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DE102023102933B4 - Drive device for a vehicle axle with torque vectoring function and braking function - Google Patents

Drive device for a vehicle axle with torque vectoring function and braking function Download PDF

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DE102023102933B4
DE102023102933B4 DE102023102933.9A DE102023102933A DE102023102933B4 DE 102023102933 B4 DE102023102933 B4 DE 102023102933B4 DE 102023102933 A DE102023102933 A DE 102023102933A DE 102023102933 B4 DE102023102933 B4 DE 102023102933B4
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Kay-Uwe Henning
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeugachse eines zweispurigen Fahrzeugs, die an jeder Fahrzeugseite ein Überlagerungsgetriebe (11) mit einer Lamellenkupplung (33) sowie eine als Fahrzeugradbremse (4) wirkende Lamellenbremse (57) aufweist. Jeder Lamellenkupplung (33) ist ein von einer Steuereinheit (14) hydraulisch ansteuerbares Anpresselement (69) zugeordnet, mit dem das Lamellenpaket der jeweiligen Lamellenkupplung (33) druckbeaufschlagbar ist. Erfindungsgemäß ist das Anpresselement (69) nicht nur gegen das Kupplungs-Lamellenpaket, sondern zusätzlich auch gegen das Lamellenpaket der Lamellenbremse (57) drückbar.The invention relates to a drive device for a vehicle axle of a two-track vehicle, which has a superposition gear (11) with a multi-disk clutch (33) on each side of the vehicle and a multi-disk brake (57) acting as a vehicle wheel brake (4). Each multi-disk clutch (33) is assigned a pressing element (69) that can be hydraulically controlled by a control unit (14) and with which the disk pack of the respective multi-disk clutch (33) can be pressurized. According to the invention, the pressing element (69) can be pressed not only against the clutch disk pack, but also against the disk pack of the multi-disk brake (57).

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeugachse gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a drive device for a vehicle axle according to the preamble of claim 1.

Zur Steigerung der Effizienz und der Reichweite werden Bremsungen eines elektrifizierten Fahrzeugs durch einen Elektroantrieb im Generatorbetrieb (nachfolgend Rekuperationsbetriebsart genannt) durchgeführt, sofern gewisse Randbedingungen erfüllt sind.To increase efficiency and range, braking of an electrified vehicle is carried out by an electric drive in generator mode (hereinafter referred to as recuperation mode), provided that certain boundary conditions are met.

Eine gattungsgemäße Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeugachse weist ein Achsdifferential auf, mittels dem eine 50/50-Verteilung durchführbar ist. Dessen Eingangsseite ist trieblich mit einer Elektromaschine verbunden, während dessen Ausgangsseiten auf, zu den beiden Fahrzeugrädern führenden Flanschwellen abtreiben.A generic drive device for a vehicle axle has an axle differential by means of which a 50/50 distribution can be carried out. Its input side is connected to an electric machine, while its output sides drive on flange shafts leading to the two vehicle wheels.

Im obigen Stand der Technik können während der Rekuperationsbetriebsart an den Fahrzeugrädern nicht unterschiedliche Bremsmomente eingestellt werden. Somit ist eine Bremsmomentenumverteilung während der Rekuperationsbetriebsart nicht verfügbar. Aus Sicherheitsgründen wird der Rekuperationsbereich eingeschränkt. Wird dieser Bereich verlassen, so wird die Rekuperation deaktiviert und das herkömmliche Fahrzeugbremssystem übernimmt. In diesem Fall wird im Stand der Technik eine Fahrdynamikregelung mittels des herkömmlichen Fahrzeugbremssystems durchgeführt, bei dem eine Steuereinheit die Fahrzeugradbremsen der Fahrzeugräder gezielt mit unterschiedlichen Bremsmomenten ansteuert, um das Fahrverhalten zu beeinflussen.In the above prior art, different braking torques cannot be set on the vehicle wheels during recuperation mode. This means that braking torque redistribution is not available during recuperation mode. For safety reasons, the recuperation range is restricted. If this range is left, recuperation is deactivated and the conventional vehicle braking system takes over. In this case, the prior art implements driving dynamics control using the conventional vehicle braking system, in which a control unit specifically controls the vehicle wheel brakes of the vehicle wheels with different braking torques in order to influence the driving behavior.

Während der Durchführung der Bremsmomentenumverteilung erfolgt daher keine Rekuperation. Entsprechend ist die Rekuperationsleistung und damit der Verbrauch beziehungsweise die E-Reichweite aufgrund von Fahrsicherheitsaspekten begrenzt.Therefore, no recuperation takes place while the braking torque redistribution is being carried out. Accordingly, the recuperation performance and thus the consumption or electric range are limited due to driving safety aspects.

Insbesondere Sportfahrzeuge weisen meist an der Fahrzeug-Hinterachse ein Torque-Vectoring-System auf. Dieses leitet Antriebsmoment am Differential vorbei direkt zu den Fahrzeugräder. Dadurch lassen sich auf der jeweiligen Fahrzeugachse die Antriebsmomente frei verteilen. Ein solches Torque-Vectoring-System weist neben dem gewöhnlichen Antrieb mit Differential zusätzlich noch zwei Überlagerungsgetriebe, zwei kraftschlüssig geregelte Kupplungen, zwei Aktuatoren, eine Steuereinheit und gewöhnlich ein eigenes Hydrauliksystem auf.Sports vehicles in particular usually have a torque vectoring system on the rear axle. This directs the drive torque past the differential directly to the vehicle wheels. This allows the drive torque to be freely distributed on the respective vehicle axle. In addition to the usual drive with differential, such a torque vectoring system also has two superposition gears, two frictionally controlled clutches, two actuators, a control unit and usually its own hydraulic system.

Aus der DE 692 10 372 T2 ist ein System zur Kontrolle der Antriebsmomentverteilung zwischen den Rädern einer Achse bekannt. Aus der DE 10 2022 133 319 A1 ist eine integral ausgebildete elektrische Antriebsvorrichtung bekannt. Aus der DE 10 2022 103 839 B3 ist eine Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeugachse bekannt. Aus der DE 10 2009 013 293 A1 ist ein Differentialgetriebe mit Torque-Vectoring-Funktionalität bekannt. Aus der DE 10 2015 112 924 A1 ist eine Vorrichtung zur Steuerung eines Differentials mit Durchrutschbeschränkung bekannt. Aus der DE 10 2018 133 223 A1 ist eine Fahrzeugachse mit elektrischen Antriebsmotoren bekannt.From the DE 692 10 372 T2 A system for controlling the drive torque distribution between the wheels of an axle is known. EN 10 2022 133 319 A1 An integrally formed electric drive device is known. From the EN 10 2022 103 839 B3 A drive device for a vehicle axle is known. From the EN 10 2009 013 293 A1 A differential gear with torque vectoring functionality is known. From the EN 10 2015 112 924 A1 A device for controlling a differential with slip limitation is known. From the EN 10 2018 133 223 A1 A vehicle axle with electric drive motors is known.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeugachse eines zweispurigen Fahrzeugs bereitzustellen, bei dem im Vergleich zum Stand der Technik die Rekuperationsleistung während des Fahrbetriebs erhöht ist und/oder eine Momentenumverteilung mit im Vergleich zum Stand der Technik einfacher sowie mit reduziertem Bauteilaufwand durchführbar ist.The object of the invention is to provide a drive device for a vehicle axle of a two-track vehicle in which the recuperation performance during driving is increased compared to the prior art and/or a torque redistribution can be carried out more easily and with reduced component expenditure compared to the prior art.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is solved by the features of claim 1. Preferred developments of the invention are disclosed in the subclaims.

