or disabling mechanisms
    • F16H63/3416—Parking lock mechanisms or brakes in the transmission
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    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/02—Arrangement or mounting of electrical propulsion units comprising more than one electric motor
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    • B60Y2200/00—Type of vehicle
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    • B60Y2410/10—Housings

Definitions

  • the invention relates to a drive arrangement for a vehicle, comprising a first electric machine, which is connected to a first transmission for driving a first wheel of the vehicle, a second electric machine, which is connected to a second transmission for driving a second wheel of the vehicle, in particular wherein the first and second electric machines are of the same type, and wherein the drive axis of the first electric machine is arranged parallel to the drive axis of the second electric machine, and a parking lock device.
  • the invention further relates to an axle for a vehicle with such a driving arrangement.
  • the invention further relates to a vehicle with such a drive assembly.
  • Vehicles with one electric machine per wheel can distribute torque to the wheels by controlling the electric machines accordingly. As there are no downstream differentials, a separate parking lock is therefore provided for each wheel.
  • Such drive assemblies require a large amount of space and are expensive and complex to set up.
  • DE 10 2018 201 822 A1 has disclosed an electric drive system for an electrically operated vehicle, comprising a first electric machine, which includes a second area of the first electric machine, which is mechanically connected to a first wheel drive; a first transmission connected to the first wheel drive and to the second portion of the first electric machine; a second electrical machine including a second portion of the second electrical machine mechanically connected to a second wheel drive; a second transmission connected to the second wheel drive and to the second portion of the second electric machine; and a common area in which a first area of the first electrical machine and a first area of the second electrical machine are arranged, the shared Common area includes at least one of the following components for the first electrical machine and for the second electrical machine, an axle bearing, a parking lock device, a cooling water connection, and a speed sensor and bearing sensor device.
  • the parking lock includes a common pawl actuator with a pawl, which is constructed in two parts and which simultaneously engages in the gears of both transmissions to lock them.
  • the disadvantage here is the complicated structure and the large installation space.
  • a further object of the present invention is to provide an alternative drive arrangement, an alternative axle and an alternative vehicle.
  • the present invention achieves the above objects in a drive assembly for a vehicle, the drive assembly comprising
  • the drive axle of the first electric machine is arranged parallel to the drive axle on the second electric machine, and a parking lock device.
  • the present invention solves the above-mentioned tasks with an axle for a vehicle comprising such a drive arrangement.
  • the present invention achieves the above objects with a vehicle having such a drive assembly.
  • a parking lock designate different devices, in particular with regard to actuators, components and the like.
  • a parking lock is to be understood in the claims and in the description as a device which prevents a parked vehicle from rolling away by blocking a shaft or transmission element connected to at least one vehicle wheel relative to a stationary element of the vehicle, such as a Transmission housing or the vehicle chassis prevented.
  • a conventional parking lock with an actuatable pawl and a ratchet wheel that interacts with it is designed and coordinated in such a way that it can also prevent a vehicle from rolling away as a function of vehicle inclination when the pawl and ratchet wheel are in a tooth-on-tooth position.
  • a parking lock is also mechanically specified in particular in such a way that it does not engage at higher vehicle speeds, generally above around 4-5 km/h, with the pawl being rejected by the ratchet wheel.
  • a locking device in the claims and in the description is not to be understood as meaning a conventional or known parking lock. Rather, a locking device is intended to be a comparatively simple device, compared to a parking lock, for mutually rotatably coupled connection of two shafts or transmission elements.
  • the parking lock device is designed in such a way that the locking device is only activated after activation of the parking lock.
  • the locking device is only actuated when the parking lock has been actuated, so that it is not actuated separately before the parking lock.
  • the dynamic requirements when stopping a vehicle ie the absorption of the torque shock due to the vehicle possibly still rolling, are thus absorbed solely or at least essentially by the parking lock.
  • the parking lock device comprises a rotational movement detection device for detecting a rotational movement of a gear element of the second gear interacting with the parking lock and/or of a gear element of the first gear interacting with the locking device.
  • the rotational movement detection device can comprise at least one or more rotational speed sensors.
  • the speed sensors can be present separately or as wheel speed sensors or ABS sensors of a common anti-lock braking system, which can detect a rotational movement through the vehicle wheels coupled to the respective transmission elements.
  • the rotor-stator arrangements for example, of electrical machines without rotary position sensors, or otherwise also the rotor position sensors provided there on electrical machines for controlling the stator windings, can also be used.
  • a rotational movement detection device for example, a torque shock acting on the engaged parking lock can trigger an activation signal for activating the locking device.
  • the blocking device can comprise an actuator.
  • the actuator can be designed in particular as an actuator that can be actuated electrically, electromechanically, hydraulically or pneumatically.
  • the locking device is designed to connect the two gear elements of the first gear and the second gear by actuating the actuator of the locking device when the parking lock is already activated and when the rotational movement detection device detects a speed difference between the two gears .
