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Title:
AXLE TRANSMISSION ARRANGEMENT FOR A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/197285
Kind Code:
A1
Abstract:
An axle transmission arrangement (1) for a motor vehicle, comprising an electric machine (2), a differential transmission (3), a planetary transmission (4) and at least one shift mechanism (5), wherein the electric machine (2) is, by means of the shift mechanism (5) in a first operating position, connectable with drive action to an input element (6) of the differential transmission (3) and is, by means of the shift mechanism (5) in a second operating position, connectable with drive action to an input element (6) and at least one output element (7', 7'') of the differential transmission (3).

Inventors:
BLODER MARTIN (AT)
HEHENBERGER ALEXANDER (AT)
HOFER GERHARD (AT)
Application Number:
PCT/EP2019/058636
Publication Date:
October 17, 2019
Filing Date:
April 05, 2019
Export Citation:
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Assignee:
MAGNA POWERTRAIN GMBH & CO KG (AT)
International Classes:
B60K1/00; B60K23/04
Foreign References:
US20170059023A12017-03-02
DE102006031089A12008-01-17
EP1787846A12007-05-23
US20120058855A12012-03-08
DE102011085953A12013-05-08
Attorney, Agent or Firm:
ZANGGER, Bernd (AT)
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Claims:
Patentansprüche

1. Achsgetriebeanordnung (1) für ein Kraftfahrzeug umfassend eine elektri sche Maschine (2), ein Differentialgetriebe (3), ein Planetengetriebe (4) so wie zumindest einen Schaltmechanismus (5), wobei die elektrische Maschi ne (2) über den Schaltmechanismus (5) in einer ersten Betriebsposition an triebswirksam mit einem Eingangselement (6) des Differentialgetriebes (3) verbindbar ist und über den Schaltmechanismus (5) in einer zweiten Be triebsposition antriebswirksam mit einem Eingangselement (6) und zumin dest einem Ausgangselement (7‘, 7“) des Differentialgetriebes (3) verbind bar ist.

2. Achsgetriebeanordnung (1) nach Anspruch 1,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Planeten getriebe (4) ein Hohlrad (8), einen Planetenradträger (9) und ein Sonnenrad (10) umfasst, wobei das Sonnenrad (10) direkt oder indirekt mit der elektri schen Maschine (2), das Hohlrad (8) direkt oder indirekt mit dem Ein gangselement (6) des Differentialgetriebes (3) und der Planetenradträger

(9) direkt oder indirekt mit zumindest einem Ausgangselement (7‘, 7“) des Differentialgetriebes (3) verbunden ist.

3. Achsgetriebeanordnung (1) nach Anspruch 1,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Planeten getriebe (4) ein Hohlrad (8), einen Planetenradträger (9) und ein Sonnenrad

(10) umfasst, wobei das Sonnenrad (10) direkt oder indirekt mit der elektri schen Maschine (2), das Hohlrad (8) direkt oder indirekt mit zumindest ei nem Ausgangselement (7‘, 7“) des Differentialgetriebes (3) und der Plane tenträger (9) direkt oder indirekt mit dem Eingangselement (6) des Differen tialgetriebes (3) verbunden ist.

Description:
Achsgetriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Achsgetriebeanordnung für ein Kraftfahr zeug umfassend eine elektrische Maschine, ein Differentialgetriebe, ein Planeten getriebe sowie zumindest einen Schaltmechanismus.

Stand der Technik

Die zumindest teilweise Elektrifizierung eines Kraftfahrzeugantriebs steht im Fokus der technischen Weiterentwicklung. Insbesondere im Bereich der Allrad- Kraftfahrzeuge wird diese Elektrifizierung unter anderem wegen des erhöhten Kraftstoffverbrauchs und der steigenden Anforderungen in Bezug auf Abgasricht- linen gewünscht. Dabei finden Elektromotoren als (Zusatz-)Antrieb zu konventio nellen Verbrennungskraftmaschinen Einsatz (Hybridantrieb). Weiterhin kann mit tels eines Elektromotors zusätzlich eine weitgehende Kontrolle über die Verteilung des Antriebsmoments realisiert werden (Torque-Vectoring).

