AT514979A1 - Drehmomentübertragungsvorrichtung mit einer Umlaufgetriebeeinrichtung sowie Verfahren zum Betrieb einer solchen Drehmomentübertragungsvorrichtung - Google Patents

Drehmomentübertragungsvorrichtung mit einer Umlaufgetriebeeinrichtung sowie Verfahren zum Betrieb einer solchen Drehmomentübertragungsvorrichtung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsvorrichtung (2), insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Antriebseinrichtung (70) und einer zweiten Antriebseinrichtung (60), wobei die zweite Antriebseinrichtung (60) insbesondere als elektromechanischer Energiewandler ausgebildet ist, mit - einer Umlaufgetriebeeinrichtung (40) mit wenigstens einem Sonnenrad (42), wenigstens einer Planetenradanordnung (43), wenigstens einem Hohlrad (48), und einer ersten Eingangswelle (10), einer zweiten Eingangswelle (20) sowie einer Ausgangswelle (50), - einer ersten, insbesondere schaltbaren, Getriebeeinrichtung (100), mit einer Vorgelegewelle (30) und einer weiteren Getriebewelle (10) wobei diese Getriebewelle (10) und die erste Eingangswelle (10) der Umlaufgetriebeeinrichtung (40) zusammenfallen und - einer zweiten, insbesondere schaltbaren Getriebeeinrichtung (200), mit einer ersten Welle (61) und einer zweiten Welle (20) wobei die erste Welle (61) drehmomentleitend mit der zweiten Antriebseinrichtung (60) verbindbar ist und die zweite Welle (20) mit der zweiten Eingangswelle (20) der Umlaufgetriebeeinrichtung (40) zusammenfällt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsvorrichtung,insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens zwei Antriebseinrichtungen, vondenen eine insbesondere als elektromechanischer Energiewandler ausgebildet ist.Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchenDrehmomentübertragungsvorrichtung sowie ein Verfahren zu deren Betrieb.
Die Erfindung wird im Zusammenhang mit einem Antriebsstrang für einHybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem elektromechanischenEnergiewandler beschrieben, bleibt jedoch nicht auf diesen Zusammenhangbeschränkt. Vielmehr ist die Erfindung allgemein zur Übertragung und Überlagerungvon Drehmoment aus wenigstens zwei Drehmomentquellen verwendbar.
Drehmomentübertragungsvorrichtungen für Hybridfahrzeuge sind aus dem Standder Technik bekannt. Diese weisen häufig eine Mehrzahl schaltbarerStirnradpaarungen mit unterschiedlichem Übersetzungsverhältnis auf, wobeiverschiedene dieser Stirnradgruppen mittels Schalteinrichtungen, insbesondereReibkupplungen, verbindbar sind. Mit einersteigenden Anzahl Stirnradgruppen undVorgelegewellen ist auf diese Weise eine steigende Anzahl unterschiedlicherDrehzahlübersetzungen realisierbar.
Bei einigen dieser Drehmomentübertragungsvorrichtungen ist, insbesondere nacheiner Trennung der drehmomentleitenden Verbindung zwischen demVerbrennungsmotor des Hybridfahrzeugs und dem restlichen Antriebsstrang, einstufenloser Fährbetrieb ohne Schaltvorgänge und damit verbundeneDrehzahlsprünge mittels des elektromechanischen Energiewandlers möglich, weiterist auch eine stufenlose Verstellung des Übersetzungsverhältnisses mittelsDrehzahlüberlagerung bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte
Drehmomentübertragungsvorrichtung bzw. ein verbessertes Verfahren zum Betriebeiner solchen Drehmoment-Übertragungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen
Diese Aufgabe wird durch eine Drehmomentübertragungsvorrichtung mit denMerkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren zum Betrieb einer solchenDrehmomentübertragungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
Ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Drehmomentübertragungsvorrichtung wird inAnspruch 7 unter Schutz gestellt. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sindGegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine
Drehmomentübertragungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einerersten und einer zweiten Antriebseinrichtung, zur Verfügung gestellt.
Dabei ist die erste Antriebseinrichtung als Verbrennungskraftmaschine mit innererVerbrennung, insbesondere als sogenannter Otto-, Diesel-, oder als eine andere Artvon Verbrennungsmotor ausgebildet. Jedoch kann die erste Antriebseinrichtungauch als Elektromotor und/oder als, vorzugsweise elektromechanischer,mechanischer, hyraulischer oder pneumatischer, Energiewandler ausgebildet sein.
Die zweite Antriebseinrichtung ist insbesondere als elektromechanischer,mechanischer, hydraulischer oder pneumatischer, Energiewandler ausgebildet.
Im Sinne der Erfindung ist unter einem elektromechanischen Energiewandlervorzugsweise ein Elektromotor/-generator zu verstehen, unter einem mechanischenEnergiewandler ist vorzugsweise eine Schwungrad- oder Federspeichereinrichtungzu verstehen und unter einem hydraulischen oder pneumatischen Energiewandlerist vorzugsweise ein Pneumatik-, Hydraulikmotor, eine Pumpeinrichtung oder einekombinierte Motor/-Pumpeinrichtung zu verstehen. .
Die Drehmomentübertragungsvorrichtung weist eine Umlaufgetriebeeinrichtung,insbesondere ein Planetengetriebe, mit wenigstens einem Sonnenrad, wenigstenseiner Planetenradanordnung und wenigstens einem Hohlrad auf. Weiter weist dieDrehmomentübertragungsvorrichtung eine erste und eine zweiten Eingangswelleund einer Ausgangswelle auf.
Das Sonnenrad der Umlaufgetriebeeinrichtung kämmt dabei insbesondere mitwenigstens einem, insbesondere mehreren, allen oder allen inneren,
Planetenrädern der Planetenradanordnung. Das Hohlrad derUmlaufgetriebeeinrichtung kämmt insbesondere mit wenigstens einem,insbesondere mehreren, allen oder allen äußeren, Planetenrädern derPlanetenradanordnung.
Die Drehmomentübertragungsvorrichtung weist fernereine erste, insbesondereschaltbare, Getriebeeinrichtung auf. Eine schaltbare Getriebeeinrichtung kannvorzugsweise auch als Schaltgetriebeeinrichtung bezeichnet werden. DieseGetriebeeinrichtung weist eine Vorgelegewelle auf und eine zweite Getriebewelle,wobei diese zweite Getriebewelle mit der ersten Eingangswelle derUmlaufgetriebeeinrichtung zusammenfällt oder vorzugsweise mit dieser verbindbarist oder besonders bevorzugt einstückig mit dieser ausgebildet ist. DieVorgelegewelle weist vorzugsweise eine zu einer Rotationsachse der erstenEingangswelle der Umlaufgetriebeeinrichtung parallele oder konzentrischeRotationsachse auf.
Unter dem Zusammenfallen von zwei Wellen, ist im Sinne der Erfindung zuverstehen, dass zwei Wellen konzentrisch zueinander angeordnet sind, der Begriffist also vorzugsweise in seinem geometrischen Sinn in Bezug auf die Anordnungdieser Wellen zu verstehen. Vorzugsweise sind zwei zusammenfallende Wellendrehmomentübertragend miteinander verbindbar, bevorzugt drehfest miteinanderverbindbar und besonders bevorzugt einstückig ausgebildet. Dabei können dieWellen vorzugsweise form-, kraft-, stoffschlüssig oder mit einer Kombination auswenigstens zwei der genannten Arten miteinander verbindbar sein.
