BESCHREIBUNG: Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeugachse, insbesondere Hinterachse, eines zweispurigen Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 .

Aus der DE 10 2014 015 793 A1 ist eine gattungsgemäße Antriebsvorrich- tung für eine Fahrzeug-Hinterachse bekannt, die ein Achsdifferenzial aufweist, das eingangsseitig mit einer Primär-Antriebsmaschine (zum Beispiel Brennkraftmaschine) verbindbar ist und ausgangsseitig mit beidseitig angeordneten Fianschweilen mit Fahrzeugrädern der Fahrzeugachse verbindbar ist. Der Fahrzeugachse ist eine zusätzliche Antriebsmaschine (insbesondere Elektromaschine) sowie ein schaltbares Überlagerungsgetriebe zugeordnet. Das Überlagerungsgetriebe kann in eine Momentenverteilungs-Gangstufe schaltbar sein, in der ein von der zusätzlichen Antriebsmaschine erzeugtes Antriebsmoment erzeugt wird, in Abhängigkeit von dessen Größe und Drehrichtung eine Momentenverteilung auf die beiden Fahrzeugräder änderbar ist. Alternativ dazu ist das Überlagerungsgetriebe in einen Hybrid-Modus schaltbar, in dem das von der zusätzlichen Antriebsmaschine generierte Antriebsmoment in einer schaltbaren Hybrid-Gangstufe über das Achsdifferenzial gleichmäßig verteilt auf beide Flanschwellen der Fahrzeugräder einkop- pelbar ist. Bei bestimmten Fahrsituationen, zum Beispiel bei einer Kurven- fahrt, kann durch eingelegter Momentenverteilungs-Gangstufe das Fahrverhalten durch eine Drehmoment-Umverteilung (Torque-Vectoring oder Quersperrenfunktion) unterstützt werden. So kann bei einer Kurvenfahrt am Kurveneingang ein Antriebsmoment zum kurvenäußeren Fahrzeugrad verlagert werden (Torque-Vectoring). Alternativ/zusätzlich kann bei der Kurvenfahrt am Kurvenausgang das Antriebsmoment zum kurveninneren Fahrzeugrad verlagert werden (Quersperrenfunktion). Demgegenüber kann bei aktiviertem Hybrid-Modus zum Beispiel eine Boost-Funktion erfolgen. In der obigen DE 10 2014 015 793 A1 weist das Überlagerungsgetriebe insgesamt drei Planetengetriebe auf, die über zwei Bremsen schaltbar sind, um den Hybrid-Modus oder den Momentenverteilungs-Modus bereitzustellen, wodurch sich insgesamt eine bauraumintensive Anordnung ergibt. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeugachse eines zweispurigen Fahrzeugs bereitzustellen, die im Vergleich zum Stand der Technik bauraumreduzierter aufgebaut ist, und bei der mit einfachen Mitteln eine Funktionserweiterung/-reduzierung ermöglicht ist, und zwar bei geringerem Bauraumbedarf sowie bei gesteigerter Fahrdyna- mik.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart. Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 weist das Überlagerungsgetriebe genau zwei Planetengetriebe auf, und zwar ein Eingangs- Planetengetriebe, das als ein Ravigneaux-Radsatz ausgebildet ist, und ein Ausgangs-Planetengetriebe, das als ein einfacher Planetengetriebe-Radsatz ausgebildet ist. Das Eingangs-Planetengetriebe ist eingangsseitig mit der zusätzlichen Antriebsmaschine trieblich verbunden. Das Ausgangs- Planetengetriebe weist ein Eingangselement auf, das mit dem Eingangs- Planetengetriebe verbunden ist, während dessen Ausgangselement mit der Achsdifferenzial-Eingangsseite trieblich verbunden ist. Auf diese Weise können Hybrid- und/oder Momentenverteilungs-Gangstufen in einfacher Weise realisiert werden. Bei einer geschalteten ersten Hybrid-Gangstufe, die bevorzugt als ein Anfahrgang realisiert ist, und bei einer geschalteten zweiten Hybrid-Gangstufe, die bevorzugt als ein C02-optimierter Fahrgang für höhere Fahrgeschwindigkeiten ausgelegt ist, ergibt sich somit ein Lastpfad, in dem das Eingangs-Planetengetriebe und das Ausgangs-Planetengetriebe ohne Leistungsverzweigung eingebunden sind. Demgegenüber ergibt sich bei der geschalteter Momentenverteilungs-Gangstufe ein Lastpfad, in dem ebenfalls sowohl das Eingangs- und das Ausgangs-Planetengetriebe eingebunden sind, wobei am Eingangs-Planetengetriebe eine Leistungsverzweigung er- folgt.