Die Erfindung geht von einer Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeugachse eines zweispurigen Fahrzeugs aus, das ein Achsdifferential aufweist. Dessen Eingangsseite ist trieblich mit einer Elektromaschine verbunden, während dessen Ausgangsseiten auf, zu den beiden Fahrzeugrädern führenden Flanschwellen abtreiben. Die Fahrzeugachse weist je Fahrzeugrad jeweils ein Überlagerungsgetriebe mit Lamellenkupplung auf. Mit Hilfe des Überlagerungsgetriebes ist die Elektromaschine unter Überbrückung des Achsdifferentials direkt mit der Fahrzeugrad-Flanschwelle verbindbar. Die gattungsgemäße Elektromaschine kann bei einer Fahrzeugbeschleunigung in einer Motorbetriebsart und bei einer Fahrzeugverzögerung in einer Rekuperationsbetriebsart betrieben werden.The invention is based on a drive device for a vehicle axle of a two-track vehicle that has an axle differential. Its input side is connected to an electric machine, while its output sides drive on flange shafts leading to the two vehicle wheels. The vehicle axle has a superposition gear with a multi-disk clutch for each vehicle wheel. With the help of the superposition gear, the electric machine can be connected directly to the vehicle wheel flange shaft, bridging the axle differential. The generic electric machine can be operated in an engine operating mode when the vehicle accelerates and in a recuperation operating mode when the vehicle decelerates.

Erfindungsgemäß ist nicht nur eine Antriebsmomentenumverteilung, sondern zusätzlich während der Rekuperationsbetriebsart eine Bremsmomentenumverteilung zwischen den beiden Fahrzeugrädern durchführbar. Bei der Bremsmomentenumverteilung ist durch Ansteuerung der jeweiligen Lamellenkupplung ein zwischen dem Fahrzeugrad und der Elektromaschine verlaufender Bremsmomentpfad aufteilbar, und zwar in einen Differential-Bremsmomentpfad, der ein Differential-Bremsmoment vom Fahrzeugrad über das Achsdifferential zur Elektromaschine führt, und in einen Überlagerungs-Bremsmomentpfad, der ein Überlagerungs-Bremsmoment vom Fahrzeugrad vorbei am Achsdifferential über das Überlagerungsgetriebe zur Elektromaschine führt. Auf diese Weise sind in der Rekuperationsbetriebsart die Fahrzeugräder mit unterschiedlich großen Bremsmomenten beaufschlagbar, so dass die Fahrzeugräder unterschiedlich stark bremsen können.According to the invention, not only a drive torque redistribution, but also a braking torque redistribution between the two vehicle wheels can be carried out during the recuperation mode. During the braking torque redistribution, a braking torque path running between the vehicle wheel and the electric machine can be divided by controlling the respective multi-disk clutch, namely into a differential braking torque path that leads a differential braking torque from the vehicle wheel via the axle differential to the electric machine, and into a superposition braking torque path that leads a superposition braking torque from the vehicle wheel past the axle differential via the superposition gear to the electric machine. In this way, the vehicle wheels are subjected to different braking torques in the recuperation mode. impact-resistant, so that the vehicle wheels can brake with different strengths.

Bei einer Ausführung der Fahrzeugachse ohne Fahrzeugradbremsen ist es erforderlich, dass die Rekuperation immer und ausreichend funktioniert. Das heißt, dass auch bei vollständig geladener Batterie eine Vollbremsung oder eine Berg-Abfahrt sicher gewährleistet sein muss. Die Bremsfunktion unterliegt einer hohen Sicherheitseinstufung. Nach diesen Anforderungen muss der Antrieb entwickelt werden.If the vehicle axle is designed without wheel brakes, it is necessary that recuperation always works sufficiently. This means that emergency braking or hill descents must be guaranteed even when the battery is fully charged. The braking function is subject to a high safety rating. The drive must be developed according to these requirements.

Vor diesem Hintergrund ist erfindungsgemäß die Fahrzeugachse mit genau einer zentralen, als Fahrzeugradbremse wirkenden Lamellenbremse ausgestattet, mittels der auf beiden Fahrzeugseiten gleichmäßig eine Fahrzeugbremsung durchführbar ist. Mit Hilfe der zentralen Lamellenbremse können alternativ oder zusätzlich zur Lamellenkupplung Fahrzeugbremsungen durchgeführt werden. Wenn daher die Elektromaschine nicht oder nur teilweise in der Lage ist, zu rekuperieren, dann kann die Lamellenbremse die Bremsaufgabe zumindest teilweise oder vollständig übernehmen. Die Lamellenbremse kann zum Beispiel in Abhängigkeit des aktuellen Rekuperationsvermögens eine Fahrzeugbremsung bewirken.Against this background, according to the invention, the vehicle axle is equipped with exactly one central multi-disk brake that acts as a vehicle wheel brake and can be used to brake the vehicle evenly on both sides of the vehicle. The central multi-disk brake can be used to brake the vehicle as an alternative to or in addition to the multi-disk clutch. If the electric motor is not able to recuperate or is only partially able to recuperate, the multi-disk brake can take over the braking task at least partially or completely. The multi-disk brake can, for example, cause the vehicle to brake depending on the current recuperation capacity.

Erfindungsgemäß ist jeder Lamellenkupplung ein von einer Steuereinheit hydraulisch ansteuerbares Anpresselement (das heißt zum Beispiel ein Ringkolben) zugeordnet, mit dem das Lamellenpaket der jeweiligen Lamellenkupplung druckbeaufschlagbar ist. Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ist das Anpresselement der jeweiligen Fahrzeugseite nicht nur gegen das Kupplungs-Lamellenpaket, sondern zusätzlich auch gegen das Lamellenpaket der Lamellenbremse drückbar. Dadurch kann das Bremsen-Lamellenpaket von beiden Seiten, das heißt in der Fahrzeugquerrichtung beidseitig von den Anpresselementen druckbeaufschlagt werden. Durch die beidseitige Druckbeaufschlagung des Bremsen-Lamellenpakets ergeben sich im Vergleich zum Stand der Technik zusätzliche Freiheitsgrade bei der hydraulischen Ansteuerung der Lamellenkupplungen sowie der zentralen Lamellenbremse. Zudem reduziert sich der erforderliche Steueraufwand, da an jeder Fahrzeugseite lediglich ein gemeinsames Anpresselement für sowohl die Lamellenkupplung als auch die zentrale Lamellenbremse vorzusehen sind.According to the invention, each multi-disk clutch is assigned a pressure element (i.e., for example, an annular piston) that can be hydraulically controlled by a control unit and with which the disk pack of the respective multi-disk clutch can be pressurized. According to the characterizing part of claim 1, the pressure element on the respective side of the vehicle can be pressed not only against the clutch disk pack, but also against the disk pack of the multi-disk brake. This means that the brake disk pack can be pressurized from both sides, i.e. from both sides in the transverse direction of the vehicle, by the pressure elements. The pressurization of the brake disk pack on both sides results in additional degrees of freedom in the hydraulic control of the multi-disk clutches and the central multi-disk brake compared to the prior art. In addition, the required control effort is reduced because only one common pressure element is provided on each side of the vehicle for both the multi-disk clutch and the central multi-disk brake.

In einer technischen Umsetzung kann an jeder Fahrzeugseite das Anpresselement ausgehend von einem unbetätigten Zustand das Kupplungs-Lamellenpaket über ein Kupplungs-Lüftspiel bis Erreichen eines Kisspoints (das heißt Erreichen der Anlage zwischen den Lamellen des Lamellenpakets) drücken.In a technical implementation, the pressure element on each side of the vehicle can, starting from an unactuated state, press the clutch disc pack over a clutch clearance until a kiss point is reached (i.e. the contact between the discs of the disc pack is reached).

