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DE102023117146A1 - commercial vehicle rigid axle for torque vectoring operation - Google Patents

commercial vehicle rigid axle for torque vectoring operation Download PDF

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DE102023117146A1
DE102023117146A1 DE102023117146.1A DE102023117146A DE102023117146A1 DE 102023117146 A1 DE102023117146 A1 DE 102023117146A1 DE 102023117146 A DE102023117146 A DE 102023117146A DE 102023117146 A1 DE102023117146 A1 DE 102023117146A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
axle
wheel shaft
vehicle
rigid
electrical machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102023117146.1A
Other languages
German (de)
Inventor
Simon Bucher
Josef GEISSLER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN Truck and Bus SE
Original Assignee
MAN Truck and Bus SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MAN Truck and Bus SE filed Critical MAN Truck and Bus SE
Priority to DE102023117146.1A priority Critical patent/DE102023117146A1/en
Publication of DE102023117146A1 publication Critical patent/DE102023117146A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • B60B35/12Torque-transmitting axles
    • B60B35/14Torque-transmitting axles composite or split, e.g. half- axles; Couplings between axle parts or sections
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugstarrachse (10) für ein Nutzfahrzeug (20) aufweisend ein Eingangselement (11) zum Empfangen eines von einer Antriebseinrichtung (22) erzeugten Antriebsmoments. Die Fahrzeugstarrachse (10) weist ferner eine erste Radwelle (12a) und eine zweite Radwelle (12b) auf, die mit Rädern (24) des Nutzfahrzeugs (20) trieblich verbindbar sind. Weiterhin weist die Fahrzeugstarrachse (10) ein Querdifferential (13) auf, das mit dem Eingangselement (11), der ersten Radwelle (12a) und der zweiten Radwelle (12b) trieblich verbunden ist, zum Verteilen des empfangenen Antriebsmoments auf die erste Radwelle (12a) und die zweite Radwelle (12b). Die Fahrzeugstarrachse (10) weist ferner eine Achsbrücke (14) auf, in der die erste Radwelle (12a), die zweite Radwelle (12b) und das Querdifferential (13) aufgenommen sind. Die Fahrzeugstarrachse (10) weist zudem eine rotierende elektrische Maschine (15) auf, die mit der ersten Radwelle (12a) und/oder dem Querdifferential (13) trieblich verbunden oder verbindbar ist, zum Variieren des auf die erste Radwelle (12a) und/oder die zweite Radwelle (12b) verteilten Antriebsmoments. Die rotierende elektrische Maschine (15) ist dabei an der Achsbrücke (14) befestigt und/oder getragen.

Figure DE102023117146A1_0000
The invention relates to a rigid vehicle axle (10) for a commercial vehicle (20) having an input element (11) for receiving a drive torque generated by a drive device (22). The rigid vehicle axle (10) also has a first wheel shaft (12a) and a second wheel shaft (12b) which can be drivenly connected to wheels (24) of the commercial vehicle (20). The rigid vehicle axle (10) also has a transverse differential (13) which is drivenly connected to the input element (11), the first wheel shaft (12a) and the second wheel shaft (12b) for distributing the received drive torque to the first wheel shaft (12a) and the second wheel shaft (12b). The rigid vehicle axle (10) also has an axle bridge (14) in which the first wheel shaft (12a), the second wheel shaft (12b) and the transverse differential (13) are accommodated. The vehicle rigid axle (10) also has a rotating electric machine (15) which is or can be connected in a driving manner to the first wheel shaft (12a) and/or the transverse differential (13) in order to vary the drive torque distributed to the first wheel shaft (12a) and/or the second wheel shaft (12b). The rotating electric machine (15) is attached and/or carried on the axle bridge (14).
Figure DE102023117146A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugstarrachse für ein Nutzfahrzeug (z. B. für einen Lastkraftwagen oder Omnibus), ein Nutzfahrzeug mit einer ebensolchen Fahrzeugstarrachse sowie ein modulares Fahrzeugstarrachsensystem.The invention relates to a rigid vehicle axle for a commercial vehicle (e.g. for a truck or bus), a commercial vehicle with such a rigid vehicle axle and a modular rigid vehicle axle system.

Um insbesondere bei Kurvenfahrten die Gierkontrolle und damit die Fahrzeugstabilität zu verbessern, sind im Stand der Technik Torque-Vectoring-Konzepte bekannt, bei welchen eine aktive Antriebsmomentverteilung auf die einzelnen Räder eines Fahrzeugs erfolgt.In order to improve yaw control and thus vehicle stability, especially when cornering, torque vectoring concepts are known in the state of the art, in which drive torque is actively distributed to the individual wheels of a vehicle.

Eine Möglichkeit zur Realisierung einer entsprechenden Gierregelung ist bspw. das Vorsehen von unabhängig steuerbarer Elektro-Radnabenmotoren an einer Achse, sodass dem linken und rechten Rad einer Achse gezielt ein unterschiedliches Antriebsmoment zugeteilt werden kann. Da sich mit zunehmender Leistung die Größe und damit der Bauraumbedarf derartiger Radnabenmotoren erhöht, können in der Regel keine beliebig leistungsstarken Radnabenmotoren verbaut werden. Insbesondere im Nutzfahrzeugbereich, in dem aufgrund der Größe und der Gewichte der Fahrzeuge zumeist hohe Antriebsmomentunterschiede bzw. große Torque-Vektoren benötigt werden, ist das vorgenannte Konzept somit nachteilig.One way to implement a corresponding yaw control is, for example, to provide independently controllable electric wheel hub motors on an axle, so that a different drive torque can be allocated to the left and right wheels of an axle. Since the size and thus the installation space required for such wheel hub motors increases with increasing power, it is generally not possible to install wheel hub motors with any desired power. The aforementioned concept is therefore disadvantageous, particularly in the commercial vehicle sector, where large drive torque differences or large torque vectors are usually required due to the size and weight of the vehicles.

Weiterhin hat sich im Nutzfahrzeugbereich die Verwendung von Starrachsen, insbesondere hinsichtlich deren Spurstabilität und Robustheit, bewährt.Furthermore, the use of rigid axles has proven successful in the commercial vehicle sector, particularly with regard to their directional stability and robustness.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Lösung zur gezielten Antriebsmomentverteilung an Räder einer Achse bereitzustellen. Bevorzugt ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mittels derer bei einer Starrachse eines Nutzfahrzeugs ein Torque-Vectoring realisiert werden kann.The object of the invention is to provide an improved solution for targeted drive torque distribution to the wheels of an axle. Preferably, an object of the invention is to provide a solution by means of which torque vectoring can be implemented on a rigid axle of a commercial vehicle.

Diese Aufgaben können mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst werden. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.These objects can be achieved with the features of the independent claims. Advantageous embodiments and applications of the invention are the subject of the dependent claims and are explained in more detail in the following description with partial reference to the figures.

Ein erster unabhängiger Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Fahrzeugstarrachse für ein Nutzfahrzeug (z. B. für einen Lastkraftwagen oder für einen Omnibus).A first independent aspect of the present disclosure relates to a rigid vehicle axle for a commercial vehicle (e.g. for a truck or for a bus).

Die Fahrzeugstarrachse weist ein Eingangselement zum Empfangen eines von einer Antriebseinrichtung (z. B. von einer Brennkraftmaschine und/oder von einem Elektromotor) erzeugten Antriebsmoments auf. Beispielsweise kann das Eingangselement zum Anschluss einer, insbesondere mit der Antriebseinrichtung verbundenen, Antriebswelle (z. B. Kardanwelle) ausgebildet sein.The vehicle rigid axle has an input element for receiving a drive torque generated by a drive device (e.g. by an internal combustion engine and/or by an electric motor). For example, the input element can be designed to connect a drive shaft (e.g. cardan shaft), in particular connected to the drive device.

Ferner weist die Fahrzeugstarrachse eine erste (z. B. linke) Radwelle und eine zweite (z. B. rechte) Radwelle auf, wobei die erste Radwelle und zweite Radwelle mit Rädern des Nutzfahrzeugs trieblich verbindbar sind.Furthermore, the vehicle rigid axle has a first (e.g. left) wheel shaft and a second (e.g. right) wheel shaft, wherein the first wheel shaft and second wheel shaft can be connected to wheels of the commercial vehicle.

Weiterhin weist die Fahrzeugstarrachse ein Querdifferential (z. B. ein Verteilergetriebe) auf, das mit dem Eingangselement, der ersten Radwelle und der zweiten Radwelle trieblich verbunden ist. Beispielsweise kann das Querdifferential einen (z. B. mit einem Tellerrad fest verbundenen) Differentialkorb, im Differentialkorb gelagerte Ausgleichsräder, ein mit der ersten Radwelle verbundenes erstes Achswellenrad und/oder ein mit der zweiten Radwelle verbundenes zweites Achswellenrad umfassen. Bevorzugt dient das Querdifferential zum Verteilen des empfangenen Antriebsmoments auf die erste Radwelle und die zweite Radwelle, z. B. um bei Kurvenfahrten Drehzahldifferenzen zwischen der ersten Radwelle und der zweiten Radwelle zu ermöglichen.The vehicle's rigid axle also has a transverse differential (e.g. a transfer case) that is drivingly connected to the input element, the first wheel shaft and the second wheel shaft. For example, the transverse differential can comprise a differential cage (e.g. firmly connected to a ring gear), differential gears mounted in the differential cage, a first axle shaft gear connected to the first wheel shaft and/or a second axle shaft gear connected to the second wheel shaft. The transverse differential is preferably used to distribute the received drive torque to the first wheel shaft and the second wheel shaft, e.g. to enable speed differences between the first wheel shaft and the second wheel shaft when cornering.

Die Fahrzeugstarrachse weist ferner eine Achsbrücke auf, in der die erste Radwelle, die zweite Radwelle und das Querdifferential (zumindest abschnittsweise) aufgenommen sind.The vehicle rigid axle also has an axle bridge in which the first wheel shaft, the second wheel shaft and the transverse differential are accommodated (at least in sections).

Weiterhin weist die Fahrzeugstarrachse eine, vorzugsweise ausschließlich eine, rotierende elektrische Maschine (z. B. einen Drehstrommotor) auf, die mit der ersten Radwelle und/oder dem Querdifferential (direkt oder indirekt, wie z. B. über eine Getriebeeinrichtung) trieblich verbunden oder verbindbar ist. Bevorzugt dient die rotierende elektrische Maschine zum Variieren des auf die ersten und/oder zweiten Radwelle verteilten Antriebsmoments, z. B. zum Ermöglichen eines Torque-Vectoring-Betriebs. Der vorrangige Zweck der rotierenden elektrischen Maschine soll somit vorzugsweise nicht in einem Bereitstellen eines Antriebsmoments zum Vortrieb des Nutzfahrzeugs liegen (dies kann z. B. über die Antriebseinrichtung erfolgen), sondern vorzugsweise in einem Beeinflussen (z. B. Erhöhen oder Verringern) eines (von der Antriebseinrichtung) an den jeweiligen Radwellen bereitgestellten Antriebsmoments. Entsprechend kann die rotierende elektrische Maschine in diesem Zusammenhang z. B. auch als ein (elektromagnetischer) Aktor verstanden werden.Furthermore, the vehicle rigid axle has one, preferably only one, rotating electrical machine (e.g. a three-phase motor) which is or can be connected to the first wheel shaft and/or the transverse differential (directly or indirectly, such as via a transmission device). The rotating electrical machine is preferably used to vary the drive torque distributed to the first and/or second wheel shaft, e.g. to enable torque vectoring operation. The primary purpose of the rotating electrical machine should therefore preferably not be to provide a drive torque to propel the commercial vehicle (this can be done via the drive device, for example), but rather to influence (e.g. increase or decrease) a drive torque provided (by the drive device) to the respective wheel shafts. Accordingly, the rotating electrical machine can also be understood in this context, for example, as an (electromagnetic) actuator.

Hierbei ist vorgesehen, dass die rotierende elektrische Maschine (z. B. mittig außen) an der Achsbrücke befestigt und/oder getragen ist. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch ein elektrisches Torque-Vectoring-System für ein Nutzfahrzeug bereitgestellt werden, welches auf dem bekannten Konzept einer Starrachse aufbaut bzw. basiert. Im Gegensatz zu subtraktiven, z. B. bremsbasierten, Torque-Vectoring-Systemen muss keine zusätzlich dynamische Leistungseinspeisung erfolgen, um das, z. B. von Bremsen, absorbierte Antriebsmoment zu kompensieren. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch den Einsatz entsprechender Getriebeeinrichtungen erreicht werden kann, dass sich die rotierende elektrische Maschine bei der Fahrt auf gerader Strecke nicht mitdreht und ein entsprechend hoher Wirkungsgrad erzielt werden kann. Letztlich ermöglicht die hierin offenbarte Fahrzeugstarrachse auch die Verwendung entsprechend leistungsstarker elektrischer Maschinen (z. B. mit einer Leistung von 80 kW), wie sie zum Erzeugen der im Nutzfahrzeugbereich mitunter erforderlichen großen Antriebsmomentunterschiede benötigt werden.In this case, the rotating electrical machine is attached and/or supported (e.g. in the middle on the outside) to the axle bridge. This advantageously makes it possible to provide an electrical torque vectoring system for a commercial vehicle. which is based on the known concept of a rigid axle. In contrast to subtractive, e.g. brake-based, torque vectoring systems, no additional dynamic power supply is required to compensate for the drive torque absorbed, e.g. by brakes. A further advantage is that by using appropriate transmission devices, it can be ensured that the rotating electric machine does not rotate when driving on a straight stretch and a correspondingly high level of efficiency can be achieved. Ultimately, the vehicle rigid axle disclosed here also enables the use of correspondingly powerful electric machines (e.g. with an output of 80 kW), as is required to generate the large drive torque differences sometimes required in the commercial vehicle sector.

Gemäß einem ersten Aspekt kann die Achsbrücke einen (z. B. achsbrückenseitigen) Befestigungsabschnitt (z. B. einen Flanschabschnitt) aufweisen. Der Befestigungsabschnitt kann bspw. mittig und/oder außen an der Achsbrücke angeordnet sein. An dem Befestigungsabschnitt kann die rotierende elektrische Maschine (z. B. lösbar) befestigt (z. B. angeflanscht) und/oder getragen sein. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch eine sichere Lagerung der rotierenden elektrischen Maschine bereitgestellt werden, vorzugsweise, ohne dass weitere Halterungen für die rotierende elektrische Maschine am Nutzfahrzeug vorhanden sein müssen. Ferner kann dadurch die Fertigung des Nutzfahrzeugs vereinfacht werden, da die vormontierte Fahrzeugstarrachse inkl. rotierender elektrischer Maschine in einem Arbeitsschritt an dem Nutzfahrzeug angebracht werden kann.According to a first aspect, the axle bridge can have a fastening section (e.g. on the axle bridge side) (e.g. a flange section). The fastening section can be arranged, for example, in the middle and/or on the outside of the axle bridge. The rotating electrical machine can be fastened (e.g. detachably) (e.g. flanged) and/or carried on the fastening section. In an advantageous manner, this can provide secure storage of the rotating electrical machine, preferably without the need for additional mounts for the rotating electrical machine on the commercial vehicle. Furthermore, this can simplify the manufacture of the commercial vehicle, since the pre-assembled rigid vehicle axle including the rotating electrical machine can be attached to the commercial vehicle in one work step.