In einer technischen Umsetzung können die beiden Planetengetriebe sowie das Achsdifferenzial in Reihe hintereinander koaxial zur Flanschwelle angeordnet sein. Das Eingangs-Planetengetriebe kann mit seinem Eingangsele- ment, insbesondere einem ersten Sonnenrad, mit einer von der zusätzlichen Antriebsmaschine angetriebenen Getriebeeingangswelle drehfest verbunden sein. Demgegenüber kann das Ausgangselement des Ausgangs- Planetengetriebes über einen Hybrid-Abtriebsflansch drehfest auf einer Getriebeausgangswelle angeordnet sein, die trieblich mit der Achsdifferenzial- Eingangsseite verbunden ist. Bevorzugt kann das Ausgangselement des Ausgangs-Planetengetriebes ein, Planetenräder tragender Planetenradträger sein. Als Reaktionselement kann das Ausgangs-Planetengetriebe ein, mit den Planetenrädern kämmendes, gehäusefestes Sonnenrad sein. Dessen Eingangselement kann dagegen ein mit den Planetenrädern kämmendes Hohlrad sein, das trieblich mit dem Eingangs-Planetengetriebe gekoppelt ist.

In einer bauraumgünstigen Ausführungsvariante kann das Hohlrad des Ausgangs-Planetengetriebes und ein Hohlrad des Eingangs-Planetengetriebes gemeinsam auf einer Hohlradwelle drehfest angeordnet sein. Das Hohlrad des als Ravigneaux-Radsatz ausgebildeten Eingangs-Planetengetriebes kann mit Planetenrädern eines radial äußeren Planetenradsatzes kämmen. Diese sind wiederum sowohl mit Planetenrädern eines radial inneren Planetenradsatzes als auch mit dem bereits erwähnten ersten Sonnenrad in Zahneingriff, das über die Getriebeeingangswelle mit der zusätzlichen Antriebs- maschine verbunden ist. Die Planetenräder des radial inneren Planetenradsatzes kämmen dagegen mit einem zweiten Sonnenrad, wobei die beiden Planetenradsätze an einem gemeinsamen Planetenradträger drehgelagert sind. Der gemeinsame Planetenradträger des Eingangs-Planetengetriebes kann über ein erstes Hybrid-Schaltelement SH1 am Getriebegehäuse festbrems- bar oder davon lösbar sein. In der ersten Hybrid-Gangstufe H1 ist der gemeinsame Planetenradträger des Eingangs-Planetengetriebes mittels des ersten Hybrid-Schaltelementes SH1 gehäusefest geschaltet. Dadurch ergibt sich ein Lastpfad von der zusätzlichen Antriebsmaschine über das erste Sonnenrad sowie über die Planetenräder des radial äußeren Planetenradsatzes zum Hohlrad des Eingangs-Planetengetriebes und von dort weiter über die Hohlradwelle aus das Ausgangs-Planetengetriebe zur Getriebeaus- gangswelle, und zwar ohne Leistungsverzweigung mit entsprechend hohem Wirkungsgrad, das heißt ohne größere Verlustleistungen (Blindleistungen).

Die zusätzliche Antriebsmaschine kann zur Drehmomentwandlung über eine Vorgelegestufe mit der Getriebeeingangswelle gekoppelt sein, insbesondere mit einer einstufigen Stirnradstufe. In diesem Fall kann die zusätzliche Antriebsmaschine achsparallel zur Flanschwelle positioniert sein.