Unter einer Schaltgetriebeeinrichtung ist vorliegend insbesondere eine Einrichtungmit wenigstens zwei Schaltstufen, insbesondere Stirn- oder Kegelradstufen, zuverstehen, die, vorzugsweise einzeln, mittels einer Kopplungseinrichtung,vorliegend insbesondere einer Getriebekopplungseinrichtung oder einerAntriebskopplungseinrichtung, zur Drehmomentübertragung miteinander verbindbarsind. Weiter ist unter einer Schaltstufe vorzugsweise eine innere Schaltstellung derGetriebeeinrichtung zu verstehen, welche durch ein bestimmtes, insbesonderegeometrisch vorgegebenes, Drehzahlverhältnis zwischen einer Eingangswelle undeiner Ausgangswelle der Getriebeeinrichtung charakterisiert ist. Dabei wird eingeometrisch vorgegebenes Drehzahlverhältnis insbesondere durch einDurchmesserverhältnis und/oder ein Zähnezahlverhältnis der an derDrehzahlübertragung, in dieser Schaltstufe beteiligten Zahnräder bestimmt.
Die Drehmomentübertragungsvorrichtung weist ferner eine zweiteGetriebeeinrichtung, insbesondere eine schaltbare, also vorzugsweise eineSchaltgetriebeeinrichtung auf. Die zweite Getriebeeinrichtung weist eine erste Welle und eine zweite Welle auf. Die erste Welle ist vorzugsweise mit der zweitenAntriebseinrichtung drehmomentleitend verbindbar, vorzugsweise fällt die ersteWelle mit einer An-/Abtriebswelle der zweiten Antriebseinrichtung zusammen.Vorzugsweise fällt die zweite Eingangswelle der Umlaufgetriebeeinrichtung mit derzweiten Welle zusammen, bevorzugt sind diese einstückig miteinander ausgebildet.
Vorzugsweise ist die Welle der zweiten Antriebseinrichtung als Eingangs- und/oderAusgangswelle bezüglich einer Drehmomentübertragung ausgebildet. Eine alsEnergiewandler ausgebildete zweite Antriebseinrichtung kann so als Antriebsquelleund/oder als Generator (beispielsweise ein elektromechnischer Energiewandler)bzw. Energiespeicher (beispielsweise ein als Schwungrad ausgebildetermechanischer Energiewandler) betreibbar sein. Vorzugsweise ist eine zweiteAntriebseinrichtung, bezogen auf den Leistungsfluss, als Leistungsquelleaufzufassen, wenn die Antriebseinrichtung Antriebsleistung an dieGetriebeeinrichtung abgibt, oder als Leistungssenke, wenn diese Antriebsleistungaus der Getriebeeinrichtung aufnimmt.
Eine gemäß diesem Aspekt der Erfindung ausgebildeteDrehmomentübertragungsvorrichtung kann in vorteilhafter weise einenressourcensparenden, flexibleren und/oder einfacheren Betrieb derDrehmomentübertragungsvorrichtung ermöglichen.
Eine solche Drehmomentübertragungsvorrichtung kann, auch unabhängig von denbeschriebenen betriebsbezogenen Vorteilen, in vorteilhafter Weise eine einfachere,schnellere, flexiblere und/oder kostengünstigere Montage derDrehmomentübertragungsvorrichtung ermöglichen.
Eine solche Drehmomentübertragungsvorrichtung kann, auch unabhängig von denbeschriebenen betriebs- und/oder montagebezogenen Vorteilen, in vorteilhafterWeise einen kleineren Bauraum beanspruchen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist die erste Eingangswelle derUmlaufgetriebeeinrichtung mittels einer ersten Antriebskopplungseinrichtung miteiner Welle der ersten Antriebseinrichtung zur Drehmomentübertragung verbindbar.
Die erste Antriebskopplungseinrichtung ist dabei insbesondere als Reibkupplungausgebildet, vorzugsweise mit einer ersten, an der Welle der erstenAntriebseinrichtung angeordneten, und einer zweiten, an der ersten Eingangswelleder Umlaufgetriebeeinrichtung angeordneten, (Reib-)Kupplungsscheibe.
Dadurch kann in einfacher Weise eine mit einer Mindestdrehzahl betriebene ersteAntriebseinrichtung wie ein Verbrennungsmotor zur Drehmomentübertragung mitder Drehmomentübertragungsvorrichtung verbunden bzw. von dieser getrenntwerden.
Die Umlaufgetriebeeinrichtung ist gemäß einer bevorzugten Ausführung über diezweite Getriebeeinrichtung mittels einer zweiten Antriebskopplungseinrichtung mitder zweiten Antriebseinrichtung zur Drehmomentübertragung verbindbar.
Dadurch kann vorteilhafterweise Drehmoment von der zweiten Antriebseinrichtung,insbesondere zusätzlich zu dem Drehmoment von der ersten Antriebseinrichtung,übertragen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist die erste Eingangswelle drehfest mit demSonnenrad, und die zweite Eingangswelle drehfest mit einem Planetenträger derPlanetenradanordnung verbindbar oder verbunden.
Dadurch können bei gleichsinniger Wirkrichtung der Drehmoment, insbesondere beigleichsinniger Drehrichtung der ersten und der zweiten Eingangswelle dieDrehmomente der ersten und der zweiten Antriebseinrichtung in vorteilhafter Weiseaddiert an die Ausgangswelle der Umlaufgetriebeeinrichtung übertragbar sein.
Bei gegenläufiger Wirkrichtung der Drehmomente, insbesondere bei gegensinnigerDrehrichtung der ersten und der zweiten Eingangswelle können die Drehmomenteder ersten und der zweiten Antriebseinrichtung in vorteilhafter Weisegegeneinander aufgehoben werden oder voneinander subtrahiert an dieAusgangswelle der Umlaufgetriebeeinrichtung übertragbar sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist die erste Eingangswelle derUmlaufgetriebeeinrichtung über die Vorgelegewelle mittels einer erstenGetriebekopplungseinrichtung zur Drehmomentübertragung verbindbar, und die zweite Eingangswelle der Umlaufgetriebeeinrichtung über die Vorgelegewelle mittelseiner zweiten Getriebekopplungseinrichtung zur Drehmomentübertragungverbindbar.
Insbesondere sind dadurch die erste und die zweite Eingangswelle derUmlaufgetriebeeinrichtung zur Drehmomentübertragung zwischen der ersten undder zweiten Antriebseinrichtung eingerichtet, wenn beideGetriebekopplungseinrichtungen in eine ihrer, vorzugsweise zwei, von einerLeerlaufstellung verschiedene Schaltstufen geschaltet sind.
Dadurch kann vorteilhaft ein Drehmoment in eine als Energiespeicher ausgebildetezweite Antriebseinrichtung einspeisbar und dort mittels eines Energiespeichersspeicherbar sein.