Im unbetätigten Zustand ist das in einer Mittelstellung befindliche Bremsen-Lamellenpaket in der Fahrzeugquerrichtung beidseitig um ein Bremsen-Lüftspiel vom Anpresselement beabstandet. Von daher kann das Bremsen-Lamellenpaket ausgehend von seiner Mittelstellung in Fahrzeugquerrichtung um jeweils das Bremsen-Lüftspiel lastfrei verschoben werden. Bevorzugt kann das Bremsen-Lüftspiel kleiner bemessen sein als das Kupplungs-Lüftspiel.When not actuated, the brake disc pack, which is in a central position, is spaced apart from the pressure element on both sides in the transverse direction of the vehicle by a brake clearance. The brake disc pack can therefore be moved from its central position in the transverse direction of the vehicle by the brake clearance without load. The brake clearance can preferably be smaller than the clutch clearance.

Jedes Anpresselement ist über einen Druckkolben eines Hydraulikzylinders um einen Schließ-/Öffnungshub verstellbar. Sofern ein Steuerdruck am Hydraulikzylinder anliegt, betätigt dessen Druckkolben das Anpresselement um einen Schließhub, um das Kupplungs- und/oder Bremsen-Lamellenpaket zu schließen. Die an beiden Fahrzeugseiten befindlichen Hydraulikzylinder können über eine Hydraulikleitung mit der Steuereinheit in Signalverbindung sein.Each pressure element can be adjusted by one closing/opening stroke via a pressure piston of a hydraulic cylinder. If control pressure is applied to the hydraulic cylinder, its pressure piston actuates the pressure element by one closing stroke in order to close the clutch and/or brake disk pack. The hydraulic cylinders located on both sides of the vehicle can have a signal connection to the control unit via a hydraulic line.

Bei einer Bremsanforderung an ausschließlich der ersten Fahrzeugseite wird deren Hydraulikzylinder mit Hydraulikdruck beaufschlagt, um das Anpresselement über den Schließhub zu verstellen. Beim Schließhub schließt das Anpresselement unter Aufbrauch des Kupplungs-Lüftspiels das Kupplungs-Lamellenpaket, während das Anpresselement gleichzeitig das Bremsen-Lamellenpaket in Richtung zweite Fahrzeugseite in eine außermittige Stellung lastfrei verschiebt. In der außermittigen Stellung ist das Bremsen-Lamellenpaket nach wie vor mit einem Rest-Lüftspiel von dem Anpresselement der zweiten Fahrzeugseite beabstandet.If there is a braking request on the first side of the vehicle only, hydraulic pressure is applied to its hydraulic cylinder in order to adjust the pressure element over the closing stroke. During the closing stroke, the pressure element closes the clutch disc pack, using up the clutch clearance, while the pressure element simultaneously moves the brake disc pack towards the second side of the vehicle into an off-center position without any load. In the off-center position, the brake disc pack is still spaced from the pressure element on the second side of the vehicle with a residual clearance.

In der oben beschriebenen Betriebssituation wird ein zusätzlicher Bremseneingriff der Lamellenbremse wie folgt erzielt: So wird der Hydraulikzylinder der zweiten Fahrzeugseite mit Hydraulikdruck beaufschlagt. Dadurch wird das Anpresselement der zweiten Fahrzeugseite über einen Schließhub unter Aufbrauch des Rest-Lüftspiels verstellt, wodurch das Bremsen-Lamellenpaket geschlossen ist. Der Hydraulikdruck der zweiten Fahrzeugseite ist bevorzugt kleiner bemessen als der Hydraulikdruck der ersten Fahrzeugseite. Auf diese Weise kann eine Verschiebung des Bremsen-Lamellenpakets in Richtung erste Fahrzeugseite verhindert werden. Zudem kann an der zweiten Fahrzeugseite das sich einstellende Rest-Lüftspiel zwischen Bremsen-Lamellenpaket und Anpresselement kleiner bemessen sein als das Kupplungs-Lüftspiel der unbetätigten Lamellenkupplung. Auf diese Weise bleibt nach Aufbrauch des Rest-Lüftspiels die Lamellenkupplung nach wie vor unbetätigt, so dass bei einem Bremseingriff der Lamellenbremse diese Lamellenkupplung nach wie vor momentenfrei bleibt.In the operating situation described above, additional braking intervention by the multi-disk brake is achieved as follows: The hydraulic cylinder on the second side of the vehicle is pressurized with hydraulic pressure. This causes the pressure element on the second side of the vehicle to be adjusted via a closing stroke while using up the remaining clearance, which closes the brake multi-disk pack. The hydraulic pressure on the second side of the vehicle is preferably smaller than the hydraulic pressure on the first side of the vehicle. In this way, a displacement of the brake multi-disk pack in the direction of the first side of the vehicle can be prevented. In addition, on the second side of the vehicle, the residual clearance that occurs between the brake multi-disk pack and the pressure element can be smaller than the clutch clearance of the unactuated multi-disk clutch. In this way, after the remaining clearance has been used up, the multi-disk clutch remains unactuated, so that when the multi-disk brake is applied, this multi-disk clutch remains torque-free.

Bei einer gleichmäßigen Bremsung auf beiden Fahrzeugseiten sind die beidseitig des Bremsen-Lamellenpakets angeordneten Anpresselemente mit gleichem Druck beaufschlagt. Die beiden Anpresselemente fahren daher über identische Schließhübe unter Aufbrauch des Bremsen-Lüftspiels zusammen, wodurch das zwischengeordnete Bremsen-Lamellenpaket druckbeaufschlagt wird, während die beiden Lamellenkupplungen nach wie vor momentenfrei gestellt sind.When braking is carried out evenly on both sides of the vehicle, the pressure elements arranged on both sides of the brake disc pack are subjected to the same pressure. The two pressure elements therefore move together over identical closing strokes, using up the brake clearance, which pressurizes the intermediate brake disc pack, while the two disc clutches remain torque-free.

Ein wesentlicher Kern der Erfindung besteht darin, dass die Druckdifferenz zwischen dem auf der ersten Fahrzeugseite wirkenden Hydraulikdruck und dem auf der zweiten Fahrzeugseite wirkenden Hydraulikdruck eine Regelgröße zur Betätigung der Lamellenkupplung der ersten Fahrzeugseite bildet, während der auf der zweiten Fahrzeugseite wirkende Hydraulikdruck eine Stellgröße zur Betätigung der Lamellenbremse bildet. Durch das Zusammenspiel der auf die erste und die zweite Fahrzeugseite wirkenden Hydraulikdrücke können die Lamellenkupplungen sowie die zentrale Lamellenbremse steuerungstechnisch einfach zur Durchführung einer Antriebsmomentenumverteilung beziehungsweise einer Bremsmomentenumverteilung angesteuert werden. Zudem kann mittels der oben definierten Stellgrößen (das heißt die Stellgröße „Druckdifferenz“ für die Lamellenkupplungen sowie die Stellgröße „kleiner Hydraulikdruck“ für die Lamellenbremse) eine kontinuierliche, lastschlagfreie Ansteuerung der Lamellenkupplungen sowie der Lamellenbremse realisiert werden.An essential core of the invention is that the pressure difference between the hydraulic pressure acting on the first side of the vehicle and the hydraulic pressure acting on the second side of the vehicle forms a control variable for actuating the multi-disk clutch on the first side of the vehicle, while the hydraulic pressure acting on the second side of the vehicle forms a manipulated variable for actuating the multi-disk brake. Through the interaction of the hydraulic pressures acting on the first and second sides of the vehicle, the multi-disk clutches and the central multi-disk brake can be easily controlled in order to carry out a drive torque redistribution or a braking torque redistribution. In addition, continuous, load-impact-free control of the multi-disk clutches and the multi-disk brake can be achieved using the manipulated variables defined above (i.e. the manipulated variable "pressure difference" for the multi-disk clutches and the manipulated variable "small hydraulic pressure" for the multi-disk brake).

