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WO2014124640A2 - Antriebsvorrichtung für ein fahrzeug - Google Patents

Antriebsvorrichtung für ein fahrzeug Download PDF

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Publication number
WO2014124640A2
WO2014124640A2 PCT/DE2014/200013 DE2014200013W WO2014124640A2 WO 2014124640 A2 WO2014124640 A2 WO 2014124640A2 DE 2014200013 W DE2014200013 W DE 2014200013W WO 2014124640 A2 WO2014124640 A2 WO 2014124640A2
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WO
WIPO (PCT)
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gear
output
planetary gear
drive
input
Prior art date
Application number
PCT/DE2014/200013
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English (en)
French (fr)
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WO2014124640A3 (de
Inventor
Tomas Smetana
Original Assignee
Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg filed Critical Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
Priority to CN201480008879.2A priority Critical patent/CN105073469A/zh
Priority to US14/767,227 priority patent/US20160003337A1/en
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    • Y10S903/909—Gearing
    • Y10S903/91—Orbital, e.g. planetary gears

Definitions

  • the invention relates to a drive device for a vehicle having the features of the preamble of claim 1.
  • Drives for vehicles with two engines are often used as hybrid drives, depending on the operating condition of the drive either one of the engines or both engines together serve to drive the vehicle.
  • a drive device for a motor vehicle is disclosed.
  • the drive device is characterized in that it has an internal combustion engine and an electric motor, wherein in a first operating mode, the drive device operates as a hybrid drive, in which an equal power flow via the prime mover on both wheels of the motor vehicle and in another mode, a power and torque distribution is alternately changeable to the wheels depending on predetermined parameters via an additional drive machine.
  • the invention is based on the object, a more flexible drive concept propose. This object is achieved by a drive device with the features of claim 1 and by a vehicle with the drive device having the features of claim 15. Preferred or advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims, the following description and the accompanying drawings.
  • a drive device which is suitable and / or designed for a vehicle.
  • the vehicle is realized in particular as a passenger car, a truck, a bus or the like.
  • the drive device serves to generate and output a drive torque for an axle of the vehicle.
  • the drive device has a first and a second output shaft, wherein each of the output shafts are assigned to a wheel of the vehicle and / or can be assigned.
  • the output shafts serve to transmit the drive torque from the drive device via the output shafts to the wheels.
  • the drive device has a first interface for coupling a first motor.
  • the first motor can be coupled to the first interface via a shaft, in particular via a pinion shaft.
  • the drive device comprises a differential device, which is designed to distribute the drive torque from the first interface to the two output shafts.
  • the drive torque of the first motor 50:50 is distributed without further influences on the output shafts and / or is formed as a transverse differential.
  • the differential device has an input and two outputs.
  • the input of the differential device is in particular driven by the first interface coupled.
  • the input of the differential device forms the first interface.
  • the first interface is realized as a ring gear, which meshes with the pinion shaft.
  • the two outputs of the differential device are in particular drivingly coupled or non-rotatably connected to the first and the second output shaft.
  • the differential device may be formed as a bevel gear differential device. Preferred embodiments of the invention will be explained below.
  • the drive device comprises a second interface for coupling a second motor.
  • the first motor differs from the second motor in terms of the engine type.
  • the drive device comprises a transmission gear, which is designed to translate the drive torque of the second motor.
  • the transmission gear is designed so that this converts a high speed from the second interface to a lower speed.
  • the transmission has an input and two outputs. The input of the transmission is coupled to or forms the second interface. The two outputs are in particular assigned to different gear ratios, so that there are different speeds at the same input speed at the input of the transmission gear at the two outputs of the transmission gear.
  • the drive device comprises an intermediate gear, wherein the intermediate gear is arranged in particular in the torque flow between the transmission gear and the differential device.
  • the drive torque is conducted from the second interface to the differential device in at least one switching state of the switching device via the intermediate gear.
  • the drive device comprises a switching device, wherein the switching device can be operated, for example, electromechanical, electro-static, hydraulic or electromagnetic.
  • the switching device is designed to couple the transmission gear and the intermediate gear in at least two different switching states with each other.
  • the switching device may also be referred to as a coupling device or coupling system.
  • the intermediate gear has a first and a second input.
  • the first output of the transmission gear is rotatably connected to the first input of the intermediate gear. In particular, it is at the first output of the transmission gear to the output, which has a lower speed at the same input speed compared to the second output of the transmission gear.
  • the intermediate gear is designed so that the drive torque is distributed from the second interface via the intermediate gear and the differential device to the two output shafts.
  • the drive device can thus be operated selectively exclusively via the second motor or operated jointly by the first and the second motor in a hybrid state.
  • Second gear Second gear:
  • the second output of the transmission with the first input of the Intermediate gear rotatably connected. Also in the switching state, the Anthebsmoment is distributed from the second interface, that of the second motor, via the differential device to the output shafts to selectively allow an exclusive drive by the second motor or a hybrid drive with both motors.
  • the first or the second output preferably the first output of the transmission gear with the second input of the intermediate gear rotatably connected, so that the drive torque from the second interface for a drive torque distribution is available.
  • this TV mode it is possible to influence the power and / or torque distribution on the output shafts via the second motor.
  • the drive device can provide two hybrid gears and a torque vectoring gear despite a simple structure.
  • the structural design is only slightly increased compared to the prior art.
  • the second motor is used for both the drive and for the torque distribution.
  • the drive gear section is formed as a drive planetary gear, in particular as a Stirnradplanetengetriebe with circumferentially toothed gears on the front sides.
  • the drive planetary gear includes a sun gear, a planet carrier, a ring gear and a set of planetary gears which are rotatably mounted on the planet carrier and which mesh with the sun gear and the ring gear.
  • the first input of the intermediate gear is in particular rotatably coupled to the sun gear.
  • One or the first output of the intermediate gear is in particular rotatably coupled to the planet carrier.
  • the ring gear is coupled to a stationary surrounding structure, such as a housing or the like, in particular rotationally fixed. With this construction, the drive gear section can be made very narrow and also light, particularly in the axial extent.
  • the differential device is designed as a differential planetary gear.
  • the differential planetary gear in a preferred embodiment comprises a ring gear, a planet carrier and a sun, wherein on the planet carrier two sets of planetary gears are arranged, which mesh with each other in pairs and wherein one set of planetary gears meshes with the ring gear and the other set planetary gears with the sun gear.
  • the ring gear is rotatably connected to the first interface and also to the first output of the intermediate gear.
  • the sun gear is in particular rotatably coupled to one of the output shafts, the planet carrier is in particular rotatably coupled to the other output shaft.
  • the first and the second output of the transmission gear and the first and the second input of the intermediate gear as circumferentially and / or frontally toothed réellesl. Input wheels formed, these wheels have in particular the same diameter.
  • the switching device may have a switching body with mutually spaced coupling regions, wherein the coupling regions are arranged so that when an axial displacement of the switch body in one direction successively the first switching state, the first drive intermediate switching state, the second switching state, the TV intermediate switching state and the third switching state can be selected or set.
  • the transmission gear is formed as a single-stage Insplanetengetriebe.
  • the single-stage transmission has a sun gear, a planet carrier and a ring gear.
  • the ring gear is in particular rotatably connected to a surrounding construction and thus stationary.
  • the planet carrier is coupled with the first output in particular rotationally fixed, the sun gear is rotatably coupled to the second output.
  • the sun gear forms the entrance into the single-stage intermediate gear or is coupled to this in particular rotationally fixed.
  • the transmission gear may be formed as a two-stage Tosplanetengetriebe having a first and a second planetary gear set.
  • Each of the planetary gear sets has a sun gear, a planet carrier and a set planetary gears.