Unter einem Energiespeicher ist vorliegend insbesondere ein elektrochemischerEnergiespeicher, vorzugsweise ein Akkumulator oder eine Batterie, eineSchwungradeinrichtung und/oderein Speicher für ein druckbeaufschlagtes Fluid wieLuft oder Hydrauliköl zu verstehen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist die erste Getriebekopplungseinrichtung,die zweite Getriebekopplungseinrichtung und/oder die zweiteAntriebskopplungseinrichtung als, insbesondere synchronisierte, Klauenkupplungausgebildet.
Dadurch kann ein schlupffreier, ressourcensparender und/oder verschleißarmerBetrieb der Drehmomentübertragungsvorrichtung erreichbar sein.
Unter einer Klauenkupplung ist vorliegend insbesondere eine Kopplungeinrichtungzu verstehen, durch welche in einem eingekoppelten Betriebszustand einDrehmoment im Wesentlichen mittels Formschluss zwischen einem ersten undeinem zweiten Kopplungspartner der Kopplungseinrichtung übertragbar ist.
Eine synchronisierte Klauenkupplung ist vorliegend insbesondere eine alsKlauenkupplung ausgebildete Kopplungseinrichtung mit einem Synchronring fürwenigstens eine, insbesondere alle, Schaltstufen.
Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführung ist unter einer synchronisiertenKlauenkupplung eine Kopplungseinrichtung zu verstehen, bei der mittels der erstenund oder der zweiten Antriebseinrichtung eine Drehzahl eines erstenKopplungspartners und eine Drehzahl eines zweiten Kopplungspartners derartaneinander anpassbar sind, dass insbesondere ein Einkuppeln der beiden,insbesondere als Klauenring ausgebildeten, Kopplungspartner möglich ist. Dadurchkann insbesondere eine synchronisierte Kopplungseinrichtung ohne Synchronringeund/oder ein geringerer Reibungsverlust realisierbar sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist zusätzlich wenigstens eine dieserGetriebekopplungseinrichtungen mit einer weiteren, auf einer der Eingangswellenangeordneten, Getriebekopplungseinrichtung zur gemeinsamen, insbesonderegleichsinnigen oder gegensinnigen, Schaltung verbunden.
Dadurch kann in einer Ausführung ein unabhängiges Auswählen flexiblerDrehzahlverhältnisse realisierbar sein. Dadurch kann in einer Ausführung zusätzlichoder alternativ ein gleichzeitiges Schalten zweier Kopplungseinrichtungenvermieden werden.
Dabei kann gemäß einer Ausführung diese Getriebekopplungseinrichtung die zweiteGetriebekopplungseinrichtung sein, wobei diese dann auf der Vorgelegewelle nurnoch in eine Getriebeschaltstufe schaltbar ist, wobei diese Getriebeschaltstufe dannmit der ersten Eingangswelle der Umlaufgetriebeeinrichtung verbunden ist. Indieser Ausführung ist die zweite Getriebekopplungseinrichtung mit einer weiteren,auf der ersten Eingangswelle der Umlaufgetriebeinrichtung angeordneten, weiterenGetriebekopplungseinrichtung verbunden ist. Diese weitereGetriebekopplungseinrichtung ist mit der zweiten Eingangswelle derUmlaufgetriebeeinrichtung verbindbar.
Gemäß einer Ausführung sind die zweite Getriebekopplungseinrichtung und dieweitere Getriebekopplungseinrichtung derart verbunden, dass sie im Wesentlichengleichzeitig geschaltet werden können.
In einer Ausführungsform ist dabei - wenn keine Leerlaufstellung vorliegt -entweder die eine oder die andere Getriebekopplungseinrichtung im Eingriff miteiner Getriebeschaltstufe befindlich. Dieses insbesondere bei einer gleichsinnigen
Schaltung der Fall. Die zweite Getriebeschaltstufe der zweitenGetriebekopplungseinrichtung kann dabei drehfest mit der Vorgelegewelleverbunden sein.
In einer alternativen Ausführungsform ist dabei - wenn keine Leerlaufstellungvorliegt - entweder nur die zweite Getriebekopplungseinrichtung im Eingriff miteiner Getriebeschaltstufe befindlich oder beide Getriebekupplung Einrichtungen.
Dies ist insbesondere bei einer gegensinnigen Schaltung der Fall.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist jede von der erstenGetriebekopplungseinrichtung, der zweiten Getriebekopplungseinrichtung und derzweiten Antriebskopplungseinrichtung jeweils in eine Leerlaufstellung sowie in eineerste und in eine zweite, sich voneinander in einem Drehzahlverhältnisunterscheidende, Getriebeschaltstufe schaltbar. Diese Getriebeschaltstufen sinddabei vorzugsweise als Zahnradpaare mit, vorzugsweise gerad-, schräg-, pfeil- oderbogenförmiger Verzahnung ausgebildet, bevorzugt als Stirnradpaare mit einerderartigen Verzahnung.
Dadurch kann insbesondere eine Drehmomentübertragung zwischen derAusgangswelle der Umlaufgetriebeeinrichtung und - abhängig von derSchaltstellung der Kopplungseinrichtungen - nur der ersten, nur der zweiten oderdiesen beiden Eingangswellen der Umlaufgetriebeeinrichtung erreichbar sein,insbesondere in einer Mehrzahl unterschiedlicher Drehzahlverhältnisse,Übersetzungen und/oder Gänge.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung weist eine
Drehmomentübertragungsvorrichtung eine Steuerungseinrichtung zur Steuerungeiner Drehzahl und/oder eines Drehmoments wenigstens einer der, insbesonderealler, Antriebseinrichtungen und/oder zur Steuerung von Schaltvorgängenwenigstens einer der, insbesondere aller, Antriebs- bzw.Getriebekopplungseinrichtungen auf.
Dadurch kann ein komfortables, einfaches, schnelles und/oder fehlerarmes Schaltenunterschiedlicher Gänge bzw. Drehzahlverhältnisse realisierbar sein.
Dadurch kann auch oder unabhängig eine Einstellung eines Drehmoments und/odereiner Drehzahl einer der Antriebseinrichtungen, vorzugsweise mittels einerSteuerung eines Drehmoments und/oder einer Drehzahl der anderenAntriebseinrichtung, erreichbar sein.
Eine Steuereinrichtung weist vorliegend insbesondere wenigstens eine Rechen-,Speicher-, Sensor- und/oder Betätigungseinrichtung zum Steuern einer Drehzahlund/oder eines Drehmoments wenigstens einer der Antriebseinrichtungen und/oderzur Steuerung von Schaltvorgängen wenigstens einer der Antriebs- bzw.Getriebekopplungseinrichtungen auf.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein Kraftfahrzeug mit einer ersten undeiner zweiten Antriebseinrichtung eine Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäßdem vorbeschriebenen Aspekt der Erfindung und/oder einer bevorzugtenAusführung auf.