Bevorzugt kann bei einer gleichmäßigen Bremsung auf beiden Fahrzeugseiten aus Sicherheitsgründen der Bremseingriff primär von der zentralen Lamellenbremse übernommen werden. Demgegenüber ist es bei einer ungleichmäßigen Bremsung auf beiden Fahrzeugseiten bevorzugt, wenn die Lamellenkupplung primär den Bremseingriff übernimmt.For safety reasons, if braking is uniform on both sides of the vehicle, the braking intervention can preferably be carried out primarily by the central multi-disk brake. In contrast, if braking is uneven on both sides of the vehicle, it is preferable for the multi-disk clutch to take over the braking intervention primarily.

In einer technischen Realisierung ist die Lamellenbremse aus einem Innenlamellenträger, einem Außenlamellenträger und einem zwischengeordneten Lamellenpaket aufgebaut. Die Elektromaschine kann mit seiner Rotorwelle mittelbar oder unmittelbar trieblich mit der Eingangsseite des Achsdifferentials verbunden sein. Die Lamellenbremse kann unmittelbar auf das Differentialgehäuse des Achsdifferentials einwirken. In diesem Fall kann der Innenlamellenträger drehfest am Differentialgehäuse angebunden sein, während der Außenlamellenträger drehfest an einer Getriebegehäusewand angebunden ist.In a technical implementation, the multi-disk brake is made up of an inner disk carrier, an outer disk carrier and an intermediate disk pack. The electric motor can be connected with its rotor shaft directly or indirectly to the input side of the axle differential. The multi-disk brake can act directly on the differential housing of the axle differential. In this case, the inner disk carrier can be connected to the differential housing in a rotationally fixed manner, while the outer disk carrier is connected to a transmission housing wall in a rotationally fixed manner.

In einer konkreten Ausführungsform kann die Rotorwelle der Elektromaschine über eine Vorgelegestufe mit einer Zwischenwelle verbunden sein. Die Zwischenwelle kann achsparallel zur Rotorwelle ausgerichtet sein. Im Hinblick auf ein axial kurzbauendes Getriebegehäuse kann sich die Zwischenwelle einseitig von der Vorgelegestufe gegenläufig zur Rotorwelle zurück in Richtung Elektromaschinen-Stirnseite erstrecken. Die Elektromaschine kann im Quereinbau in der Fahrzeugachse verbaut sein, so dass die Rotorwelle der Elektromaschine achsparallel zu den Flanschwellen ausgerichtet ist. Im Hinblick auf eine platzsparende Positionierung ist es von Vorteil, wenn zwischen der Elektromaschinen-Stirnseite, der Vorgelegestufe sowie der Zwischenwelle und der Rotorwelle ein Bauraum bereitstellbar ist, in dem die Lamellenbremse bauraumgünstig positionierbar ist. Bevorzugt kann die Vorgelegestufe als eine axial kurzbauende Vorgelege-Stirnradstufe realisiert sein, die aus einem an der Rotorwelle angeordneten Festzahnrad und einem damit kämmenden Eingangszahnrad aufgebaut ist, das am Differentialgehäuse des Achsdifferentials drehfest angebunden ist.In a specific embodiment, the rotor shaft of the electric machine can be connected to an intermediate shaft via a countershaft stage. The intermediate shaft can be aligned parallel to the rotor shaft. With regard to an axially short transmission housing, the intermediate shaft can extend on one side from the countershaft stage in the opposite direction to the rotor shaft back towards the front of the electric machine. The electric machine can be installed transversely in the vehicle axle so that the rotor shaft of the electric machine is aligned parallel to the flange shafts. With regard to space-saving positioning, it is advantageous if an installation space can be provided between the front of the electric machine, the countershaft stage and the intermediate shaft and the rotor shaft in which the multi-disk brake can be positioned in a space-saving manner. Preferably, the countershaft stage can be implemented as an axially short countershaft spur gear stage, which is constructed from a fixed gear arranged on the rotor shaft and an input gear meshing therewith, which is connected in a rotationally fixed manner to the differential housing of the axle differential.

Durch Bereitstellung der Lamellenbremse kann auf den Einsatz herkömmlicher Fahrzeugradbremsen verzichtet werden, die jeweils aus einer auf der Fahrzeugrad-Antriebswelle positionierten Bremsscheibe mit damit zusammenwirkendem Bremssattel ausgebildet ist. Dadurch kann ein Bremsenabrieb vermieden werden, der ansonsten bei herkömmlichen Fahrzeugbremsen in die Umwelt emittiert wird.By providing the multi-disk brake, the use of conventional vehicle wheel brakes, which consist of a brake disc positioned on the vehicle wheel drive shaft with a brake caliper interacting with it, can be dispensed with. This avoids brake wear, which would otherwise be emitted into the environment with conventional vehicle brakes.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.An embodiment of the invention is described below with reference to the accompanying figures.

Es zeigen:

  • 1 und 2 unterschiedliche Darstellungen der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung.
They show:
  • 1 and 2 different representations of the drive device according to the invention.

In der 1 ist in einer grob schematischen Darstellung von oben ein Umriss eines zweispurigen Kraftfahrzeugs mit einer elektrifizierten Hinterachse angedeutet. Diese weist gemäß der 2 ein Antriebsaggregat 1 aus einer Elektromaschine EM und einem Getriebe 3 auf, über das die Elektromaschine EM auf die zu den Fahrzeugrädern HR, HL führenden Flanschwellen 27 abtreibt. Den Vorderrädern VR, VL des Fahrzeugs sind jeweils herkömmliche Fahrzeugradbremsen 4 zugeordnet. Jede dieser Fahrzeugradbremsen 4 ist aus einem, über einen (nicht gezeigten) Hydraulikzylinder betätigbaren Bremssattel 6 sowie einer Bremsscheibe 10 aufgebaut. Die Hydraulikzylinder der vorderen Fahrzeugradbremsen 4 sind jeweils über Hydraulikleitungen 7 mit einer Steuereinheit 14 in Signalverbindung. Die Steuereinheit 14 kann über die Hydraulikleitungen 7 den jeweiligen Hydraulikzylinder der vorderen Fahrzeugradbremse 4 mit Bremsdruck beaufschlagen. Im Gegensatz dazu ist die elektrifizierte Hinterachse ohne solche herkömmlichen Fahrzeugradbremsen 4 realisiert. Anstelle dessen weist die Hinterachse eine später beschriebene, in Fahrzeugquerrichtung y mittig angeordnete Lamellenbremse 57 sowie an beiden Fahrzeugseiten I, II angeordnete Lamellenkupplungen 33 auf.In the 1 In a roughly schematic representation from above, an outline of a two-track motor vehicle with an electrified rear axle is indicated. According to the 2 a drive unit 1 comprising an electric motor EM and a gear 3, via which the electric motor EM drives the flange shafts 27 leading to the vehicle wheels HR, HL. Conventional vehicle wheel brakes 4 are assigned to the front wheels VR, VL of the vehicle. Each of these vehicle wheel brakes 4 is made up of a brake calliper 6 that can be actuated via a hydraulic cylinder (not shown) and a brake disk 10. The hydraulic cylinders of the front vehicle wheel brakes 4 are each connected to a control unit 14 via hydraulic lines 7. The control unit 14 can apply brake pressure to the respective hydraulic cylinder of the front vehicle wheel brake 4 via the hydraulic lines 7. In contrast, the electrified rear axle without such conventional vehicle wheel brakes 4. Instead, the rear axle has a multi-disk brake 57, described later, arranged centrally in the vehicle transverse direction y, as well as multi-disk clutches 33 arranged on both vehicle sides I, II.