  • a ring gear of the first and second planetary gear sets is designed as a common ring gear.
  • the input of the translation planetary gear is coupled to the sun gear of the first planetary gear set, in particular rotatably connected.
  • the first output is rotatably connected to the planet carrier of the second planetary gear set, the second output is coupled to the sun edge of the second planetary gear set, in particular rotatably connected.
  • the common ring gear is fixed in a surrounding construction, in particular a housing.
  • the planet carrier of the first planetary set is rotatably coupled to the sun gear of the second planetary gear set.
  • the gear ratio can be realized higher.
  • a rotor axis of the electric motor is arranged coaxially to the common main axis of rotation.
  • the rotor axis of the electric motor is positioned offset parallel to the common main axis of rotation.
  • Another object relates to a vehicle with the drive device according to one of the preceding claims, wherein the two output shafts are selectively associated with the front axle or the rear axle of the vehicle.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a drive device as a first embodiment of the invention
  • Figures 2 to 6 the drive device in Figure 1 in different switching states
  • FIG. 7 shows a first variant of the drive device in the preceding figures
  • the drive device 1 shows a schematic illustration of a drive device 1 for a vehicle 2 as an exemplary embodiment of the invention.
  • the drive device 1 has two output shafts 3a, b, which are drivingly coupled to wheels of the vehicle 2, not shown. It is possible that the output shafts 3 a, b rotatably connected to the wheels or via a further gear stage with these.
  • the output shafts 3a, b define a common output axis 4. In addition, the output shafts define a main axis of rotation. 5
  • the vehicle 2 To generate a drive torque for the output shafts 3a, b, the vehicle 2 has a first motor 6, designed as an internal combustion engine, and a second motor 7, designed as an electric motor.
  • the first motor 6 is connected to the drive device 1 via a first interface 8
  • the second motor 7 is coupled to the drive device 1 via a second interface 9.
  • the drive torque of the motors 6, 7 is fed into the drive device 1 via the interfaces 8, 9.
  • the drive device 1 has a Differenzialplanetenget ebe 10 as a differential device, an intermediate gear 1 1, a translation planetary gear 12 as a transmission gear and a switching device 13, which can couple the transmission gear 12 and the intermediate gear 1 1 in different switching states each other.
  • the differential planetary gear 10 has a sun gear 14, a planet carrier 15, a ring gear 16 and two sets planet gears 17, 18.
  • the two sets of planet gears 17, 18 are rotatably mounted on the planet carrier 15.
  • the two sets of planetary gears 17, 18 mesh with each other in pairs, so that in each case one planetary gear of the set 17 meshes with a planetary gear of the set 18.
  • the planetary gear of the set 17 meshes with the sun gear 14 and the planetary gear of the set 18 with the ring gear 16.
  • the planet carrier 15 forms a first output of the differential planetary gear 10 and is rotatably connected to the output shaft 3a.
  • the sun gear 14 forms a second output of the differential planetary gear 10 and is rotatably connected to the output shaft 3b.
  • the ring gear 16 has a ring gear T, which meshes with a pinion shaft R, wherein the ring gear T forms the first interface 8.
  • Sun gear 14, planet carrier 15 and ring gear 16 are arranged coaxially to the main axis of rotation 5.
  • the differential planetary gear 10 has the function to distribute the drive torque of the first motor 6 in equal parts to the output shafts 3a, b.
  • the translation planetary gear 12 has a first planetary gearset 19a and a second planetary gearset 19b. Both planetary gear sets 19a, b have a common ring gear 20.
  • the first planetary gear set 19a has a sun gear 21, a planet carrier 22 and a set of planets 23.
  • the sun gear 21 forms the second interface 9 and is rotatably coupled in this embodiment with a rotor shaft 24 of the second motor 7.
  • the set of planets 23 meshes with the common ring gear 20, on the one hand, and with the sun gear 21 on the other hand.
  • the second planetary gear set 19b has a sun gear 25, a planet carrier 26 and a set of planets 27, the planets 27 meshing with the sun gear 25 and the common ring gear 20.
  • the sun gear 25 of the second planetary gearset 19b is rotatably connected to the planet carrier 22 of the first planetary gear set 19a, so that the planet carrier 22 forms an intermediate output.
  • the planet carrier 26 forms a first output of the translation planetary gear 12.
  • the sun gear 25 forms a second output of the translation planetary gear 12th
  • the planet carrier 26 is rotatably coupled to a first output gear 28, the sun gear 25 is rotatably coupled to a second output gear 29.
  • the first and the second output gear 28, 29 are arranged coaxially with the main axis of rotation 5.
  • the second switching state II is shown in FIG. 4, the first coupling region 44a being operatively connected, ie non-rotatably coupled, to the first input gear 36, but the second coupling region 44b now being in operative connection with the second output gear 29.
  • the drawn torque flow from the second motor 7 to the output shafts 3a, b now passes through the second output gear 29.
  • the ratio in the second switching state II is lower, so that with the same input speed at the second interface 9, a higher output speed at the output used of the translation planetary gear 12 is applied in comparison to the first switching state I.
  • the torque flow is again shown with a dashed line, with the difference to the figure 2 that the transition between the translation planetary gear 12 to the intermediate gear 1 1 via the second output gear 29 takes place.
  • a TV intermediate switching state NTV is shown, wherein the first coupling region 44a is still engaged with the first input gear 36, the second coupling region 44b and the third coupling region 44c are free.
  • the second input gear 42 and the first and second output wheels 28, 29 are free to rotate.
  • the active torque distribution is also referred to as torque vectoring.
  • the first or the second output gear 28, 29 and thus the second motor 7 must be braked. To achieve this, the TV intermediate state is used.
  • FIG. 7 shows a first variant of the drive device 1 of the preceding figures, wherein the translation planetary gear 12 is designed as a simple reducing planetary gear set which only has the second planetary gearset 19b.
  • the ring gear 20 is the planetary gear set 19 b exclusively assigned.
  • the rotor shaft 24 and the second interface 9 is rotatably connected to the sun gear 25, which forms the entrance into the transmission gear 12.
  • the operation of the switching device 13 corresponds to the described operation in the preceding figures.
  • the switching states 1, first intermediate switching state, 2, second intermediate switching state, TV can be adopted by a serial displacement of the switch body in a single axial direction.
  • the first input gear 36, the second input gear 41, the first output gear 28 and the second output gear 29 are the same Have outer diameter.
  • the switch body 43 may be performed, for example in the form of a sleeve with internal teeth with / without undercut analogous to a sliding sleeve.
  • the actuation of the switch body 43 is preferably electromagnetic, further electrohydrostatic, hydraulic or electromagnetic.
  • the circuit runs in a defined sequence, so that at any time or switching point only one function (drive, neutral, TV) is realized to a faulty circuit (such as simultaneous activation of TV and drive ) to avoid.
  • the sequence can reach the different switching states without reversing the direction of the switch body 43, so that a fast and at the same time safe switching is achieved.

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Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein flexibleres Antriebskonzept für ein Fahrzeug vorzuschlagen. Hierzu wird eine Antriebsvorrichtung offenbart, die über eine Schalteinrichtung (13) ein Übersetzungsgetriebe (9) und ein Zwischengetriebe (12) in unterschiedliche Schaltzustände schalten kann, so dass ein zweiter Motor (7) wahlweise in zwei Gängen als Antriebsmotor oder alternativ als Torque-Vectoring-Motor nutzbar ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 . Antriebe für Fahrzeuge mit zwei Motoren werden oftmals als Hybridantriebe eingesetzt, wobei in Abhängigkeit des Betriebszustands des Antriebs wahlweise einer der Motoren oder beide Motoren gemeinsam zum Antrieb des Fahrzeugs dienen. In der Druckschrift DE 10 2006 031 089 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, wird eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug offenbart. Die Antriebsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass diese einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor aufweist, wobei in einer ersten Betriebsart die Antriebsvorrichtung als ein Hybridantrieb arbeitet, bei dem ein gleicher Leistungsfluss über die Antriebsmaschine auf beide Räder des Kraftfahrzeugs erfolgt und bei einer anderen Betriebsart eine Leistungsund Momentenverteilung auf die Räder abhängig von vorgegebenen Parametern über eine zusätzliche Antriebsmaschine alternierend veränderbar ist.