Nach einem weiteren Aspekt kann die rotierende elektrische Maschine eine Leistung (z. B. Nennleistung) von zumindest 20 kW, vorzugsweise zumindest 30 kW, besonders bevorzugt zumindest 40 kW, aufweisen. Auf vorteilhafte Weise können dadurch die im Nutzfahrzeugbereich benötigten Antriebsmomentunterschiede für einen Torque-Vectoring-Betrieb bereitgestellt werden.According to a further aspect, the rotating electrical machine can have a power (e.g. rated power) of at least 20 kW, preferably at least 30 kW, particularly preferably at least 40 kW. In an advantageous manner, the drive torque differences required in the commercial vehicle sector for torque vectoring operation can thereby be provided.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Achsbrücke eine erste Achsbrückenschale (z. B. eine erste Achsbrückenhalbschale) und eine zweite Achsbrückenschale (z. B. eine zweite Achsbrückenhalbschale) aufweisen. Die erste Achsbrückenschale und die zweite Achsbrückenschale können dabei zum Ausbilden eines Rohrkörpers miteinander verbunden (z. B. verschweißt) sein. Alternativ kann die Achsbrücke auch einteilig, z. B. als ein einteiliges Gussteil, ausgebildet sein.According to a further aspect, the axle bridge can have a first axle bridge shell (e.g. a first axle bridge half shell) and a second axle bridge shell (e.g. a second axle bridge half shell). The first axle bridge shell and the second axle bridge shell can be connected to one another (e.g. welded) to form a tubular body. Alternatively, the axle bridge can also be formed in one piece, e.g. as a one-piece cast part.

Nach einem weiteren Aspekt kann die Fahrzeugachse zwei Radträger (z. B. einen ersten Radträger und einen zweiten Radträger) aufweisen, wobei die zwei Radträger über die Achsbrücke miteinander verbunden sind. Beispielsweise kann jeder der zwei Radträger an der Achsbrücke (z. B. jeweils an einem stirnseitigen Endbereich der Achsbrücke) befestigt (z. B. angeflanscht) und/oder getragen sein. Bevorzugt weist jeder der zwei Radträger eine Bremseinrichtung (z. B. eine Trommelbremse), ein Radlager, ein Planetengetriebe, und/oder eine Anbindungsstelle (z. B. in Form mehrerer Sacklöcher) zur Befestigung wenigstens eines der Räder des Nutzfahrzeugs auf. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch eine stabile Lagerung der Radträger erreicht werden.According to a further aspect, the vehicle axle can have two wheel carriers (e.g. a first wheel carrier and a second wheel carrier), the two wheel carriers being connected to one another via the axle bridge. For example, each of the two wheel carriers can be fastened (e.g. flanged) and/or supported on the axle bridge (e.g. each on a front end region of the axle bridge). Preferably, each of the two wheel carriers has a braking device (e.g. a drum brake), a wheel bearing, a planetary gear, and/or a connection point (e.g. in the form of several blind holes) for fastening at least one of the wheels of the commercial vehicle. This advantageously enables stable mounting of the wheel carriers.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Fahrzeugstarrachse ausgebildet sein, durch einen Betrieb der rotierenden elektrischen Maschine in einer ersten (z. B. linksdrehenden) Drehrichtung das auf die erste Radwelle verteilte Antriebsmoments zu erhöhen und (gleichzeitig) das auf die zweite Radwelle verteilte Antriebsmoments zu verringern. Ferner kann die Fahrzeugstarrachse ausgebildet sein, durch einen Betrieb der rotierenden elektrischen Maschine in einer (z. B. zur ersten Drehrichtung entgegengesetzten) zweiten (z. B. rechtsdrehenden) Drehrichtung das auf die erste Radwelle verteilte Antriebsmoments zu verringern und (gleichzeitig) das auf die zweite Radwelle verteilte Antriebsmoments zu erhöhen. Bevorzugt ist die Fahrzeugstarrachse somit ausgebildet, in Abhängigkeit der Drehrichtung der rotierenden elektrischen Maschine eine Umverteilung des Antriebsmoments von der ersten Radwelle zur zweiten Radwelle oder umgekehrt vorzunehmen. Auf vorteilhafte Weise kann so eine elektrische Drehmomentregelung mit den vorgenannten Vorteilen gegenüber subtraktiven, z. B. bremsbasierten, Drehmomentregelungen bereitgestellt werden.According to a further aspect, the vehicle rigid axle can be designed to increase the drive torque distributed to the first wheel shaft and (simultaneously) reduce the drive torque distributed to the second wheel shaft by operating the rotating electric machine in a first (e.g. anti-clockwise) direction of rotation. Furthermore, the vehicle rigid axle can be designed to reduce the drive torque distributed to the first wheel shaft and (simultaneously) increase the drive torque distributed to the second wheel shaft by operating the rotating electric machine in a second (e.g. clockwise) direction of rotation (e.g. opposite to the first direction of rotation). The vehicle rigid axle is thus preferably designed to redistribute the drive torque from the first wheel shaft to the second wheel shaft or vice versa depending on the direction of rotation of the rotating electric machine. In an advantageous manner, an electrical torque control with the aforementioned advantages over subtractive, e.g. brake-based, torque controls can thus be provided.

Nach einem weiteren Aspekt kann die rotierende elektrische Maschine einen Nebenabtrieb (z. B. eine Zapfwelle) aufweisen, der mit einem Nebenaggregat (z. B. einem Kompressor und/oder einer Pumpe) des Nutzfahrzeugs trieblich verbindbar sein kann. Bevorzugt kann die rotierende elektrische Maschine somit ausgebildet sein, Drehmoment sowohl der ersten Radwelle bzw. dem Querdifferential, als auch einem Nebenaggregat des Nutzfahrzeugs bereitzustellen. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch eine effiziente Doppelnutzung der für die elektrische Drehmomentregelung mitunter nur in bestimmten Betriebssituationen benötigen rotierenden elektrischen Maschine erreicht werden.According to a further aspect, the rotating electric machine can have a power take-off (e.g. a power take-off shaft) which can be connected to an auxiliary unit (e.g. a compressor and/or a pump) of the commercial vehicle. The rotating electric machine can thus preferably be designed to provide torque to both the first wheel shaft or the transverse differential and to an auxiliary unit of the commercial vehicle. In an advantageous manner, this makes it possible to achieve efficient dual use of the rotating electric machine, which is sometimes only required for the electric torque control in certain operating situations.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Fahrzeugachse eine Getriebeeinrichtung (z. B. in Form mehrerer miteinander kämmender Zahnräder) aufweisen. Über die Getriebeeinrichtung kann die rotierende elektrische Maschine mit der ersten Radwelle und/oder dem Querdifferential (z. B. dessen Differentialkorb) trieblich verbunden oder verbindbar sein. Die Getriebeeinrichtung kann dabei vorzugsweise direkt mit der ersten Radwelle und/oder dem Querdifferential wechselwirken. Beispielsweise kann die Getriebeeinrichtung eine Radwellenausgangskomponente aufweisen, die mit der ersten Radwelle direkt trieblich verbunden oder verbindbar ist. Zudem oder alternativ kann die Getriebeeinrichtung eine Querdifferentialausgangskomponente aufweisen, die mit dem Querdifferential direkt trieblich verbunden oder verbindbar ist. Es ist jedoch auch möglich, dass zwischen der Getriebeeinrichtung bzw. deren Radwellenausgangskomponente und der ersten Radwelle eine Rad-Kupplungseinrichtung angeordnet ist. Zudem oder alternativ kann auch zwischen der Getriebeeinrichtung bzw. deren Querdifferentialausgangskomponente und dem Querdifferential eine (weitere) Differential-Kupplungseinrichtung angeordnet sein.According to a further aspect, the vehicle axle can have a transmission device (e.g. in the form of several meshing gears). The rotating electric machine can be connected to the first wheel via the transmission device. shaft and/or the transverse differential (e.g. its differential cage). The transmission device can preferably interact directly with the first wheel shaft and/or the transverse differential. For example, the transmission device can have a wheel shaft output component that is or can be directly connected to the first wheel shaft. In addition or alternatively, the transmission device can have a transverse differential output component that is or can be directly connected to the transverse differential. However, it is also possible for a wheel coupling device to be arranged between the transmission device or its wheel shaft output component and the first wheel shaft. In addition or alternatively, a (further) differential coupling device can also be arranged between the transmission device or its transverse differential output component and the transverse differential.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Getriebeeinrichtung zwei, vorzugsweise miteinander gekoppelte, Planetengetriebe umfassen. Beispielsweise kann die Getriebeeinrichtung ein erstes Planetengetriebe und ein zweites Planetengetriebe aufweisen. Hierbei kann das erste Planetengetriebe ein erstes Ringrad, ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetenträger und mehrere erste Planetenräder aufweisen. Ferner kann das zweite Planetengetriebe ein zweites Ringrad, ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetenträger und mehrere zweite Planetenräder aufweisen. Über das erste Planetengetriebe kann die rotierende elektrische Maschine z. B. mit dem Querdifferential trieblich verbunden oder verbindbar sein, während über das zweite Planetengetriebe die rotierende elektrische Maschine z. B. mit der ersten Radwelle trieblich verbunden oder verbindbar sein kann.In a preferred embodiment, the transmission device can comprise two planetary gears, preferably coupled to one another. For example, the transmission device can have a first planetary gear and a second planetary gear. The first planetary gear can have a first ring gear, a first sun gear, a first planet carrier and a plurality of first planet gears. Furthermore, the second planetary gear can have a second ring gear, a second sun gear, a second planet carrier and a plurality of second planet gears. The rotating electrical machine can be or can be connected to the transverse differential via the first planetary gear, for example, while the rotating electrical machine can be or can be connected to the first wheel shaft via the second planetary gear.

In einer möglichen Ausgestaltung kann dabei das erste Ringrad mit der Achsbrücke fest verbunden sein. Der erste Planetenträger kann mit dem Querdifferential verbunden sein. Beispielsweise kann der erste Planetenträger mit dem Differentialkorb des Querdifferentials und/oder einem, mit dem Differentialkorb fest verbundenen, Tellerrad des Querdifferentials drehfest verbunden sein. Das erste Sonnenrad kann um die erste Radwelle herum angeordnet sein. Die mehreren ersten Planetenräder können auf dem ersten Planetenträger drehbar gelagert sein und mit dem ersten Ringrad und dem ersten Sonnenrad in kämmenden Eingriff stehen. Das zweite Ringrad kann um die erste Radwelle herum drehbar angeordnet sein und mit der rotierenden elektrischen Maschine trieblich verbunden oder verbindbar sein. Der zweite Planetenträger kann mit der ersten Radwelle drehfest verbunden sein. Das zweite Sonnenrad kann um die erste Radwelle herum angeordnet sein und mit dem ersten Sonnenrad drehfest verbunden bzw. gekoppelt sein. Die mehreren zweiten Planetenräder können auf dem zweiten Planetenträger drehbar gelagert sein und mit dem zweiten Ringrad und dem zweiten Sonnenrad in kämmenden Eingriff stehen.In one possible embodiment, the first ring gear can be firmly connected to the axle bridge. The first planet carrier can be connected to the transverse differential. For example, the first planet carrier can be connected in a rotationally fixed manner to the differential carrier of the transverse differential and/or to a ring gear of the transverse differential that is firmly connected to the differential carrier. The first sun gear can be arranged around the first wheel shaft. The plurality of first planet gears can be rotatably mounted on the first planet carrier and can be in meshing engagement with the first ring gear and the first sun gear. The second ring gear can be arranged rotatably around the first wheel shaft and can be or can be connected to the rotating electrical machine. The second planet carrier can be rotationally fixedly connected to the first wheel shaft. The second sun gear can be arranged around the first wheel shaft and can be rotationally fixedly connected or coupled to the first sun gear. The plurality of second planet gears can be rotatably mounted on the second planet carrier and can be in meshing engagement with the second ring gear and the second sun gear.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung kann das erste Ringrad um die erste Radwelle herum angeordnet sein. Der erste Planetenträger kann mit dem Querdifferential verbunden sein. Beispielsweise kann der erste Planetenträger mit dem Differentialkorb des Querdifferentials und/oder einem, mit dem Differentialkorb fest verbundenen, Tellerrad des Querdifferentials drehfest verbunden sein. Das erste Sonnenrad kann um die erste Radwelle herum angeordnet sein und mit der rotierenden elektrischen Maschine trieblich verbunden oder verbindbar sein. Die mehreren ersten Planetenräder können auf dem ersten Planetenträger drehbar gelagert sein und mit dem ersten Ringrad und dem ersten Sonnenrad in kämmenden Eingriff stehen. Das zweite Ringrad kann um die erste Radwelle herum drehbar angeordnet sein und mit dem ersten Ringrad drehfest verbunden bzw. gekoppelt sein. Der zweite Planetenträger kann mit der ersten Radwelle drehfest verbunden sein. Das zweite Sonnenrad kann mit der Achsbrücke fest gekoppelt sein. Die mehreren zweiten Planetenräder können auf dem zweiten Planetenträger drehbar gelagert sein und mit dem zweiten Ringrad und dem zweiten Sonnenrad in kämmenden Eingriff stehen.In a further possible embodiment, the first ring gear can be arranged around the first wheel shaft. The first planet carrier can be connected to the transverse differential. For example, the first planet carrier can be connected in a rotationally fixed manner to the differential carrier of the transverse differential and/or to a ring gear of the transverse differential that is firmly connected to the differential carrier. The first sun gear can be arranged around the first wheel shaft and can be or can be connected in a driving manner to the rotating electrical machine. The plurality of first planet gears can be rotatably mounted on the first planet carrier and can be in meshing engagement with the first ring gear and the first sun gear. The second ring gear can be rotatably arranged around the first wheel shaft and can be connected or coupled to the first ring gear in a rotationally fixed manner. The second planet carrier can be connected in a rotationally fixed manner to the first wheel shaft. The second sun gear can be firmly coupled to the axle bridge. The plurality of second planet gears can be rotatably mounted on the second planet carrier and can be in meshing engagement with the second ring gear and the second sun gear.