  • the locking device can thus be actuated “automatically” in a particularly simple manner if the active parking lock is no longer sufficient to hold the vehicle, for example on a slope.
  • the locking device comprises a switchable clutch, in particular a switchable claw and/or multi-plate clutch.
  • a switchable clutch in particular a switchable claw and/or multi-plate clutch.
  • it can be synchronized or non-synchronized. Since the speed difference that occurs to activate the locking device is on the one hand greater than zero, but on the other hand is limited to a few revolutions/minute, a technically simple and inexpensive solution is basically sufficient here. For example, reference is made to a claw shift or claw clutch of a motorcycle transmission.
  • the actuator can, for example, when there is a “parking request”, i.e. when the parking lock is activated by a control signal from a parking lock controller for engagement and when there is a speed signal from the rotational movement detection device that is less than a defined limit speed n max . receive an actuation signal to close the rotary drive connection, which is open in this state, between the first and second gears.
  • the limit speed n max depends on the gear ratio or tire diameter of the vehicle and corresponds to a vehicle speed of approx. 5 km/h.
  • the second transmission Since the second transmission, the vehicle wheel connected to it and the rotor of the second electrical machine coupled to it are blocked from rotating when the parking lock is activated, only one transmission element of the first transmission, the vehicle wheel connected to it and the rotor of the first electrical machine can rotate and one Generate a temporally significant speed signal greater than zero. There is thus a speed difference between the transmission elements of the first and second transmission. This speed difference thus corresponds to the aforementioned speed limit n max x.
  • the blocking device can thus be activated automatically.
  • the two electrical machines are arranged coaxially with one another. This simplifies the structure as a whole and enables the parking lock device to be actuated easily and reliably.
  • a driven gear of the second gear can be connected to a shaft of the electrical machine of the first gear by means of the locking device.
  • FIG. 1 shows a drive arrangement according to an embodiment of the present invention
  • Fig. 2 is a schematic representation of a parking lock device on the drive assembly.
  • FIG. 1 shows a drive arrangement according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a drive arrangement 1 in detail.
  • the drive arrangement 1 comprises two electrical machines 2a, 2b, which are each connected to a transmission 3a, 3b for the transmission of force and torque.
  • the gears 3a, 3b each include an input shaft 5a, 5b, which is connected to the respective electrical machine 2a, 2b.
  • the respective input shaft 5a, 5b is connected via an intermediate wheel 6a, 6b to a driven wheel 7a, 7b, which in turn is connected to a driven shaft 9a, 9b and ultimately to a wheel (not shown) for driving it.
  • the transmission 3a for the right wheel is arranged in such a way that the axis of rotation of the electric machine 2a, the input shaft 5a of the left transmission 3a and the output shaft 9a with the output gear 7a lie on a common axis 101a .
  • the gear 3b for the left wheel is arranged in such a way that the axis of rotation of the electrical machine 2b and the input shaft 5b of the right gear 3b lie on one axis and the output shaft 9b with the output wheel 7b on a common one axis.
  • the intermediate gears 6a, 6b of the left and right gears 3a, 3b are on different axes in order to achieve the same translations of the gears 3a and 3b, with the gears 3a, 3b on different sides of the two directly next to each other, in Figure 1 above and below , arranged electrical machines 2a, 2b are arranged.
  • the gears 3a, 3b each have a housing (not designated here), which is supported or fixed on the two electrical machines 2a, 2b or their housing.
  • an active parking lock 4b for the left-hand gear 3b is arranged, which can engage in the input shaft 5b of the left-hand gear 3b essentially on the opposite side of the electric machine 2b in order to lock it.
  • the parking lock 4b is, as shown schematically in FIG. 2, part of a parking lock device 14 and can be designed in a known manner with an actuator 20b and further with a pawl, not shown here, for engaging and blocking a parking lock wheel.
  • the parking lock device 14 further includes a rotational movement detection device 22 with one or more sensors 24 for detecting a rotational movement of a gear element of the second gear 3b that interacts with the parking lock 4b, in particular for detecting a rotational movement of a vehicle wheel connected thereto.
  • the sensors 24 can include ABS sensors assigned to the vehicle wheels and/or rotor position sensors provided on the electrical machines 2a, 2b for controlling the stator windings of the electrical machines 2a, 2b.
  • the active parking lock 4b is connected to a parking lock controller 16 and can be engaged, for example, on the basis of a driver request and/or the request of a higher-level controller 18, such as a vehicle controller and, if necessary, depending on other conditions, such as the vehicle speed.
  • the parking lock control 16 is also a component of the parking lock device 14.
  • a switchable locking device 4a here in particular a dog clutch, which can connect the rotor shaft 12 and the output gear 7b.
  • the locking device 4a is also part of the parking lock device 14.
  • a further actuator 20a is provided to actuate the locking device 4a.