Die zu dem vorstehend zuerst beschriebenen Aspekt der Erfindung und denzugehörigen Weiterbildungen der Drehmomentübertragungsvorrichtung offenbartenMerkmale gelten auch für den nachstehend beschriebenen Aspekt der Erfindungund die zugehörigen Weiterbildungen des Verfahrens entsprechend. Umgekehrtgelten die zu dem nachstehend beschriebenen Aspekt der Erfindung und denzugehörigen Weiterbildungen des Verfahrens offenbarten Merkmale auch für denvorstehend beschriebenen Aspekt der Erfindung und die zugehörigenWeiterbildungen der Drehmomentübertragungsvorrichtung entsprechend.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird bei einem Verfahren zum Betrieb einerDrehmomentübertragungsvorrichtung gemäß dem zuerst beschriebenen Aspekt derErfindung die zweite Getriebeeinrichtung mittels der zweitenAntriebskopplungseinrichtung in eine erste oder zweite Antriebsschaltstufegeschaltet. Insbesondere wird die zweite Antriebskopplungseinrichtung dazu mittelsder Steuereinrichtung geschaltet.
Dadurch kann insbesondere ein von der zweiten und/oder an die zweiteAntriebseinrichtung geliefertes Drehmoment in unterschiedlichen Drehzahlen an diezweite und/oder von der zweiten Eingangswelle übertragen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird die erste Antriebskopplungseinrichtunggeschlossen. Insbesondere wird die erste Antriebskopplungseinrichtung dazumittels der Steuereinrichtung geschaltet.
Dadurch kann insbesondere ein Drehmoment von der ersten Antriebseinrichtungauf die erste Eingangswelle übertragen und dem Drehmoment an der zweitenEingangswelle und/oder an der Ausgangswelle überlagert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird im Wesentlichen zeitgleich oderzeitversetzt die erste Getriebekopplungseinrichtung in eine ihrerGetriebeschaltstufen geschaltet und/oder die zweite Getriebekopplungseinrichtungin eine ihrer Getriebeschaltstufen geschaltet.
Dadurch können insbesondere verschiedene Drehzahlverhältnisse zwischen den dreiWellen (erste, zweite Eingangs-, Ausgangswelle) der Umlaufgetriebeeinrichtunggeschaltet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird zwischen der ersten und der zweitenAntriebseinrichtung ein Drehmoment übertragen, insbesondere von der ersten zurzweiten Antriebseinrichtung.
Dadurch kann insbesondere ein Generatorbetrieb der zweiten Antriebseinrichtungdurch ein mittels der ersten und/oder der zweiten Getriebeeinrichtung übertragenesDrehmoment von der ersten Antriebseinrichtung und/oder der Ausgangswelle derUmlaufgetriebeeinrichtung gespeist werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird, insbesondere vor dem Abschluss einesSchaltvorgangs einer der Getriebekopplungseinrichtungen oder der zweitenAntriebskopplungseinrichtung hin zu einer ersten odereiner zweiten Schaltstufe,eine Drehzahldifferenz zwischen einem ersten und einem zweiten Kopplungspartnerreduziert, insbesondere im Wesentlichen beseitigt, vorzugsweise mittels der zweitenAntriebseinrichtung und/oder Steuereinrichtung.
Dadurch ist insbesondere eine synchronisierte Kopplungseinrichtung ohne einenSynchronring und/oder ein geringerer Reibungsverlust realisierbar sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird ein Drehmoment der zweitenAntriebseinrichtung in Abhängigkeit von einem Schaltvorgang wenigstens einer derGetriebekopplungseinrichtungen erhöht, wobei insbesondere eine durch denSchaltvorgang reduzierte Drehmomentübertragung wenigstens teilweiseausgeglichen wird, vorzugsweise mittels der Steuereinrichtung.
Dadurch kann insbesondere ein Drehmoment an der Ausgangswelle derUmlaufgetriebeeinrichtung auch während des Schaltvorgangs innerhalb einesvorbestimmten, vorzugsweise in der Steuereinrichtung hinterlegten,Toleranzbereichs und/oder konstant gehalten werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung werden die zweiteAntriebskopplungseinrichtung sowie die erste und die zweiteGetriebekopplungseinrichtung im Wesentlichen schlupffrei geschaltet, wobei dieseKopplungseinrichtungen vorzugsweise als synchronisierte Klauenkupplungenausgebildet sind. Dadurch wird insbesondere ein ressourcenschonender und/oderschnellerer Betrieb der Drehmomentübertragungsvorrichtung ermöglicht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird die zweite Antriebseinrichtung bezüglichDrehmoment und/oder Drehzahl gegenläufig zur ersten Antriebseinrichtungbetrieben, sodass die erste und die zweite Eingangswelle zueinander gegenläufigrotieren.
Dadurch kann insbesondere eine von der ersten und der zweitenAntriebseinrichtung in einem hinsichtlich eines Betriebszustands vorbestimmten,vorzugsweise Verbrauchs- oder emissionsminimierten, Drehzahlbereich betreibenwerden, wobei das an der Ausgangswelle in diesem Betriebszustand nicht benötigteDrehmoment zur Speisung eines Generatorbetriebs der anderen von der ersten undder zweiten Antriebseinrichtung verwendet und dort, insbesondere in einemEnergiespeicher, gespeichert wird.
Erfindungsgemäß können auch mehrere der oben beschriebenen Ausführungen derErfindung - soweit dies technisch möglich ist - beliebig miteinander kombiniertwerden. Unter einer Kopplungseinrichtung ist vorliegend insbesondere eineKupplung zu verstehen, sodass in der nachfolgenden Figurenbeschreibung diebeiden Begriffe wenigstens im Wesentlichen gleichbedeutend verwendet werden können. Eine Kupplungsmuffe ist vorliegend grundsätzlich drehfest und axial beweglich mit der zentralen Welle einer Kopplungseinrichtung verbunden.
Weitere, nun beispielhafte, Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Beschreibungen in Zusammenhang mit den Figuren, welche im
Einzelnen, teilweise schematisiert, zeigen:
Fig. 1: einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem
Fahrzeuggetriebe in einem Leerlaufbetriebszustand gemäß einerAusführung der Erfindung in einer stark schematisiertenSchnittansicht;
Fig. 2: den Antriebsstrang gemäß Fig. 1 in einem Schaltzustand des
Fahrzeuggetriebes, der einen rein elektrischen Fährbetriebermöglicht;
Fig. 3: den Antriebsstrang gemäß Fig. 1 in einem Schaltzustand des
Fahrzeuggetriebes, der einen schaltstufenfreien Fährbetrieb mitbeiden Antriebseinrichtungen ermöglicht;
Fig. 4: den Antriebsstrang gemäß Fig. 1 in einem Schaltzustand des
Fahrzeuggetriebes, der eine Auswahl des Betriebspunktes deselektromechanischen Energiewandlers ermöglicht;
Fig. 5: den Antriebsstrang gemäß Fig. 1 in einem Schaltzustand des
Fahrzeuggetriebes, der eine Speicherung von Drehmoment ausdem Verbrennungsmotor ermöglicht;
Fig. 6: einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem
Fahrzeuggetriebe in einem Leerlaufbetriebszustand gemäß einerweiteren Ausführung der Erfindung in einer starkschematisierten Schnittansicht; und
Fig. 7: einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem
Fahrzeuggetriebe in einem Leerlaufbetriebszustand gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung in einer starkschematisierten Schnittansicht.