Nach einem weiteren Aspekt kann die rotierende elektrische Maschine ein Gehäuse (z. B. aus Metall) aufweisen. Das Gehäuse kann einen (z. B. gehäuseseitigen) Gehäuseabschnitt (z. B. einen Flanschabschnitt) zum Verbinden mit einem bzw. dem Befestigungsabschnitt der Achsbrücke aufweisen. Bevorzugt werden somit Teile der Fahrzeugachse, z. B. die erste und zweite Radwelle und das Querdifferential, von der Achsbrücke umhaust, während die rotierende elektrische Maschine und ggf. weitere Komponenten (s.u.) von dem Gehäuse der rotierenden elektrischen Maschine umhaust werden. Wie nachfolgend noch eingehender beschrieben wird, kann dadurch auf vorteilhafte Weise ein modularer Ansatz zum Fertigen der Fahrzeugstarrachse ermöglicht werden.According to a further aspect, the rotating electrical machine can have a housing (e.g. made of metal). The housing can have a housing section (e.g. on the housing side) (e.g. a flange section) for connecting to a fastening section of the axle bridge. Preferably, parts of the vehicle axle, e.g. the first and second wheel shafts and the transverse differential, are thus enclosed by the axle bridge, while the rotating electrical machine and possibly other components (see below) are enclosed by the housing of the rotating electrical machine. As will be described in more detail below, this can advantageously enable a modular approach to manufacturing the vehicle rigid axle.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Getriebeeinrichtung zumindest teilweise in dem Gehäuse angeordnet sein. Beispielsweise können zumindest Teile der Getriebeeinrichtung von dem Gehäuse getragen bzw. an dem Gehäuse (z. B. an dessen Innenwand) gelagert sein. Zudem oder alternativ kann die Getriebeeinrichtung auch zumindest teilweise außerhalb der Achsbrücke angeordnet sein. Bevorzugt ist die Getriebeeinrichtung somit nicht vollständig in der Achsbrücke aufgenommen. Durch das Integrieren der Getriebeeinrichtung bzw. Teile der Getriebeeinrichtung in das Gehäuse kann auf vorteilhafte Weise ein, z. B. an die Achsbrücke anflanschbares, Modul bereitgestellt werden, über das sich eine Torque-Vectoring Funktionalität einfach in eine ggf. bereits vorhandene Achsbrücke integrieren lässt.According to a further aspect, the transmission device can be arranged at least partially in the housing. For example, at least parts of the transmission device can be carried by the housing or mounted on the housing (e.g. on its inner wall). In addition or alternatively, the transmission device can also be arranged at least partially outside the axle bridge. Preferably, the transmission device is therefore not completely accommodated in the axle bridge. By integrating the transmission device or By integrating parts of the transmission device into the housing, a module can be advantageously provided, e.g. one that can be flanged onto the axle bridge, via which a torque vectoring functionality can be easily integrated into an existing axle bridge.

Nach einem weiteren Aspekt kann die Fahrzeugachse eine Kupplungseinrichtung (z. B. eine Reibkupplungseinrichtung) aufweisen. Die Kupplungseinrichtung kann ausgebildet sein, in einem ersten Kupplungszustand die rotierende elektrische Maschine mit der ersten Radwelle und/oder dem Querdifferential trieblich zu verbinden und in einem zweiten Kupplungszustand die rotierende elektrische Maschine von der ersten Radwelle und/oder dem Querdifferential trieblich zu trennen. Die Kupplungseinrichtung kann bspw. eine zwischen der Getriebeeinrichtung und der ersten Radwelle angeordnete Rad-Kupplungseinrichtung aufweisen. Zudem oder alternativ kann die Kupplungseinrichtung auch eine zwischen der Getriebeeinrichtung und dem Querdifferential angeordnete Differential-Kupplungseinrichtung aufweisen. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch z. B. in Betriebszuständen, in welchen kein Torque-Vectoring benötigt wird (z. B. während einer Geradeausfahrt auf einer Autobahn) eine vollständige Entkopplung der rotierenden elektrischen Maschine vom Antriebsstrang realisieren. In einer möglichen Ausführungsform ist die Kupplungseinrichtung außerhalb der Achsbrücke, z. B. in dem Gehäuse der rotierenden elektrischen Maschine, angeordnet.According to a further aspect, the vehicle axle can have a clutch device (e.g. a friction clutch device). The clutch device can be designed to drive the rotating electric machine to the first wheel shaft and/or the transverse differential in a first clutch state and to drive the rotating electric machine to the first wheel shaft and/or the transverse differential in a second clutch state. The clutch device can, for example, have a wheel clutch device arranged between the transmission device and the first wheel shaft. In addition or alternatively, the clutch device can also have a differential clutch device arranged between the transmission device and the transverse differential. In an advantageous manner, this can, for example, realize complete decoupling of the rotating electric machine from the drive train in operating states in which no torque vectoring is required (e.g. while driving straight ahead on a motorway). In one possible embodiment, the clutch device is arranged outside the axle bridge, e.g. in the housing of the rotating electric machine.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Fahrzeugachse eine Differentialsperre aufweisen. Die Differentialsperre kann ausgebildet sein, die erste Radwelle und die zweite Radwelle drehfest miteinander zu koppeln. Beispielsweise kann die Differentialsperre hierbei für ein Blockieren der rotierenden elektrischen Maschine bzw. für ein Blockieren einer Drehung eines Rotors der rotierenden elektrischen Maschine ausgebildet sein. Hierzu kann die Differentialsperre bspw. eine Kupplung und/oder Bremse (für einen Form- und/oder Kraftschluss) aufweisen. Bevorzugt ist die Differentialsperre außerhalb der Achsbrücke, z. B. in dem Gehäuse der rotierenden elektrischen Maschine, angeordnet.According to a further aspect, the vehicle axle can have a differential lock. The differential lock can be designed to couple the first wheel shaft and the second wheel shaft to one another in a rotationally fixed manner. For example, the differential lock can be designed to block the rotating electrical machine or to block a rotation of a rotor of the rotating electrical machine. For this purpose, the differential lock can have, for example, a clutch and/or brake (for a positive and/or non-positive connection). The differential lock is preferably arranged outside the axle bridge, e.g. in the housing of the rotating electrical machine.

Nach einem weiteren Aspekt kann die Fahrzeugachse eine Invertereinheit zur Erzeugung von Drehstrom aufweisen. Beispielsweise kann die Invertereinheit ausgebildet sein, eine von einer Batterieeinrichtung des Nutzfahrzeugs bereitgestellte Gleichspannung in eine Wechselspannung zu wandeln. Vorzugsweise dient die Wechselspannung bzw. der Drehstrom zum Antrieb der rotierenden elektrischen Maschine. In einer Ausführungsform ist die Invertereinheit (z. B. zusammen mit einem Stator und Rotor der rotierenden elektrischen Maschine) in dem Gehäuse der rotierenden elektrischen Maschine aufgenommen.According to a further aspect, the vehicle axle can have an inverter unit for generating three-phase current. For example, the inverter unit can be designed to convert a direct voltage provided by a battery device of the commercial vehicle into an alternating voltage. Preferably, the alternating voltage or the three-phase current is used to drive the rotating electrical machine. In one embodiment, the inverter unit (e.g. together with a stator and rotor of the rotating electrical machine) is accommodated in the housing of the rotating electrical machine.

Weiterhin betrifft die Offenbarung ein Nutzfahrzeug. Unter einem Nutzfahrzeug kann dabei im Allgemeinen bspw. ein Fahrzeug verstanden werden, das durch seine Bauart und Einrichtung speziell zur Beförderung von Personen, zum Transport von Gütern oder zum Ziehen von Anhängerfahrzeugen ausgelegt ist. Beispielsweise kann das Nutzfahrzeug ein Lastkraftwagen, ein Sattelschlepper, ein Baustellenfahrzeug, ein Omnibus und/oder eine landwirtschaftliche Maschine (z. B. ein Traktor) sein.The disclosure also relates to a commercial vehicle. A commercial vehicle can generally be understood as a vehicle which, due to its design and equipment, is specifically designed for transporting people, transporting goods or towing trailers. For example, the commercial vehicle can be a truck, a semi-trailer, a construction vehicle, a bus and/or an agricultural machine (e.g. a tractor).

Das Nutzfahrzeug weist eine Fahrzeugstarrachse auf, wie sie in diesem Dokument beschrieben ist. Entsprechend sollen die in diesem Dokument im Zusammenhang mit der Fahrzeugstarrachse beschriebenen Merkmale auch im Zusammenhang mit dem Nutzfahrzeug offenbart und beanspruchbar sein. Beispielsweise kann die Fahrzeugstarrachse als eine Hinterachse des Nutzfahrzeugs ausgebildet sein. Ferner kann das Nutzfahrzeug eine Antriebseinrichtung (z. B. eine Brennkraftmaschine und/oder einen Elektromotor) zum Erzeugen eines Antriebsmoments (z. B. zum Vortrieb des Nutzfahrzeugs) aufweisen. Die Antriebseinrichtung kann trieblich mit dem Eingangselement der Fahrzeugstarrachse verbunden oder verbindbar sein. Bevorzugt ist die rotierende elektrische Maschine hingegen nicht unmittelbar mit dem Eingangselement verbunden.The commercial vehicle has a rigid vehicle axle as described in this document. Accordingly, the features described in this document in connection with the rigid vehicle axle should also be disclosed and claimable in connection with the commercial vehicle. For example, the rigid vehicle axle can be designed as a rear axle of the commercial vehicle. Furthermore, the commercial vehicle can have a drive device (e.g. an internal combustion engine and/or an electric motor) for generating a drive torque (e.g. for propelling the commercial vehicle). The drive device can be or can be connected to the input element of the rigid vehicle axle. Preferably, however, the rotating electric machine is not directly connected to the input element.

Gemäß einem Aspekt kann das die rotierende elektrische Maschine in Fahrzeuglängsrichtung hinter oder vor der Achsbrücke angeordnet sein. Beispielsweise kann die rotierende elektrische Maschine an einem mittleren und (bzgl. der Fahrzeuglängsrichtung) hinteren Bereich der Achsbrücke befestigt sein.According to one aspect, the rotating electric machine can be arranged behind or in front of the axle bridge in the vehicle's longitudinal direction. For example, the rotating electric machine can be attached to a middle and (with respect to the vehicle's longitudinal direction) rear region of the axle bridge.

Zudem oder alternativ kann die rotierende elektrische Maschine eine, um eine Rotationsachse drehbare, Rotorwelle aufweisen, die quer zur Fahrzeuglängsrichtung orientiert sein kann. Beispielsweise kann die rotierende elektrische Maschine quer zur Fahrzeuglängsrichtung im Nutzfahrzeug eingebaut sein bzw. als Quermotor ausgebildet sein.In addition or alternatively, the rotating electrical machine can have a rotor shaft that can rotate about a rotation axis and can be oriented transversely to the vehicle's longitudinal direction. For example, the rotating electrical machine can be installed in the commercial vehicle transversely to the vehicle's longitudinal direction or can be designed as a transverse motor.

Nach einem weiteren Aspekt kann das Nutzfahrzeug eine (z. B. als eine gelenkte Vorderachse ausgebildete) Fahrzeugachse bzw. weitere Fahrzeugachse aufweisen. Diese Fahrzeugachse kann einen hydrostatischen Hilfsantrieb aufweisen. Der hydrostatische Hilfsantrieb kann bspw. bei Bedarf bzw. vorübergehend zur Unterstützung eines Vortriebs durch die Fahrzeugstarrachse zuschaltbar sein. Bevorzugt umfasst der hydrostatische Hilfsantrieb mehrere Hydraulikmotoren, die z. B. jeweils einem Rad (z. B. Vorderrad) des Nutzfahrzeugs zugeordnet sind.According to a further aspect, the commercial vehicle can have a vehicle axle (e.g. designed as a steered front axle) or another vehicle axle. This vehicle axle can have a hydrostatic auxiliary drive. The hydrostatic auxiliary drive can, for example, be switched on as needed or temporarily to support propulsion by the vehicle's rigid axle. Preferably, the hydrostatic auxiliary drive comprises several hydraulic motors, each of which, for example, assigned to a wheel (e.g. front wheel) of the commercial vehicle.

Ferner kann das Nutzfahrzeug eine Steuereinrichtung (z. B. ein Steuergerät) aufweisen, die ausgebildet ist, den hydrostatischen Hilfsantrieb und die rotierende elektrische Maschine in Abhängigkeit mindestens einer Betriebsgröße des Nutzfahrzeugs (z. B. Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeugbeschleunigung, Achslastverteilung und/oder Differenzdrehzahl zwischen Rädern des Nutzfahrzeugs) gemeinsam (z. B. aufeinander abgestimmt) zu betreiben. Auf vorteilhafte Weise kann so durch ein Koordinieren des Haupt- und Hilfsantriebs eine effektive Gierregelung des Nutzfahrzeugs bereitgestellt werden.Furthermore, the commercial vehicle can have a control device (e.g. a control unit) which is designed to operate the hydrostatic auxiliary drive and the rotating electric machine together (e.g. coordinated with one another) depending on at least one operating variable of the commercial vehicle (e.g. vehicle speed, vehicle acceleration, axle load distribution and/or differential speed between wheels of the commercial vehicle). In an advantageous manner, effective yaw control of the commercial vehicle can be provided by coordinating the main and auxiliary drives.

Ferner betrifft die Offenbarung ein modulares Fahrzeugstarrachsensystem für ein Nutzfahrzeug. Das modulare Fahrzeugstarrachsensystem weist hierbei eine Fahrzeugstarrachse auf, die wahlweise als eine erste Fahrzeugstarrachse (die z. B. einen Torque-Vectoring-Betrieb ermöglicht) oder (bzw. und) als eine zweite Fahrzeugstarrachse (die z. B. keinen entsprechenden Torque-Vectoring-Betrieb ermöglicht) anpassbar ist. Bei der Fahrzeugstarrachse kann es sich bspw. um eine Fahrzeugstarrachse wie hierin offenbart handeln. Entsprechend sollen die in diesem Dokument im Zusammenhang mit der Fahrzeugstarrachse beschriebenen Merkmale auch im Zusammenhang mit dem modularen Fahrzeugstarrachsensystem offenbart und beanspruchbar sein.The disclosure further relates to a modular vehicle rigid axle system for a commercial vehicle. The modular vehicle rigid axle system has a vehicle rigid axle that can be adapted either as a first vehicle rigid axle (which, for example, enables torque vectoring operation) or (or and) as a second vehicle rigid axle (which, for example, does not enable corresponding torque vectoring operation). The vehicle rigid axle can, for example, be a vehicle rigid axle as disclosed herein. Accordingly, the features described in this document in connection with the vehicle rigid axle should also be disclosed and claimable in connection with the modular vehicle rigid axle system.