  • the locking device 4a is also assigned the rotational movement detection device 22 with at least one sensor 24, which is used in particular to detect a rotational movement of a transmission element of the first transmission 3a that does not interact with the parking lock 4b, and in particular special for detecting a rotational movement of an associatedsammlungra is formed.
  • the locking device 4a is also connected to the parking lock controller 16 for signal transmission.
  • the actuation of the blocking device 4a is explained as an example in the following sequence.
  • a vehicle is parked on a flange with a 30% grade.
  • Flierzu the parking lock 4b is actuated according to the driver's request by engaging the park position of a selector switch, so that the electric machine 2b is locked. If, for example, a torque surge occurs on the left wheel ultimately connected to the electric machine 2a, this torque surge is absorbed by the parking lock 4b and the left wheel is blocked.
  • the unlocked right wheel and the corresponding electrical machine 2a also rotate.
  • a relative speed arises between the two electrical machines 2a, 2b or between the transmission elements of the two transmissions 3a, 3b.
  • the torque shock and the associated rotational movement is detected by at least one sensor 24 of the rotational movement detection devices 22 mentioned above.
  • the locking device 4a is now activated or actuated by means of the associated actuator 20a in accordance with the parking lock control 16 and now connects the output gear 7b of the left-hand transmission 3b for the left-hand wheel to the rotor shaft 12 of the electric machine 2a for the right wheel. This immediately blocks the left wheel and indirectly via the activated active parking lock 4b by means of the blocking device 4a the right wheel.
  • the locking device 4a can also be activated immediately after the activation of the parking lock 4b.
  • a time delay occurring in the activation can be less than 1 s, for example. In particular, this can be in a range between 200 ms and 800 ms and preferably about 500ms.
  • the parking lock 4b absorbs the main part of the kinetic energy of the vehicle. A remaining and comparatively small residual portion of the kinetic energy can be absorbed by the blocking device 4a.
  • the blocking device 4a is activated, only a small speed difference can occur between the rotating gear elements of the two gears 3a, 3b, so that at least essentially there can still be a speed equality.
  • the two electrical machines 2a, 2b are arranged coaxially with one another. If these are not arranged coaxially, i.e. with an offset, the locking device 4a can also include a shaft in order to compensate for this offset, so that the output gear 7b and rotor shaft 12 can be locked in the manner described above by means of the locking device, despite the non-coaxial arrangement of the two electrical machines 2a, 2b 4a are connectable.
  • At least one of the embodiments of the invention provides at least one of the following advantages and/or at least one of the following features:
  • Reference signs Drive arrangement a, b Electrical machine a, b Transmission a Locking device b Parking lock a, b Input shaft a, b Intermediate gear a, b Output gear a, b Output shaft 2
  • Parking lock control 8 Superordinate control 0a, b Actuator 2

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung (1) für ein Fahrzeug, umfassend eine erste elektrische Maschine (2a), die mit einem ersten Getriebe (3a) zum Antrieb eines ersten Rades des Fahrzeugs verbunden ist, eine zweite elektrische Maschine (2b), die mit einem zweiten Getriebe (3b) zum Antrieb eines zweiten Rades des Fahrzeugs verbunden ist, insbesondere wobei die erste und zweite elektrische Maschine (2a, 2b) gleichen Typs sind, und wobei die Antriebsachse der ersten elektrischen Maschine (2a) parallel zu der Antriebsachse der zweiten elektrischen Maschine (2b) angeordnet ist, und eine Parksperreneinrichtung (14), dadurch gekennzeichnet, dass die Parksperreneinrichtung (14) eine Parksperre (4b) für das zweite Getriebe (3b) umfasst und eine vergleichsweise einfache Sperreinrichtung (4a) für das erste Getriebe (3a) umfasst, wobei mittels der Sperreinrichtung (4a) ein Getriebeelement des zweiten Getriebes (3b) mit einem Getriebeelement des ersten Getriebes (3a) verbindbar ist zum Sperren des ersten Getriebes (3a).

Description

Antriebsanordnung für ein Fahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Fahrzeug, umfassend eine erste elektrische Maschine, die mit einem ersten Getriebe zum Antrieb eines ersten Rades des Fahrzeugs verbunden ist, eine zweite elektrische Maschine, die mit einem zweiten Getriebe zum Antrieb eines zweiten Rades des Fahrzeugs verbunden ist, insbeson dere wobei die erste und zweite elektrische Maschine gleichen Typs sind, und wobei die Antriebsachse der ersten elektrischen Maschine parallel zu der Antriebsachse der zweiten elektrischen Maschine angeordnet ist, und eine Parksperreneinrichtung.
Die Erfindung betrifft weiter eine Achse für ein Fahrzeug mit einer solchen Antriebsan ordnung. Die Erfindung betrifft noch weiter ein Fahrzeug mit einer derartigen An triebsanordnung.