Fig. 1 zeigt einen Antriebsstrang 1 eines Kraftfahrzeugs mit einer alsFahrzeuggetriebe ausgebildeten Drehmomentübertragungsvorrichtung 2 in einemLeerlaufbetriebszustand gemäß einer Ausführung der Erfindung in einer starkschematisierten Schnittansicht. Der Antriebsstrang 1 weist neben demFahrzeuggetriebe 2 einen damit verbindbaren elektromechanischen Energiewandler60 und einen damit verbindbaren Verbrennungsmotor, vorzugsweise Diesel- oderOttomotor, 70 auf.
Der Verbrennungsmotor 70 ist mittels seiner Welle 75 über eine als Reibkupplungausgebildete erste Antriebskopplungseinrichtung cO mit der erstenGetriebeeinrichtung 100 des Fahrzeuggetriebes 2 zur Drehmomentübertragungverbindbar, ebenso möglich ist es anstelle der Reibkupplung eine Klauenkupplungals Antriebskopplungseinrichtung cO zu verwenden. Die erste Getriebeeinrichtung100 weist die mit dem Verbrennungsmotor 70 verbindbare erste Eingangswelle 10der als Planetengetriebe ausgebildeten Umlaufgetriebeeinrichtung 40 und dieVorgelegewelle 30 auf.
Der elektromechanische Energiewandler 60 ist mittels seiner Welle 61 über eine alsKlauenkupplung ausgebildete zweite Antriebskopplungseinrichtung sO mit derzweiten Getriebeeinrichtung 200 des Fahrzeuggetriebes 2 zurDrehmomentübertragung verbindbar. Die zweite Getriebeeinrichtung 200 weist diemit dem elektromechanischen Energiewandler 60 verbindbare zweite Eingangswelle20 des Planetengetriebes 40 auf.
Das Planetengetriebe 40 weist neben den beiden Eingangswellen 10 und 20 eineAusgangswelle 50 auf, die in unterschiedlichen Ausbildungen der hier beschriebenenAusführung unmittelbar oder mittelbar über eine oder mehrere Übersetzungsstufen3 mit einem Achsdifferenzial 4 und den dadurch antreibbaren Rädern bzw.Elementen des Fahrwerks zur Drehmomentübertragung verbindbar, insbesondereverbunden, ist.
Das Planetengetriebe 40 weist weiter ein Sonnenrad 42 auf, welches mit der erstenEingangswelle 10 verbunden ist, und eine Planetenradanordnung 43, deren innere
Planetenräder 44 über innere Planetenträger 24 und deren äußere Planetenräder 46über äußere Planetenträger 26 und über den Planetenträgerflansch 23 mit derzweiten Eingangswelle 20 verbunden sind.
Dabei kann das Sonnenrad 42 mit den inneren Planetenräder 44 kämmen, dieinneren Planetenräder 44 mit den äußeren Planetenrädern 46, sowie die äußerenPlanetenräder 46 mit dem Hohlrad 48 des Planetengetriebes 40, welches über denFlansch 51 mit der Ausgangswelle 50 verbindbar, insbesondere verbunden, ist.
Die zweite Antriebskupplung sO ist in Fig. 1 in der Leerlaufstellung derKupplungsmuffe 63 dargestellt, kann aber auch, manuell oder automatisch mittelseiner nicht dargestellten Betätigungseinrichtung einer Steuereinrichtung in eineerste Schaltstufe Za oder in eine zweite Schaltstufe Zb geschaltet werden bzw. sein.
In der ersten Schaltstufe Za wird die Kupplungsmuffe 63 drehfest mit derKupplungsbacke 64.1 der zweiten Antriebskupplung verbunden, wobei dazu -insbesondere nach einer Synchronisation der Drehzahlen der Kupplungsmuffe 63und der Kupplungsbacke 64.1 - komplementär ausgebildete Klauen derKupplungsmuffe 63 und der Kupplungsbacke 64.1 ineinandergreifen und so einenschlupffreien Schaltvorgang sicherstellen. Analog dazu können zum Schalten derzweiten Schaltstufe Zb komplementär ausgebildete Klauen der Kupplungsmuffe 63und der Kupplungsbacke 64.2 ineinandergreifen.
Die Kupplungsbacke 64.1 ist bei einer Schaltung der Schaltstufe Za mit dem - hierschrägverzahnt ausgebildeten - Stirnrad 65.1 der zweiten Antriebskupplung sO zurDrehmomentübertragung verbunden. Über das Stirnrad 65.1 und das damitkämmende Stirnrad 21.1 der zweiten Eingangswelle 20 ist in dieser SchaltstufeDrehmoment mit einer vorbestimmten, für Za spezifischen, Übersetzung derDrehzahl na an die zweite Eingangswelle 20 und damit an die Planetenradanordnung43 des Planetengetriebes 40 übertragbar. Analoges gilt bei einer Schaltung derSchaltstufe Zb für das Stirnrad 65.2 und das Stirnrad 21.2 bei einer anderenvorbestimmten, für Zb spezifischen, Übersetzung der Drehzahl nb.
Die Stirnräder 21.1 bzw. 21.2 der zweiten Eingangswelle 20 sind auch mitStirnrädern 38.1 bzw. 38.2 verbunden, welche in der in Fig. 1 dargestellten
Leerlaufstellung der zweiten Getriebekupplung s2 drehbar auf der Vorgelegewelle30 angeordnet sind.
Bei einer Schaltung der zweiten Getriebekupplung s2 in ihre erste Schaltstufe Z3wird das Stirnrad 38.1 drehfest mit der Vorgelegewelle 30 verbunden. Bei einerSchaltung der zweiten Getriebekupplung s2 in ihre zweite Schaltstufe Z4 wird dasStirnrad 38.2 drehfest mit der Vorgelegewelle 30 verbunden. Die Schaltstufen Z3und Z4 weisen voneinander unterschiedliche, vorbestimmte Übersetzungen n3 bzw.n4 auf.
Die zweite Getriebekupplung s2 ist in der in Fig. 1 gezeigten Ausführung mit ihrerKupplungsmuffe 34 und ihren Kupplungsbacken 36.1 und 36.2 analog zu derzweiten Antriebskupplung S 0 ausgebildet und weist insbesondere - gegebenenfallsder Einbauumgebung angepasst - deren in dieser Anmeldung beschriebeneMerkmale auf.
Auf der Vorgelegewelle 30 ist auch die erste Getriebekupplung sl mit ihrerKupplungsmuffe 33 angeordnet und mittels der drehfest an den Stirnrädern 37.1bzw. 37.2 angeordneten Kupplungsbacke 35.1 bzw. 35.2 in ihre erste SchaltstufeZI bzw. ihre zweite Schaltstufe Z2 schaltbar. Die Schaltstufen Z 1 und Z 2 weisenunterschiedliche, vorbestimmte Übersetzungen n4 bzw. n2 auf.
Die erste Getriebekupplung sl ist in der in Fig. 1 gezeigten Ausführung mit ihrerKupplungsmuffe 33 und ihren Kupplungsbacken 35.1 und 35.2 analog zu derzweiten Antriebskupplung sO und/oder der zweiten Getriebekupplung s2 ausgebildetund weist insbesondere - gegebenenfalls der Einbauumgebung angepasst - derenin dieser Anmeldung beschriebene Merkmale auf.