Das zweite Sonnenrad kann über ein zweites Schaltelement SH2 am Getriebegehäuse festbremsbar sein oder davon lösbar sein. In der zweiten Hybrid- Gangstufe H2 ist daher das zweite Sonnenrad des Eingangs- Planetengetriebes mittels des zweiten Hybrid-Schaltelementes SH2 gehäusefest geschaltet. Dadurch ergibt sich ein Lastpfad von der zusätzlichen Antriebsmaschine über das erste Sonnenrad sowie über die Planetenräder des radial äußeren Planetenradsatzes zum Hohlrad und von dort weiter über die Hohlradwelle und das Ausgangs-Planetengetriebe zur Getriebeausgangswelle. Dieser Lastpfad erfolgt ebenfalls ohne Leistungsverzweigung.

In einer Weiterbildung kann die Getriebestruktur zum Achsdifferenzial führende Momentenverteilungs-Abtriebswelle aufweisen. Diese kann einen Momentenverteilungs-Flansch drehfest tragen, der über ein omentenvertei- lungs-Schaltelement STV trieblich mit dem gemeinsamen Planetenradträger des Eingangs-Planetengetriebes koppelbar oder davon lösbar ist. Das Achsdifferenzial kann in beliebiger Bauweise realisiert sein. In einer konkreten Ausführungsform kann das Achsdifferenzial ebenfalls als ein Ravigneaux-Radsatz ausgebildet sein, bei dem Planetenräder eines radial äußeren Planetenradsatzes sowohl mit dem radial äußeren Hohlrad, das die Achsdifferenzial-Eingangsseite bildet, als auch mit Planetenrädern eines radial inneren Planetenradsatzes und auch mit einem ersten Sonnenrad kämmen. Demgegenüber kämmen die Planetenräder des radial inneren Planetenradsatzes mit einem zweiten Sonnenrad. Die beiden Planetenradsätze sind an einem gemeinsamen Planetenradträger drehgelagert. Bevorzugt ist es, wenn das erste Sonnenrad auf der Momentenverteilungs-Abtriebswelle drehfest angeordnet ist. Das zweite Sonnenrad kann dagegen drehfest auf der einen Flanschwelle angeordnet sein, während der gemeinsame Planetenradträger drehfest auf der anderen Flanschwelle angeordnet sein kann. Bei eingelegter Momentenverteilungs-Gangstufe TV sind in der oben dargelegten Getriebestruktur die Momentenverteilungs-Abtriebswelle und der gemeinsame Planetenradträger des Eingangs-Planetengetriebes trieblich miteinander verbunden. Dadurch ergibt sich ein Lastpfad von der zusätzlichen Antriebsmaschine in das Eingangs-Planetengetriebe. An dessen gemeinsa- men Planetenradträger erfolgt eine Leitungsverteilung, bei der ein erster Teilpfad über das Hohlrad des Eingangs-Planetengetriebes und über die Hohlradwelle zum Ausgangs-Planetengetriebe führt. Von dort führt der erste Teilpfad weiter über den Planetenradträger des Ausgangs-Planetengetriebes zur Getriebeausgangswelle. Ein zweiter Teilpfad führt über den Planetenrad- träger des Eingangs-Planetengetriebes sowie das geschlossene Momenten- verteilungs-Schaltelement zur Momentenverteilungs-Abtriebswelle und von dort zum ersten Sonnenrad des Achsdifferenzials.

Im Hinblick auf eine Packageoptimierung ist die folgende Anordnung der Ge- triebekomponenten bevorzugt: So kann in der Fahrzeugquerrichtung betrachtet von fahrzeuginnen nach fahrzeugaußen in einer Reihenfolge hintereinander das Achsdifferenzial, das Ausgangs-Planetengetriebe, das Eingangs-Planetengetriebe und die zusätzliche Antriebsmaschine angeordnet sein. Die beiden Hybrid-Schaltelemente SH1 , SH2 können zwischen dem fahrzeugäußeren Eingangs-Planetengetriebe und der zusätzlichen Antriebsmaschine positioniert sein. Im Unterschied dazu kann das Momentenvertei- lungs-Schaltelement STV zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangs- Planetengetriebe positionierbar sein und als Kupplung realisiert sein. Dem- gegenüber sind die Hybrid-Schaitelemente SH1 , SH2 bauteileinfach als Bremsen realisiert.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.