Fahrzeuge mit jeweils einer elektrischen Maschine pro Rad können eine Drehmoment verteilung an den Rädern durch entsprechende Steuerung der elektrischen Maschinen vornehmen. Durch den Wegfall von nachgeschalteten Differenzialen ist deshalb für jedes Rad eine separate Parksperre vorgesehen. Derartige Antriebsanordnungen be nötigen allerdings einen großen Bauraum und sind teuer und aufwendig in der Fierstel lung.
Aus der DE 10 2018 201 822 A1 ist ein elektrisches Antriebssystem für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug bekannt geworden, umfassend eine erste elektrische Maschine, welche einen zweiten Bereich der ersten elektrischen Maschine umfasst, der mit einem ersten Radantrieb mechanisch verbunden ist; ein erstes Getriebe, welches mit dem ersten Radantrieb und mit dem zweiten Bereich der ersten elektrischen Maschine ver bunden ist; eine zweite elektrische Maschine, welche einen zweiten Bereich der zwei ten elektrischen Maschine umfasst, der mit einem zweiten Radantrieb mechanisch ver bunden ist; ein zweites Getriebe, welches mit dem zweiten Radantrieb und mit dem zweiten Bereich der zweiten elektrischen Maschine verbunden ist; und einen gemein samen Bereich, in welchen ein erster Bereich der ersten elektrischen Maschine und ein erster Bereich der zweiten elektrischen Maschine angeordnet sind, wobei der ge- meinsame Bereich zumindest eine der folgenden Komponenten für die erste elektri sche Maschine und für die zweite elektrische Maschine umfasst, ein Achsenlager, eine Parksperreneinrichtung, einen Kühlwasseranschluss, und eine Drehzahlsensor- und Lagersensoreinrichtung. Die Parksperre umfasst dabei eine gemeinsame Sperrklin- kenaktorik mit einer Sperrklinke, die zweiteilig aufgebaut ist und die gleichzeitig in die Zahnräder von beiden Getrieben zur Sperrung derselben eingreift.
Nachteilig dabei ist der komplizierte Aufbau und der große Bauraum.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Antriebsanordnung, eine Achse und ein Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, welche einfach und kostengünstig herstellbar sind und einen geringen Bauraum aufweisen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine alternative Antriebsan ordnung, eine alternative Achse und ein alternatives Fahrzeug anzugeben.
In einer Ausführungsform löst die vorliegende Erfindung die vorstehend genannten Aufgaben bei einer Antriebsanordnung für ein Fahrzeug, wobei die Antriebsanordnung umfasst
- eine erste elektrische Maschine, die mit einem ersten Getriebe zum Antrieb ei nes ersten Rades des Fahrzeugs verbunden ist,
- eine zweite elektrische Maschine, die mit einem zweiten Getriebe zum Antrieb eines zweiten Rades des Fahrzeugs verbunden ist, insbesondere wobei die erste und zweite elektrische Maschine gleichen Typs sind, und wobei
- die Antriebsachse der ersten elektrischen Maschine parallel zu der An triebsachse der zweiten elektrischen Maschine angeordnet ist, und eine Park sperreneinrichtung.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Parksperreneinrichtung weiter um fasst
- eine Parksperre für das zweite Getriebe und
- eine Sperreinrichtung für das erste Getriebe, wobei mittels der Sperreinrichtung ein Getriebeelement des zweiten Getriebes mit einem Getriebeelement des ers ten Getriebes verbindbar ist zum Sperren des ersten Getriebes. In einer weiteren Ausführungsform löst die vorliegende Erfindung die vorstehend ge nannten Aufgaben mit einer Achse für ein Fahrzeug, umfassend eine solche An triebsanordnung.
In einer noch weiteren Ausführungsform löst die vorliegende Erfindung die vorstehend genannten Aufgaben mit einem Fahrzeug mit einer derartigen Antriebsanordnung.
Wie im weiteren Verlauf der Beschreibung noch erläutert, bezeichnen die Begriffe „Parksperre“ und „Sperreinrichtung“ unterschiedliche Einrichtungen, insbesondere hin sichtlich Aktorik, Bauelementen und dergleichen. Unter einer Parksperre ist in den An sprüchen und in der Beschreibung eine Vorrichtung zu verstehen, welche ein Wegrol len eines geparkten Fahrzeugs durch eine Blockierung einer mit zumindest einem Fahrzeugrad verbundenen Welle bzw. eines Getriebeelements gegenüber einem fest stehenden Element des Fahrzeugs, wie zum Beispiel einem Getriebegehäuse oder dem Fahrzeugchassis verhindert. Eine übliche Parksperre mit einer aktuierbaren Sperrklinke und einem damit zusammenwirkendendem Klinkenrad ist so ausgelegt und abgestimmt, dass sie ein Wegrollen eines Fahrzeugs in Abhängigkeit von einer Fahrzeugneigung auch bereits verhindern kann, wenn Sperrklinke und Klinkenrad in einer Zahn-auf-Zahn-Position stehen. Die volle Sperrwirkung gegenüber einem Weg rollen tritt bei Einnahme einer Zahn-Lücke-Position ein. Eine Parksperre ist zudem ins besondere mechanisch so spezifiziert, dass diese bei höheren Fahrzeuggeschwindig keiten, in der Regel oberhalb von etwa 4-5km/h nicht einlegt, wobei die Sperrklinke von dem Klinkenrad abgewiesen wird.