Die Stirnräder 37.1 und 37.2 können bei Schaltung der Kupplungsmuffe 33 hin zuder Kupplungsbacke 35.1 (Schaltstufe ZI) bzw. der zweiten Kupplungsbacke 35.2(Schaltstufe Z2) mit dem Stirnrad 11.1 bzw. dem Stirnrad 11.2 kämmen und sindsomit mit der ersten Eingangswelle 10 zur Drehmomentübertragung verbindbar.
Die Reibkupplung oder Klauenkupplung cO zwischen der Welle 75 desVerbrennungsmotors 70 und der ersten Eingangswelle 10 kann durch, manuellesoder mittels einer Betätigungseinrichtung einer Steuereinrichtung (nicht dargestellt) automatisiertes, Anlegen der Reibflächen 12 und 72 aneinander, insbesondere unterAufbringung eines An pressdrucks zur Drehmomentübertragung zwischen demVerbrennungsmotor 70 und der ersten Getriebeeinrichtung 100 und/oder demPlanetengetriebe 40 geschlossen werden.
Verschiedene Betriebssituationen beim Betrieb eines Fahrzeuges mit einemderartigen Fahrzeuggetriebe 2 bzw. die entsprechenden Betriebsverfahren desFahrzeuggetriebes 2 werden nachfolgend in den Beschreibungen der Fig. 2 bisFig. 5 dargelegt.
Dabei zeigen die in Doppellinien dargestellten Teile des Fahrzeuggetriebes 2 an,dass über das entsprechende Teil ein Drehmoment übertragen wird.
Fig. 2 zeigt den Antriebsstrang 1 gemäß Fig. 1 in einem Schaltzustand desFahrzeuggetriebes 2, der einen rein elektrischen Fährbetrieb ermöglicht. Dazu wirdin dieser Ausführung das Sonnenrad 42 des Planetengetriebes 40 bezüglichDrehung festgelegt. Dies kann beispielsweise bei geschlossener Kupplung cO durcheine in Figur 2 nicht dargestellte Festlegung des Verbrennungsmotors 70 oder (hiernicht dargestellt) bei geöffneter Kupplung cO durch eine ebenfalls nicht dargestellteFestlegung der ersten Eingangswelle 10.
Der elektromechanische Energiewandler 60 ist über seine Welle 61, dieKupplungsmuffe 63 und die Kupplungsbacke 64.1 der zweiten Antriebskupplung sOsowie das Stirnrad 65.1 in der Schaltstufe Za mit der zweiten Eingangswelle 20verbunden. Ein von dem elektromechanischen Energiewandler 60 abgegebenesDrehmoment kann damit über die Planetenradträger 24 und 26 diePlanetenradanordnung 43 antreiben. Über die Ausgangswelle 50 und eventuellverbaute Übersetzungen 3 kann über das Differenzial 4 Antriebsdrehmoment an dieangetriebenen Räder des Kraftfahrzeugs abgegeben werden.
Der elektrische Fährbetrieb gemäß der hier beschriebenen Ausführung kannaufgrund der Betriebscharakteristik des Energiewandlers 60 mit stufenloserDrehzahländerung erfolgen, dies ist auch dann der Fall, wenn dieDrehmomentübertragungsvorrichtung in diskreten Schaltstufen geschaltet wird.
Umgekehrt ist in einem Verzögerungs- bzw. Bremsbetrieb des Fahrzeuges einEinsatz des elektromechanischen Energiewandlers 60 über den beschriebenenDrehmomentfluss als Generator zum Befüllen eines als Batterie bzw. Akkumulatorausgebildeten Energiespeichers möglich.
Fig. 3 zeigt den Antriebsstrang 1 gemäß Fig. 1 in einem Schaltzustand desFahrzeuggetriebes, der einen schaltstufenfreien Fährbetrieb mit beidenAntriebseinrichtungen ermöglicht. Dabei ist sowohl der Verbrennungsmotor 70 alsauch der elektromechanische Energiewandler 60 zur Drehmomentübertragung mitdem Planetengetriebe 40 verbunden.
Die Reibkupplung oder Klauenkupplung cO ist geschlossen; die Klauenkupplung sObefindet sich in der Schaltstufe Za, oder wie hier nicht dargestellt, in derSchaltstufe Zb.
Der Verbrennungsmotor 70 kann über die erste Eingangswelle 10 das Sonnenrad 42des Planetengetriebes 40 mit Drehmoment beaufschlagen. Zwischen demelektromechanischen Energiewandler 60 und der Planetenradanordnung 43 desPlanetengetriebes 40 ist über die zweite Eingangswelle 20 Drehmoment in beideRichtungen übertragbar.
So kann der Verbrennungsmotor 70 beispielsweise immer in einem verbrauchs-und/oder verschleißoptimierten Bereich eines Drehzahl-Drehmoment-Kennfeldesbetrieben werden, wobei die von einem Fahrer des Kraftfahrzeuges gewünschteDrehzahl durch entsprechende Steuerung, beispielsweise mittels derSteuereinrichtung, des elektromechanischen Energiewandlers 60 bereitgestelltwerden kann.
Der Verbrennungsmotor 70 liefert dann ein konstantes Drehmoment bei einerkonstanten Drehzahl, wobei diese von dem Drehmoment bzw. einer Drehzahl deselektromechanischen Energiewandler 60 unter Vermittlung des Planetengetriebes40 auf der Ausgangswelle 50 derart überlagert werden, dass der Drehzahl- bzw.Drehmomentwunsch des Fahrers des Kraftfahrzeuges realisiert werden kann. Weiterist es insbesondere aufgrund des festvorgegebenen Drehmomentverhältnisses derDrehmomentübertragungsvorrichtung auch möglich, sowohl das Drehmoment desVerbrennungsmotors 70 als auch des elektromechanischen Energiewandlers 40 so zu regeln, dass der Drehmomentwunsch des Fahrers des Kraftfahrzeuges realisiertwird.
Fig. 4 zeigt den Antriebsstrang 1 gemäß Fig. 1 in einem Schaltzustand desFahrzeuggetriebes, der eine Auswahl eines Wirkungsgrad- und/oderverschleißoptimierten Bereichs eines Drehzahl-Drehmoment-Kennfeldes deselektromechanischen Energiewandlers 60 ermöglicht.
In der Darstellung der Fig. 4 ist die erste Getriebekupplung sl in die Schaltstufe ZIgeschaltet; die zweite Getriebekupplung s2 ist in die Schaltstufe Z3 geschaltet.Durch entsprechende Kombination der Schaltstufen Za und Zb mit den SchaltstufenZ 1 bis Z 4 ist eine Mehrzahl unterschiedlicher Drehzahlübersetzungen bei gleicherDrehmomentabgabe des elektromechanischen Energiewandlers 60 erreichbar.
Weiter ist es unter Einbeziehung der Kupplung sO auch ermöglicht weiterSchaltstufen der Drehmomentübertragungseinrichtung zu nutzen, vorliegend ergibtsich so die Möglichkeit bis zu 8 Schaltstufen (4x2) zu schalten, je nachÜbersetzungsverhältnis der einzelnen Gangstufen ist es möglich, dass dabei nichtalle nutzbar sind. Dadurch kann der Energiewandler 60 in einem optimalenWirkungsgradbereich betrieben werden, denn insbesondere entgegen einemgängigen Vorurteil weisen Elektromotoren durchaus drehzahlabhängigunterschiedliche Wirkungsgrade auf.