Es zeigen: in einer schematischen Darstellung eine Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeug-Hinterachse eines zweispurigen Fahrzeugs;

Figuren 2 bis 4 jeweils Ansichten entsprechend der Figur 1 mit hervorgehobenem Antriebsmomentenfluss bei geschalteter erster Hybrid-Gangstufe (Figur 2), bei geschalteter zweiter Hybrid- Gangstufe (Figur 3) und bei geschalteter Momentenvertei- lungs-Gangstufe (Figur 4).

In der Figur 1 ist grob schematisch eine Getriebestruktur einer Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeug-Hinterachse HA eines zweispurigen Fahrzeugs gezeigt. Die in der Figur 1 angedeutete Antriebsvorrichtung kann Bestandteil eines Allradantriebes sein, bei dem eine nicht dargestellte frontseitige Brennkraftmaschine als Primär-Antriebsmaschine über ein Getriebe sowie ein Mit- tendifferenzial und ein Vorderachsd ifferenziai auf die Vorderräder des Fahrzeugs abtreibt. Das Mittend ifferenziai kann über eine Kardanwelle sowie über einen Kegeltrieb 4 trieblich mit der Eingangsseite 13 eines Hinterachs- differenzials 3 verbunden sein. Zwischen dem Kegeltrieb 4 und der Eingangsseite 13 des Hinterachsdifferenzials 3 ist eine Kupplung K geschaltet, mittels der die Hinterachse HA trieblich von der Kardanwelle abkoppelbar ist. Das Hinterachse! ifferenzial 3 ist ausgangsseitig über beidseitig angeordnete Flanschwellen 5, 7 mit den Fahrzeughinterrädern 9 der Fahrzeug- Hinterachse HA trieblich gekoppelt. In der Figur 1 ist das Hinterachsd ifferenzial 3 ein Planetendifferenzial mit einem Ravigneaux-Radsatz, bei dem Pla- netenräder 1 1 eines radial äußeren Planetenradsatzes sowohl mit einem radial äußeren Hohlrad 13, das die Eingangsseite des Achsdifferenzials 3 bildet, als auch mit Planetenrädern 15 eines radial inneren Planetenradsatzes kämmen. Zudem sind die Planeten räder 1 1 des radial äußeren Planetenradsatzes in Zahneingriff mit einem ersten, großen Sonnenrad 17. Die Plane- tenräder 15 des zweiten Planetenradsatzes sind dagegen in Zahneingriff mit einem zweiten, kleinen Sonnenrad 19. Beide Planetenradsätze sind an einem gemeinsamen Planetenradträger 21 drehgelagert, der drehfest auf einer getriebeseitigen Flanschwelle 7 sitzt. Demgegenüber sitzt das zweite, kleine Sonnenrad 19 drehfest auf der getriebefernen Flanschwelle 5, während das erste, große Sonnenrad 17 drehfest auf einer Momentenverteilungs- Abtriebswelle 23 sitzt, die in das Überlagerungsgetriebe 25 führt.

Die Hinterachse HA weist das bereits erwähntes Überlagerungsgetriebe 25 sowie eine Elektromaschine 26 auf. Das Überlagerungsgetriebe 25 ist in ei- nem Hybrid-Modus oder in einem Momentenverteilungs-Modus (das heißt elektronisches Torque-Vectoring oder Quersperrenfunktion) betreibbar, wie es später beschrieben wird. Im Hybrid-Modus wird ein von der Elektromaschine 26 generiertes Antriebsmoment über das Überlagerungsgetriebe 25 sowie über das Hinterachsdifferenzial 3 gleichmäßig verteilt auf die beiden Flanschwellen 5, 7 eingekoppelt. Der Hybrid-Modus ist rein elektromotorisch durchführbar oder in Kombination der Elektromaschine 26 mit der Brennkraftmaschine (zum Beispiel für eine Boost-Funktion).