Dagegen ist unter einer Sperreinrichtung in den Ansprüchen und in der Beschreibung keine übliche oder bekannte Parksperre zu verstehen. Vielmehr soll eine Sperreinrich tung eine gegenüber einer Parksperre vergleichsweise einfache Vorrichtung zum ge genseitigen drehgekoppelten Verbinden von zwei Wellen bzw. Getriebeelementen be zeichnen.
Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass auf einfache und kostengünstige Weise eine kompakte Antriebsanordnung mit lediglich einer Parksperre zur Verfügung gestellt werden kann. Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen sind im Folgenden be schrieben oder werden dadurch offenbar.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Parksperreneinrichtung so ausgebildet, dass die Sperreinrichtung zeitlich erst nach einer Aktivierung der Park sperre aktiviert wird. Damit wird die Sperreinrichtung erst dann betätigt, wenn die Park sperre betätigt wurde, sodass diese nicht separat vor der Parksperre betätigt wird. Da mit wird die Zuverlässigkeit der Parksperreneinrichtung erhöht. Die dynamischen An forderungen beim Stillsetzen eines Fahrzeugs, also die Aufnahme des Drehmoment stoßes infolge des gegebenenfalls noch rollenden Fahrzeugs werden somit allein oder zumindest im Wesentlichen von der Parksperre aufgefangen.
Gemäß einerweiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Parksper reneinrichtung eine Drehbewegungserfassungseinrichtung zur Erfassung einer Dreh bewegung eines mit der Parksperre zusammenwirkenden Getriebeelements des zwei ten Getriebes und/oder eines mit der Sperreinrichtung zusammenwirkenden Getriebe elements des ersten Getriebes.
Die Drehbewegungserfassungseinrichtung kann zumindest einen oder mehrere Dreh zahlsensoren umfassen. Die Drehzahlsensoren können separat oder als Raddreh zahlsensoren bzw. ABS-Sensoren eines gängigen Anti-Blockier-Systems vorliegen, welche durch die mit den jeweiligen Getriebeelementen gekoppelten Fahrzeugräder eine Drehbewegung erfassen können. Zur Erfassung einer Drehbewegung können auch die Rotor-Stator-Anordnungen zum Beispiel von drehstellungssensorlosen elektrischen Maschinen oder andernfalls auch die an elektrischen Maschinen dort vor gesehenen Rotorlagesensoren zur Ansteuerung der Statorwicklungen herangezogen werden. Mittels einer Drehbewegungserfassungseinrichtung kann zum Beispiel ein auf die eingelegte Parksperre wirkender Drehmomentstoß ein Aktivierungssignal zur Akti vierung der Sperreinrichtung auslösen. Mit weiterem Vorteil kann die Sperreinrichtung einen Aktor umfassen. Der Aktor kann zur Aktivierung der Sperreinrichtung insbesondere als ein elektrisch, elektromecha nisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbarer Aktor ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Sperreinrich tung ausgebildet, bei bereits aktivierter Parksperre und bei einer von der Drehbewe gungserfassungseinrichtung erkannten Drehzahldifferenz zwischen den beiden Ge triebeelementen, die beiden Getriebeelemente von erstem Getriebe und zweiten Ge triebe durch Ansteuerung des Aktors der Sperreinrichtung zu verbinden.
Damit kann auf besonders einfache Weise die Sperreinrichtung „automatisch“ betätigt werden, wenn die aktive Parksperre zum Halten des Fahrzeugs, beispielsweise an einem Hang, nicht mehr ausreicht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Sperrein richtung eine schaltbare Kupplung, insbesondere eine schaltbare Klauen- und/oder Lamellenkupplung. Im Falle einer Klauenkupplung kann diese synchronisiert oder nicht-synchronisiert ausgebildet sein. Da die zur Aktivierung der Sperreinrichtung auf tretende Drehzahldifferenz einerseits zwar größer Null ist, andererseits jedoch auf we nige Umdrehungen/Minute begrenzt ist, genügt hier grundsätzlich eine technisch ein fache und kostengünstige Lösung. Beispielhaft sei dazu auf eine Klauenschaltung bzw. Klauenkupplung eines Motorradgetriebes verwiesen.