Das Dokument DE 10 201 1 085 953 A1 offenbart einen elektrischen Zusatzantrieb für ein Kraftfahrzeug mit konventionell angetriebener Hinterachse und längs ein gebautem Verbrennungsmotor. Der Zusatzantrieb umfasst ein Hinterachsdifferen tial mit einem Differentialgehäuse, welches mit der Längswelle trieblich verbindbar ist, einen Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor und eine Kupplung zur antriebsfesten Kopplung des Rotors mit dem Differentialgehäuse. Neben der Ver besserung des Start-Stopp-Verhaltens kann der elektrische Zusatzantrieb auch genutzt werden um die Funktionen Boosten, Rekuperieren und Torque-Vectoring in einem Kraftfahrzeug zu realisieren.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine alternative Achsgetriebeanordnung anzu geben, die bei einem kompakten, bauteiloptimierten Aufbau in zwei unterschiedli chen Betriebsmodi, nämlich einen Hybrid-Modus und einem Torque-Vectoring- Modus, betrieben werden kann.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Achsgetriebeanordnung für ein Kraft fahrzeug umfassend eine elektrische Maschine, ein Differentialgetriebe, ein Plane tengetriebe sowie zumindest einen Schaltmechanismus, wobei die elektrische Maschine über den Schaltmechanismus in einer ersten Betriebsposition antriebs wirksam mit einem Eingangselement des Differentialgetriebes verbindbar ist und über den Schaltmechanismus in einer zweiten Betriebsposition antriebswirksam mit einem Eingangselement und zumindest einem Ausgangselement des Differen tialgetriebes verbindbar ist.

Erfindungsgemäß umfasst die Achsgetriebeanordnung eine elektrische Maschine, ein Differentialgetriebe, genau ein Planetengetriebe sowie zumindest einen Schaltmechanismus.

Über den Schaltmechanismus ist die elektrische Maschine erfindungsgemäß in einer ersten Betriebsposition mit einem Eingangselement des Differentialgetriebes verbunden. Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist die elektrische Maschine über den Schaltmechanismus in einer zweiten Betriebsposition antriebswirksam mit dem Eingangselement des Differentialgetriebes und mit zumindest einem Ausgangselement des Differentialgetriebes verbindbar. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschrei bung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.

Das Planetengetriebe umfasst ein Hohlrad, einen Planetenradträger mit mehreren (mindestens zwei) Planetenrädern und ein Sonnenrad. Das Sonnenrad ist vor zugsweise direkt oder indirekt mit der elektrischen Maschine antriebswirksam verbunden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Hohlrad direkt oder indirekt mit dem Eingangselement des Differentialgetriebes antriebs wirksam verbunden und der Planetenradträger direkt oder indirekt mit zumindest einem Ausgangselement des Differentialgetriebes antriebswirksam verbunden.

In einer alternativen, ebenso vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemä- ßen Achsgetriebeanordnung ist der Planetenradträger bevorzugt direkt oder indi rekt mit dem Eingangselement des Differentialgetriebes antriebswirksam verbun den und das Hohlrad direkt oder indirekt mit zumindest einem Ausgangselement des Differentialgetriebes antriebswirksam verbunden. Vermittels der erfindungsgemäßen Achsantriebsanordnung ist es möglich eine sowohl bauraum- als auch bauteilsparende Alternative darzustellen, die es ermög licht die Funktionen Hybrid-Betrieb und Torque-Vectoring zu realisieren.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeich nungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Achsge- triebeanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Achsge- triebeanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Achsge- triebeanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer vierten Achsge- triebeanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer fünften Achsge- triebeanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer sechsten Achsge- triebeanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung einer siebten Achsge- triebeanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung. Detaillierte Beschreibung der Erfindung

In Fig. 1 bis Fig. 7 ist eine erfindungsgemäße Achsgetriebeanordnung 1 in unter schiedlichen Ausführungsformen dargestellt.

Sämtliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Achsgetriebeanordnung 1 haben Folgendes gemein:

- eine elektrische Maschine 2,

- ein Differentialgetriebe 3,

- ein Planetenradgetriebe 4 sowie

- einen Schaltmechanismus 5.

Bei der elektrischen Maschine 2 kann es sich um jede Art von elektrischer Ma schine 2 handeln, die sich für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug eignet.

Das Differentialgetriebe 3 umfasst in sämtlichen Ausführungsbeispielen ein Ein gangselement 6, nämlich einen Differentialkorb 6, zwei auf einem Bolzen drehbar gelagerte Ausgleichselemente sowie zwei Ausgangselemente 7‘, 7“, nämlich die beiden Seitenwellen 7‘, 7“ einer Kraftfahrzeugachse 11. Wird das Eingangsele ment 6 angetrieben, so wird das Drehmoment über die zwei Ausgleichselemente, die untereinander nicht in drehmomentrelevanter Verbindung stehen, gleichmäßig von dem Eingangselement 6 an die zwei Ausgangselemente 7‘, 7“ übertragen. Die Verwendung eines im Aufbau andersartigen Differentialgetriebes 3 ist ebenso denkbar.