Im Momentenverteilungs-Modus wird das von der Elektromaschine 26 gene- rierte Antriebsmomente nicht nur zur Eingangsseite (Hohlrad 13) des Achsdifferenzials 3 geleitet, sondern auch über das Überlagerungsgetriebe 25 zum ersten großen Sonnenrad 17 des Achsdifferenzials 3, um eine Momentenverteilung auf die beiden Hinterräder 9 zu ändern. Die Einleitung in das erste, große Sonnenrad 17 erfolgt über einen auf der Momentenverteilungs- Abtriebswelle 23 sitzenden Momentenverteilungs-Flansch 24 des Überlagerungsgetriebes 25. In Abhängigkeit vom Betrag sowie der Drehrichtung des von der Eiektromaschine 26 generierten Antriebsmomentes erfolgt die Momentenverteilung zwischen den Fahrzeugrädern 9.

Nachfolgend wird die Getriebestruktur des Überlagerungsgetriebes 25 anhand der Figur 1 erläutert: demzufolge weist das Überlagerungsgetriebe 25 genau Planetengetriebe PG1 , PG2 auf, von denen das Eingangs- Planetengetriebe PG1 als ein Ravigneaux-Radsatz ausgebildet ist, der ein- gangsseitig mit der Eiektromaschine 26 verbunden ist. Demgegenüber ist das Ausgangs-Planetengetriebe PG2 als ein einfacher Planetengetriebe- Radsatz ausgebildet, was ausgangsseitig über eine Getriebeausgangswelle 29 mit der Achsdifferenzial-Eingangsseite 13 trieblich verbunden ist. Das Achsdifferenzial 3 sowie die beiden Planetengetriebe PG1 , PG2 sind in Rei- he hintereinander koaxial zur Flanschwelle 7 angeordnet. Das Eingangselement des Eingangs-Planetengetriebes PG1 ist durch ein erstes Sonnenrad 31 realisiert, das drehfest auf einer Getriebeeingangswelle 33 sitzt, die über eine Vorgelegestufe 51 mit der Eiektromaschine 26 gekoppelt ist. Zudem weist das als Ravigneaux-Radsatz ausgebildete Eingangs-Planetengetriebe PG1 Planetenräder 35 eines radial äußeren Planetenradsatzes auf, die sowohl mit einem radial äußeren Hohlrad 37 als auch mit Planetenrädern 39 eines radial inneren Planetenradsatzes kämmen. Die Planetenräder 39 des radial inneren Planetenradsatzes kämmen zudem mit einem zweiten Sonnenrad 41 . Die beiden Planetenradsätze sind an einem gemeinsamen Plane- tenradtträger 43 drehgelagert. Auf dem gemeinsamen Planetenradträger 43 sitzt drehfest ein erster Festbrems-Flansch 45, der über ein erstes Hybrid- Schaltelement SH1 am Getriebegehäuse festbremsbar oder davon lösbar ist. Auf der axial gegenüberliegenden Seite ist der gemeinsame Planetenradträger 43 mit einem Axialsteg 47 verlängert, auf dem ein Momentenverteilungs- Schaltelement STV sitzt, das mit dem Momentenverteilungs-Flansch 49 kuppelbar oder davon lösbar ist. Der Momentenverteilungs-Flansch wird drehfest von der Momentenverteilungs-Abtriebswelle 23 getragen, die an ihrem anderen Wellenende am ersten Sonnenrad 17 des Achsdifferenzials 3 angebunden ist. Das Hohlrad 37 des Eingangs-Planetengetriebes PG1 ist zusammen mit einem Hohlrad 55 des Ausgangs-Planetengetriebes PG2 drehfest auf einer Hohlradwelle 53 angeordnet. Das Hohlrad 55 des Ausgangs- Planetengetriebes PG2 kämmt mit Planetenrädern 57, die auf einem Plane- tenradträger 59 drehbar gelagert sind. Der Planetenradträger 59 ist über einen Hybrid-Abtriebsflansch 61 drehfest auf der Getriebeausgangswelle 29 angeordnet, die mit der Achsdifferenzial-Eingangsseite 13 trieblich verbunden ist. Als Reaktionselement weist das Ausgangs-Planetengetriebe PG2 ein mit den Planetenrädern 57 kämmendes, gehäusefestes Sonnenrad 63 auf.

