Elektrisch angetriebene Achsen im Pkw, die über Torque-Vectoring-Funktionalitäten verfügen, ermöglichen neben der Zusatzfunktion des elektrischen Allradantriebes eines Hybridfahrzeugs auch eine Erhöhung der Fahrdynamik. Elektrisch angetriebene Achsen mit Torque-Vectoring-Funktion lassen sich durch zwei E-Maschinen, die jeweils ein Rad antreiben, darstellen. Auch heute in Serie befindliche Systeme, bei denen eine Lamellenkupplung oder -bremse durch gezielten Schlupf eine Differenzdrehzahl zwischen den Rädern erzeugt, und in denen prinzipiell ein Überlagerungsgetriebe zwischen den Rädern oder ein Rad und den Differentialsteg geschaltet ist, können zum Umverteilen von Antriebsmomenten in elektrischen Getrieben genutzt werden. Somit ist eine E-Maschine für die elektrische Traktion ausreichend. Wird anstelle eines Schaltelements ein elektrischer Aktor mit dem Überlagerungsgetriebe zusammengeschaltet, entfallen die systemimmanenten Verluste durch Kupplungsschlupf während der Regelung. Die ZG - Zahnräder und Getriebe GmbH schlägt eine besonders günstige Getriebestruktur für ein elektrisch aktuiertes Torque-Vectoring-Getriebe vor, die es erlaubt mittels einer relativ kleinen (zweiten) E-Maschine ("Steuer-E-Maschine") hohe Differenzmomente zwischen den Rädern autzubringen, und zwar unabhängig vom Antriebsmoment der Achse, das über die primäre Traktionsmaschine dargestellt wird. Für eine hohe Übersetzung auf die Steuer-E-Maschine, vor allem bei koaxialen Getriebeanordnungen, wird vorgeschlagen, das Differential des Fahrzeugs als Koppelgetriebe oder als reduziertes Koppelgetriebe auszuführen. Die derartige Mehrfachnutzung der Bauelemente des Differentials führt zu einer hohen Leistungsdichte bei gleichzeitig hoher Übersetzung. Es wird nachfolgend die prinzipielle Funktionsweise des aus Koppelgetrieben bestehenden Differentials anhand eines Prototyps erläutert. Dieser wurde im Rahmen eines Forschungsprojekts mit den Projektpartnern Audi, Hör Technologie, FZG (Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebebau) und der ZG GmbH aufgebaut und in Prüfstands- und Fahrversuchen analysiert. Weiterhin wird ein Achsantrieb vorgeschlagen, bei dem die gesamte Differentialeinheit inklusive des Koppelgetriebes im Leistungsfluss zwischen der E-Maschine und der Achsübersetzung angeordnet ist. Dadurch ist eine besonders gewichts- und bauraumgünstige Integration der Differentialeinheit in den Rotor der Traktionsmaschine möglich. Anhand einer Grobkonstruktion wird das Konzept erläutert.

    Electrically driven axles in cars equipped with torque vectoring functionality provide enhanced driving dynamics - in addition to the provision of a hybrid vehicle with AWD-system. Electrical drives with torque vectoring function can be displayed through two electric machines, each driving one wheel. Also the systems, which are currently used in series production, and in which a multi-disk clutch or a multi-disk brake generates differential speed between the wheels through direct slippage, and in which generally a superimposing unit is switched between the wheels or between one wheel and the differential carrier, can be used for the redistribution of driving torques in electrical gearboxes. Thus, one e-machine is sufficient for electric traction. If an electric actor - instead of clutch elements - is interconnected with the superimposing unit, then the losses inherent to the system, caused by clutch traction during control, cease to exist. The "ZG - Zahnräder und Getriebe GmbH" has proposed a particularly suitable gearbox structure for an electrically actuated torque vectoring gearbox which permits the occurrence of high levels of difference torque between the wheels by means of a quite small (second) superimposing electric machine; this takes place independently from the driving torque of the axle, which is represented via the primary traction machine. For a high ratio to the superimposing electric machine, in particular in coaxial gearbox layouts, it is recommended to execute the differential of the vehicle in the form of a complex compounded planetary gear. This multiple use of the differential's components results in a high level of performance in combination with a high level of transfer ratio. With the help of an assembled prototype, the presentation will explain the layout of a differential which is comprised on a complex compounded planetary gear. The prototype was developed during a research project, funded by "Bayern Innovativ" with the participating project partners Audi, Hör Technologie, FZG ("Gear Research Centre") and of the ZG GmbH. Audi has successfully tested the electric drive at the test stand and during road tests. What's more the presentation also shows the potential of single-gear axle drives which have the entire differential unit, including the coupled gear, arranged in the power-flow between the e-machine and the axle drive ratio. This makes integration into the rotor of the traction machine particularly efficient with regard to weight and construction space. By means of a concept design the principles are explained.


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    Titel :

    Torque Vectoring in electrical drives with coupled planetary gears and complex compound planetary gears


    Weitere Titelangaben:

    Torque-Vectoring mit Koppelgetrieben und reduzierten Koppelgetrieben in elektrischen Achsantrieben


    Beteiligte:
    Wirth, Christian (Autor:in) / Ernstorfer, Michael (Autor:in) / Vollmer, Frank (Autor:in) / Wein, Michael (Autor:in) / Reitze, David (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    2013


    Format / Umfang :

    19 Seiten, 17 Bilder, 5 Quellen




    Medientyp :

    Aufsatz (Konferenz)


    Format :

    Print


    Sprache :

    Englisch





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