Gebiet der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein flexibleres Antriebskonzept vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Fahrzeug mit der Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Im Rahmen der Erfindung wird eine Antriebsvorrichtung vorgeschlagen, welche für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Das Fahrzeug ist insbesondere als ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, ein Bus oder dergleichen realisiert. Insbesondere dient die Antriebsvorrichtung zur Erzeugung und Ausgabe eines Antriebsmoments für eine Achse des Fahrzeugs. Hierfür weist die Antriebsvorrichtung eine erste und eine zweite Abtriebswelle auf, wobei jede der Abtriebswellen einem Rad des Fahrzeugs zugeordnet und/oder zuordbar sind. Die Abtriebswellen dienen zur Übertragung des Antriebsmoments von der Antriebsvorrichtung über die Abtriebswellen zu den Rädern.
Die Antriebsvorrichtung weist eine erste Schnittstelle zur Ankopplung eines ersten Motors auf. Beispielsweise kann der erste Motor über eine Welle, im Speziellen über eine Ritzelwelle, an die erste Schnittstelle angekoppelt werden.
Ferner umfasst die Antriebsvorrichtung eine Differenzialeinrichtung, welche zur Verteilung des Antriebsmoments von der ersten Schnittstelle auf die zwei Abtriebswellen ausgebildet ist. Insbesondere wird das Antriebsmoment des ersten Motors ohne weiteren Einflüsse 50:50 auf die Abtriebswellen verteilt und/oder ist als ein Querdifferenzial ausgebildet. Die Differenzialeinrichtung weist einen Eingang und zwei Ausgänge auf. Der Eingang der Differenzialeinrichtung ist mit der ersten Schnittstelle insbesondere trieblich gekoppelt. Insbesondere bildet der Eingang der Differenzialeinrichtung die erste Schnittstelle. Beispielsweise ist die erste Schnittstelle als ein Tellerrad realisiert, welches mit der Ritzelwelle kämmt. Die zwei Ausgänge der Differenzialeinrichtung sind mit der ersten und der zweiten Abtriebswelle insbesondere trieblich gekoppelt oder drehfest verbunden. In der allgemeinsten Ausführungsform der Erfindung kann die Differenzialeinrichtung zum Beispiel als eine Kegelrad- Differenzialeinrichtung ausgebildet sein. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend noch erläutert.
Ferner umfasst die Antriebsvorrichtung eine zweite Schnittstelle zur Ankopplung eines zweiten Motors. Insbesondere unterscheidet sich der erste Motor von dem zweiten Motor hinsichtlich des Motorentyps. Die Antriebsvorrichtung umfasst ein Übersetzungsgetriebe, welches zur Übersetzung des Antriebsmoments des zweiten Motors ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das Übersetzungsgetriebe so ausgebildet, dass dieses eine hohe Drehzahl von der zweiten Schnittstelle in eine niedrigere Drehzahl umsetzt. Das Übersetzungsgetriebe weist einen Eingang und zwei Ausgänge auf. Der Eingang des Übersetzungsgetriebes ist mit der zweiten Schnittstelle gekoppelt oder bildet diese. Die zwei Ausgänge sind insbesondere unterschiedlichen Übersetzungsstufen zugeordnet, sodass bei gleicher Eingangsdrehzahl am Eingang des Übertragungsgetriebes an den zwei Ausgängen des Übersetzungsgetriebes unterschiedliche Drehzahlen vorliegen.
Ferner umfasst die Antriebsvorrichtung ein Zwischengetriebe, wobei das Zwischengetriebe insbesondere im Momentenfluss zwischen dem Übersetzungsgetriebe und der Differenzialeinrichtung angeordnet ist. Im Speziellen wird das Antriebsmoment von der zweiten Schnittstelle zu der Differenzialeinrichtung in mindestens einem Schaltzustand der Schalteinrichtung über das Zwischengetriebe geleitet. Zudem umfasst die Antriebsvorrichtung eine Schalteinrichtung, wobei die Schalteinrichtung beispielsweise elektromechanisch, elektrohydrostatisch, hydraulisch oder elektromagnetisch bedienbar sein kann. Die Schalteinrichtung ist ausgebildet, das Übersetzungsgetriebe und das Zwischengetriebe in mindestens zwei unterschiedlichen Schaltzuständen miteinander zu koppeln. Die Schalteinrichtung kann auch als Kupplungseinrichtung oder Kupplungssystem bezeichnet werden. Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Zwischengetriebe einen ersten und einen zweiten Eingang aufweist.
Mit diesem konstruktiven Aufbau sind unterschiedliche Schaltungszustände der Schalteinrichtung und damit der Antriebsvorrichtung möglich:
Erster Gang:
In einem ersten Schaltzustand der Schalteinrichtung ist der erste Ausgang des Übersetzungsgetriebes mit dem ersten Eingang des Zwischengetriebes drehfest verbunden. Insbesondere handelt es sich bei dem ersten Ausgang des Übersetzungsgetriebes um den Ausgang, der im Vergleich zu dem zweiten Ausgang des Übersetzungsgetriebes eine niedrigere Drehzahl bei gleicher Eingangsdrehzahl aufweist. Das Zwischengetriebe ist so ausgebildet, dass das Antriebsmoment von der zweiten Schnittstelle über das Zwischengetriebe und über die Differenzialeinrichtung auf die zwei Abtriebswellen verteilt wird. In diesem ersten Schaltzustand kann die Antriebsvorrichtung somit wahlweise ausschließlich über den zweiten Motor betrieben werden oder in einem Hybridzustand gemeinsam von dem ersten und dem zweiten Motor betrieben werden. Zweiter Gang:
In einem zweiten Schaltzustand der Schalteinrichtung ist der zweite Ausgang des Übersetzungsgetriebes mit dem ersten Eingang des Zwischengetriebes drehfest verbunden. Auch in dem Schaltzustand wird das Anthebsmoment von der zweiten Schnittstelle, also von dem zweiten Motor, über die Differenzialeinrichtung auf die Abtriebswellen verteilt, um wahlweise einen exklusiven Antrieb durch den zweiten Motor oder einen Hybridantrieb mit beiden Motoren zu ermöglichen.
TV-Modus (Torque Vectoring Modus):
In dem dritten Schaltzustand der Schalteinrichtung wird der erste oder der zweite Ausgang, vorzugsweise der erste Ausgang des Übersetzungsgetriebes mit dem zweiten Eingang des Zwischengetriebes drehfest verbunden, sodass das Antriebsmoment von der zweiten Schnittstelle für eine Antriebsmomentenverteilung nutzbar ist. In diesem TV- Modus kann über den zweiten Motor auf die Leistungs- und/oder Momentenverteilung auf die Abtriebswellen Einfluss genommen werden.