So können die erste Fahrzeugstarrachse und die zweite Fahrzeugstarrachse jeweils aufweisen: ein Eingangselement zum Empfangen eines von einer Antriebseinrichtung (z. B. einer Brennkraftmaschine) erzeugten Antriebsmoments; eine erste Radwelle und eine zweite Radwelle, die trieblich mit Rädern des Nutzfahrzeugs verbindbar sind; ein Querdifferential, das trieblich mit dem Eingangselement, der ersten Radwelle und der zweiten Radwelle verbunden ist, vorzugsweise zum Verteilen des eingekoppelten Antriebsmoments auf die erste Radwelle und die zweite Radwelle; und eine Achsbrücke, in der die erste Radwelle, die zweite Radwelle und das Querdifferential aufgenommen sind. Das Eingangselement, die erste Radwelle, die zweite Radwelle, das Querdifferential und/oder die Achsbrücke der ersten Fahrzeugstarrachse und der zweiten Fahrzeugstarrachse sind dabei gleich ausgebildet (z. B. als Gleichteile ausgebildet).The first rigid vehicle axle and the second rigid vehicle axle can each have: an input element for receiving a drive torque generated by a drive device (e.g. an internal combustion engine); a first wheel shaft and a second wheel shaft that can be driven to wheels of the commercial vehicle; a transverse differential that is driven to the input element, the first wheel shaft and the second wheel shaft, preferably for distributing the coupled drive torque to the first wheel shaft and the second wheel shaft; and an axle bridge in which the first wheel shaft, the second wheel shaft and the transverse differential are accommodated. The input element, the first wheel shaft, the second wheel shaft, the transverse differential and/or the axle bridge of the first rigid vehicle axle and the second rigid vehicle axle are designed identically (e.g. designed as identical parts).

Dies hat den Vorteil, dass durch Verwendung vieler Gleichteile die Produktionskosten für die erste und zweite Fahrzeugstarrachse erheblich gesenkt werden können. Damit können auch Fahrzeugstarrachsen in kleinen Stückzahlen kosteneffizient produziert werden. Dies kann insbesondere beim Übergang von Nutzfahrzeugen ohne entsprechende Torque-Vectoring-Funktionalität zu Nutzfahrzeugen mit entsprechender Torque-Vectoring-Funktionalität von Bedeutung sein.This has the advantage that the production costs for the first and second rigid vehicle axles can be reduced considerably by using many identical parts. This means that rigid vehicle axles can also be produced cost-efficiently in small quantities. This can be particularly important when transitioning from commercial vehicles without the corresponding torque vectoring functionality to commercial vehicles with the corresponding torque vectoring functionality.

Vorzugsweise weist nur die erste Fahrzeugstarrachse ferner eine, vorzugsweise ausschließlich eine, rotierende elektrische Maschine (z. B. einen Drehstrommotor) auf, die (z. B. über eine Getriebeeinrichtung) mit der ersten Radwelle und/oder dem Querdifferential der ersten Fahrzeugstarrachse trieblich verbunden oder verbindbar ist. Bevorzugt dient diese rotierende elektrische Maschine zum Variieren des auf die erste Radwelle und/oder auf die zweite Radwelle der ersten Fahrzeugstarrachse verteilten Antriebsmoments, z. B. zum Ermöglichen eines Torque-Vectoring-Betriebs. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die rotierende elektrische Maschine (z. B. mittig und/oder außen) an der Achsbrücke der ersten Fahrzeugstarrachse befestigt und/oder getragen ist.Preferably, only the first rigid vehicle axle further comprises one, preferably exclusively one, rotating electrical machine (e.g. a three-phase motor) which is or can be connected (e.g. via a transmission device) to the first wheel shaft and/or the transverse differential of the first rigid vehicle axle. Preferably, this rotating electrical machine is used to vary the drive torque distributed to the first wheel shaft and/or to the second wheel shaft of the first rigid vehicle axle, e.g. to enable torque vectoring operation. In this case, it can be provided that the rotating electrical machine is fastened and/or carried (e.g. centrally and/or externally) to the axle bridge of the first rigid vehicle axle.

Insgesamt kann dadurch auf vorteilhafte Weise ein Modulbausystem für Fahrzeugstarrachsen, die entweder mit einer rotierenden elektrischen Maschine für Nutzfahrzeuge mit einer Torque-Vectoring-Funktionalität oder ohne rotierende elektrische Maschine für Nutzfahrzeuge ohne eine entsprechende Torque-Vectoring-Funktionalität, bereitgestellt werden. Mittels eines derartigen Modulbausystems können auf vorteilhafte Weise Produktionskosten erheblich gesenkt werden.Overall, this makes it possible to advantageously provide a modular construction system for rigid vehicle axles that are either provided with a rotating electric machine for commercial vehicles with a torque vectoring functionality or without a rotating electric machine for commercial vehicles without a corresponding torque vectoring functionality. By means of such a modular construction system, production costs can be reduced considerably in an advantageous manner.

Gemäß einem Aspekt kann dabei nur die erste Fahrzeugstarrachse eine Getriebeeinrichtung aufweisen, über die die rotierende elektrische Maschine mit der ersten Radwelle und/oder dem Querdifferential trieblich verbunden oder verbindbar ist.According to one aspect, only the first rigid vehicle axle can have a transmission device via which the rotating electric machine is or can be connected in a driving manner to the first wheel shaft and/or the transverse differential.

Zudem oder alternativ kann auch nur die erste Fahrzeugstarrachse eine Kupplungseinrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, in einem ersten Kupplungszustand die rotierende elektrische Maschine mit der ersten Radwelle und/oder dem Querdifferential trieblich zu verbinden und in einem zweiten Kupplungszustand die rotierende elektrische Maschine von der ersten Radwelle und/oder dem Querdifferential trieblich zu trennen.In addition or alternatively, only the first rigid vehicle axle can have a coupling device which is designed to drive-connect the rotating electric machine to the first wheel shaft and/or the transverse differential in a first coupling state and to drive-disconnect the rotating electric machine from the first wheel shaft and/or the transverse differential in a second coupling state.

Zudem oder alternativ kann auch nur die erste Fahrzeugstarrachse eine Invertereinheit zur Erzeugung von Drehstrom aufweisen.In addition or alternatively, only the first rigid vehicle axle can have an inverter unit for generating three-phase current.

Zudem oder alternativ können die erste Fahrzeugstarrachse und die zweite Fahrzeugstarrachse jeweils einen Befestigungsabschnitt (z. B. einen Flanschabschnitt), vorzugsweise zum Anbringen der rotierenden elektrischen Maschine, aufweisen. Während bei der erste Fahrzeugstarrachse die rotierenden elektrischen Maschine an dem Befestigungsabschnitt (tatsächlich) befestigt (z. B. angeflanscht) und/oder getragen sein kann, kann bei der zweiten Fahrzeugstarrachse der entsprechende Befestigungsabschnitt blindgeflanscht und/oder verblendet sein.In addition or alternatively, the first rigid vehicle axle and the second rigid vehicle axle can each have a fastening section (e.g. a flange section), preferably for attaching the rotating electrical machine. While in the first rigid vehicle axle the rotating electrical machine can be (actually) fastened (e.g. flanged) and/or carried to the fastening section, in the case of the second rigid vehicle axle the corresponding fastening section can be blind-flanged and/or covered.

Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

  • 1A eine schematische Seitenansicht einer Achsbrücke einer Fahrzeugstarrachse für ein Nutzfahrzeug gemäß einer Ausführungsform ohne montierte rotierende elektrische Maschine;
  • 1B eine perspektivische Ansicht einer Achsbrücke einer Fahrzeugstarrachse für ein Nutzfahrzeug gemäß einer Ausführungsform mit montierter rotierender elektrischer Maschine;
  • 1C eine schematische Darstellung einer rotierenden elektrischen Maschine zur Anbringung an eine Fahrzeugstarrachse gemäß einer Ausführungsform;
  • 2A eine schematische Darstellung einer Fahrzeugstarrachse für ein Nutzfahrzeug gemäß einer Ausführungsform;
  • 2B eine schematische Darstellung einer Fahrzeugstarrachse für ein Nutzfahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform;
  • 3 eine schematische Darstellung eines Nutzfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform; und
  • 4 eine schematische Darstellung eines modularen Fahrzeugstarrachsensystems gemäß einer Ausführungsform.
The embodiments and features described above can be combined with one another as desired. Further details and advantages are described below with reference to the attached drawings. They show:
  • 1A a schematic side view of an axle bridge of a rigid vehicle axle for a commercial vehicle according to an embodiment without a mounted rotating electric machine;
  • 1B a perspective view of an axle bridge of a rigid vehicle axle for a commercial vehicle according to an embodiment with a mounted rotating electric machine;
  • 1C a schematic representation of a rotating electric machine for attachment to a vehicle rigid axle according to an embodiment;
  • 2A a schematic representation of a rigid vehicle axle for a commercial vehicle according to an embodiment;
  • 2B a schematic representation of a rigid vehicle axle for a commercial vehicle according to a further embodiment;
  • 3 a schematic representation of a commercial vehicle according to an embodiment; and
  • 4 a schematic representation of a modular vehicle rigid axle system according to an embodiment.

Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen zumindest teilweise überein, sodass ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsformen bzw. Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.The embodiments shown in the figures correspond at least partially, so that similar or identical parts are provided with the same reference numerals and for their explanation reference is also made to the description of the other embodiments or figures in order to avoid repetition.

Die Figuren zeigen zumindest ausschnittsweise eine Fahrzeugstarrachse 10 für ein Nutzfahrzeug 20. Die Fahrzeugstarrachse 10 kann bspw. als (z. B. nicht lenkbare) Hinterachse bei einem Nutzfahrzeug 20, wie z. B. einem Lastkraftwagen oder Omnibus, verwendet werden. The figures show at least a section of a rigid vehicle axle 10 for a commercial vehicle 20. The rigid vehicle axle 10 can be used, for example, as a (e.g. non-steerable) rear axle in a commercial vehicle 20, such as a truck or bus.

Die Fahrzeugstarrachse 10 weist ein Eingangselement 11, eine erste Radwelle 12a, eine zweite Radwelle 12b, ein Querdifferential 13, eine Achsbrücke 14 und eine rotierende elektrische Maschine 15 auf (vgl. z. B. 2A und 2B).The vehicle rigid axle 10 has an input element 11, a first wheel shaft 12a, a second wheel shaft 12b, a transverse differential 13, an axle bridge 14 and a rotating electric machine 15 (see e.g. 2A and 2B) .

Das Eingangselement 11 dient bevorzugt zum Empfangen eines von einer Antriebseinrichtung 22 (z. B. von einer Brennkraftmaschine und/oder von einem Elektromotor) des Nutzfahrzeugs 20 erzeugten Antriebsmoments. Das Eingangselement 11, die erste Radwelle 12a und die zweite Radwelle 12b sind mit dem Querdifferential 13 (z. B. in Form eines Verteilergetriebes) trieblich verbunden.The input element 11 preferably serves to receive a drive torque generated by a drive device 22 (e.g. by an internal combustion engine and/or by an electric motor) of the commercial vehicle 20. The input element 11, the first wheel shaft 12a and the second wheel shaft 12b are drivingly connected to the transverse differential 13 (e.g. in the form of a transfer case).

Beispielsweise kann das Querdifferential 13 einen Differentialkorb 13a, im Differentialkorb 13a gelagerte Ausgleichsräder 13b, ein erstes Achswellenrad 13c.1 und ein zweites Achswellenrad 13c.2 umfassen (vgl. z. B. 2A und 2B). Das erste Achswellenrad 13c.1 kann dabei (drehfest) mit der ersten Radwelle 12a verbunden sein. Das zweite Achswellenrad 13c.2 kann (drehfest) mit der zweiten Radwelle 12b verbunden sein. Das erste Achswellenrad 13c.1 und/oder das zweite Achswellenrad 13c.2 können in kämmenden Eingriff mit den Ausgleichsrädern 13b stehen. Bevorzugt dient das Querdifferential 13 zum Verteilen des empfangenen Antriebsmoments auf die erste Radwelle 12a und die zweite Radwelle 12b.For example, the transverse differential 13 may comprise a differential cage 13a, differential gears 13b mounted in the differential cage 13a, a first axle shaft gear 13c.1 and a second axle shaft gear 13c.2 (see e.g. 2A and 2B) The first axle shaft gear 13c.1 can be connected (in a rotationally fixed manner) to the first wheel shaft 12a. The second axle shaft gear 13c.2 can be connected (in a rotationally fixed manner) to the second wheel shaft 12b. The first axle shaft gear 13c.1 and/or the second axle shaft gear 13c.2 can be in meshing engagement with the differential gears 13b. The transverse differential 13 is preferably used to distribute the received drive torque to the first wheel shaft 12a and the second wheel shaft 12b.

Das Eingangselement 11, die erste Radwelle 12a, die zweite Radwelle 12b, und/oder das Querdifferential 13 können dabei zumindest abschnittsweise in der Achsbrücke 14 aufgenommen sein.The input element 11, the first wheel shaft 12a, the second wheel shaft 12b, and/or the transverse differential 13 can be accommodated in the axle bridge 14, at least in sections.

Die Achsbrücke 14 kann ein unbeweglicher und/oder starrer Hohlkörper sein (vgl. 1A). Die Achsbrücke 14 bzw. der Hohlkörper kann z. B. aus (z. B. biegesteifen) Stahl sein. Über die Achsbrücke 14 können zwei Radträger 16 der Fahrzeugstarrachse 10 (z. B. fest) miteinander verbunden sein (vgl. 3). In einer Ausführungsform kann die Achsbrücke 14 zwei miteinander verbundene (z. B. verschweißte) Achsbrückenschalen (z. B. Achsbrückenhalbschalen) aufweisen. Die Achsbrücke 14 bzw. die zwei Achsbrückenschalen können dabei einen Aufnahmeraum der Achsbrücke begrenzen bzw. umschließen. In diesem Aufnahmerahm können das Eingangselement 11, die erste Radwelle 12a, die zweite Radwelle 12b, und/oder das Querdifferential 13 zumindest abschnittsweise angeordnet sein.The axle bridge 14 can be an immovable and/or rigid hollow body (cf. 1A) . The axle bridge 14 or the hollow body can be made of (e.g. rigid) steel. Two wheel carriers 16 of the vehicle's rigid axle 10 can be connected to one another (e.g. permanently) via the axle bridge 14 (cf. 3 ). In one embodiment, the axle bridge 14 can have two interconnected (e.g. welded) axle bridge shells (e.g. axle bridge half shells). The axle bridge 14 or the two axle bridge shells can delimit or enclose a receiving space of the axle bridge. The input element 11, the first wheel shaft 12a, the second wheel shaft 12b, and/or the transverse differential 13 can be arranged at least in sections in this receiving frame.

Die rotierende elektrische Maschine 15 (z. B. ein Drehstrommotor) ist demgegenüber bevorzugt außerhalb der Achsbrücke 14 angeordnet (vgl. 1B). So kann die rotierende elektrische Maschine 15 (z. B. mittig) außen an der Achsbrücke 14 (z. B. lösbar) befestigt (z. B. angeschraubt) sein. Die rotierende elektrische Maschine 15 kann bspw. in Fahrzeuglängsrichtung L hinter der Achsbrücke 14 angeordnet sein (vgl. 3). Die rotierende elektrische Maschine 15 kann von der Achsbrücke 14 gehalten bzw. von der Achsbrücke 14 getragen sein. Die Achsbrücke 14 kann dazu einen (ersten) Befestigungsabschnitt 14a (z. B. einen Flanschabschnitt) aufweisen. Wie beispielhaft in 1A dargestellt ist, kann der (erste) Befestigungsabschnitt 14a in einem mittleren Bereich der Achsbrücke 14 angeordnet sein. Ferner kann die Achsbrücke 14 (z. B. stirnseitig) weitere Befestigungsabschnitte (z. B. weitere Flanschabschnitte) zur Anbringung der Radträger 16 aufweisen.The rotating electrical machine 15 (e.g. a three-phase motor) is preferably arranged outside the axle bridge 14 (cf. 1B) . The rotating electrical machine 15 can be fastened (e.g. screwed) (e.g. in the middle) to the outside of the axle bridge 14 (e.g. detachably). The rotating electrical machine 15 can be arranged, for example, in the vehicle's longitudinal direction L behind the axle bridge 14 (cf. 3 ). The rotating electric The mechanical machine 15 can be held by the axle bridge 14 or carried by the axle bridge 14. The axle bridge 14 can have a (first) fastening section 14a (e.g. a flange section). As shown by way of example in 1A As shown, the (first) fastening section 14a can be arranged in a central region of the axle bridge 14. Furthermore, the axle bridge 14 (e.g. on the front side) can have further fastening sections (e.g. further flange sections) for attaching the wheel carriers 16.