Der Aktor kann zum Beispiel bei Vorliegen einer „Park-Anforderung“, das heißt bei einer durch ein Steuersignal einer Parksperrensteuerung zum Einlegen aktivierten Parksperre und bei gleichzeitigem Vorliegen eines Drehzahlsignals der Drehbewe gungserfassungseinrichtung kleiner einer definierten Grenzdrehzahl nmax. ein Betäti gungssignal zum Schließen der in diesem Zustand offenen Drehmitnahmeverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Getriebe erhalten. Die Grenzdrehzahl nmax. ist abhängig von einer Getriebeübersetzung bzw. einem Reifendurchmesser des Fahr zeugs und entspricht einer Fahrzeuggeschwindigkeit von ca. 5km/h. Da bei aktivierter Parksperre das zweite Getriebe, das damit verbundene Fahrzeugrad und der Rotor der damit gekoppelten zweiten elektrischen Maschine gegenüber einer Drehbewegung blockiert sind, können sich lediglich ein Getriebeelement des ersten Getriebes, das damit verbundene Fahrzeugrad und der Rotor der ersten elektrischen Maschine drehen und ein zeitlich markantes Drehzahlsignal größer Null erzeugen. Es liegt somit eine Drehzahldifferenz zwischen den Getriebeelementen der des ersten und des zweiten Getriebes vor. Diese Drehzahldifferenz entspricht somit der vorge nannten Grenzdrehzahl nmax. Das Aktivieren der Sperreinrichtung kann somit automa tisiert erfolgen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die beiden elektrischen Maschinen koaxial zueinander angeordnet. Dies vereinfacht den Aufbau insgesamt und ermöglicht eine einfache und zuverlässige Betätigung der Parksperren einrichtung.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist mittels der Sper reinrichtung ein Abtriebsrad des zweiten Getriebes mit einer Welle der elektrischen Maschine des ersten Getriebes verbindbar. Vorteil hiervon ist ein zuverlässiges Sper ren der beiden Getriebe.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteran sprüchen, aus den Zeichnungen und aus der dazugehörigen Figurenbeschreibung an hand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläu ternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen. Dabei zeigt
Fig. 1 eine Antriebsanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Parksperreneinrichtung der An triebsanordnung.
Figur 1 zeigt eine Antriebsanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Im Detail zeigt Figur 1 eine Antriebsanordnung 1. Die Antriebsanordnung 1 umfasst dabei zwei elektrische Maschinen 2a, 2b, die jeweils mit einem Getriebe 3a, 3b zur Übertragung von Kraft und Drehmomenten verbunden sind. Die Getriebe 3a, 3b um fassen jeweils eine Eingangswelle 5a, 5b, die mit der jeweiligen elektrischen Maschine 2a, 2b verbunden ist. Die jeweilige Eingangswelle 5a, 5b ist über ein Zwischenrad 6a, 6b mit einem Abtriebsrad 7a, 7b verbunden, welches wiederum mit einer Abtriebswelle 9a, 9b und letztendlich mit einem Rad (nicht gezeigt) zu dessen Antrieb verbunden ist. Das Getriebe 3a für das rechte Rad, im Folgenden kurz rechtes Getriebe 3a, ist dabei derart angeordnet, dass die Drehachse der elektrischen Maschine 2a, die Eingangs welle 5a des linken Getriebes 3a und die Abtriebswelle 9a mit Abtriebsrad 7a auf einer gemeinsamen Achse 101 a liegen. Das Getriebe 3b für das linke Rad, im Folgenden kurz linkes Getriebe 3b, ist dabei derart angeordnet, dass die Drehachse der elektri schen Maschine 2b und die Eingangswelle 5b des rechten Getriebes 3b auf einer Achse liegen und die Abtriebswelle 9b mit Abtriebsrad 7b auf einer gemeinsamen Achse liegen. Die Zwischenräder 6a, 6b des linken und rechten Getriebes 3a, 3b liegen dabei auf unterschiedlichen Achsen, um gleiche Übersetzungen der Getriebe 3a und 3b zu realisieren, wobei die Getriebe 3a, 3b auf unterschiedlichen Seiten der beiden direkt aneinander, in Figur 1 oben und unten, angeordneten elektrischen Maschinen 2a, 2b angeordnet sind. Die Getriebe 3a, 3b weisen jeweils ein Gehäuse (hier nicht bezeichnet) auf, welches sich jeweils an beiden elektrischen Maschinen 2a, 2b bezie hungsweise deren Gehäuse abstützt beziehungsweise festgelegt ist. Weiterhin ist eine aktive Parksperre 4b für das linke Getriebe 3b angeordnet, die im Wesentlichen auf der gegenüberliegenden Seite der elektrischen Maschine 2b in die Eingangswelle 5b des linken Getriebes 3b eingreifen kann, um dieses zu sperren. Die Parksperre 4b ist, wie mit Fig. 2 schematisch dargestellt, Bestandteil einer Parksper reneinrichtung 14 und kann in einer bekannten Art und Weise mit einem Aktor 20b und weiter mit einer hier nicht dargestellten Sperrklinke zum Einfallen und Blockieren eines Parksperrenrades ausgebildet sein. Die Parksperreneinrichtung 14 umfasst weiter eine Drehbewegungserfassungseinrichtung 22 mit einem oder mehreren Sensoren 24 zur Erfassung einer Drehbewegung eines mit der Parksperre 4b zusammenwirkenden Getriebeelements des zweiten Getriebes 3b, insbesondere zur Erfassung einer Dreh bewegung eines damit verbundenen Fahrzeugrades. Die Sensoren 24 können den Fahrzeugrädern zugeordnete ABS-Sensoren umfassen und/oder an den elektrischen Maschinen 2a, 2b vorgesehene Rotorlagesensoren zur Ansteuerung der Statorwick lungen der elektrischen Maschinen 2a, 2b.