Der Vorteil der Erfindung ist somit darin zu sehen, dass die Antriebsvorrichtung trotz eines einfachen Aufbaus zwei Hybridgänge und einen Torque-Vectoring-Gang zur Verfügung stellen kann. Zugleich ist der konstruktive Aufbau im Vergleich zu dem Stand der Technik nur geringfügig vergrößert. Besonders hervorzuheben ist, dass der zweite Motor sowohl für den Antrieb als auch für die Momentenverteilung eingesetzt wird.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Schalteinrichtung ausgebildet, einen TV-Zwischenschaltzustand einzunehmen, welcher zwischen dem zweiten und dem dritten Schaltzustand liegt. In diesem Zwischenschaltzustand sind der erste und der zweite Ausgang des Übersetzungsgetriebes freilaufend. Insbesondere wird der Zwischenschaltzustand bei dem Übergang von dem zweiten zu dem dritten Schaltzustand eingenommen. Der Vorteil des TV-Zwischenschaltzustands ist es, dass zu dem Zeitpunkt, wenn der erste und der zweite Ausgang des Übersetzungsgetriebes freilaufend sind, die Drehzahl der zweiten Schnittstelle beziehungsweise des zweiten Motors an die geänderte Funktion angepasst werden kann. Während in dem ersten und in dem zweiten Gang ein Mitlaufen der zweiten Schnittstelle beziehungsweise des zweiten Motors in einer zu der Drehzahl der Abtriebswellen passenden Drehzahl notwendig ist, ist in dem dritten Schaltzustand zumindest bei Geradeausfahrt ein Stillstehen der zweiten Schnittstelle beziehungsweise des zweiten Motors notwendig. Somit hat der TV-Zwischenschaltzustand den Vorteil, dass bei dem Wechsel von dem zweiten zu dem dritten Schaltzustand die zweite Schnittstelle beziehungsweise der zweite Motor abgebremst werden kann und/oder bei dem Übergang von dem dritten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand beschleunigt und zu der benötigten Drehzahl synchronisiert werden kann.
Optional ergänzend ist die Schalteinrichtung ausgebildet, einen Antriebs-Zwischenschaltzustand zwischen dem ersten Schaltzustand und dem zweiten Schaltzustand einzunehmen, wobei in dem Antriebs-Zwischenschaltzustand der erste und der zweite Ausgang des Übersetzungsgetriebes ebenfalls freilaufend sind, sodass die Drehzahl der zweiten Schnittstelle beziehungsweise des zweiten Motors der wechselnden Übersetzung angepasst werden kann.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Zwischengetriebe einen Antriebsgetriebeabschnitt und einen Verteilungsgetriebeabschnitt. In einer möglichen konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Antriebsgetriebeabschnitt den ersten Eingang des Zwischengetriebes und einen ersten Ausgang des Zwischengetriebes zu der Differenzialeinrichtung. Der Verteilungsgetriebeabschnitt umfasst den zweiten Eingang des Zwischengetriebes, einen zweiten Ausgang des Zwischengetriebes zu einer der Abtriebswellen und einen Kopplungsausgang, wobei der Kopplungsausgang mit dem ersten Eingang des Zwischengetriebes insbesondere drehfest gekoppelt ist. In dieser Ausgestaltung können die Funktionen des Zwischengetnebes in dem ersten und in dem zweiten Schaltzustand über den Antriebsgetriebeabschnitt und die Funktion des Zwischengetriebes in dem dritten Schaltzustand über den Verteilungsgetriebeabschnitt umgesetzt werden.
Konstruktiv betrachtet ist es bevorzugt, dass der Antriebsgetriebeabschnitt als ein Antriebsplanetengetriebe, insbesondere als ein Stirnradplanetengetriebe mit umlaufend, an den Stirnseiten verzahnten Zahnrädern ausgebildet ist. Das Antriebsplanetengetriebe umfasst ein Sonnenrad, einen Planetenträger, ein Hohlrad sowie einen Satz Planetenräder, welche auf dem Planetenträger drehbar angeordnet sind und welche mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmen. Der erste Eingang des Zwischengetriebes ist mit dem Sonnenrad insbesondere drehfest gekoppelt. Ein beziehungsweise der erste Ausgang des Zwischengetriebes ist mit dem Planetenträger insbesondere drehfest gekoppelt. Das Hohlrad ist mit einer stationären Umgebungskonstruktion, wie zum Beispiel einem Gehäuse oder dergleichen, insbesondere drehfest gekoppelt. Durch diesen Aufbau kann der Antriebsgetriebeabschnitt insbesondere in axialer Erstreckung sehr schmal und zudem leicht ausgeführt werden.
Es ist ebenfalls bevorzugt, dass der Verteilungsgetriebeabschnitt als ein Verteilungsplanetengetriebe ausgebildet ist. Das
Verteilungsplanetengetriebe umfasst ein Sonnenrad, einen Planetenträger, ein Hohlrad sowie einen Satz Planetenräder, welche auf dem Planetenträger drehbar gelagert sind und welche mit dem Hohlrad und dem Sonnenrad kämmen. Der zweite Eingang des Zwischengetriebes ist mit dem Hohlrad insbesondere drehfest gekoppelt. Ein oder der zweite Ausgang des Zwischengetriebes zu einer der Abtriebswellen ist mit dem Planetenträger insbesondere drehfest gekoppelt. Ein oder der Kopplungsausgang des Verteilungsplanetengetriebes, der mit dem ersten Eingang des Zwischengetriebes insbesondere drehfest gekoppelt ist, ist mit dem Sonnenrad insbesondere drehfest gekoppelt. Insbesondere für den Fall, dass sowohl der Antriebsgetriebeabschnitt als auch der Verteilungsgetriebeabschnitt als ein Planetengetriebe ausgebildet ist, kann das Zwischengetriebe in axialer Erstreckung sehr schmal und zudem leicht aufgebaut werden.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Differenzialeinrichtung als ein Differenzialplanetengetriebe ausgebildet. Das Differenzialplanetengetriebe umfasst in einer bevorzugten Ausgestaltung ein Hohlrad, einen Planetenträger und eine Sonne, wobei auf dem Planetenträger zwei Sätze Planetenräder angeordnet sind, welche paarweise miteinander kämmen und wobei ein Satz der Planetenräder mit dem Hohlrad und der andere Satz Planetenräder mit dem Sonnenrad kämmt. Das Hohlrad ist mit der ersten Schnittstelle und zudem mit dem ersten Ausgang des Zwischengetriebes drehfest verbunden. Das Sonnenrad ist mit einer der Abtriebswellen insbesondere drehfest gekoppelt, der Planetenträger ist mit der anderen Abtriebswelle insbesondere drehfest gekoppelt. Besonders bevorzugt sind der erste und der zweite Ausgang des Übersetzungsgetriebes sowie der erste und der zweite Eingang des Zwischengetriebes als umlaufend und/oder stirnseitig verzahnte Ausgangsbzw. Eingangsräder ausgebildet, wobei diese Räder im Speziellen den gleichen Durchmesser aufweisen. Die Schalteinrichtung kann einen Schaltkörper mit in axialer Richtung voneinander beabstandeten Kopplungsbereichen aufweisen, wobei die Kopplungsbereiche so angeordnet sind, dass bei einer axialen Verschiebung des Schaltkörpers in eine Richtung nacheinander der erste Schaltzustand, der erste Antriebs- Zwischenschaltzustand, der zweite Schaltzustand, der TV- Zwischenschaltzustand und der dritte Schaltzustand gewählt oder eingestellt werden. Bei einer möglichen Ausführungsform der Erfindung ist das Übersetzungsgetriebe als ein einstufiges Übersetzungsplanetengetriebe ausgebildet. Das einstufige Übersetzungsgetriebe weist ein Sonnenrad, einen Planetenträger sowie ein Hohlrad auf. Das Hohlrad ist mit einer Umgebungskonstruktion insbesondere drehfest verbunden und somit stationär. Der Planetenträger ist mit dem ersten Ausgang insbesondere drehfest gekoppelt, das Sonnenrad ist mit dem zweiten Ausgang drehfest gekoppelt. Zugleich bildet das Sonnenrad den Eingang in das einstufige Zwischengetriebe oder ist mit diesem insbesondere drehfest gekoppelt.