Die rotierende elektrische Maschine 15 kann einen zum (ersten) Befestigungsabschnitt 14a der Achsbrücke 14 korrespondierenden (zweiten) Befestigungsabschnitt 15a aufweisen (vgl. 1C). Der (erste) Befestigungsabschnitt 14a der Achsbrücke 14 und der (zweite) Befestigungsabschnitt 15a der rotierenden elektrischen Maschine 15 können bspw. mittels Befestigungselementen (z. B. Schrauben) kraft- und/oder formschlüssig miteinander verbindbar sein und/oder zum Übertragen einer von der rotierenden elektrischen Maschine 15 ausgeübten Last, vorzugsweise Gewichtskraft, von der rotierenden elektrischen Maschine 15 auf die Achsbrücke 14 ausgebildet sein.The rotating electrical machine 15 can have a (second) fastening section 15a corresponding to the (first) fastening section 14a of the axle bridge 14 (cf. 1C ). The (first) fastening section 14a of the axle bridge 14 and the (second) fastening section 15a of the rotating electrical machine 15 can be connected to one another in a force-fitting and/or form-fitting manner, for example by means of fastening elements (e.g. screws) and/or can be designed to transmit a load exerted by the rotating electrical machine 15, preferably a weight force, from the rotating electrical machine 15 to the axle bridge 14.

Die rotierende elektrische Maschine 15 kann ein Gehäuse 15c (z. B. ein Metallgehäuse) aufweisen bzw. von einem Gehäuse 15c umhaust sein (vgl. z. B. 1B und 1C). Das Gehäuse 15c kann einen Gehäuseabschnitt 15c.1 (z. B. in Form eines gehäuseseitigen Flanschabschnitts) zum Verbinden mit einem Befestigungsabschnitt 14a der Achsbrücke 14 aufweisen. Entsprechend kann der Gehäuseabschnitt 15c.1 den (zweiten) Befestigungsabschnitt 15a der rotierende elektrische Maschine 15 bilden. Das Gehäuse 15c der rotierende elektrische Maschine 15 kann dabei (z. B. über den Gehäuseabschnitt 15c.1) an der Achsbrücke 14 z. B. angeschraubt und/oder angenietet sein.The rotating electrical machine 15 can have a housing 15c (e.g. a metal housing) or can be enclosed by a housing 15c (see e.g. 1B and 1C ). The housing 15c can have a housing section 15c.1 (e.g. in the form of a flange section on the housing side) for connection to a fastening section 14a of the axle bridge 14. Accordingly, the housing section 15c.1 can form the (second) fastening section 15a of the rotating electrical machine 15. The housing 15c of the rotating electrical machine 15 can be screwed and/or riveted to the axle bridge 14 (e.g. via the housing section 15c.1).

Die rotierende elektrische Maschine 15 dient bevorzugt zum Variieren des auf die erste Radwelle 12a und/oder die zweite Radwelle 12b verteilten Antriebsmoments. Beispielsweise kann mittels der rotierenden elektrischen Maschine 15 ein Torque-Vectoring-Betrieb ermöglicht werden, wie nachfolgend noch eingehender beschrieben wird. Hierzu ist vorgesehen, dass die rotierende elektrische Maschine 15 mit der ersten Radwelle 12a und/oder dem Querdifferential 13 (z. B. über eine Getriebeeinrichtung 17) trieblich verbunden oder verbindbar ist. Beispielsweise kann mittels der rotierenden elektrischen Maschine 15 die erste Radwelle 12a unmittelbar oder mittelbar (z. B. über die Getriebeeinrichtung 17) antreibbar sein. Zudem oder alternativ kann mittels der rotierenden elektrischen Maschine 15 das Querdifferential 13 (z. B. dessen Differentialkorb 13a) unmittelbar oder mittelbar (z. B. über die Getriebeeinrichtung 17) antreibbar sein. Die rotierende elektrische Maschine 15 kann ausgebildet sein, eine Antriebsmomentverteilung zwischen der ersten Radwelle 12a und der zweiten Radwelle 12b aktiv zu beeinflussen bzw. zu variieren.The rotating electric machine 15 is preferably used to vary the drive torque distributed to the first wheel shaft 12a and/or the second wheel shaft 12b. For example, torque vectoring operation can be enabled by means of the rotating electric machine 15, as will be described in more detail below. For this purpose, it is provided that the rotating electric machine 15 is or can be connected to the first wheel shaft 12a and/or the transverse differential 13 (e.g. via a transmission device 17). For example, the first wheel shaft 12a can be driven directly or indirectly (e.g. via the transmission device 17) by means of the rotating electric machine 15. In addition or alternatively, the transverse differential 13 (e.g. its differential cage 13a) can be driven directly or indirectly (e.g. via the transmission device 17) by means of the rotating electric machine 15. The rotating electric machine 15 can be designed to actively influence or vary a drive torque distribution between the first wheel shaft 12a and the second wheel shaft 12b.

Die rotierende elektrische Maschine 15 kann eine Leistung (z. B. Nennleistung) zwischen 30 kW und 80 kW aufweisen. Die rotierende elektrische Maschine 15 kann, wie beispielhaft in 1C dargestellt ist, eine Rotor-Stator-Einheit 15d aufweisen. Die Rotor-Stator-Einheit 15d kann einen Stator und einen (z. B. mit Dauermagneten bestückten) Rotor aufweisen. Der Stator kann drehfest innerhalb des Gehäuses 15c angeordnet sein. Der Rotor kann drehbar am Stator gelagert sein und eine um eine Rotationsachse rotierbare Rotorwelle aufweisen. Entsprechend kann der Rotor bzw. die Rotorwelle von dem Gehäuse 15c umhaust sein und/oder in dem Gehäuse 15c aufgenommen sein. Bevorzugt ist die Rotorwelle bzw. die Rotationsachse dabei quer zur Fahrzeuglängsrichtung L orientiert. Beispielsweise kann die rotierende elektrische Maschine 15 als Quermotor ausgebildet sein.The rotating electrical machine 15 can have a power (e.g. rated power) between 30 kW and 80 kW. The rotating electrical machine 15 can, as exemplified in 1C is shown, have a rotor-stator unit 15d. The rotor-stator unit 15d can have a stator and a rotor (e.g. equipped with permanent magnets). The stator can be arranged in a rotationally fixed manner within the housing 15c. The rotor can be rotatably mounted on the stator and have a rotor shaft that can rotate about an axis of rotation. Accordingly, the rotor or the rotor shaft can be housed by the housing 15c and/or accommodated in the housing 15c. The rotor shaft or the axis of rotation is preferably oriented transversely to the vehicle's longitudinal direction L. For example, the rotating electrical machine 15 can be designed as a transverse motor.

Die rotierende elektrische Maschine 15 kann ferner einen Nebenabtrieb 15b aufweisen (vgl. 1C). Der Nebenabtrieb 15b kann mit dem Rotor bzw. der Rotorwelle koppelbar sein oder dauerhaft trieblich verbunden sein. Entsprechend kann zumindest ein Teil der Leistung der rotierenden elektrischen Maschine 15 an dem Nebenabtrieb 15b bereitstellbar sein. Der Nebenabtrieb 15b wiederum kann mit einem Nebenaggregat (nicht dargestellt) des Nutzfahrzeugs 20 (z. B. mit einem Kompressor und/oder einer Pumpe) trieblich verbindbar sein.The rotating electric machine 15 may further comprise a power take-off 15b (cf. 1C ). The power take-off 15b can be coupled to the rotor or the rotor shaft or can be permanently connected in a driving manner. Accordingly, at least part of the power of the rotating electrical machine 15 can be provided at the power take-off 15b. The power take-off 15b can in turn be connected in a driving manner to an auxiliary unit (not shown) of the commercial vehicle 20 (e.g. to a compressor and/or a pump).

Weiterhin kann die Fahrzeugstarrachse 10 eine Invertereinheit 19 aufweisen (vgl. 1C). Die Invertereinheit 19 kann hierbei bevorzugt (ebenfalls) von dem Gehäuse 15c der rotierenden elektrischen Maschine 15 umhaust sein und/oder in dem Gehäuse 15c aufgenommen sein (vgl. 1C). Die Invertereinheit 19 kann bspw. in das Gehäuse 15c bzw. in die rotierende elektrische Maschine 15 integriert sein. Entsprechend kann die Invertereinheit 19 außerhalb der Achsbrücke 14 angeordnet sein. Die Invertereinheit 19 kann zur Erzeugung von Drehstrom (vorzugsweise für die rotierende elektrische Maschine 15) ausgebildet sein. Entsprechend kann die Invertereinheit 19 z. B. zum Wandeln einer Gleichspannung in eine Wechselspannung ausgebildet sein.Furthermore, the vehicle rigid axle 10 can have an inverter unit 19 (cf. 1C ). The inverter unit 19 can preferably (also) be housed by the housing 15c of the rotating electrical machine 15 and/or be accommodated in the housing 15c (cf. 1C ). The inverter unit 19 can be integrated, for example, in the housing 15c or in the rotating electrical machine 15. Accordingly, the inverter unit 19 can be arranged outside the axle bridge 14. The inverter unit 19 can be designed to generate three-phase current (preferably for the rotating electrical machine 15). Accordingly, the inverter unit 19 can be designed, for example, to convert a direct voltage into an alternating voltage.

Ferner kann die Fahrzeugstarrachse 10 eine Getriebeeinrichtung 17 (z. B. eine Versatzgetriebeeinrichtung) aufweisen. Über die Getriebeeinrichtung 17 kann die rotierende elektrische Maschine 15 mit der ersten Radwelle 12a und/oder dem Querdifferential 13 trieblich verbunden oder verbindbar sein. Beispielsweise kann die Getriebeeinrichtung 17 eine Eingangskomponente 17.1 (z. B. ein Antriebsrad) aufweisen (vgl. 1C), die mit der rotierenden elektrischen Maschine 15 (z. B. deren Rotorwelle) trieblich verbunden oder verbindbar ist. Die Eingangskomponente 17.1 kann dabei direkt mit der rotierenden elektrischen Maschine 15 trieblich verbunden oder verbindbar sein. Alternativ kann die Eingangskomponente 17.1 auch mittelbar, z. B. über eine Kupplungseinrichtung 18 der Fahrzeugstarrachse 10, mit der rotierenden elektrischen Maschine 15 trieblich verbunden oder verbindbar sein. Weiterhin kann die Getriebeeinrichtung 17 eine Radwellenausgangskomponente 17.2 (z. B. ein Abtriebsrad) aufweisen, die mit der ersten Radwelle 12a (z. B. direkt oder mittelbar, wie bspw. über ein drehfest mit der Radwelle 12a verbundenes Koppelrad) trieblich verbunden oder verbindbar ist. Zudem oder alternativ kann die Getriebeeinrichtung 17 eine Querdifferentialausgangskomponente 17.3 (z. B. ein weiteres Abtriebsrad) aufweisen, das mit dem Querdifferential 13 (z. B. direkt oder mittelbar, wie bspw. über ein drehfest mit dem Querdifferential 13 verbundenes weiteres Koppelrad) trieblich verbunden oder verbindbar ist. Bevorzugt ist die Querdifferentialausgangskomponente 17.3 dabei mit einem Differentialkorb 13a des Querdifferentials 13 trieblich verbunden oder verbindbar.Furthermore, the vehicle rigid axle 10 can have a transmission device 17 (e.g. an offset transmission device). The rotating electric machine 15 can be or can be connected in a driving manner to the first wheel shaft 12a and/or the transverse differential 13 via the transmission device 17. For example, the transmission device 17 may have an input component 17.1 (e.g. a drive wheel) (cf. 1C ), which is or can be connected in a driving manner to the rotating electrical machine 15 (e.g. its rotor shaft). The input component 17.1 can be or can be connected in a driving manner directly to the rotating electrical machine 15. Alternatively, the input component 17.1 can also be or can be connected in a driving manner indirectly, e.g. via a coupling device 18 of the vehicle's rigid axle 10, to the rotating electrical machine 15. Furthermore, the transmission device 17 can have a wheel shaft output component 17.2 (e.g. an output gear) which is or can be connected in a driving manner to the first wheel shaft 12a (e.g. directly or indirectly, such as via a coupling gear connected in a rotationally fixed manner to the wheel shaft 12a). In addition or alternatively, the transmission device 17 can have a transverse differential output component 17.3 (e.g. another output gear) which is or can be connected in a driving manner to the transverse differential 13 (e.g. directly or indirectly, such as via another coupling gear connected in a rotationally fixed manner to the transverse differential 13). Preferably, the transverse differential output component 17.3 is or can be connected in a driving manner to a differential cage 13a of the transverse differential 13.

In einer Ausführungsform kann die Getriebeeinrichtung 17 (z. B. zusammen mit der Rotor-Stator-Einheit 15d) in dem Gehäuse 15c der rotierenden elektrischen Maschine 15 (zumindest abschnittsweise) aufgenommen sein (vgl. 1C). Beispielsweise können Teile der Getriebeeinrichtung 17 an einer Innenseite des Gehäuses 15c drehfest befestigt sein oder drehbar gelagert sein. Die rotierende elektrische Maschine 15 und die Getriebeeinrichtung 17 können somit (ggf. zusammen mit der Invertereinheit 19) ein Modul bilden bzw. als ein Modul ausgebildet sein. Dadurch können die entsprechenden Komponenten in einem Arbeitsschritt (z. B. im Zuge eines Nachrüstens einer Fahrzeugstarrachse ohne Torque-Vectoring-Betrieb) an der entsprechenden Fahrzeugstarrachse angebracht werden und/oder (z. B. im Zuge von Wartungsarbeiten) von der entsprechenden Fahrzeugstarrachse gelöst werden.In one embodiment, the transmission device 17 (e.g. together with the rotor-stator unit 15d) can be accommodated in the housing 15c of the rotating electrical machine 15 (at least in sections) (cf. 1C ). For example, parts of the transmission device 17 can be attached to an inner side of the housing 15c in a rotationally fixed manner or can be mounted so that they can rotate. The rotating electrical machine 15 and the transmission device 17 can thus form a module (if necessary together with the inverter unit 19) or can be designed as a module. As a result, the corresponding components can be attached to the corresponding vehicle rigid axle in one work step (e.g. when retrofitting a vehicle rigid axle without torque vectoring operation) and/or detached from the corresponding vehicle rigid axle (e.g. when carrying out maintenance work).