Die aktive Parksperre 4b ist mit einer Parksperrensteuerung 16 verbunden und kann beispielsweise auf der Grundlage eines Fahrerwunsches und/oder der Anforderung einer übergeordneten Steuerung 18, wie einer Fahrzeugsteuerung und gegebenen falls in Abhängigkeit von weiteren Bedingungen, wie z.B. der Fahrzeuggeschwindig keit, eingelegt werden. Die Parksperrensteuerung 16 ist gleichfalls ein Bestandteil der Parksperreneinrichtung 14.
Zwischen der Rotorwelle 12 der elektrischen Maschine 2a des rechten Getriebes 3a und dem Abtriebsrad 7b des linken Getriebes 3b ist eine schaltbare Sperreinrich tung 4a, hier insbesondere eine Klauenkupplung angeordnet, welche die Rotor welle 12 und das Abtriebsrad 7b verbinden kann. Die Sperreinrichtung 4a ist gleichfalls Bestandteil der Parksperreneinrichtung 14. Zur Betätigung der Sperreinrichtung 4a ist ein weiterer Aktor 20a vorgesehen. Weiter ist der Sperreinrichtung 4a gleichfalls die Drehbewegungserfassungseinrichtung 22 mit zumindest einem Sensor 24 zugeord net, welche insbesondere zur Erfassung einer Drehbewegung eines nicht mit der Park sperre 4b zusammenwirkenden Getriebeelements des ersten Getriebes 3a, und ins- besondere zur Erfassung einer Drehbewegung eines damit verbundenen Fahrzeugra des ausgebildet ist. Die Sperreinrichtung 4a ist zur Signalübertragung gleichfalls mit der Parksperrensteuerung 16 verbunden.
Die Betätigung der Sperreinrichtung 4a wird am folgenden Ablauf beispielhaft erläutert.
Ein Fahrzeug wird beispielsweise an einem Flang mit 30% Gefälle geparkt. Flierzu wird nach Fahrerwunsch durch Einlegen der Park-Stellung eines Wählschalters die Park sperre 4b betätigt, sodass die elektrische Maschine 2b gesperrt ist. Erfolgt nun bei spielsweise ein Drehmomentstoß auf das letztlich mit der elektrischen Maschine 2a verbundene linke Rad, wird dieser Drehmomentstoß durch die Parksperre 4b aufge nommen und das linke Rad blockiert.
Da bei diesem Gefälle die Haltekraft für das Fahrzeug nicht ausreicht, dreht das nicht gesperrte rechte Rad und die entsprechende elektrische Maschine 2a mit. Es entsteht eine Relativdrehzahl zwischen den beiden elektrischen Maschinen 2a, 2b beziehungs weise zwischen Getriebeelementen der beiden Getriebe 3a, 3b. Der Drehmomentstoß und die damit verbundene Drehbewegung wird durch zumindest einen Sensor 24 der zuvor angeführten Drehbewegungserfassungseinrichtungen 22 detektiert.
Durch den nun vorhandenen Drehzahlunterschied zwischen den Getriebeelementen der beiden Getriebe 3a, 3b wird nun nach Maßgabe der Parksperrensteuerung 16 die Sperreinrichtung 4a mittels des zugeordneten Aktors 20a aktiviert bzw. betätigt und verbindet nun das Abtriebsrad 7b des linken Getriebes 3b für das linke Rad mit der Rotorwelle 12 der elektrischen Maschine 2a für das rechte Rad. Damit werden unmit telbar das linke Rad und mittelbar über die aktivierte aktive Parksperre 4b mittels der Sperreinrichtung 4a das rechte Rad blockiert.
Alternativ zu dem vorstehend erläuterten Ablauf kann die Sperreinrichtung 4a auch bereits unmittelbar nach dem Aktivieren der Parksperre 4b aktiviert werden. Ein dabei in der Aktivierung auftretender zeitlicher Verzug kann beispielsweise unter einer 1 s sein. Insbesondere kann dieser in einer Spanne zwischen 200ms und 800ms liegen und vorzugsweise etwa 500ms betragen. Die Parksperre 4b nimmt dabei den Haupt anteil der kinetischen Energie des Fahrzeugs auf. Ein noch verbleibender und ver gleichsweise kleiner Restanteil der kinetischen Energie kann von der Sperreinrich tung 4a aufgenommen werden. Bei der Aktivierung der Sperreinrichtung 4a kann zwi schen den drehenden Getriebeelementen der beiden Getriebe 3a, 3b eine nur geringe Drehzahldifferenz auftreten, so dass zumindest im Wesentlichen noch eine Drehzahl gleichheit bestehen kann.