Alternativ hierzu kann das Übersetzungsgetriebe als ein zweistufiges Übersetzungsplanetengetriebe ausgebildet sein, welches einen ersten und einen zweiten Planetensatz aufweist. Jeder der Planetensätze weist ein Sonnenrad, einen Planetenträger sowie einen Satz Planetenräder auf. Ein Hohlrad des ersten und des zweiten Planetensatzes ist als ein gemeinsames Hohlrad ausgebildet. Der Eingang des Übersetzungsplanetengetriebes ist mit dem Sonnenrad des ersten Planetensatzes gekoppelt, insbesondere drehfest verbunden. Der erste Ausgang ist mit dem Planetenträger des zweiten Planetensatzes drehfest verbunden, der zweite Ausgang ist mit dem Sonnenrand des zweiten Planetensatzes gekoppelt, insbesondere drehfest verbunden. Das gemeinsame Hohlrad ist stationär in einer Umgebungskonstruktion, insbesondere einem Gehäuse, festgelegt. Der Planetenträger des ersten Planetensatzes ist drehfest mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes gekoppelt. In dieser Ausgestaltung kann das Übersetzungsverhältnis höher realisiert werden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Antriebsplanetengetriebe, das Verteilungsplanetengetriebe und das Übersetzungsplanetengetriebe, insbesondere das ein- oder zweistufige Übersetzungsplanetengetriebe, koaxial zu einer gemeinsamen Hauptdrehachse angeordnet. Optional ergänzend kann auch das Differenzialplanetengetriebe koaxial zu dieser gemeinsamen Hauptdrehachse angeordnet sein. Durch diesen Aufbau ist zum einen eine hohe Kompaktheit in der Antriebsvorrichtung zu erreichen, zum anderen wird die Gestaltung der Schaltungseinrichtung deutlich vereinfacht. Bei einer möglichen Weiterbildung der Erfindung umfasst die Antriebsvorrichtung den ersten und den zweiten Motor, wobei der erste Motor als ein Verbrennungsmotor und der zweite Motor als ein Elektromotor ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Elektromotor zur Erzeugung eines Antriebsmoments für die zweite Schnittstelle in eine beliebige Richtung gedreht werden kann, sodass das Torque Vectoring einfach umgesetzt werden kann.
Besonders bevorzugt ist eine Rotorachse des Elektromotors koaxial zu der gemeinsamen Hauptdrehachse angeordnet. Alternativ dazu ist die Rotorachse des Elektromotors parallel versetzt zu der gemeinsamen Hauptdrehachse positioniert.
Ein weiterer Gegenstand betrifft ein Fahrzeug mit der Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zwei Abtriebswellen wahlweise der Vorderachse oder der Hinterachse des Fahrzeugs zugeordnet sind.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Antriebsvorrichtung als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung; Figuren 2 bis 6 die Antriebsvorrichtung in der Figur 1 in verschiedenen Schaltzuständen; Figur 7 eine erste Variante der Antriebsvorrichtung in den vorhergehenden Figuren;
Figur 8 eine zweite Variante der Antriebsvorrichtung der vorhergehenden Figuren.
In der Figur 1 ist in einer schematischen Darstellung eine Antriebsvorrichtung 1 für ein Fahrzeug 2 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Antriebsvorrichtung 1 weist zwei Abtriebswellen 3a, b auf, welche mit nicht gezeigten Rädern des Fahrzeugs 2 trieblich gekoppelt sind. Dabei ist es möglich, dass die Abtriebswellen 3 a, b drehfest mit den Rädern oder über eine weitere Getriebestufe mit diesen verbunden sind. Die Abtriebswellen 3a, b definieren eine gemeinsame Abtriebsachse 4. Zudem definieren die Abtriebswellen eine Hauptdrehachse 5.
Zur Erzeugung eines Antriebsmoments für die Abtriebswellen 3a, b weist das Fahrzeug 2 einen ersten Motor 6, ausgebildet als ein Verbrennungsmotor, sowie einen zweiten Motor 7, ausgebildet als ein Elektromotor, auf. Der erste Motor 6 ist über eine erste Schnittstelle 8 mit der Antriebsvorrichtung 1 verbunden, der zweite Motor 7 ist über eine zweite Schnittstelle 9 mit der Antriebsvorrichtung 1 gekoppelt. Über die Schnittstellen 8, 9 wird das Antriebsmoment der Motoren 6, 7 in die Antriebsvorrichtung 1 geleitet. Schematisch betrachtet weist die Antriebsvorrichtung 1 ein Differenzialplanetenget ebe 10 als eine Differenzialeinrichtung, ein Zwischengetriebe 1 1 , ein Übersetzungsplanetengetriebe 12 als Übersetzungsgetriebe sowie eine Schalteinrichtung 13 auf, welche das Übersetzungsgetriebe 12 und das Zwischengetriebe 1 1 in verschiedenen Schaltzuständen miteinander koppeln kann.
Differenzialplanetengetriebe 10: Das Differenzialplanetengetriebe 10 weist ein Sonnenrad 14, einen Planetenträger 15, ein Hohlrad 16 sowie zwei Sätze Planetenräder 17, 18 auf. Die zwei Sätze Planetenräder 17, 18 sind auf dem Planetenträger 15 drehbar angeordnet. Die zwei Sätze Planetenräder 17, 18 kämmen paarweise miteinander, sodass jeweils ein Planetenrad des Satzes 17 mit einem Planetenrad des Satzes 18 kämmt. Zudem kämmt das Planetenrad des Satzes 17 mit dem Sonnenrad 14 und das Planetenrad des Satzes 18 mit dem Hohlrad 16. Der Planetenträger 15 bildet einen ersten Ausgang des Differenzialplanetengetriebes 10 und ist mit der Abtriebswelle 3a drehfest verbunden. Das Sonnenrad 14 bildet einen zweiten Ausgang des Differenzialplanetengetriebes 10 und ist mit der Abtriebswelle 3b drehfest verbunden. Das Hohlrad 16 weist ein Tellerrad T auf, welches mit einer Ritzelwelle R kämmt, wobei das Tellerrad T die erste Schnittstelle 8 bildet. Sonnenrad 14, Planetenträger 15 und Hohlrad 16 sind koaxial zur Hauptdrehachse 5 angeordnet.
Das Differenzialplanetengetriebe 10 hat die Funktion, das Antriebsmoment des ersten Motors 6 zu gleichen Teilen auf die Abtriebswellen 3a, b zu verteilen.
Übersetzungsplanetengetriebe 12:
Das Übersetzungsplanetengetriebe 12 weist einen ersten Planetensatz 19a und einen zweiten Planetensatz 19b auf. Beide Planetensätze 19a, b weisen ein gemeinsames Hohlrad 20 auf. Der erste Planetensatz 19a weist ein Sonnenrad 21 , einen Planetenträger 22 sowie einen Satz Planeten 23 auf. Das Sonnenrad 21 bildet die zweite Schnittstelle 9 und ist bei diesem Ausführungsbeispiel mit einer Rotorwelle 24 des zweiten Motors 7 drehfest gekoppelt. Der Satz Planeten 23 kämmt zum einen mit dem gemeinsamen Hohlrad 20, zum anderen mit dem Sonnenrad 21 . Somit bildet das Sonnenrad 21 einen Eingang in das Übersetzungsplanetengetriebe 12. Der zweite Planetensatz 19b weist ein Sonnenrad 25, einen Planetenträger 26 und einen Satz Planeten 27 auf, wobei die Planeten 27 mit dem Sonnenrad 25 und dem gemeinsamen Hohlrad 20 kämmen. Das Sonnenrad 25 des zweiten Planetensatzes 19b ist drehfest mit dem Planetenträger 22 des ersten Planetensatzes 19a verbunden, sodass der Planetenträger 22 einen Zwischenausgang bildet.