Es ist jedoch auch möglich, dass die Getriebeeinrichtung 17 bzw. Teile der Getriebeeinrichtung 17 in der Achsbrücke 14 aufgenommen sind, wie dies exemplarisch in den 2A und 2B gezeigt ist.However, it is also possible that the transmission device 17 or parts of the transmission device 17 are accommodated in the axle bridge 14, as is shown by way of example in the 2A and 2B shown.

Die Getriebeeinrichtung 17 kann bspw. mehrere miteinander kämmende Zahnräder aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Getriebeeinrichtung 17 einen Ketten- und/oder Rädertrieb umfasst. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Getriebeeinrichtung 17 ein erstes Planetengetriebe 17a und ein zweites Planetengetriebe 17b auf. Das erste Planetengetriebe 17a kann dabei ein erstes Ringrad 17a.1, ein erstes Sonnenrad 17a.2, einen ersten Planetenträger 17a.3 und mehrere erste Planetenräder 17a.4, 17a.5 aufweisen. Ferner kann das zweite Planetengetriebe 17b ein zweites Ringrad 17b.1, ein zweites Sonnenrad 17b.2, einen zweiten Planetenträger 17b.3 und mehrere zweite Planetenräder 17b.4, 17b.5 aufweisen. Das erste Planetengetriebe 17a und zweite Planetengetriebe 17b sind vorzugsweise miteinander gekoppelt. Beispielsweise können dazu das erste Ringrad 17a.1 des ersten Planetengetriebes 17a und das zweite Ringrad 17b.1 des zweiten Planetengetriebes 17b drehfest miteinander verbunden bzw. gekoppelt sein. Alternativ können auch das erste Sonnenrad 17a.2 des ersten Planetengetriebes 17a und das zweite Sonnenrad 17b.2 des zweiten Planetengetriebes 17b drehfest miteinander verbunden bzw. gekoppelt sein.The gear device 17 can, for example, have several gears that mesh with one another. However, it is also possible for the gear device 17 to comprise a chain and/or gear drive. In a preferred embodiment, the gear device 17 has a first planetary gear 17a and a second planetary gear 17b. The first planetary gear 17a can have a first ring gear 17a.1, a first sun gear 17a.2, a first planet carrier 17a.3 and several first planet gears 17a.4, 17a.5. Furthermore, the second planetary gear 17b can have a second ring gear 17b.1, a second sun gear 17b.2, a second planet carrier 17b.3 and several second planet gears 17b.4, 17b.5. The first planetary gear 17a and second planetary gear 17b are preferably coupled to one another. For example, the first ring gear 17a.1 of the first planetary gear 17a and the second ring gear 17b.1 of the second planetary gear 17b can be connected or coupled to one another in a rotationally fixed manner. Alternatively, the first sun gear 17a.2 of the first planetary gear 17a and the second sun gear 17b.2 of the second planetary gear 17b can also be connected or coupled to one another in a rotationally fixed manner.

2A zeigt eine mögliche Ausgestaltung der Getriebeeinrichtung 17. In dieser kann bspw. das erste Ringrad 17a.1 mit der Achsbrücke 14 fest verbunden sein. Der erste Planetenträger 17a.3 kann mit dem Querdifferential 13 verbunden sein. Beispielsweise kann der erste Planetenträger 17a.3 mit einem Differentialkorb 13a des Querdifferentials 13 drehfest verbunden sein. Das erste Sonnenrad 17a.2 kann um die erste Radwelle 12a herum angeordnet sein. Beispielsweise kann die erste Radwelle 12a (frei drehbar) durch das erste Sonnenrad 17a.2 hindurchgeführt sein. Die mehreren (z. B. drei) ersten Planetenräder 17a.4, 17a.5 können auf dem ersten Planetenträger 17a.3 drehbar gelagert sein und mit dem ersten Ringrad 17a.1 und dem ersten Sonnenrad 17a.2 in kämmenden Eingriff stehen. Das zweite Ringrad 17b.1 kann um die erste Radwelle 12a herum drehbar angeordnet sein und mit der rotierenden elektrischen Maschine 15 trieblich verbunden oder verbindbar sein. Beispielsweise kann das zweite Ringrad 17b.1 mit einem mit der Rotorwelle drehfest verbundenen Rotorrad 15e in kämmenden Eingriff stehen. Der zweite Planetenträger 17b.3 kann mit der ersten Radwelle 12a drehfest verbunden sein. Beispielsweise kann der zweite Planetenträger 17b.3 mit der ersten Radwelle 12a verschweißt sein. Das zweite Sonnenrad 17b.2 kann um die erste Radwelle 12a herum angeordnet sein. Beispielsweise kann die erste Radwelle 12a (frei drehbar) durch das zweite Sonnenrad 17b.2 hindurchgeführt sein. Das erste Sonnenrad 17a.2 und das zweite Sonnenrad 17b.2 können miteinander drehfest verbunden bzw. gekoppelt sein. Die mehreren zweiten Planetenräder 17b.4, 17b.5 können auf dem zweiten Planetenträger 17b.3 drehbar gelagert sein und mit dem zweiten Ringrad 17b.1 und dem zweiten Sonnenrad 17b.2 in kämmenden Eingriff stehen. 2A shows a possible design of the transmission device 17. In this, for example, the first ring gear 17a.1 can be firmly connected to the axle bridge 14. The first planet carrier 17a.3 can be connected to the transverse differential 13. For example, the first planet carrier 17a.3 can be connected in a rotationally fixed manner to a differential cage 13a of the transverse differential 13. The first sun gear 17a.2 can be arranged around the first wheel shaft 12a. For example, the first wheel shaft 12a can be guided (freely rotatable) through the first sun gear 17a.2. The several (e.g. three) first planet gears 17a.4, 17a.5 can be rotatably mounted on the first planet carrier 17a.3 and can be in meshing engagement with the first ring gear 17a.1 and the first sun gear 17a.2. The second ring gear 17b.1 can be arranged to rotate around the first wheel shaft 12a and be drivingly connected or connectable to the rotating electrical machine 15. For example, the second ring gear 17b.1 can be in meshing engagement with a rotor wheel 15e that is connected in a rotationally fixed manner to the rotor shaft. The second planet carrier 17b.3 can be connected in a rotationally fixed manner to the first wheel shaft 12a. For example, the second planet carrier 17b.3 can be welded to the first wheel shaft 12a. The second sun gear 17b.2 can be arranged around the first wheel shaft 12a. For example, the first wheel shaft 12a can be guided (freely rotatable) through the second sun gear 17b.2. The first sun gear 17a.2 and the second sun gear 17b.2 can be connected or coupled to one another in a rotationally fixed manner. The plurality of second planetary gears 17b.4, 17b.5 can be rotatably mounted on the second planet carrier 17b.3 and can be in meshing engagement with the second ring gear 17b.1 and the second sun gear 17b.2.

2B zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung der Getriebeeinrichtung 17. In dieser kann das erste Ringrad 17a.1 um die erste Radwelle 12a herum angeordnet sein. Der erste Planetenträger 17a.3 kann mit dem Querdifferential 13 verbunden sein. Beispielsweise kann der erste Planetenträger 17a.3 mit einem Differentialkorb 13a des Querdifferentials 13 drehfest verbunden sein. Das erste Sonnenrad 17a.2 kann um die erste Radwelle 12a herum angeordnet sein. Beispielsweise kann die erste Radwelle 12a (frei drehbar) durch das erste Sonnenrad 17a.2 hindurchgeführt sein. Das erste Sonnenrad 17a.2 kann ferner mit der rotierenden elektrischen Maschine 15 trieblich verbunden oder verbindbar sein. Beispielsweise kann das erste Sonnenrad 17a.2 mit einem mit der Rotorwelle drehfest verbundenen Rotorrad 15e in kämmenden Eingriff stehen. Die mehreren (z. B. drei) ersten Planetenräder 17a.4, 17a.5 können auf dem ersten Planetenträger 17a.3 drehbar gelagert sein und mit dem ersten Ringrad 17a.1 und dem ersten Sonnenrad 17a.2 in kämmenden Eingriff stehen. Das zweite Ringrad 17b.1 kann um die erste Radwelle 12a herum drehbar angeordnet sein und mit dem ersten Ringrad 17a.1 drehfest verbunden bzw. gekoppelt sein. Der zweite Planetenträger 17b.3 kann mit der ersten Radwelle 12a drehfest verbunden sein. Beispielsweise kann der zweite Planetenträger 17b.3 mit der ersten Radwelle 12a verschweißt sein. Das zweite Sonnenrad 17b.2 kann mit der Achsbrücke 14 fest verbunden bzw. gekoppelt sein. Die mehreren zweiten Planetenräder 17b.4, 17b.5 können auf dem zweiten Planetenträger 17b.3 drehbar gelagert sein und mit dem zweiten Ringrad 17b.1 und dem zweiten Sonnenrad 17b.2 in kämmenden Eingriff stehen. 2B shows another possible embodiment of the transmission device 17. In this the first ring gear 17a.1 can be arranged around the first wheel shaft 12a. The first planet carrier 17a.3 can be connected to the transverse differential 13. For example, the first planet carrier 17a.3 can be connected in a rotationally fixed manner to a differential cage 13a of the transverse differential 13. The first sun gear 17a.2 can be arranged around the first wheel shaft 12a. For example, the first wheel shaft 12a can be guided (freely rotatable) through the first sun gear 17a.2. The first sun gear 17a.2 can also be drivingly connected or connectable to the rotating electrical machine 15. For example, the first sun gear 17a.2 can be in meshing engagement with a rotor wheel 15e that is connected in a rotationally fixed manner to the rotor shaft. The plurality (e.g. three) first planetary gears 17a.4, 17a.5 can be rotatably mounted on the first planetary carrier 17a.3 and can be in meshing engagement with the first ring gear 17a.1 and the first sun gear 17a.2. The second ring gear 17b.1 can be arranged to be rotatable around the first gear shaft 12a and can be connected or coupled in a rotationally fixed manner to the first ring gear 17a.1. The second planetary carrier 17b.3 can be connected in a rotationally fixed manner to the first gear shaft 12a. For example, the second planetary carrier 17b.3 can be welded to the first gear shaft 12a. The second sun gear 17b.2 can be firmly connected or coupled to the axle bridge 14. The plurality of second planetary gears 17b.4, 17b.5 can be rotatably mounted on the second planet carrier 17b.3 and can be in meshing engagement with the second ring gear 17b.1 and the second sun gear 17b.2.

Insgesamt kann so erreicht werden, dass durch einen Betrieb der rotierende elektrische Maschine 15 in einer ersten Drehrichtung, das auf die erste Radwelle 12a verteilte Antriebsmoment erhöht und das auf die zweite Radwelle 12b verteilte Antriebsmoment verringert wird. Zudem oder alternativ kann durch einen Betrieb der rotierende elektrische Maschine 15 in einer, vorzugsweise zur ersten Drehrichtung entgegengesetzten, zweiten Drehrichtung, das auf die erste Radwelle 12a verteilte Antriebsmoment verringert und das auf die zweite Radwelle 12b verteilte Antriebsmoment zu erhöht werden.Overall, it can be achieved that by operating the rotating electrical machine 15 in a first direction of rotation, the drive torque distributed to the first wheel shaft 12a is increased and the drive torque distributed to the second wheel shaft 12b is reduced. In addition or alternatively, by operating the rotating electrical machine 15 in a second direction of rotation, preferably opposite to the first direction of rotation, the drive torque distributed to the first wheel shaft 12a can be reduced and the drive torque distributed to the second wheel shaft 12b can be increased.

Im Fall der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung kann bspw. unter der Annahme eines am Eingangselement 11 anliegenden Drehmoments MEingang und eines von der rotierenden elektrischen Maschine 15 aufgebrachten Drehmoments MEM in Abhängigkeit der Drehrichtung der rotierenden elektrischen Maschine 15 an der ersten Radwelle 12a ein Drehmoment von M1 = (Meingang ± MEM)/2 und an der zweiten Radwelle 12b ein Drehmoment von M2 = (MEingang ∓ MEM)/2 eingestellt werden. Mit MEM ≠ 0 kann somit eine elektrische Drehmomentregelung realisiert werden. Während bei MEM = 0 die Wirkung eines klassischen Differentials vorliegen kann.In the case of the embodiment described above, for example, assuming a torque M input applied to the input element 11 and a torque M EM applied by the rotating electrical machine 15, depending on the direction of rotation of the rotating electrical machine 15, a torque of M 1 = (M input ± M EM )/2 can be set on the first wheel shaft 12a and a torque of M 2 = (M input ∓ M EM )/2 can be set on the second wheel shaft 12b. With M EM ≠ 0, an electrical torque control can thus be implemented. While with M EM = 0, the effect of a classic differential can be present.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Nutzfahrzeugs 20, aufweisend eine Fahrzeugstarrachse 10, wie hierin beschrieben. Beispielhaft bildet die Fahrzeugstarrachse 10 eine Hinterachse des Nutzfahrzeugs 20 aus. Ferner kann das Nutzfahrzeug 20 eine Antriebseinrichtung 22 zum Erzeugen eines Antriebsmoments aufweisen. Beispielsweise kann die Antriebseinrichtung 22 eine Brennkraftmaschine oder ein Elektromotor sein. Die Antriebseinrichtung 22 kann mit dem Eingangselement 11 der Fahrzeugstarrachse 10 (z. B. über eine Kardanwelle) trieblich verbunden oder verbindbar sein. Entsprechend kann die Hinterachse des Nutzfahrzeugs 20 eine angetriebene Achse sein. 3 shows a schematic representation of a commercial vehicle 20, having a rigid vehicle axle 10, as described herein. For example, the rigid vehicle axle 10 forms a rear axle of the commercial vehicle 20. Furthermore, the commercial vehicle 20 can have a drive device 22 for generating a drive torque. For example, the drive device 22 can be an internal combustion engine or an electric motor. The drive device 22 can be or can be connected to the input element 11 of the rigid vehicle axle 10 (e.g. via a cardan shaft). Accordingly, the rear axle of the commercial vehicle 20 can be a driven axle.