Das Planetenradgetriebe 4 umfasst ein Flohlrad 8 und ein sich zentrisch darin erstreckendes Sonnenrad 10. Das Flohlrad 8 und das Sonnenrad 10 sind um eine zentrale Achse gegeneinander verdrehbar gelagert. Mehrere Planetenräder ste hen einerseits mit dem Sonnenrad 10 und andererseits mit dem Flohlrad 8 in Ein griff. Die Drehachsen der Planetenräder sind zur gemeinsamen Bewegung über einen Planetenradträger 9 miteinander verbunden. Der Einsatz eines im Aufbau andersartiges Planetenradgetriebes 4 ist ebenso denkbar

Der Schaltmechanismus 5 ist als schaltbare Kupplung ausgeführt. Es ist in Bezug auf die erfindungsgemäße Achsgetriebeanordnung 1 jedoch auch jede andere Art von schaltbarem Element einsetzbar. Der Schaltmechanismus 5 ist in zwei unter schiedliche Betriebspositionen überführbar, die jeweils einen Betriebsmodus der Achsgetriebeanordnung 1 , nämlich entweder einen Hybrid-Modus oder einen Torque-Vectoring-Modus, einstellen.

Über den Schaltmechanismus 5 in einer ersten Betriebsposition ist die elektrische Maschine 2 antriebswirksam mit dem Eingangselement 6 des Differentialgetriebes 3 verbindbar. Derart ist die Achsgetriebeanordnung 1 in einem Hybrid-Modus betreibbar.

Über den Schaltmechanismus in einer zweiten Betriebsposition ist die elektrische Maschine 2 antriebswirksam mit dem Eingangselement 6 und zumindest einem Ausgangselement 7‘, 7“des Differentialgetriebes 3, d.h. zumindest einer Seiten welle 7‘, 7“ der Kraftfahrzeugachse 11 , verbindbar. Derart ist die Achsgetriebean ordnung 1 in einem Torque-Vectoring-Modus betreibbar.

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Achsgetriebeanordnung 1. In Fig. 1 wirkt die elektrische Maschine 2 direkt auf eine Schaltwelle 13. In Fig. 2 wirkt die elektrische Maschine 2 über eine Primär- Zwischenwelle 12 auf eine Schaltwelle 13.

Das Hohlrad 8 des Planetenradgetriebes 4 ist direkt mit dem Eingangselement 6 des Differentialgetriebes 3 verbunden. Der Planeten radträger 9 des Planetenrad getriebes 4 ist direkt mit einem Ausgangselement 7‘, 7“ des Differentialgetriebes 3 verbunden. Zum Stellen des Hybrid-Modus der Achsgetriebeanordnung 1 wird der Schaltme chanismus 5 in die erste Betriebsposition überführt (in Bezug auf Fig. 1 nach links). Derart wird elektrische Maschine 2 mit dem Hohlrad 8 des Planetenradge triebes 4 und somit mit dem Eingangselement 6 des Differentialgetriebes 3 an triebswirksam verbunden. Das Differentialgetriebe 3 verteilt derart Antriebs- sowie Bremsmomente gleichmäßig auf die beiden Ausgangselemente 7‘, 7“ des Diffe rentialgetriebes.

Zum Stellen des Torque-Vectoring-Modus der Achsgetriebeanordnung 1 wird der Schaltmechanismus 5 in die zweite Betriebsposition überführt (in Bezug auf Fig. 1 nach rechts). Derart wird die elektrische Maschine 2 mit dem Sonnenrad 10 des Planetenradgetriebes 4 antriebswirksam verbunden. Über das Sonnenrad 10 werden das Hohlrad 8 und der Planetenradträger 9 des Planetenradgetriebes 4 gegeneinander verspannt. Dadurch kann ein Differenzmoment zwischen den bei den Ausgangselementen 7‘, 7“ des Differentialgetriebes 3 gestellt werden.

Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 zeigen ebenso jeweils ein Ausführungsbeispiel einer erfin dungsgemäßen Achsgetriebeanordnung 1. In Fig. 3 wirkt die elektrische Maschine 2 direkt auf eine Schaltwelle 13. In Fig. 4 und Fig. 5 wirkt die elektrische Maschine über eine Primär-Zwischenwelle 12 auf eine Schaltwelle 13.