Um die Funktionsweise der Antriebsvorrichtung zu erläutern, wird anhand der Figur 2 eine Fahrsituation beschrieben, bei der die erste Hybrid - Gangstufe H1 geschaltet ist. Vorliegend ist die erste Hybrid-Gangstufe H1 exemplarisch als ein Anfahrgang ausgelegt, der bei niedrigen Fahrgeschwin- digkeiten einlegbar ist. Bei eingelegter erster Hybrid-Gangstufe H1 ist der gemeinsame Planetenradträger 43 des Eingangs-Planetengetriebes PG1 über das erste Hybrid-Schaltelement SH1 gehäusefest geschaltet. Dadurch ergibt sich ein Lastpfad von der Elektromaschine 26 über das erste Sonnenrad 31 sowie über die Planetenräder 35 des radial äußeren Planetenradsat- zes zum Hohlrad 37. Von dort führt der Lastpfad weiter über die Hohlradwelle 53 zum Ausgangs-Planetengetriebe PG2. Von dessen Planetenträger 59 führt der Lastpfad über den Hybrid-Abtriebsflansch 61 bis zur Getriebeausgangswelle 29. In der Figur 3 ist eine weitere Fahrsituation gezeigt, bei der das Überlagerungsgetriebe 25 bei eingelegter zweiter Hybrid-Gangstufe H2 betrieben ist. In diesem Fall ist ein Festbrems-Flansch 46 des zweiten Sonnenrads 41 über das zweite Hybrid-Schaltelement SH2 am Getriebegehäuse festgebremst. Dadurch ergibt sich ein Lastpfad von der Elektromaschine 26 über das erste Sonnenrad 31 sowie über die Planetenräder 35 des radial äußeren Planetenradsatzes zum Hohlrad 37. Von dort führt der Lastpfad weiter über die Hohlradwelle 53 und das Ausgangs-Planetengetriebe PG2 bis zur Getriebeausgangswelle 29. In der Figur 4 wird das Überlagerungsgetriebe 25 in einem Momentenverteilungs-Modus betrieben. Dieser Modus ist etwa bei einer Kurvenfahrt aktiviert, um zwischen den Flanschwellen 5, 7 eine Momentendifferenz zu erzielen. Im Momentenverteilungs-Modus ist die Momentenverteilungs-Gangstufe TV eingelegt, so dass die Momentenverteilungs-Abtriebswelle 23 mittels des Momentenverteilungs-Schaltelementes STV trieblich mit dem gemeinsamen Pianetenradtrager 43 des Eingangs-Planetengetriebes PG1 verbunden ist. Dadurch bildet sich ein Lastpfad von der Elektromaschine 26 in das Ein- gangs-Planetengetriebe PG1 , an dessen gemeinsamen Pianetenradtrager 43 eine Leistungsverteilung in einen ersten Teilpfad und in einen Teilpfad erfolgt. Der erste Teilpfad führt von den Planetenrädern 35 des radial äußeren Planetenradsatzes über das Hohlrad 37 sowie über die Hohlradwelle 53 bis zum Ausgangs-Planetengetriebe PG2. Von dort führt der erste Teilpfad über den Planetenradträger 59 des Ausgangs-Planetengetriebes PG2 weiter zur Getriebeausgangswelle 29. Ein zweiter Teilpfad führt von dem gemeinsamen Planetenradträger 43 des Eingangs-Planetengetriebes PG1 über das geschlossene Momentenverteilungs-Schaltelement STV zur Momentenver- teilungs-Abtriebswelle 23 und von dort zum ersten Achsdifferenzial- Sonnenrad 17.