Der Planetenträger 26 bildet einen ersten Ausgang des Übersetzungsplanetengetriebes 12. Das Sonnenrad 25 bildet einen zweiten Ausgang des Übersetzungsplanetengetriebes 12.
Der Planetenträger 26 ist mit einem ersten Ausgangsrad 28 drehfest gekoppelt, das Sonnenrad 25 ist mit einem zweiten Ausgangsrad 29 drehfest gekoppelt. Das erste und das zweite Ausgangsrad 28, 29 sind koaxial zu der Hauptdrehachse 5 angeordnet.
Zwischengetriebe 1 1 :
Das Zwischengetriebe 1 1 weist ein Antriebsplanetengetriebe 30 als Antriebsgetriebeabschnitt und ein Verteilungsplanetengetriebe 31 als Verteilungsgetriebeabschnitt auf. Das Antriebsplanetengetriebe 30 weist ein Sonnenrad 32, einen Planetenträger 33 und ein Hohlrad 34 auf, wobei das Hohlrad 34 in einer Umgebungskonstruktion U genauso wie das gemeinsame Hohlrad 20 festgelegt ist. Das Sonnenrad 32 ist drehfest mit einem ersten Eingangsrad 36 gekoppelt. Ein Satz Planetenräder 37 kämmt mit dem Sonnenrad 32 und dem Hohlrad 34. Das Sonnenrad 32 bildet den Eingang in das Antriebsplanetengetriebe 30. Der Planetenträger 33 bildet den ersten Ausgang des Antriebsplanetengetriebes 30 beziehungsweise des Zwischengetriebes 1 1 und ist drehfest mit dem Hohlrad 16 des Differenzialplanetengetriebes 10 verbunden.
Das Verteilungsplanetengetriebe 31 weist ein Sonnenrad 38, einen Planetenträger 39, ein Hohlrad 40 sowie einen Satz Planeten 41 auf, wobei der Satz Planeten 41 mit dem Sonnenrad 38 und dem Hohlrad 40 kämmt. Das Hohlrad 40 bildet zugleich ein zweites Eingangsrad 42. Der Planetenträger 39 ist drehfest mit der Abtriebswelle 3b gekoppelt. Das Sonnenrad 38 ist drehfest mit dem ersten Eingangsrad 36 und zugleich mit dem Sonnenrad 32 des Antriebsplanetengetriebes 30 gekoppelt.
Erstes Eingangsrad 36, zweites Eingangsrad 41 sowie Planetenträger 33, 39 sind koaxial zu der Hauptdrehachse 5 angeordnet.
Schalteinrichtung 13:
Die Schalteinrichtung 13 dient zur Einstellung von unterschiedlichen Schaltungszuständen, sodass Zwischengetriebe 1 1 und Übersetzungsplanetengetriebe 12 in unterschiedliche Betriebszustände treten können. Hierzu werden die Ausgangsräder 28, 29 in unterschiedlicher Weise mit den Eingangsrädern 36, 42 drehfest verbunden. Die Räder sind in einer Reihe mit der Reihenfolge erstes Ausgangsrad 28, zweites Ausgangsrad 29, zweites Eingangsrad 42 und erste Eingangsrad 36 angeordnet. Die Räder 28, 29. 36, 42 haben jeweils den gleichen Außendurchmesser.
Die Schalteinrichtung 13 umfasst einen Schaltkörper 43, welcher in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist und welcher drei Kopplungsbereiche 44 a, b, c aufweist, wobei zwischen den Kopplungsbereiche 44 a, b, c Freibereiche angeordnet sind. Die Kopplungsbereiche 44 a, b, c sind ausgebildet, mit den Rädern 28, 29, 36, 42 bei einer Überlappung in axialer Richtung eine drehfeste Kopplung einzugehen. Ist einer der Räder 28, 29, 36, 42 in den Freibereichen angeordnet, ist der Schaltkörper 43 und das Rad in dem Freibereich in Umlaufrichtung ungekoppelt. Der Schaltkörper 43 kann z.B. in Form einer Hülse mit Innenverzahnung oder als Schaltmuffe ausgeführt sein. Die Betätigung des Schaltkörpers 43 kann elektromagnetisch, elektrohydrostatisch, hydraulisch oder elektromagnetisch ausgeführt werden.
Die unterschiedlichen Schaltzustände der Schalteinrichtung 13 werden im Zusammenhang mit den nachfolgenden Figuren beschrieben:
In der Figur 2 ist der erste Schaltzustand I dargestellt, wobei über den Schaltkörper 42 das erste Ausgangsrad 28 drehfest mit dem ersten Eingangsrad 36 gekoppelt ist. Hierzu tritt der Kopplungsbereich 44 a in Wirkverbindung mit dem ersten Eingangsrad 36 und der Kopplungsbereich 44 b in Wirkverbindung mit dem ersten Ausgangsrad 28. In diesem Schaltzustand kann das Antriebsmoment für die Abtriebswellen 3a, b wahlweise über den zweiten Motor 7 oder als Hybridantrieb gemeinsam über den ersten Motor 6 und den zweiten Motor 7 erzeugt werden. Der Momentenfluss von dem zweiten Motor 7 ist in der Figur 2 als gestrichelte Linie dargestellt und verläuft von der Rotorwelle 24 über die zwei Planetensätze 19a, b und das erste Antriebsrad 28, den Schaltkörper 43, das erste Eingangsrad 36 und das Antriebsplanetengetriebe 30 zu dem Differenzialplanetenget ebe 10. Der Antriebsmomentenfluss des ersten Motors 6 ist nicht dargestellt, verläuft jedoch von der zweiten Schnittstelle 8 über das Differenzialplanetengethebe 10 zu den Abtriebswellen 3a, b.
Wie in der Figur 3 dargestellt, kann durch einen axialen Versatz des Schaltkörpers 42 ein Antriebs- Zwischenschaltzustand N (neutral) erreicht, wobei der erste Kopplungsbereich 43a immer noch in Wirkverbindung mit dem ersten Eingangsrad 36 steht, der zweite Kopplungsbereich 43b jedoch zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgangsrad 28, 29 angeordnet ist, sodass diese beiden frei laufen. In diesem Antriebs-Zwischenschaltzustand N ist der zweite Motor 7 in einer Neutralstellung, sodass dieser abgekoppelt von den Abtriebswellen 3 a, b in beliebiger weise seine Drehzahl einstellen kann. Wird im Betrieb des Fahrzeugs 2 von dem ersten Schaltzustand I in den zweiten Schaltzustand II gewechselt, so muss bei dem Übergang der zweite Motor 7 hinsichtlich seiner Drehzahl angepasst werden. Dies kann in dem Antriebs-Zwischenschaltzustand N erfolgen.
In der Figur 4 ist der zweite Schaltzustand II dargestellt, wobei der erste Kopplungsbereich 44a in Wirkverbindung, also drehfest gekoppelt, mit dem ersten Eingangsrad 36 ist, der zweite Kopplungsbereich 44b jedoch nun in Wirkverbindung mit dem zweiten Ausgangsrad 29 steht. Der eingezeichnete Momentenfluss von dem zweiten Motor 7 zu den Abtriebswellen 3a, b läuft nun über das zweite Ausgangsrad 29. Die Übersetzung in dem zweiten Schaltzustand II ist geringer, so dass mit der gleichen Eingangsdrehzahl an der zweiten Schnittstelle 9 eine höhere Ausgangsdrehzahl an dem genutzten Ausgang des Übersetzungsplanetengetriebes 12 im Vergleich zu dem ersten Schaltzustand I anliegt. Der Momentenfluss ist wieder mit einer gestrichelten Linie dargestellt, mit dem Unterschied zu der Figur 2, dass der Übergang zwischen dem Übersetzungsplanetengetriebe 12 zu dem Zwischengetriebe 1 1 über den das zweite Ausgangsrad 29 erfolgt.