Fig. 5 zeigt den Antriebsstrang 1 gemäß Fig. 1 in einem Schaltzustand desFahrzeuggetriebes, der eine Speicherung von Drehmoment aus demVerbrennungsmotor 70 in einem, dem elektromechanischen Energiewandler 60zugeordneten Energiespeicher (nicht dargestellt) ermöglicht, ohne dass dabeiReibungsverluste durch eine Führung des Kraftflusses über das Planetengetriebe 40auftreten.
Durch eine Schaltung bzw. Schließung von einer, zwei, drei oder allen KupplungencO, sO, slund s2 des Fahrzeuggetriebes 2 (hier Schaltstellungen beispielhaft: cOgeschlossen, sO in Za, sl in ZI und s2 in Z3) kann ein Drehmoment, welches derVerbrennungsmotor 70, beispielsweise zusätzlich, zu dem von dem Benutzer desFahrzeuges benötigen Drehmoment abgibt, von der ersten Eingangswelle 10 überdie Vorgelegewelle 30 auf die zweite Eingangswelle 20, und von dieser auf die Welle 61 des elektromechanischen Energiewandlers 60, der in diesem Fall als Generatorbetrieben wird, übertragen werden.
Damit kann beispielsweise eine Batterie aufgeladen werden, wobei die elektrischeEnergie dieser Batterie in einer späteren Fahrsituation des Kraftfahrzeuges in einemMotorbetrieb des elektromechanischen Energiewandler 60 wieder in Form vonDrehmoment an das Differenzial 4 abgegeben werden kann.
Fig. 6 zeigt einen Antriebsstrang 1 eines Kraftfahrzeugs mit einem Fahrzeuggetriebe2 in einem Leerlaufbetriebszustand gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindungin einer stark schematisierten Schnittansicht.
In dieser Ausführung ist eine erste Kupplungsmuffe 34a der zweitenGetriebekupplung s2 auf der Vorgelegewelle 30 angeordnet. Eine zweiteKupplungsmuffe 34b der zweiten Getriebekupplung s2 ist hingegen auf der erstenEingangswelle 10 des Planetengetriebes 40 angeordnet.
Die beiden Kupplungsmuffen 34a und 34b sind zur gemeinsamen gleichsinnigenSchaltung mittels der gleichsinnigen Kupplungsmuffenverbindung 39.1 verbunden.Der Schaltverbund der beiden Kupplungsmuffen 34a und 34b kann neben einerLeerlaufstellung entweder in einer ersten Schaltstellung mit dem auf derVorgelegewelle 30 drehbar angeordneten Stirnrad 38.1 mittels der Kupplungsbacke 36.1 drehfest verbunden werden oder in einer zweiten Schaltstellung mittels demauf der ersten Eingangswelle 10 des Planetengetriebes 40 drehbar angeordnetenStirnrad 21.1 mittels der Kupplungsbacke 36.3 drehfest verbunden werden. DasStirnrad 38.2 ist drehfest mit der Vorgelegewelle 30 verbunden.
Fig. 7 zeigt einen Antriebsstrang 1 eines Kraftfahrzeugs mit einem Fahrzeuggetriebe2 in einem Leerlaufbetriebszustand gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindungin einer stark schematisierten Schnittansicht.
In dieser Ausführung sind die Kupplungsmuffe 34a und 34b zur gemeinsamengegenseitigen Schaltung mittels der gegensinnigen Kupplungsmuffenverbindung 39.2 verbunden. Das Stirnrad 38.2 ist drehbar auf der Vorgelegewelle 30angeordnet.
Der Schaltverbund der beiden Kupplungsmuffen 34a und 34b kann neben einerLeerlauf-Stellung in einer ersten Schaltstellung gleichzeitig mit dem auf derVorgelegewelle 30 drehbar angeordneten Stirnrad 38.1 mittels der Kupplungsbacke 36.1 und mit dem auf der ersten Eingangswelle 10 des Planetengetriebes 40drehbar angeordneten Stirnrad 21.1 mittels der Kupplungsbacke 36.3 drehfestverbunden werden.
In einer zweiten Schaltstellung der beiden Kupplungsmuffen 34a und 34b kann dieerste Kupplungsmuffe 34a mit den Kupplungsbacke 36.2 des Stirnrads 38.2verbunden werden. Die zweite Kupplungsmuffe 34b verbleibt dann in einerLeerlaufstellung. Weiter ist es ermöglicht mittels einer Betätigung der Kupplung sl(33/35.1 oder 33/35.2) Drehmoment auf die Vorgelegewelle 30 zu leiten.
Bezugszeichenliste 1 Antriebsstrang 2 Fahrzeuggetriebe (Drehmomentübertragungsvorrichtung) 3 Übersetzungsstufe 4 Differenzial 10 erste Eingangswelle 11 Stirnrad der ersten Eingangswelle 12 Reibfläche der ersten Antriebskupplung 20 zweite Eingangswelle 21 Stirnrad der zweiten Eingangswelle 23 Planetenträgerflansch 24 innerer Planetenträger 26 äußerer Planetenträger 30 Vorgelegewelle 33 Kupplungsmuffe der ersten Getriebekupplung 34 Kupplungsmuffe der zweiten Getriebekupplung 35 Kupplungsbacke der ersten Getriebekupplung 36 Kupplungsbacke der zweiten Getriebekupplung 37 Stirnrad der ersten Getriebekupplung 38 Stirnrad der zweiten Getriebekupplung 39.1 gleichsinnige Kupplungsmuffenverbindung 39.2 gegensinnige Kupplungsmuffenverbindung 40 Planetengetriebe 42 Sonnenrad 43 Planetenradanordnung 44 inneres Planetenrad 46 äußeres Planetenrad 48 Hohlrad 50 Ausgangswelle 51 Flansch 60 elektromechanischer Energiewandler 61 Welle des elektromechanischen Energiewandlers 63 Kupplungsmuffe 64 Kupplungsbacke der Antriebskupplung 65 Stirnrad der Antriebskupplung 70 Verbrennungsmotor 72 Reibfläche der ersten Antriebskupplung 75 Welle des Verbrennungsmotors 100 erste Getriebeeinrichtung200 zweite Getriebeeinrichtung cO erste AntriebskupplungsO zweite Antriebskupplungsl erste Getriebekupplungs2 zweite Getriebekupplung ZI erste Stirnradstufe der ersten GetriebekupplungZ2 zweite Stirnradstufe der ersten GetriebekupplungZ3 erste Stirnradstufe der zweiten Getriebekupplung Z4 zweite Stirnradstufe der zweiten GetriebekupplungZa erste Stirnradstufe der AntriebskupplungZb zweite Stirnradstufe der Antriebskupplung

Claims (16)

  1. Patentansprüche 1. Drehmomentübertragungsvorrichtung (2), insbesondere für ein Kraftfahrzeugmit einer ersten Antriebseinrichtung (70) und einer zweitenAntriebseinrichtung (60), wobei die zweite Antriebseinrichtung (60)insbesondere als elektromechanischer Energiewandler ausgebildet ist, mit - einer Umlaufgetriebeeinrichtung (40) mit wenigstens einem Sonnenrad (42), wenigstens einer Planetenradanordnung (43), wenigstens einemHohlrad (48), und einer ersten Eingangswelle (10), einer zweitenEingangswelle (20) sowie einer Ausgangswelle (50), - einer ersten, insbesondere schaltbaren, Getriebeeinrichtung (100), miteiner Vorgelegewelle (30) und einerweiteren Getriebewelle (10) wobei dieseGetriebewelle (10) und die erste Eingangswelle (10) derUmlaufgetriebeeinrichtung (40) zusammenfallen und - einer zweiten, insbesondere schaltbaren Getriebeeinrichtung (200), miteiner ersten Welle (61) und einer zweiten Welle (20) wobei die erste Welle (61) drehmomentleitend mit der zweiten Antriebseinrichtung (60) verbindbarist und die zweite Welle (20) mit der zweiten Eingangswelle (20) derUmlaufgetriebeeinrichtung (40) zusammenfällt.