Nachfolgend ist der Aufbau sowie die Funktionsweise des in der 2 gezeigten Getriebes 3 beschrieben: Die Elektromaschine EM ist über ihre Rotorwelle 5 unter Zwischenschaltung einer Vorgelegestufe 8 mit der Eingangsseite des Achsdifferentials 9 verbunden. Zudem ist die Elektromaschine EM in Quereinbau in der Fahrzeugachse verbaut. Entsprechend sind die Rotorwelle 5 und die Flanschwellen 27 zueinander achsparallel. Ebenso sind die in der Fahrzeugachse verbauten Lamellenkupplungen 33 sowie die Lamellenbremse 57 zueinander achsparallel in der Fahrzeugquerrichtung y ausgerichtet.Below is the structure and functionality of the 2 shown transmission 3 is described: The electric machine EM is connected to the input side of the axle differential 9 via its rotor shaft 5 with the interposition of a countershaft stage 8. In addition, the electric machine EM is installed transversely in the vehicle axle. Accordingly, the rotor shaft 5 and the flange shafts 27 are axially parallel to one another. Likewise, the multi-disk clutches 33 installed in the vehicle axle and the multi-disk brake 57 are aligned axially parallel to one another in the vehicle transverse direction y.

Die Fahrzeugachse weist in Fahrzeugquerrichtung y betrachtet an jeder Fahrzeugseite I, II ein Überlagerungsgetriebe 11 auf, mittels dem die Elektromaschine EM unter Überbrückung des Achsdifferentials 9 direkt mit einer der Flanschwellen 27 verbindbar ist. Mit Hilfe der beiden Überlagerungsgetriebe 11 kann daher die Elektromaschine EM unter Überbrückung des Achsdifferentials 9 direkt auf die Fahrzeugräder HR, HL abtreiben.The vehicle axle has a superposition gear 11 on each side I, II of the vehicle, viewed in the vehicle's transverse direction y, by means of which the electric machine EM can be connected directly to one of the flange shafts 27, bypassing the axle differential 9. With the help of the two superposition gears 11, the electric machine EM can therefore drive directly to the vehicle wheels HR, HL, bypassing the axle differential 9.

Wie aus der 2 weiter hervorgeht, besteht die Vorgelegestufe 8 aus zwei Stirnradstufen 19, 20. Die Rotorwelle 5 der Elektromaschine EM ist über eine erste Stirnradstufe 19 mit einer Zwischenwelle 13 verbunden. Die erste Stirnradstufe 19 ist aus einem auf der Rotorwelle 5 angeordneten Festzahnrad 15 und einem damit kämmenden, auf der Zwischenwelle 13 angeordneten Festzahnrad 17 aufgebaut. Die Zwischenwelle 13 ist über eine zweite Stirnradstufe 20 mit der Eingangsseite des Achsdifferentials 9 verbunden. Die zweite Stirnradstufe 20 ist aus einem auf der Zwischenwelle 13 angeordneten Festzahnrad 21 und einem eingangsseitigen Achsdifferential-Zahnrad 23 aufgebaut. Das Achsdifferential-Zahnrad 23 ist drehfest an einem drehenden Differentialgehäuse 25 angebunden. Gemäß der 2 treibt das Achsdifferential 9 in der Fahrzeugquerrichtung y in einer 50/50-Verteilung beidseitig auf die beiden zu den Fahrzeugrädern HL, HR führenden Flanschwellen 27 ab.As from the 2 As can be seen further, the countershaft stage 8 consists of two spur gear stages 19, 20. The rotor shaft 5 of the electric machine EM is connected to an intermediate shaft 13 via a first spur gear stage 19. The first spur gear stage 19 is made up of a fixed gear 15 arranged on the rotor shaft 5 and a fixed gear 17 meshing therewith and arranged on the intermediate shaft 13. The intermediate shaft 13 is connected to the input side of the axle differential 9 via a second spur gear stage 20. The second spur gear stage 20 is made up of a fixed gear 21 arranged on the intermediate shaft 13 and an axle differential gear 23 on the input side. The axle differential gear 23 is connected in a rotationally fixed manner to a rotating differential housing 25. According to the 2 The axle differential 9 drives in the vehicle transverse direction y in a 50/50 distribution on both sides to the two flange shafts 27 leading to the vehicle wheels HL, HR.

Die beiden Überlagerungsgetriebe 11 sind mit Bezug auf eine Fahrzeugmittellängsebene, die durch das Achsdifferential 9 geht, spiegelbildlich ausgeführt. So weist jedes der beiden Überlagerungsgetriebe 11 eine Übersetzungsstufe 28 auf, die nach Art eines Planetengetriebes (jedoch ohne Außen-Hohlrad) ausgeführt ist, das ein in der Fahrzeugquerrichtung y betrachtet fahrzeugäußeres Sonnenrad 47, das drehfest auf der Flanschwelle 27 sitzt, und ein fahrzeuginneres Sonnenrad 29 aufweist, das als Loszahnrad drehbar auf der Flanschwelle 27 angeordnet ist. Das fahrzeuginnere Sonnenrad 29 ist in Zahneingriff mit fahrzeuginneren Planetenrädern 41, von denen jedes drehfest auf einer Trägerwelle 43 angeordnet ist. Jede Trägerwelle 43 weist ein fahrzeugäußeres Planetenrad 45 auf, das mit dem fahrzeugäußeren Sonnenrad 47 kämmt.The two superposition gears 11 are designed as mirror images with respect to a vehicle center longitudinal plane that passes through the axle differential 9. Each of the two superposition gears 11 has a gear ratio 28 that is designed in the manner of a planetary gear (but without an external ring gear) that has a sun gear 47 that is on the outside of the vehicle, viewed in the vehicle transverse direction y, which is seated on the flange shaft 27 in a rotationally fixed manner, and a sun gear 29 that is inside the vehicle and is arranged as a loose gear so that it can rotate on the flange shaft 27. The sun gear 29 inside the vehicle is in meshing engagement with planet gears inside the vehicle 41, each of which is arranged on a carrier shaft 43 in a rotationally fixed manner. Each carrier shaft 43 has a planet gear 45 outside the vehicle that meshes with the sun gear 47 outside the vehicle.

Das fahrzeuginnere Sonnenrad 29 (das heißt das Loszahnrad) sitzt zusammen mit einem Innenlamellenträger 31 einer Lamellenkupplung 33 auf einer Hohlwelle, durch die die Flanschwelle 27 führt. Der Innenlamellenträger 31 wirkt über ein Lamellenpaket mit einem Außenlamellenträger 39 zusammen, der drehfest am Differentialgehäuse 25 angebunden ist. Das zwischen dem Außenlamellenträger 39 und dem Innenlamellenträger 31 befindliche Lamellenpaket kann über einen Ringkolben 69 druckbeaufschlagt werden, der mittels eines Hydraulikzylinders 73 um einen horizontalen Hubweg verstellbar ist, um die Lamellenkupplung 33 bis zu einem vorgegebenen Kupplungsgrad zu betätigen. Die Lamellenkupplung 33 ist lastschaltbar sowie mit Schlupf steuerbar.The sun gear 29 inside the vehicle (i.e. the idler gear) sits together with an inner disk carrier 31 of a multi-disk clutch 33 on a hollow shaft through which the flange shaft 27 passes. The inner disk carrier 31 interacts via a disk pack with an outer disk carrier 39, which is connected to the differential housing 25 in a rotationally fixed manner. The disk pack located between the outer disk carrier 39 and the inner disk carrier 31 can be pressurized via an annular piston 69, which can be adjusted by a horizontal stroke by means of a hydraulic cylinder 73 in order to actuate the multi-disk clutch 33 up to a predetermined degree of clutching. The multi-disk clutch 33 can be power-shifted and controlled with slip.