Das Hohlrad 8 des Planetenradgetriebes 4 ist indirekt, nämlich über eine Sekun- där-Zwischenwelle 14, mit dem Eingangselement 6 des Differentialgetriebes 3 verbunden. Der Planetenradträger 9 des Planetenradgetriebes 4 ist direkt mit einem Ausgangselement 7‘, 7“ des Differentialgetriebes 3 verbunden.

Zum Stellen des Hybrid-Modus der Achsgetriebeanordnung 1 wird der Schaltme chanismus 5 in die erste Betriebsposition überführt (in Bezug auf Fig. 3 nach links). Derart wird elektrische Maschine 2 mit einem Primärrad 15 und somit mit dem Eingangselement 6 des Differentialgetriebes 3 antriebswirksam verbunden. Das Differentialgetriebe 3 verteilt Antriebs- sowie Bremsmomente gleichmäßig auf die beiden Ausgangselemente 7‘, 7“ des Differentialgetriebes 3.

Zum Stellen des Torque-Vectoring-Modus der Achsgetriebeanordnung wird der Schaltmechanismus 5 in die zweite Betriebsposition überführt (in Bezug auf Fig. 3 nach rechts). Derart wird die elektrische Maschine 2 mit dem Sonnenrad 10 des Planetenradgetriebes 4 antriebswirksam verbunden. Über das Sonnenrad 10 werden das Hohlrad 8 und der Planetenradträger 9 des Planetenradgetriebes 4 gegeneinander verspannt. Dadurch kann ein Differenzmoment zwischen den bei den Ausgangselementen 7 7“ des Differentialgetriebes 3 gestellt werden.

Fig. 6 und Fig. 7 zeigen jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfin dungsgemäßen Achsgetriebeanordnung 1 . In Fig. 6 wirkt die elektrische Maschine 2 direkt auf das Sonnenrad 10 des Planetenradgetriebes 4. In Fig. 7 wirkt die elektrische Maschine 2 über eine Primär-Zwischenwelle 12 auf das Sonnenrad 10 des Planetengetriebes 4.

Der Planetenradträger 9 des Planetenradgetriebes 4 ist direkt mit dem Ein gangselement 6 des Differentialgetriebes 3 verbunden. Das Hohlrad 8 des Plane tengetriebes 4 ist mit einer Schaltwelle 13 verbunden.

Zum Stellen des Hybrid-Modus der Achsgetriebeanordnung 1 wird der Schaltme chanismus 5 in die erste Betriebsposition überführt (in Bezug auf Fig. 6 nach links). Derart wird das Hohlrad 8 über die Schaltwelle 13 fest mit einem Gehäuse der Achsgetriebeanordnung verbunden. Das Drehmoment des Planetenradträgers 9 des Planetenradgetriebes 4 wird über das Eingangselement 6 des Differentialge triebes 3 abgeleitet. Die Antriebs- und Bremsmomente werden vom Eingangsele ment 6 des Differentialgetriebes 3 gleichmäßig auf die beiden Ausgangselemente 7‘, 7“ des Differentialgetriebes 3 aufgeteilt. Zum Stellen des Torque-Vectoring-Modus der Achsgetriebeanordnung 1 wird der Schaltmechanismus 5 in die zweite Betriebsposition überführt (in Bezug auf Fig. 6 nach rechts). Derart wird das Hohlrad 8 über die Schaltwelle 13 fest mit der Ab- triebsseite 16 der Schaltwelle 13 verbunden. Über die Abtriebsseite 16 wird das Drehmoment des Hohlrads 8 an ein Ausgangselement 7‘, 7“ des Differentialge triebes 3 weitergeleitet. Dadurch kann ein Differenzmoment zwischen den beiden Ausgangselementen 7‘, 7“ des Differentialgetriebes 3 gestellt werden.

Bezuqszeichenliste

1 Achsgetriebeanordnung

2 Elektrische Maschine

3 Differentialgetriebe

4 Planetenradgetriebe

5 Schaltmechanismus

6 Eingangselement (Differentialkorb)

7‘, 7“ Ausgangselement (Seitenwelle)

8 Hohlrad

9 Planetenradträger

10 Sonnenrad

1 1 Achse

12 Primär-Zwischenwelle

13 Schaltwelle

14 Sekundär-Zwischenwelle

15 Primärrad

16 Abtriebsseite