In der hier vorliegenden Ausführungsform sind die beiden elektrischen Maschinen 2a, 2b koaxial zueinander angeordnet. Sind diese nicht koaxial, also mit einem Versatz angeordnet, kann die Sperreinrichtung 4a zusätzlich eine Welle umfassen, um diesen Versatz auszugleichen, sodass Abtriebsrad 7b und Rotorwelle 12 trotz nicht koaxialer Anordnung der beiden elektrischen Maschinen 2a, 2b in der oben beschriebenen Weise mittels der Sperreinrichtung 4a verbindbar sind.
Zusammenfassend stellt zumindest eine der Ausführungsformen der Erfindung zumin dest einen der folgenden Vorteile und/oder zumindest eines der folgenden Merkmale bereit:
- Einfache, kostengünstige Herstellung.
- Kostengünstige Achsen für Fahrzeuge.
- Kompakter Bauraum.
- Einfache, kostengünstige Montage.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele be schrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifi zierbar. Bezugszeichen Antriebsanordnung a, b elektrische Maschine a, b Getriebe a Sperreinrichtung b Parksperre a, b Eingangswelle a, b Zwischenrad a, b Abtriebsrad a, b Abtriebswelle 2 Rotorwelle 4 Parksperreneinrichtung 6 Parksperrensteuerung 8 übergeordnete Steuerung 0a, b Aktor 2 Drehbewegungserfassungseinrichtung4 Sensor 01a, b Achse

Claims

Patentansprüche
1. Antriebsanordnung (1 ) für ein Fahrzeug, umfassend
- eine erste elektrische Maschine (2a), die mit einem ersten Getriebe (3a) zum Antrieb eines ersten Rades des Fahrzeugs verbunden ist,
- eine zweite elektrische Maschine (2b), die mit einem zweiten Getriebe (3b) zum Antrieb eines zweiten Rades des Fahrzeugs verbunden ist, insbesondere wobei
- die erste und zweite elektrische Maschine (2a, 2b) gleichen Typs sind, und wo bei
- die Antriebsachse der ersten elektrischen Maschine (2a) parallel zu der An triebsachse der zweiten elektrischen Maschine (2b) angeordnet ist, und eine Parksperreneinrichtung (14), dadurch gekennzeichnet, dass
- die Parksperreneinrichtung (14) eine Parksperre (4b) für das zweite Getriebe (3b) umfasst und
- eine Sperreinrichtung (4a) für das erste Getriebe (3a) aufweist, wobei
- mittels der Sperreinrichtung (4a) ein Getriebeelement des zweiten Getrie bes (3b) mit einem Getriebeelement des ersten Getriebes (3a) verbindbar ist zum Sperren des ersten Getriebes (3a).
2. Antriebsanordnung (1 ) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Park sperreneinrichtung (14) so ausgebildet ist, dass die Sperreinrichtung (4a) zeitlich erst nach einer Aktivierung der Parksperre (4b) aktiviert wird.
3. Antriebsanordnung (1 ) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Parksperreneinrichtung (14) eine Drehbewegungserfassungseinrichtung (22) zur Erfassung einer Drehbewegung eines mit der Parksperre (4b) zusammenwirkenden Getriebeelements des zweiten Getriebes (3b) und/oder eines mit der Sperreinrich tung (4a) zusammenwirkenden Getriebeelements des ersten Getriebes (3a) umfasst.
4. Antriebsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 -3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung (4a) einen Aktor (22b) umfasst.
5. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sper reinrichtung (4a) ausgebildet ist, bei aktivierter Parksperre (4b) und bei einer von der Drehbewegungserfassungseinrichtung (22) erkannten Drehzahldifferenz zwischen den beiden Getriebeelementen, die beiden Getriebeelemente von erstem Ge triebe (3a) und zweiten Getriebe (3b) durch Ansteuerung des Aktors (22b) zu verbin den.
6. Antriebsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 -5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung (4a) eine schaltbare Kupplung, insbesondere eine Klauen- und/oder eine Lamellenkupplung umfasst.
7. Antriebsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 -6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden elektrischen Maschinen (2a, 2b) koaxial zueinander angeordnet sind.
8. Antriebsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 -7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Sperreinrichtung (4a) ein Abtriebsrad (7b) des zweiten Getriebes (3b) mit einer Welle (12) der elektrischen Maschine (2a) des ersten Getriebes (3a) verbind bar ist.
9. Achse für ein Fahrzeug mit einer Antriebsanordnung (1 ) gemäß einem der Ansprü che 1 -8.
10. Fahrzeug mit einer Antriebsanordnung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 -8.
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