Gemäß der 2 wirkt eine Lamellenbremse 57 unmittelbar auf das Differentialgehäuse 25 des Achsdifferentials 9. Der Innenlamellenträger 59 der Lamellenbremse 57 ist drehfest am Differentialgehäuse 25 angebunden, während der Außenlamellenträger 61 drehfest an einer Getriebegehäusewand angebunden ist.According to the 2 a multi-disk brake 57 acts directly on the differential housing 25 of the axle differential 9. The inner disk carrier 59 of the multi-disk brake 57 is connected in a rotationally fixed manner to the differential housing 25, while the outer disk carrier 61 is connected in a rotationally fixed manner to a transmission housing wall.

Die Fahrzeugachse weist ein Hydrauliksystem auf, mit dem die Lamellenkupplungen 33 sowie die Lamellenbremse 57 betätigbar sind. Nachfolgend ist das Hydrauliksystem wie folgt beschrieben: Demnach sind den beidseitig der zentralen Lamellenbremse 57 angeordneten Lamellenkupplungen 33 jeweils ein Ringkolben 69 als Anpresselement zugeordnet, mit dem das Kupplungs-Lamellenpaket druckbeaufschlagbar ist. Der Ringkolben 69 ist mit einer Kolbenstange 71 eines Hydraulikzylinders 73 betätigbar, der über eine Hydraulikleitung 7 in Signalverbindung mit der Steuereinheit 14 ist. Wie aus der 2 hervorgeht, sind die Ringkolben 69 an jeder Fahrzeugseite I, II in Richtung Fahrzeugmitte mit Druckbolzen 75 verlängert. Zwischen den Druckbolzen 75 der beiden Fahrzeugseiten I, II ist das Bremslamellenpaket der Lamellenbremse 57 angeordnet.The vehicle axle has a hydraulic system with which the multi-disk clutches 33 and the multi-disk brake 57 can be actuated. The hydraulic system is described below as follows: Accordingly, the multi-disk clutches 33 arranged on both sides of the central multi-disk brake 57 are each assigned an annular piston 69 as a pressing element with which the clutch disc pack can be pressurized. The annular piston 69 can be actuated with a piston rod 71 of a hydraulic cylinder 73, which is in signal connection with the control unit 14 via a hydraulic line 7. As can be seen from the 2 As can be seen, the ring pistons 69 on each vehicle side I, II are extended towards the center of the vehicle with pressure bolts 75. The brake disk package of the multi-disk brake 57 is arranged between the pressure bolts 75 of the two vehicle sides I, II.

In der 2 ist das Getriebe 3 im unbetätigten Zustand gezeigt, in dem sich das Bremslamellenpaket in Fahrzeugquerrichtung y in einer Mittelstellung befindet. Jeder der Ringkolben 69 ist über ein Kupplungs-Lüftspiel sK vom Kupplungs-Lamellenpaket beabstandet. Ebenso ist das Bremslamellenpaket in Fahrzeugquerrichtung y beidseitig um ein Bremsen-Lüftspiel sB von den Druckbolzen 75 der Ringkolben 69 beabstandet. Das Bremsen-Lüftspiel sB ist kleiner bemessen als das Kupplungs-Lüftspiel sK. In der 2 gilt: sB = 0,8 × sK. In the 2 the transmission 3 is shown in the non-actuated state, in which the brake disk pack is in a middle position in the vehicle's transverse direction y. Each of the ring pistons 69 is spaced from the clutch disk pack by a clutch clearance s K. Likewise, the brake disk pack is spaced from the pressure bolts 75 of the Ring piston 69. The brake clearance s B is smaller than the clutch clearance s K . In the 2 applies: s B = 0.8 × s K.

Nachfolgend sind unterschiedliche Betriebszustände der Fahrzeugachse beschrieben: Bei einer gleichmäßigen Bremsung auf beiden Fahrzeugseiten I, II werden die Hydraulikzylinder 73 jeder Fahrzeugseite I, II mit gleichem Hydraulikdruck p1, p2 angesteuert. Die beidseitig des Bremsen-Lamellenpakets angeordneten Ringkolben 69 fahren daher über identische Schließhübe unter Aufbrauch des Bremsen-Lüftspiels sB zusammen, um das zwischengeordnete Bremsen-Lamellenpaket mit Bremsdruck zu beaufschlagen, während die beiden Lamellenkupplungen 33 momentenfrei gestellt sind.Different operating states of the vehicle axle are described below: With uniform braking on both vehicle sides I, II, the hydraulic cylinders 73 of each vehicle side I, II are controlled with the same hydraulic pressure p 1 , p 2 . The ring pistons 69 arranged on both sides of the brake disc pack therefore move together over identical closing strokes, using up the brake clearance s B , in order to apply braking pressure to the intermediate brake disc pack, while the two disc clutches 33 are torque-free.

Demgegenüber ergibt sich bei einer Bremsanforderung ausschließlich an der ersten Fahrzeugseite I folgender Sachverhalt: Der Hydraulikzylinder 73 der ersten Fahrzeugseite I wird mit Hydraulikdruck p1 beaufschlagt, während der Hydraulikzylinder 73 der zweiten Fahrzeugseite II drucklos bleibt. Dadurch wird der Ringkolben 69 der ersten Fahrzeugseite I unter Aufbrauch des Kupplungs-Lüftspiels sK nach rechts bis Erreichen des Kisspoints bewegt, bei dem das Kupplungs-Lamellenpaket schließt. Gleichzeitig verschieben die Druckbolzen 75 des Ringkolbens 69 der ersten Fahrzeugseite I das Bremsen-Lamellenpaket in Richtung zweite Fahrzeugseite II bis in eine (nicht gezeigte) außermittige Stellung. In dieser außermittigen Stellung ist das Bremsen-Lamellenpaket nach wie vor mit einem Rest-Lüftspiel vom Ringkolben 69 der zweiten Fahrzeugseite II beabstandet, das heißt noch außer Bremseingriff.In contrast, if a brake request is made exclusively on the first vehicle side I, the following situation arises: The hydraulic cylinder 73 of the first vehicle side I is pressurized with hydraulic pressure p 1 , while the hydraulic cylinder 73 of the second vehicle side II remains pressureless. As a result, the annular piston 69 of the first vehicle side I is moved to the right, using up the clutch release play s K , until the kiss point is reached, at which the clutch plate pack closes. At the same time, the pressure bolts 75 of the annular piston 69 of the first vehicle side I move the brake plate pack in the direction of the second vehicle side II into an off-center position (not shown). In this off-center position, the brake plate pack is still spaced apart from the annular piston 69 of the second vehicle side II by a residual release play, i.e. it is still not engaged in braking.

Ein zusätzlicher Bremseingriff der Lamellenbremse 57 wird wie folgt durchgeführt: Der Hydraulikzylinder 73 der zweiten Fahrzeugseite II wird mit einem Hydraulikdruck p2 beaufschlagt, der kleiner bemessen ist als der Hydraulikdruck p1 der ersten Fahrzeugseite I. Dadurch wird der Ringkolben 69 der zweiten Fahrzeugseite II in einem Schließhub unter Aufbrauch des Rest-Lüftspiels bewegt, um das Bremsen-Lamellenpaket mit Druck zu beaufschlagen. Gleichzeitig wirkt der Hydraulikdruck p2 der zweiten Fahrzeugseite II über die nunmehr geschlossene Lamellenbremse 57 auf den Ringkolben 69 der ersten Fahrzeugseite I. Der Kupplungsgrad der Lamellenkupplung 33 der ersten Fahrzeugseite I korreliert daher mit einer Druckdifferenz Δp aus den Hydraulikdrücken p1, p2 der beiden Fahrzeugseiten I, II.An additional braking intervention of the multi-disk brake 57 is carried out as follows: The hydraulic cylinder 73 of the second vehicle side II is subjected to a hydraulic pressure p 2 that is smaller than the hydraulic pressure p 1 of the first vehicle side I. As a result, the annular piston 69 of the second vehicle side II is moved in a closing stroke while using up the remaining clearance in order to apply pressure to the brake disc pack. At the same time, the hydraulic pressure p 2 of the second vehicle side II acts on the annular piston 69 of the first vehicle side I via the now closed multi-disk brake 57. The degree of coupling of the multi-disk clutch 33 of the first vehicle side I therefore correlates with a pressure difference Δp from the hydraulic pressures p 1 , p 2 of the two vehicle sides I, II.