Weiterhin kann das Nutzfahrzeug 20 eine weitere Fahrzeugachse 25 aufweisen. Beispielsweise kann die weitere Fahrzeugachse 25 als eine gelenkte Vorderachse ausgebildet sein. Die weitere Fahrzeugachse 25 kann einen hydrostatischen Hilfsantrieb 26 aufweisen. Beispielsweise kann der hydrostatische Hilfsantrieb 26 dazu mehrere Hydraulikmotoren 27 (z.B. Radnaben-Hydraulikmotoren) umfassen. Die mehreren Hydraulikmotoren 27 können jeweils einem Rad 24 der weiteren Fahrzeugachse 25 zugeordnet sein. Lediglich beispielhaft kann die weitere Fahrzeugachse 25 ein lenkbares linkes Rad und ein lenkbares rechtes Rad aufweisen, wobei das linke Rad von einem linken Hydraulikmotor der mehreren Hydraulikmotoren 27 angetrieben werden kann, während das rechte Rad von einem separaten rechten Hydraulikmotor der mehreren Hydraulikmotoren 27 angetrieben werden kann.Furthermore, the commercial vehicle 20 can have a further vehicle axle 25. For example, the further vehicle axle 25 can be designed as a steered front axle. The further vehicle axle 25 can have a hydrostatic auxiliary drive 26. For example, the hydrostatic auxiliary drive 26 can comprise several hydraulic motors 27 (e.g. wheel hub hydraulic motors). The several hydraulic motors 27 can each be assigned to a wheel 24 of the further vehicle axle 25. For example only, the further vehicle axle 25 can have a steerable left wheel and a steerable right wheel, wherein the left wheel can be driven by a left hydraulic motor of the several hydraulic motors 27, while the right wheel can be driven by a separate right hydraulic motor of the several hydraulic motors 27.

Weiterhin kann das Nutzfahrzeug 20 einen Versorgungskreis 30 zur Versorgung des hydrostatischen Hilfsantriebs 26 bzw. der mehrere Hydraulikmotoren 27 mit Hydraulikfluid (z. B. Öl) aufweisen.Furthermore, the commercial vehicle 20 can have a supply circuit 30 for supplying the hydrostatic auxiliary drive 26 or the several hydraulic motors 27 with hydraulic fluid (e.g. oil).

Der Versorgungskreis 30 kann einen Behälter 31 (z. B. Ölbehälter) zum Speichern des Hydraulikfluids aufweisen. Der Versorgungskreis 30 kann eine Speisepumpe 32 (z. B. eine hydraulische Konstantpumpe) zur Förderung eines Volumenstroms des Hydraulikfluids aufweisen. Vorzugsweise ist die Speisepumpe 32 mit einem Nebenabtrieb der Antriebseinrichtung 22 und/oder dem Nebenabtrieb 15b der rotierende elektrische Maschine 15 trieblich verbunden. Der Versorgungskreis 30 kann ferner einen Filter 33 (z. B. Niederdruckfilter) und/oder ein Druckbegrenzungsventil 34 aufweisen. Bevorzugt weist der Versorgungskreis 30 weiterhin eine Steuereinheit 35 mit hydraulischen Steuer- und Regelventilen auf. Die Steuereinheit 35 kann ausgebildet sein, den von der Speisepumpe 32 geförderten Volumenstrom auf Teilströme aufzuteilen, welche jeweils einem der mehrere Hydraulikmotoren 27 zugeordnet sein können. Beispielsweise kann die Steuereinheit 35 ausgebildet sein, selektiv nur den linken Hydraulikmotor mit Hydraulikfluid zu versorgen bzw. anzutreiben, nur den rechten Hydraulikmotor mit Hydraulikfluid zu versorgen bzw. anzutreiben, oder beide Hydraulikmotoren mit Hydraulikfluid zu versorgen bzw. anzutreiben. Der Versorgungskreis 30 kann ferner noch einen Rücklauffilter 36 und/oder einen Wärmetauscher 37 (z. B. Kühler) aufweisen.The supply circuit 30 can have a container 31 (e.g. oil container) for storing the hydraulic fluid. The supply circuit 30 can have a feed pump 32 (e.g. a hydraulic constant pump) for conveying a volume flow of the hydraulic fluid. The feed pump 32 is preferably connected to a power take-off of the drive device 22 and/or the power take-off 15b of the rotating electrical machine 15. The supply circuit 30 can also have a filter 33 (e.g. low-pressure filter) and/or a pressure relief valve 34. The supply circuit 30 preferably also has a control unit 35 with hydraulic control and regulating valves. The control unit 35 can be designed to divide the volume flow conveyed by the feed pump 32 into partial flows, each of which is assigned to one of the several hydraulic motors 27. For example, the control unit 35 can be designed to selectively supply or drive only the left hydraulic motor with hydraulic fluid, to supply or drive only the right hydraulic motor with hydraulic fluid, or to supply or drive both hydraulic motors with hydraulic fluid. The supply circuit 30 can also have a return filter 36 and/or a heat exchanger 37 (e.g. cooler).

Das Nutzfahrzeug 20 kann ferner eine Steuereinrichtung 28 aufweisen, die ausgebildet sein kann, den hydrostatischen Hilfsantrieb 26 und die rotierende elektrische Maschine 15 in Abhängigkeit mindestens einer Betriebsgröße des Nutzfahrzeugs 20 gemeinsam (z. B. aufeinander abgestimmt) zu betreiben.The commercial vehicle 20 can further comprise a control device 28, which can be designed to operate the hydrostatic auxiliary drive 26 and the rotating electric machine 15 jointly (e.g. coordinated with one another) depending on at least one operating variable of the commercial vehicle 20.

Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 28 ausgebildet sein, die rotierende elektrische Maschine 15 in einer ersten Drehrichtung zu betreiben (vorzugsweise um dadurch das auf die erste Radwelle 12a verteilte Antriebsmoment zu erhöhen und das auf die zweite Radwelle 12b verteilte Antriebsmoment zu verringern) und zeitgleich den linken Hydraulikmotor mit einer höheren Leistung als den rechten Hydraulikmotor zu betreiben, z. B. um dadurch das Torque-Vectoring zu unterstützen. Zudem oder alternativ kann die Steuereinrichtung 28 auch ausgebildet sein, die rotierende elektrische Maschine 15 in einer zweiten Drehrichtung zu betreiben (vorzugsweise um dadurch das auf die zweite Radwelle 12b verteilte Antriebsmoment zu erhöhen und das auf die erste Radwelle 12a verteilte Antriebsmoment zu verringern) und zeitgleich den rechten Hydraulikmotor mit einer höheren Leistung als den linken Hydraulikmotor zu betreiben.For example, the control device 28 can be designed to operate the rotating electrical machine 15 in a first direction of rotation (preferably in order to thereby increase the drive torque distributed to the first wheel shaft 12a and reduce the drive torque distributed to the second wheel shaft 12b) and at the same time operate the left hydraulic motor with a higher power than the right hydraulic motor, e.g. in order to thereby support torque vectoring. In addition or alternatively, the control device 28 can also be designed to operate the rotating electrical machine 15 in a second direction of rotation (preferably in order to thereby increase the drive torque distributed to the second wheel shaft 12b and reduce the drive torque distributed to the first wheel shaft 12a) and at the same time operate the right hydraulic motor with a higher power than the left hydraulic motor.

4 illustriert ein modulares Fahrzeugstarrachsensystem. Das modulare Fahrzeugstarrachsensystem weist hierbei eine Fahrzeugstarrachse 10 auf, die wahlweise als eine erste Fahrzeugstarrachse 10.1 oder (bzw. und) als eine zweite Fahrzeugstarrachse 10.2 anpassbar ist. 4 illustrates a modular vehicle rigid axle system. The modular vehicle rigid axle system has a vehicle rigid axle 10, which can be adapted either as a first vehicle rigid axle 10.1 or (or and) as a second vehicle rigid axle 10.2.

Die erste Fahrzeugstarrachse 10.1 und die zweite Fahrzeugstarrachse 10.2 weisen jeweils ein Eingangselement 11, eine erste Radwelle 12a, eine zweite Radwelle 12, ein Querdifferential 13 und eine Achsbrücke 14 auf, wobei vorliegend beispielhaft nur die Achsbrücke 14 dargestellt ist. Die erste Radwelle 12a, die zweite Radwelle 12b und das Querdifferential 13 sind in der Achsbrücke 14 aufgenommen. Das Eingangselement 11, die erste Radwelle 12a, die zweite Radwelle 12b, das Querdifferential 13 und die Achsbrücke 14 der ersten Fahrzeugstarrachse 10.1 und der zweiten Fahrzeugstarrachse 10.2 sind gleich (z. B. als Gleichteile) ausgebildet.The first rigid vehicle axle 10.1 and the second rigid vehicle axle 10.2 each have an input element 11, a first wheel shaft 12a, a second wheel shaft 12, a transverse differential 13 and an axle bridge 14, whereby only the axle bridge 14 is shown here as an example. The first wheel shaft 12a, the second wheel shaft 12b and the transverse differential 13 are accommodated in the axle bridge 14. The input element 11, the first wheel shaft 12a, the second wheel shaft 12b, the transverse differential 13 and the axle bridge 14 of the first rigid vehicle axle 10.1 and the second rigid vehicle axle 10.2 are designed identically (e.g. as identical parts).

Zum Ermöglichen eines Torque-Vectoring-Betriebs weist (nur) die erste Fahrzeugstarrachse 10.1 ferner eine rotierende elektrische Maschine 15 (z. B. einen Drehstrommotor) auf. Diese ist mit der ersten Radwelle 12a und/oder dem Querdifferential 13 (z. B. über eine Getriebeeinrichtung 17) trieblich verbunden oder verbindbar und (z. B. mittig und/oder außen) an der Achsbrücke 14 der ersten Fahrzeugstarrachse 10.1 befestigt und/oder getragen.To enable torque vectoring operation, (only) the first rigid vehicle axle 10.1 further comprises a rotating electrical machine 15 (e.g. a three-phase motor). This is or can be connected in a driving manner to the first wheel shaft 12a and/or the transverse differential 13 (e.g. via a transmission device 17) and is fastened and/or carried (e.g. centrally and/or externally) on the axle bridge 14 of the first rigid vehicle axle 10.1.

Demgegenüber weist die zweiten Fahrzeugstarrachse 10.2 keine entsprechende rotierende elektrische Maschine 15 zum Ermöglichen eines Torque-Vectoring-Betriebs auf. Bei der zweiten Fahrzeugstarrachse 10.2 kann bspw. der entsprechende Befestigungsabschnitt 14a zur Anbringung der rotierende elektrische Maschine 15 blindgeflanscht und/oder verblendet sein.In contrast, the second vehicle rigid axle 10.2 does not have a corresponding rotating electric machine 15 to enable torque vectoring operation. In the second vehicle rigid axle 10.2, for example, the corresponding fastening section 14a for attaching the rotating electric machine 15 can be blind-flanged and/or covered.

Auf vorteilhafte Weise kann dadurch unter Verwendung von Gleichteilen ein Modulbausystem bereitgestellt werden, bei der die Fahrzeugstarrachse 10 je nach gewünschter Anwendung entweder mit einer rotierenden elektrischen Maschine 15 zur Ermöglichung einer Torque-Vectoring-Funktionalität oder ohne rotierende elektrische Maschine 15, d. h. ohne eine entsprechende Torque-Vectoring-Funktionalität, ausgebildet wird.In an advantageous manner, a modular construction system can thereby be provided using identical parts, in which the vehicle rigid axle 10 is designed, depending on the desired application, either with a rotating electric machine 15 to enable a torque vectoring functionality or without a rotating electric machine 15, i.e. without a corresponding torque vectoring functionality.

Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Folglich soll die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt sein, sondern soll alle Ausführungsbeispiele umfassen, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen.Although the invention has been described with reference to particular embodiments, it will be apparent to one skilled in the art that various changes may be made and equivalents may be substituted without departing from the scope of the invention. Accordingly, the invention is not intended to be limited to the disclosed embodiments, but is intended to include all embodiments falling within the scope of the appended claims. In particular, the invention also claims protection for the subject matter and features of the subclaims independently of the claims referred to.

Bezugszeichenlistelist of reference symbols

1010
Fahrzeugstarrachsevehicle rigid axle
1111
Eingangselementinput element
12a12a
Erste Radwellefirst wheel shaft
12b12b
Zweite Radwellesecond wheel shaft
1313
Querdifferentialtransverse differential
13a13a
Differentialkorbdifferential cage
13b13b
Ausgleichsradbalance wheel
13c.113c.1
Erstes AchswellenradFirst axle shaft gear
13c.213c.2
Zweites AchswellenradSecond axle shaft gear
1414
Achsbrückeaxle bridge
14a14a
Befestigungsabschnitt der Achsbrückemounting section of the axle bridge
1515
Rotierende elektrische MaschineRotating electric machine
15a15a
Befestigungsabschnitt der rotierenden elektrischen Maschinemounting section of the rotating electrical machine
15b15b
Nebenabtriebpower take-off
15c15c
GehäuseHousing
15c.115c.1
Gehäuseabschnitthousing section
15d15d
Rotor-Stator-Einheitrotor-stator unit
15e15e
Rotorradrotor wheel
1616
Radträgerwheel carrier
1717
Getriebeeinrichtungtransmission device
17.117.1
Eingangskomponenteinput component
17.217.2
Radwellenausgangskomponentewheel shaft output component
17.317.3
Querdifferentialausgangskomponentecross-differential output component
17a17a
Erstes PlanetengetriebeFirst planetary gear
17a.117a.1
Erstes RingradFirst Ring Gear
17a.217a.2
Erstes SonnenradFirst Sun Wheel
17a.317a.3
Erster PlanetenträgerFirst planet carrier
17a.4, 17a.517a.4, 17a.5
Erstes PlanetenradFirst planetary gear
17b17b
Zweites PlanetengetriebeSecond planetary gear
17b.117b.1
Zweites RingradSecond Ring Gear
17b.217b.2
Zweites Sonnenradsecond sun gear
17b.317b.3
Zweiter Planetenträgersecond planet carrier
17b.4, 17b.517b.4, 17b.5
Zweites Planetenradsecond planetary gear
1818
Kupplungseinrichtungcoupling device
1919
Invertereinheitinverter unit
2020
Nutzfahrzeugcommercial vehicle
2222
Antriebseinrichtungdrive device
2424
Radwheel
2525
Weitere FahrzeugachseAdditional vehicle axle
2626
Hydrostatischer HilfsantriebHydrostatic auxiliary drive
2727
Hydraulikmotorhydraulic motor
2828
Steuereinrichtungcontrol device

Claims (15)