  2. 2. Drehmomentübertragungsvorrichtung (2) gemäß Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass - die erste Eingangswelle (10) der Umlaufgetriebeeinrichtung (40) mittelseiner ersten Antriebskopplungseinrichtung (cO) mit einer Welle (75) derersten Antriebseinrichtung (70) zur Drehmomentübertragung verbindbar ist, - die Umlaufgetriebeeinrichtung (40) über die zweite Getriebeeinrichtung(200) mittels einer zweiten Antriebskopplungseinrichtung (sO) mit derzweiten Antriebseinrichtung (60) zur Drehmomentübertragung verbindbarist.
  3. 3. Drehmomentübertragungsvorrichtung (2) gemäß einem der vorherigenAnsprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Eingangswelle (10) drehfest mit dem Sonnenrad (42) verbundenist, - die zweite Eingangswelle (20) drehfest mit einem Planetenträger (24, 26) der Planetenradanordnung (43) verbunden ist, - die erste Eingangswelle (10) der Umlaufgetriebeeinrichtung (40) über dieVorgelegewelle (30) mittels einer ersten Getriebekopplungseinrichtung (sl)zur Drehmomentübertragung verbindbar ist, und - die zweite Eingangswelle (20) der Umlaufgetriebeeinrichtung (40) über dieVorgelegewelle (30) mittels einer zweiten Getriebekopplungseinrichtung (s2)zur Drehmomentübertragung verbindbar ist.
  4. 4. Drehmomentübertragungsvorrichtung (2) gemäß einem der vorherigenAnsprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersteGetriebekopplungseinrichtung (sl), die zweite Getriebekopplungseinrichtung(s2) und/oder die zweite Antriebskopplungseinrichtung (sO) als, insbesonderesynchronisierte, Klauenkupplung ausgebildet ist.
  5. 5. Drehmomentübertragungsvorrichtung (2) gemäß einem der Ansprüche 3oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine dieserGetriebekopplungseinrichtungen mit einer weiteren, auf einer derEingangswellen angeordneten, Getriebekopplungseinrichtung zurgemeinsamen, insbesondere gleichsinnigen oder gegensinnigen, Schaltungverbunden ist.
  6. 6. Drehmomentübertragungsvorrichtung (2) gemäß einem der vorherigenAnsprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede von der erstenGetriebekopplungseinrichtung (sl), der zweitenGetriebekopplungseinrichtung (s2) und der zweitenAntriebskopplungseinrichtung (sO) jeweils in eine Leerlaufstellung sowie ineine erste (ZI; Z3; Za) und in eine zweite (Z2; Z4; Zb), sich voneinander ineinem Drehzahlverhältnis unterscheidende, Getriebeschaltstufe schaltbar ist,wobei diese Getriebeschaltstufen (Za, Zb, Zl-4) vorzugsweise als, gerad-oder schrägverzahnte, Stirnradpaare (11, 37; 21, 38; 21, 65) ausgebildetsind.
  7. 7. Drehmomentübertragungsvorrichtung (2) gemäß einem der vorherigenAnsprüche, gekennzeichnet durch eine Steuerungseinrichtung zurSteuerung einer Drehzahl und/oder eines Drehmoments wenigstens einer derAntriebseinrichtungen (70; 60) und/oder zur Steuerung von Schaltvorgängen wenigstens einer der Antriebs- (cO; sO) bzw. Getriebekopplungseinrichtungen(sl; s2).
  8. 8. Kraftfahrzeug mit einer ersten und einer zweiten Antriebseinrichtung (70; 60) und mit einer Drehmomentübertragungsvorrichtung (2) gemäß einemder vorherigen Ansprüche.
  9. 9. Verfahren zum Betrieb einer Drehmomentübertragungsvorrichtung (2)gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dassdie zweite Getriebeeinrichtung (200) mittels der zweitenAntriebskopplungseinrichtung (sO) in eine erste Antriebsschaltstufe (Za) oderzweite Antriebsschaltstufe (Zb) geschaltet wird.
  10. 10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dassdie erste Antriebskopplungseinrichtung (sO) geschlossen wird.
  11. 11. Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass imWesentlichen zeitgleich oder zeitversetzt die erste Getriebekopplungseinrichtung (sl) in eine ihrer Getriebeschaltstufen (ZI, Z2)geschaltet wird, und dass- die zweite Getriebekopplungseinrichtung (s2) ineine ihrer Getriebeschaltstufen (Z3, Z4) geschaltet wird.
  12. 12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischender ersten (70) und der zweiten (60) Antriebseinrichtung ein Drehmomentübertragen wird, insbesondere von der ersten (70) zur zweiten (60)Antriebseinrichtung.
  13. 13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurchgekennzeichnet, dass vor dem Abschluss eines Schaltvorgangs einer derGetriebekopplungseinrichtungen (sl, s2) oder der zweitenAntriebskopplungseinrichtung (sO) hin zu einer ersten (ZI; Z3; Za) odereiner zweiten (Z2; Z4; Zb) Schaltstufe eine Drehzahldifferenz zwischeneinem ersten (33; 34; 63) und einem zweiten (35; 36; 64) Kopplungspartnerreduziert, insbesondere im Wesentlichen beseitigt, wird.
  14. 14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurchgekennzeichnet, dass ein Drehmoment der zweiten Antriebseinrichtung(60) in Abhängigkeit von einem Schaltvorgang wenigstens einer derGetriebekopplungseinrichtungen (sl, s2) erhöht wird, wobei insbesondereeine durch den Schaltvorgang reduzierte Drehmomentübertragungwenigstens teilweise ausgeglichen wird.
  15. 15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurchgekennzeichnet, dass die zweite Antriebskopplungseinrichtung (sO) sowiedie erste (sl) und die zweite (s2) Getriebekopplungseinrichtung imWesentlichen schlupffrei geschaltet werden.
  16. 16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurchgekennzeichnet, dass die zweite Antriebseinrichtung (60) bezüglichDrehmoment und/oder Drehzahl gegenläufig zur ersten Antriebseinrichtung(70) betrieben wird, sodass die erste (10) und die zweite (20) Eingangswellezueinander gegenläufig rotieren.
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