Es ist hervorzuheben, dass an der zweiten Fahrzeugseite II das Rest-Lüftspiel zwischen Bremsen-Lamellenpaket und Ringkolben 69 der zweiten Fahrzeugseite II kleiner bemessen ist als das Kupplungs-Lüftspiel sK der unbetätigten Lamellenkupplung 33 der zweiten Fahrzeugseite II. Im oben beschriebenen Bremseingriff bleibt daher die Lamellenkupplung 33 der zweiten Fahrzeugseite II nach wie vor momentenfrei.It should be emphasized that on the second vehicle side II, the residual clearance between the brake disc pack and the annular piston 69 of the second vehicle side II is smaller than the clutch clearance s K of the unactuated multi-plate clutch 33 of the second vehicle side II. In the braking intervention described above, the multi-plate clutch 33 of the second vehicle side II therefore remains torque-free.

Auf diese Weise bildet die Druckdifferenz Δp zwischen den auf der ersten Fahrzeugseite I wirkenden Hydraulikdruck p1 und den auf der zweiten Fahrzeugseite II wirkenden Hydraulikdruck p2 eine Stellgröße zur Betätigung der Lamellenkupplung 33 der ersten Fahrzeugseite I. Zudem bildet der auf der zweiten Fahrzeugseite II wirkende Hydraulikdruck p2 eine Stellgröße zur Betätigung der Lamellenbremse 57. Mit dem erfindungsgemäßen Hydrauliksystem können daher auf der Grundlage von nur zwei Hydraulikdrücken p1, p2 insgesamt drei hydraulische Komponenten der Fahrzeugachse, nämlich die beiden Lamellenkupplungen 33 sowie dir Lamellenbremse 57 betätigt werden.In this way, the pressure difference Δp between the hydraulic pressure p 1 acting on the first vehicle side I and the hydraulic pressure p 2 acting on the second vehicle side II forms a control variable for actuating the multi-disk clutch 33 of the first vehicle side I. In addition, the hydraulic pressure p 2 acting on the second vehicle side II forms a control variable for actuating the multi-disk brake 57. With the hydraulic system according to the invention, a total of three hydraulic components of the vehicle axle, namely the two multi-disk clutches 33 and the multi-disk brake 57, can be actuated on the basis of only two hydraulic pressures p 1 , p 2 .

BEZUGSZEICHENLISTE:LIST OF REFERENCE SYMBOLS:

11
AntriebsaggregatDrive unit
33
GetriebeGearbox
44
FahrzeugradbremseVehicle wheel brake
55
RotorwelleRotor shaft
66
BremssattelBrake caliper
77
HydraulikleitungHydraulic line
88
VorgelegestufeCountershaft stage
99
AchsdifferentialAxle differential
1010
BremsscheibeBrake disc
1111
ÜberlagerungsgetriebeSuperposition gear
1313
ZwischenwelleIntermediate shaft
1414
SteuereinheitControl unit
15, 1715, 17
FestzahnräderFixed gears
19, 2019, 20
StirnradstufeSpur gear stage
2121
FestzahnradFixed gear
2323
EingangszahnradInput gear
2525
DifferentialgehäuseDifferential housing
2727
FlanschwellenFlange shafts
3131
InnenlamellenträgerInner disc carrier
3333
LamellenkupplungMulti-disk clutch
3939
AußenlamellenträgerOuter disc carrier
4141
fahrzeuginnere Planetenrädervehicle-internal planetary gears
2929
fahrzeuginneres Sonnenradvehicle-internal sun gear
4343
TragwelleSupport shaft
4545
fahrzeugäußere Planetenrädervehicle outer planetary gears
4747
fahrzeugäußeres Sonnenradvehicle outer sun gear
5151
Elektromaschinen-StirnseiteElectrical machine front side
5757
LamellenbremseDisc brake
5959
InnenlamellenträgerInner disc carrier
6161
AußenlamellenträgerOuter disc carrier
6969
AnpresselementPressure element
7171
KolbenstangePiston rod
7373
HydraulikzylinderHydraulic cylinder
7575
DruckbolzenPressure bolt
p1p1
auf die erste Fahrzeugseite I wirkender HydraulikdruckHydraulic pressure acting on the first vehicle side I
p2p2
auf die zweite Fahrzeugseite II wirkender HydraulikdruckHydraulic pressure acting on the second vehicle side II
II
erste Fahrzeugseitefirst vehicle side
IIII
zweite Fahrzeugseitesecond vehicle side
sKsK
Kupplungs-LüftspielClutch clearance
sBsB
Bremsen-LüftspielBrake clearance

Claims (10)

Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeugachse eines zweispurigen Fahrzeugs, das ein Achsdifferential (9) aufweist, dessen Eingangsseite trieblich mit einer Elektromaschine (EM) verbunden ist und dessen Ausgangsseiten auf, zu den beiden Fahrzeugrädern (HR, HL) führenden Flanschwellen (27) abtreiben, wobei die Fahrzeugachse für jede Flanschwelle (27) ein Überlagerungsgetriebe (11) mit einer Lamellenkupplung (33) aufweist, mittels dem die Elektromaschine (EM) unter Überbrückung des Achsdifferentials (9) direkt mit einer der Flanschwellen (27) trieblich verbindbar ist, wobei die Fahrzeugachse eine als Fahrzeugradbremse (4) wirkende Lamellenbremse (57) aufweist, wobei an der Lamellenbremse (57) in Fahrzeugquerrichtung (y) beidseitig jeweils eine der Lamellenkupplungen (33) angeordnet ist, und wobei jeder Lamellenkupplung (33) ein von einer Steuereinheit (14) hydraulisch ansteuerbares Anpresselement (69) zugeordnet ist, mit dem das Lamellenpaket der jeweiligen Lamellenkupplung (33) druckbeaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpresselement (69) nicht nur gegen das Kupplungs-Lamellenpaket, sondern zusätzlich auch gegen das Lamellenpaket der Lamellenbremse (57) drückbar ist, so dass das Bremsen-Lamellenpaket von beiden Fahrzeugseiten (I, II), das heißt in der Fahrzeugquerrichtung (y) beidseitig von den beiden Anpresselementen (69) druckbeaufschlagbar ist.Drive device for a vehicle axle of a two-track vehicle, which has an axle differential (9), the input side of which is drivingly connected to an electric machine (EM) and the output sides of which drive on flange shafts (27) leading to the two vehicle wheels (HR, HL), wherein the vehicle axle has a superposition gear (11) with a multi-disk clutch (33) for each flange shaft (27), by means of which the electric machine (EM) can be driven directly to one of the flange shafts (27) by bridging the axle differential (9), wherein the vehicle axle has a multi-disk brake (57) acting as a vehicle wheel brake (4), wherein one of the multi-disk clutches (33) is arranged on both sides of the multi-disk brake (57) in the vehicle transverse direction (y), and wherein each multi-disk clutch (33) is assigned a pressure element (69) that can be hydraulically controlled by a control unit (14), with to which the disk pack of the respective multi-disk clutch (33) can be subjected to pressure, characterized in that the pressing element (69) can be pressed not only against the clutch disk pack, but additionally also against the disk pack of the multi-disk brake (57), so that the brake disk pack can be subjected to pressure from both sides of the vehicle (I, II), that is to say in the vehicle transverse direction (y) on both sides by the two pressing elements (69). Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Fahrzeugseite (I, II) das Anpresselement (69) ausgehend von einem unbetätigten Zustand das Kupplungs-Lamellenpaket über ein Kupplungs-Lüftspiel (sK) bis Erreichen eines Kisspoints gegen das Kupplungs-Lammellenpaket drückt.Drive device according to Claim 1 , characterized in that on each vehicle side (I, II) the pressing element (69), starting from an unactuated state, presses the clutch plate pack against the clutch plate pack via a clutch release play (s K ) until a kiss point is reached. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im unbetätigten Zustand das in einer Mittelstellung befindliche Bremsen-Lamellenpaket in der Fahrzeugquerrichtung (y) beidseitig um ein Bremsen-Lüftspiel (sB) vom Anpresselement (69) beabstandet ist, und/oder dass insbesondere das Bremsen-Lüftspiel (sB) kleiner bemessen ist als das Kupplungs-Lüftspiel (sK), und/oder dass das Bremsen-Lamellenpaket ausgehend von seiner Mittelstellung in Fahrzeugquerrichtung (y) um jeweils das Bremsen-Lüftspiel (sB) im Wesentlichen lastfrei verschiebbar ist.Drive device according to Claim 1 or 2 , characterized in that in the unactuated state the brake disk pack located in a central position is spaced from the pressing element (69) on both sides in the vehicle transverse direction (y) by a brake clearance (s B ), and/or that in particular the brake clearance (s B ) is smaller than the clutch clearance (s K ), and/or that the brake disk pack can be displaced essentially load-free starting from its central position in the vehicle transverse direction (y) by the brake clearance (s B ) in each case. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Anpresselement (69) mittels eines Hydraulikzylinders (73) um einen Schließhub verstellbar ist um das Kupplungs- und/oder Bremsen-Lamellenpaket zu schließen, und dass jeder der Hydraulikzylinder (73) über eine Hydraulikleitung (7) mit der Steuereinheit (14) in Signalverbindung ist.Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that each pressing element (69) is adjustable by a closing stroke by means of a hydraulic cylinder (73) in order to close the clutch and/or brake disk pack, and that each of the hydraulic cylinders (73) is in signal connection with the control unit (14) via a hydraulic line (7). Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Bremsanforderung ausschließlich an der ersten Fahrzeugseite (I) deren Hydraulikzylinder (73) mit Hydraulikdruck (p1) beaufschlagbar ist, so dass bei einem Schließhub das Anpresselement (69) unter Aufbrauch des Kupplungs-Lüftspiels (sK) das Kupplungs-Lamellenpaket schließt, während gleichzeitig das Anpresselement (69) das Bremsen-Lamellenpaket in eine außermittige Stellung in Richtung zweite Fahrzeugseite (II) lastfrei verschiebt, in der das Bremsen-Lamellenpaket mit einem Rest-Lüftspiel von dem Anpresselement (69) der zweiten Fahrzeugseite (II) beabstandet ist.Drive device according to Claim 4 , characterized in that when a brake is requested exclusively on the first vehicle side (I), its hydraulic cylinder (73) can be subjected to hydraulic pressure (p 1 ) so that during a closing stroke the pressing element (69) closes the clutch disc pack while using up the clutch release play (s K ), while at the same time the pressing element (69) moves the brake disc pack into an off-center position in the direction of the second vehicle side (II) without load, in which the brake disc pack is spaced from the pressing element (69) of the second vehicle side (II) with a residual release play. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für einen zusätzlichen Bremseingriff der Lamellenbremse (57) der Hydraulikzylinder (73) der zweiten Fahrzeugseite (II) mit Hydraulikdruck (p2) beaufschlagbar ist, so dass das Anpresselement (69) der zweiten Fahrzeugseite (II) in einem Schließhub unter Aufbrauch des Rest-Lüftspiels das Bremsen-Lamellenpaket druckbeaufschlagt.Drive device according to Claim 5 , characterized in that for an additional braking intervention of the multi-disk brake (57), the hydraulic cylinder (73) of the second vehicle side (II) can be subjected to hydraulic pressure (p 2 ), so that the pressing element (69) of the second vehicle side (II) applies pressure to the brake disc pack in a closing stroke while using up the remaining clearance. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikdruck (p2) der zweiten Fahrzeugseite (II) kleiner bemessen ist als der Hydraulikdruck (p1) der ersten Fahrzeugseite (I), wodurch insbesondere eine Verschiebung des Bremsen-Lamellenpakets in Richtung erste Fahrzeugseite (I) verhindert ist.Drive device according to Claim 6 , characterized in that the hydraulic pressure (p 2 ) of the second vehicle side (II) is smaller than the hydraulic pressure (p 1 ) of the first vehicle side (I), whereby in particular a displacement of the brake disk pack in the direction of the first vehicle side (I) is prevented. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der zweiten Fahrzeugseite (II) das Rest-Lüftspiel zwischen Bremsen-Lamellenpaket und Anpresselement (69) kleiner bemessen ist als das Kupplungs-Lüftspiel der unbetätigten Lamellenkupplung (33), so dass insbesondere im Bremseingriff der Lamellenbremse (57) die Lamellenkupplung (33) der zweiten Fahrzeugseite (II) nach wie vor momentenfrei bleibt.Drive device according to Claim 7 , characterized in that on the second Vehicle side (II), the residual clearance between the brake disc pack and the pressure element (69) is smaller than the clutch clearance of the unactuated multi-disk clutch (33), so that, in particular when the multi-disk brake (57) is engaged, the multi-disk clutch (33) of the second vehicle side (II) remains torque-free. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer gleichmäßigen Bremsung auf beiden Fahrzeugseiten (I, II) die beidseitig des Bremsen-Lamellenpakets angeordneten Anpresselemente (69) mit gleichem Druck (p1, p2) beaufschlagt sind und über einen Schließhub unter Aufbrauch des Bremsen-Lüftspiels zusammenfahren und das zwischengeordnete Bremsen-Lamellenpaket druckbeaufschlagen, während die beiden Lamellenkupplungen (33) momentenfrei gestellt sind.Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that , during uniform braking on both sides of the vehicle (I, II), the pressure elements (69) arranged on both sides of the brake disk pack are subjected to the same pressure (p 1 , p 2 ) and move together over a closing stroke while using up the brake clearance and apply pressure to the intermediate brake disk pack, while the two disk clutches (33) are torque-free. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckdifferenz (ΔP) zwischen den auf der ersten Fahrzeugseite (I) wirkenden Hydraulikdruck (p1) und den auf der zweiten Fahrzeugseite (II) wirkenden Hydraulikdruck (p2) eine Stellgröße zur Betätigung der Lamellenkupplung (33) der ersten Fahrzeugseite (I) bildet, und/oder dass der auf der zweiten Fahrzeugseite (II) wirkende, kleinere Hydraulikdruck (p2) eine Stellgröße zur Betätigung der Lamellenbremse (57) bildet.Drive device according to one of the Claims 4 until 9 , characterized in that a pressure difference (Δ P ) between the hydraulic pressure (p 1 ) acting on the first vehicle side (I) and the hydraulic pressure (p 2 ) acting on the second vehicle side (II) forms a control variable for actuating the multi-disk clutch (33) of the first vehicle side (I), and/or that the smaller hydraulic pressure (p 2 ) acting on the second vehicle side (II) forms a control variable for actuating the multi-disk brake (57).
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