Fahrzeugstarrachse (10) für ein Nutzfahrzeug (20), vorzugsweise einen Lastkraftwagen oder einen Omnibus, aufweisend: ein Eingangselement (11) zum Empfangen eines von einer Antriebseinrichtung (22), vorzugsweise einer Brennkraftmaschine, erzeugten Antriebsmoments; eine erste Radwelle (12a) und eine zweite Radwelle (12b), die mit Rädern (24) des Nutzfahrzeugs (20) trieblich verbindbar sind; ein Querdifferential (13), das mit dem Eingangselement (11), der ersten Radwelle (12a) und der zweiten Radwelle (12b) trieblich verbunden ist, zum Verteilen des empfangenen Antriebsmoments auf die erste Radwelle (12a) und die zweite Radwelle (12b); eine Achsbrücke (14), in der die erste Radwelle (12a), die zweite Radwelle (12b) und das Querdifferential (13) aufgenommen sind; und eine, vorzugsweise ausschließlich eine, rotierende elektrische Maschine (15), die mit der ersten Radwelle (12a) und/oder dem Querdifferential (13) trieblich verbunden oder verbindbar ist, zum Variieren des auf die erste Radwelle (12a) und/oder die zweite Radwelle (12b) verteilten Antriebsmoments, vorzugsweise zum Ermöglichen eines Torque-Vectoring-Betriebs; wobei die rotierende elektrische Maschine (15), vorzugsweise mittig außen, an der Achsbrücke (14) befestigt und/oder getragen ist.Rigid vehicle axle (10) for a commercial vehicle (20), preferably a truck or a bus, comprising: an input element (11) for receiving a drive torque generated by a drive device (22), preferably an internal combustion engine; a first wheel shaft (12a) and a second wheel shaft (12b) which can be drivenly connected to wheels (24) of the commercial vehicle (20); a transverse differential (13) which is drivenly connected to the input element (11), the first wheel shaft (12a) and the second wheel shaft (12b) for distributing the received drive torque to the first wheel shaft (12a) and the second wheel shaft (12b); an axle bridge (14) in which the first wheel shaft (12a), the second wheel shaft (12b) and the transverse differential (13) are accommodated; and one, preferably exclusively one, rotating electric machine (15) which is or can be connected in a driving manner to the first wheel shaft (12a) and/or the transverse differential (13) for varying the drive torque distributed to the first wheel shaft (12a) and/or the second wheel shaft (12b), preferably for enabling torque vectoring operation; wherein the rotating electric machine (15) is fastened and/or carried on the axle bridge (14), preferably centrally on the outside. Fahrzeugstarrachse (10) nach Anspruch 1, wobei: die Achsbrücke (14) einen, vorzugsweise mittig, außen an der Achsbrücke (14) angeordneten, Befestigungsabschnitt (14a) aufweist, an dem die rotierende elektrische Maschine (15), vorzugsweise lösbar, befestigt und/oder getragen ist, vorzugsweise an einer dem Eingangselement (11) entgegengesetzten Seite der Achsbrücke (14).Vehicle rigid axle (10) after claim 1 , wherein: the axle bridge (14) has a fastening section (14a), preferably arranged centrally on the outside of the axle bridge (14), to which the rotating electrical machine (15) is fastened and/or carried, preferably detachably, preferably on a side of the axle bridge (14) opposite the input element (11). Fahrzeugstarrachse (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei: die rotierende elektrische Maschine (15) eine Leistung von zumindest 20 kW, vorzugsweise zumindest 30 kW, besonders bevorzugt zumindest 40 kW, aufweist.Vehicle rigid axle (10) after claim 1 or 2 , wherein: the rotating electrical machine (15) has a power of at least 20 kW, preferably at least 30 kW, particularly preferably at least 40 kW. Fahrzeugstarrachse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die Achsbrücke (14) aufweist: eine erste Achsbrückenschale und eine zweite Achsbrückenschale, welche zum Ausbilden eines Rohrkörpers miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt, sind; und/oder die Fahrzeugachse (10) ferner aufweist: zwei Radträger (16), die über die Achsbrücke (14) miteinander verbunden sind, wobei vorzugsweise jeder der zwei Radträger (16) aufweist: eine Bremseinrichtung, ein Radlager, ein Planetengetriebe, und/oder eine Anbindungsstelle zur Befestigung wenigstens eines der Räder (24) des Nutzfahrzeugs (20).Rigid vehicle axle (10) according to one of the preceding claims, wherein: the axle bridge (14) has: a first axle bridge shell and a second axle bridge shell, which are connected to one another, preferably welded, to form a tubular body; and/or the vehicle axle (10) further has: two wheel carriers (16) which are connected to one another via the axle bridge (14), wherein preferably each of the two wheel carriers (16) has: a braking device, a wheel bearing, a planetary gear, and/or a connection point for fastening at least one of the wheels (24) of the commercial vehicle (20). Fahrzeugstarrachse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Fahrzeugstarrachse (10) ausgebildet ist, durch einen Betrieb der rotierenden elektrischen Maschine (15) in einer ersten Drehrichtung, das auf die erste Radwelle (12a) verteilte Antriebsmoment zu erhöhen und das auf die zweite Radwelle (12b) verteilte Antriebsmoment zu verringern; und durch einen Betrieb der rotierenden elektrischen Maschine (15) in einer, vorzugsweise zur ersten Drehrichtung entgegengesetzten, zweiten Drehrichtung, das auf die erste Radwelle (12a) verteilte Antriebsmoment zu verringern und das auf die zweite Radwelle (12b) verteilte Antriebsmoment zu erhöhen.Vehicle rigid axle (10) according to one of the preceding claims, wherein the vehicle rigid axle (10) is designed to increase the drive torque distributed to the first wheel shaft (12a) and to reduce the drive torque distributed to the second wheel shaft (12b) by operating the rotating electrical machine (15) in a first direction of rotation; and to reduce the drive torque distributed to the first wheel shaft (12a) and to increase the drive torque distributed to the second wheel shaft (12b) by operating the rotating electrical machine (15) in a second direction of rotation, preferably opposite to the first direction of rotation. Fahrzeugstarrachse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die rotierende elektrische Maschine (15) einen Nebenabtrieb (15b) aufweist, der mit einem Nebenaggregat des Nutzfahrzeugs (20) trieblich verbindbar ist.Rigid vehicle axle (10) according to one of the preceding claims, wherein: the rotating electric machine (15) has a power take-off (15b) which can be connected in a driving manner to an auxiliary unit of the commercial vehicle (20). Fahrzeugstarrachse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend: eine Getriebeeinrichtung (17), über die die rotierende elektrische Maschine (15) mit der ersten Radwelle (12a) und/oder dem Querdifferential (13) trieblich verbunden oder verbindbar ist, wobei vorzugsweise: die Getriebeeinrichtung (17) zwei miteinander gekoppelte Planetengetriebe umfasst.Rigid vehicle axle (10) according to one of the preceding claims, further comprising: a transmission device (17) via which the rotating electric machine (15) is or can be connected in a driving manner to the first wheel shaft (12a) and/or the transverse differential (13), wherein preferably: the transmission device (17) comprises two planetary gears coupled to one another. Fahrzeugstarrachse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die rotierende elektrische Maschine (15) ein Gehäuse (15c) aufweist, das vorzugsweise einen Gehäuseabschnitt (15c.1) zum Verbinden mit einem Befestigungsabschnitt (14a) der Achsbrücke (14) aufweist.Vehicle rigid axle (10) according to one of the preceding claims, wherein: the rotating electrical machine (15) has a housing (15c), which preferably has a housing section (15c.1) for connection to a fastening section (14a) of the axle bridge (14). Fahrzeugstarrachse (10) nach Anspruch 7 und 8, wobei: die Getriebeeinrichtung (17) zumindest teilweise in dem Gehäuse (15c) angeordnet ist und/oder zumindest teilweise außerhalb der Achsbrücke (14) angeordnet ist.Vehicle rigid axle (10) after claim 7 and 8 , wherein: the transmission device (17) is at least partially arranged in the housing (15c) and/or at least partially arranged outside the axle bridge (14). Fahrzeugstarrachse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend: eine Kupplungseinrichtung (18), die ausgebildet ist: in einem ersten Kupplungszustand die rotierende elektrische Maschine (15) mit der ersten Radwelle (12a) und/oder dem Querdifferential (13) trieblich zu verbinden und in einem zweiten Kupplungszustand die rotierende elektrische Maschine (15) von der ersten Radwelle (12a) und/oder dem Querdifferential (13) trieblich zu trennen, wobei vorzugsweise die Kupplungseinrichtung (18) außerhalb der Achsbrücke (14) angeordnet ist; und/oder eine Differentialsperre, die ausgebildet ist, die erste Radwelle (12a) und die zweite Radwelle (12b) drehfest miteinander zu koppeln, wobei vorzugsweise die Differentialsperre außerhalb der Achsbrücke (14) angeordnet ist.Rigid vehicle axle (10) according to one of the preceding claims, further comprising: a coupling device (18) which is designed: in a first coupling state, to drive-connect the rotating electrical machine (15) to the first wheel shaft (12a) and/or the transverse differential (13) and in a second coupling state, to drive-disconnect the rotating electrical machine (15) from the first wheel shaft (12a) and/or the transverse differential (13), wherein the coupling device (18) is preferably arranged outside the axle bridge (14); and/or a differential lock which is designed to couple the first wheel shaft (12a) and the second wheel shaft (12b) to one another in a rotationally fixed manner, wherein the differential lock is preferably arranged outside the axle bridge (14). Fahrzeugstarrachse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend: eine Invertereinheit (19) zur Erzeugung von Drehstrom, welche vorzugsweise in einem Gehäuse (15c) der rotierenden elektrischen Maschine (15) aufgenommen ist.Rigid vehicle axle (10) according to one of the preceding claims, further comprising: an inverter unit (19) for generating three-phase current, which is preferably accommodated in a housing (15c) of the rotating electrical machine (15). Nutzfahrzeug (20), vorzugsweise Lastkraftwagen oder Omnibus, aufweisend: eine Fahrzeugstarrachse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche; und eine Antriebseinrichtung (22) zum Erzeugen eines Antriebsmoments, wobei die Antriebseinrichtung (22) mit dem Eingangselement (11) trieblich verbunden oder verbindbar ist.Commercial vehicle (20), preferably a truck or bus, comprising: a rigid vehicle axle (10) according to one of the preceding claims; and a drive device (22) for generating a drive torque, wherein the drive device (22) is or can be connected to the input element (11) in a driving manner. Nutzfahrzeug (20) nach Anspruch 12, wobei die rotierende elektrische Maschine (15): in Fahrzeuglängsrichtung (L) hinter oder vor der Achsbrücke (14) angeordnet ist; und/oder eine um eine Rotationsachse drehbare Rotorwelle aufweist, die quer zur Fahrzeuglängsrichtung (L) orientiert ist.Commercial vehicle (20) to claim 12 , wherein the rotating electrical machine (15): is arranged behind or in front of the axle bridge (14) in the vehicle longitudinal direction (L); and/or has a rotor shaft which is rotatable about an axis of rotation and is oriented transversely to the vehicle longitudinal direction (L). Nutzfahrzeug (20) nach Anspruch 12 oder 13, ferner aufweisend: eine weitere Fahrzeugachse (25), vorzugsweise eine gelenkte Vorderachse, aufweisend einen hydrostatischen Hilfsantrieb (26), vorzugsweise umfassend mehrere Hydraulikmotoren (27); und eine Steuereinrichtung (28), die ausgebildet ist, den hydrostatischen Hilfsantrieb (26) und die rotierende elektrische Maschine (15) in Abhängigkeit mindestens einer Betriebsgröße des Nutzfahrzeugs (20) gemeinsam, vorzugsweise aufeinander abgestimmt, zu betreiben.Commercial vehicle (20) to claim 12 or 13 , further comprising: a further vehicle axle (25), preferably a steered front axle, having a hydrostatic auxiliary drive (26), preferably comprising a plurality of hydraulic motors (27); and a control device (28) which is designed to operate the hydrostatic auxiliary drive (26) and the rotating electrical machine (15) together, preferably in a coordinated manner, depending on at least one operating variable of the commercial vehicle (20). Modulares Fahrzeugstarrachsensystem für ein Nutzfahrzeug (20), aufweisend: eine Fahrzeugstarrachse (10), wobei die Fahrzeugstarrachse (10) wahlweise als eine erste Fahrzeugstarrachse (10.1) oder als eine zweite Fahrzeugstarrachse (10.2) anpassbar ist, wobei die erste Fahrzeugstarrachse (10.1) und die zweite Fahrzeugstarrachse (10.2) jeweils aufweisen: - ein Eingangselement (11) zum Empfangen eines von einer Antriebseinrichtung (22), vorzugsweise einer Brennkraftmaschine, erzeugten Antriebsmoments; - eine erste Radwelle (12a) und eine zweite Radwelle (12b), die trieblich mit Rädern (24) des Nutzfahrzeugs (20) verbindbar sind; - ein Querdifferential (13), das trieblich mit dem Eingangselement (11), der ersten Radwelle (12a) und der zweiten Radwelle (12b) verbunden ist, zum Verteilen des eingekoppelten Antriebsmoments auf die erste Radwelle (12a) und die zweite Radwelle (12b); - eine Achsbrücke (14), in der die erste Radwelle (12a), die zweite Radwelle (12b) und das Querdifferential (13) aufgenommen sind; wobei das Eingangselement (11), die erste Radwelle (12a), die zweite Radwelle (12b), das Querdifferential (13) und/oder die Achsbrücke (14) der ersten Fahrzeugstarrachse (10.1) und der zweiten Fahrzeugstarrachse (10.2) gleich ausgebildet sind; und wobei nur die erste Fahrzeugstarrachse (10.1) ferner eine rotierende elektrische Maschine (15) aufweist, die mit der ersten Radwelle (12a) und/oder dem Querdifferential (13) der ersten Fahrzeugstarrachse (10.1) trieblich verbunden oder verbindbar ist, zum Variieren des auf die erste Radwelle (12a) und/oder die zweite Radwelle (12b) der ersten Fahrzeugstarrachse (10.1) verteilten Antriebsmoments, wobei die rotierende elektrische Maschine (15), vorzugsweise mittig außen, an der Achsbrücke (14) der ersten Fahrzeugstarrachse (10.1) befestigt und/oder getragen ist.Modular vehicle rigid axle system for a commercial vehicle (20), comprising: a vehicle rigid axle (10), wherein the vehicle rigid axle (10) can be optionally adapted as a first vehicle rigid axle (10.1) or as a second vehicle rigid axle (10.2), wherein the first vehicle rigid axle (10.1) and the second vehicle rigid axle (10.2) each have: - an input element (11) for receiving a drive torque generated by a drive device (22), preferably an internal combustion engine; - a first wheel shaft (12a) and a second wheel shaft (12b), which can be connected in a driving manner to wheels (24) of the commercial vehicle (20); - a transverse differential (13), which is connected in a driving manner to the input element (11), the first wheel shaft (12a) and the second wheel shaft (12b), for dividing the coupled drive torque between the first wheel shaft (12a) and the second wheel shaft (12b); - an axle bridge (14) in which the first wheel shaft (12a), the second wheel shaft (12b) and the transverse differential (13) are accommodated; wherein the input element (11), the first wheel shaft (12a), the second wheel shaft (12b), the transverse differential (13) and/or the axle bridge (14) of the first vehicle rigid axle (10.1) and the second vehicle rigid axle (10.2) are of identical design; and wherein only the first rigid vehicle axle (10.1) further comprises a rotating electrical machine (15) which is or can be drivenly connected to the first wheel shaft (12a) and/or the transverse differential (13) of the first rigid vehicle axle (10.1) for varying the drive torque distributed to the first wheel shaft (12a) and/or the second wheel shaft (12b) of the first rigid vehicle axle (10.1), wherein the rotating electrical machine (15) is fastened and/or carried, preferably centrally on the outside, to the axle bridge (14) of the first rigid vehicle axle (10.1).
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