In der Figur 5 ist ein TV- Zwischenschaltzustand NTV gezeigt, wobei der erste Kopplungsbereich 44a immer noch mit dem ersten Eingangsrad 36 in Eingriff steht, der zweite Kopplungsbereich 44b und der dritte Kopplungsbereich 44c frei sind. In diesem zweiten TV- Zwischenschaltzustand können das zweite Eingangsrad 42 und das erste und das zweite Ausgangsrad 28, 29 frei drehen. Von der Schaltreihenfolge wird nun von einem Hybridgetriebe auf ein Getriebe mit aktiver Momentenverteilung umgeschaltet. Die aktive Momentenverteilung wird auch als Torque Vectoring bezeichnet. Bei dem Übergang von der Funktion des Hybridgetriebes zu der Funktion des Torque Vectoring muss das erste oder das zweite Ausgangsrad 28, 29 und somit der zweite Motor 7 abgebremst werden. Um dies zu erreichen, wird der TV- Zwischenschaltzustand genutzt.
Durch einen weiteren Versatz des Schaltkörpers 43 in axialer Richtung wird der erste Kopplungsbereich 44a von dem ersten Eingangsrad 36 entkoppelt. Dagegen steht nun der zweite Kopplungsbereich 44b mit dem zweiten Eingangsrad 42 in Wirkverbindung und der dritte Kopplungsbereich 44b mit dem ersten Ausgangsrad 28 in Wirkverbindung. Wie sich aus dem dargestellten Momentenfluss zeigt, ist es nun möglich, durch Aktivierung des zweiten Motors 7 eine aktive Momentenverteilung herbeizuführen, indem das zweite Eingangsrad 42 aktiv in oder gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird.
In der Figur 7 ist eine erste Variante der Antriebsvorrichtung 1 der vorhergehenden Figuren gezeigt, wobei das Übersetzungsplanetengetriebe 12 als ein einfach reduzierender Planetensatz ausgebildet ist, der nur noch den zweiten Planetensatz 19 b aufweist. Das Hohlrad 20 ist dem Planetensatz 19 b ausschließlich zugeordnet. Die Rotorwelle 24 bzw. die zweite Schnittstelle 9 ist drehfest mit dem Sonnenrad 25 verbunden, welches den Eingang in das Übersetzungsgetriebe 12 bildet. Die Funktionsweise der Schalteinrichtung 13 entspricht der beschriebenen Funktionsweise in den vorhergehenden Figuren.
In der Figur 8 ist eine zweite Variante der Antriebsvorrichtung 1 der vorhergehenden Figuren dargestellt, wobei der zweite Motor 7, ausgebildet als Elektromotor, mit seiner Rotorwelle 24 parallel versetzt zu der Hauptdrehachse 5 angeordnet ist. Das Antriebsmoment von dem zweiten Motor 7 wird über eine zusätzliche Getriebestufe 45 eingespeist, welche zum einen den Parallelversatz zwischen der Rotorwelle und der Hauptdrehachse 5 koOmpensiert und zudem eine erste Übersetzungsstufe bildet.
Es ist zu unterstreichen, dass die Schaltzustände 1 , erster Zwischenschaltzustand, 2, zweiter Zwischenschaltzustand, TV, durch eine serielle Verschiebung des Schaltkörpers in eine einzige axiale Richtung eingenommen werden können. Um dies zu erreichen, ist es besonders vorteilhaft, dass das erste Eingangsrad 36, das zweite Eingangsrad 41 , das erste Ausgangsrad 28 und das zweite Ausgangsrad 29 den gleichen Außendurchmesser aufweisen. Der Schaltkörper 43 kann zum Beispiel in Form einer Hülse mit Innenverzahnungen mit/ohne Hinterschnitt analog zu einer Schiebmuffe ausgeführt werden. Die Betätigung des Schaltkörpers 43 ist vorzugsweise elektromagnetisch, ferner elektrohydrostatisch, hydraulisch oder elektromagnetisch.
Mit den gezeigten Antriebsvorrichtungen 1 wird erreicht, dass die Schaltung in einer definierten Sequenz abläuft, so dass zu jedem Zeit- oder Schaltpunkt nur eine Funktion (Antrieb, Neutral, TV) realisiert ist, um eine Fehlschaltung (wie z.B. gleichzeitige Aktivierung von TV und Antrieb) zu vermeiden. Die Sequenz kann die unterschiedlichen Schaltzustände ohne Richtungsumkehr des Schaltkörpers 43 erreichen, so dass ein schnelles und zugleich sicheres Schalten erreicht ist.
Bezugszeichenliste
I Antriebsvorrichtung
2 Fahrzeug
3a, b Abtriebswellen
4 Abtriebsachse
5 Hauptdrehachse
6 erster Motor
7 zweiter Motor
8 erste Schnittstelle
9 zweite Schnittstelle
10 Differenzialplanetengetriebe
I I Zwischengetriebe
12 Übersetzungsplanetengetriebe
13 Schalteinrichtung
14 Sonnenrad
15 Planetenträger
16 Hohlrad
17 Planetenräder
18 Planetenräder
T Tellerrad
R Ritzelwelle
19a, b Planetensätze
20 Hohlrad
21 Sonnenrad
22 Planetenträger
23 Planeten
24 Rotorwelle
25 Sonnenrad
26 Planetenträger
27 Planeten 28 erstes Ausgangsrad
29 zweites Ausgangsrad
30 Antriebsplanetengetriebe
31 Verteilungsplanetengetriebe
32 Sonnenrad
33 Planetenträger
34 Hohlrad
35 Umgebungskonstruktion
36 erstes Eingangsrad
37 Planetenräder
38 Sonnenrad
39 Planetenträger
40 Hohlrad
41 Planeten
42 zweites Eingangsrad
43 Schaltkörper
44 a, b, c Kopplungsbereiche
45 zusätzliche Getriebestufe

Claims

Patentansprüche
1 . Antriebsvorrichtung (1 ) für ein Fahrzeug (2) mit einer ersten und mit einer zweiten Abtriebswelle (3 a, b), mit einer ersten Schnittstelle (8) zur Ankopplung eines ersten Motors (6), mit einer Differentialeinrichtung (10) zur Verteilung des Antriebsmoments von der ersten Schnittstelle (8) auf die zwei Abtriebswellen (3 a,b), wobei die Differentialeinrichtung (10) einen Eingang (16) und zwei Ausgänge (14,15) aufweist und wobei der Eingang (16) der Differentialeinrichtung (10) mit der ersten Schnittstelle (8) gekoppelt ist und wobei die zwei Ausgänge (14,15) der Differentialeinrichtung (10) mit der ersten und der zweiten Abtriebswelle (3a, b) gekoppelt sind, mit einer zweiten Schnittstelle (9) zur Ankopplung eines zweiten Motors (7), mit einem Übersetzungsgetriebe (12) zur Übersetzung des Antriebsmoment des zweiten Motors (7) und/oder von der zweiten Schnittstelle (7), wobei das Übersetzungsgetriebe (12) einen Eingang (21 , 25) und zwei Ausgänge (28 ,29) aufweist und wobei der Eingang (21 ; 25) des Übersetzungsgetriebes (12) mit der zweiten Schnittstelle (9) gekoppelt ist, mit einem Zwischengetriebe (1 1 ), wobei das Zwischengetriebe (1 1 ) zwischen dem Übersetzungsgetriebe (12) und der Differentialeinrichtung (10) angeordnet ist, und mit einer Schalteinrichtung (13), wobei die Schalteinrichtung (13) ausgebildet ist, das Übersetzungsgetriebe (12) und das Zwischengetriebe (1 1 ) in mindestens zwei unterschiedlichen Schaltzuständen (I, N, II, NTV, TV) miteinander zu koppeln, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischengetriebe (1 1 ) einen ersten und einen zweiten Eingang (36,42) aufweist, wobei in einem ersten Schaltzustand (I) der Schalteinrichtung (13) der erste Ausgang (28) des Übersetzungsgetriebes (12) mit dem ersten Eingang (36) des Zwischengetriebes (1 1 ) drehfest verbunden ist, so dass das Antriebsmoment von der zweiten Schnittstelle (9) über die Differentialeinrichtung (10) auf die zwei Abtriebswellen (3 a,b) verteilt wird, wobei in einem zweiten Schaltzustand (II) der Schalteinrichtung (13) der zweite Ausgang (29) des Übersetzungsgetriebes (12) mit dem ersten Eingang (36) des Zwischengetriebes (1 1 ) drehfest verbunden ist, so dass das Antriebsmoment von der zweiten Schnittstelle (9) über die Differentialeinrichtung (10) auf die zwei Abtriebswellen (3a, b) verteilt wird, wobei in einem dritten Schaltzustand (TV) der Schalteinrichtung (13) der erste oder der zweite Ausgang (28, 29) des Übersetzungsgetriebes (12) mit dem zweiten Eingang (42) des Zwischengetriebes (1 1 ) drehfest verbunden ist, so dass das Antriebsmoment von der zweiten Schnittstelle (9) für eine Antriebsmomentenverteilung nutzbar ist.
2. Antriebsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in einem TV-Zwischenschaltzustand (NTV) zwischen dem zweiten (II) und dem dritten Schaltzustand (TV) der erste und der zweite Ausgang (28,29) des Übersetzungsgetriebes (12) freilaufend sind, um eine Drehzahländerung bei der zweiten Schnittstelle (9) für den Übergang zwischen dem zweiten und dem dritten Schaltzustand (ll,TV) zu ermöglichen.
3. Antriebsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischengetriebe (1 1 ) einen Antriebsgetriebeabschnitt (30) und einen Verteilungsgetriebeabschnitt (31 ) aufweist.
4. Antriebsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsgetriebeabschnitt (30) den ersten Eingang (36) des Zwischengetriebes (1 1 ) und einen ersten Ausgang (33) des Zwischengetriebes (1 1 ) zu der Differentialeinrichtung (10) umfasst und dass der Verteilungsgetriebeabschnitt (31 ) den zweiten Eingang (42) des Zwischengetriebes (1 1 ), einen zweiten Ausgang (39) des Zwischengetriebes (1 1 ) zu einer der Abtriebswellen (3b) und einen Kopplungsausgang (38) umfasst, der mit dem ersten Eingang (42) des Zwischengetriebes (1 1 ) gekoppelt ist.
5. Antriebsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsgetriebeabschnitt (30) als ein Antriebsplanetengetriebe ausgebildet ist, wobei der erste Eingang (36) des Zwischengetriebes (1 1 ) mit einem Sonnenrad (32) des Antriebsplanetengetriebe (30) und ein bzw. der erste Ausgang (33) des Zwischengetriebes (1 1 ) mit einem Planetenträger (33) des Antriebsplanetengetriebes (30) und eine Umgebungskonstruktion (35) mit einem Hohlrad (34) des Antriebsplanetengetriebes gekoppelt ist.
6. Antriebsvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilungsgetriebeabschnitt (31 ) als ein Verteilungsplanetengetriebe (31 ) ausgebildet ist, wobei der zweite Eingang (42) des Zwischengetriebes (1 1 ) mit einem Hohlrad (40) des Verteilungsplanetengetriebes (31 ) und ein oder der zweite Ausgang (39) des Zwischengetriebes (1 1 ) zu einer der Abtriebswellen (3b) mit einem Planetenträger (39) des Verteilungsplanetengetriebes (31 ) und ein oder der Kopplungsausgang (38) des Verteilungsplanetengetriebes (31 ), der mit dem ersten Eingang (36) des Zwischengetriebes (1 1 ) gekoppelt ist, mit einem Sonnenrad (38) des Verteilungsplanetengetriebes (31 ) gekoppelt ist.
7. Antriebsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Differentialeinrichtung (10) als ein
Differentialplanetengetriebe (10) ausgebildet ist, wobei der Eingang (16) des Differentialplanentengetriebes (10) mit einem Hohlrad (10) des Differentialplanentengetriebes (10), der erste Ausgang des Differentialplanentengetriebes (10) mit einem Planetenträger (15) des Differentialplanentengetriebes (10) und der zweite Ausgang des Differentialplanentengetriebes (10) mit einem Sonnenrad (14) des Differentialplanentengetriebes gekoppelt ist.
8. Antriebsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (13) einen Schaltkörper
(43) mit drei Kopplungsbereichen (44a, b, c) aufweist, wobei der Schaltkörper 43 in axialer Richtung verschiebbar ist.
9. Antriebsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsgetriebe (12) als ein einstufiges Übersetzungsplanentengetriebe (19b) ausgebildet ist, wobei der Eingang mit einem Sonnenrad (25) des Übersetzungsplanentengetriebes (19b), der erste Ausgang mit einem Planetenträger (26) des Übersetzungsplanentengetriebes (19b), der zweite Ausgang mit dem Sonnenrad (25) des Übersetzungsplanentengetriebes (19b) und eine Umgebungskonstruktion (35) mit einem Hohlrad (20) des Übersetzungsplanentengetriebes (19b) gekoppelt ist.
10. Antriebsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsgetriebe (12) als ein zweistufiges Übersetzungsplanentengetriebe ausgebildet ist, wobei der Eingang mit einem Sonnenrad (21 ) eines ersten Planetensatzes (19a) des Übersetzungsplanentengetriebes (12), der erste Ausgang mit einem Planetenträger (26) eines zweiten Planetensatzes (19b) des Übersetzungsplanentengetriebes (12), der zweite Ausgang mit dem Sonnenrad (25) des zweiten Planetensatzes (19b) des Übersetzungsplanentengetriebes (12) und eine Umgebungskonstruktion (35) mit einem gemeinsamen Hohlrad (20) des ersten und des zweiten Planetensatzes (19a ,b) des Übersetzungsplanentengetriebes (12) gekoppelt ist, wobei ein Planetenträger (22) des ersten Planetensatzes (19a) drehfest mit dem Sonnenrad (25) des zweiten Planetensatzes (19b) gekoppelt ist.
1 1 . Antriebsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsplanetengetriebe (30), das Verteilungsplanetengetriebe (31 ) und das Übersetzungsplanentengetriebe (12) koaxial zu einer gemeinsamen Hauptdrehachse (5) angeordnet sind.
12. Antriebsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (1 ) den ersten und den zweiten Motor (6,7) umfasst, wobei der erste Motor (6) als ein Verbrennungsmotor und der zweite Motor (7) als ein Elektromotor ausgebildet ist.
13. Antriebsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rotorachse (24) des Elektromotors koaxial zu einer gemeinsamen Hauptdrehachse (5) angeordnet ist.
14. Antriebsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rotorachse (24) des Elektromotors parallel versetzt zu gemeinsamen Hauptdrehachse (5) angeordnet ist.
15. Fahrzeug (2) mit der Antriebsvorrichtung (1 ) nach einem vorhergehenden Ansprüche.
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