DE102010010914B4

DE102010010914B4 - Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102010010914B4
Application number: DE102010010914.2A
Authority: DE
Inventors: Johann Märkl
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2010-03-10
Publication date: 2016-03-17
Anticipated expiration: 2030-03-11
Also published as: DE102010010914A1

Abstract

Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit zwei einzeln oder zusammen betreibbaren Antriebsquellen, deren Kraftabgabewellen (12, 14) über Kupplungen (16, 18) auf zwei Eingangswellen (20, 22) eines Geschwindigkeits-Wechselgetriebes (24) abtreiben, wobei die Eingangswellen (22, 22) über verschiedene Übersetzungen bildende, alternierend kuppelbare Zahnradsätze mit einer Abtriebswelle (26) des Getriebes (24) trieblich verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Wechselgetriebe (24) eine mit der Abtriebswelle (26) über einen Übertragungstrieb (36, 38, 40) trieblich verbundene Zwischenwelle (28) aufweist, dass die Zahnradsätze (42, 44, 46, 48) Zahnräder (50, 52, 54, 56) aufweisen, die auf den beiden Eingangswellen (20, 22), auf der Abtriebswelle (26) und auf der Zwischenwelle (28) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Eine Antriebsvorrichtung der gattungsgemäßen Art beschreibt die FR 2 895 941 A1 . Dabei sind zwei Antriebsquellen, hier zwei Brennkraftmaschinen, vorgesehen, die wahlweise einzeln oder zusammen auf ein Geschwindigkeits-Wechselgetriebe abtreiben. Das Wechselgetriebe weist in einem Ausführungsbeispiel der FR 2 895 941 A1 (dort 3) zwei mit den Kraftabgabewellen der Brennkraftmaschinen kuppelbare Eingangswellen auf, zwischen denen und einer Abtriebswelle Übersetzungen bildende Zahnradsätze angeordnet sind. Soll das Wechselgetriebe zum Beispiel sechs Vorwärtsgang-Übersetzungen bereitstellen, so sind zwangsläufig auf der Abtriebswelle sechs Zahnräder axial hintereinander anzuordnen, ggf. zusätzlich mit einem siebten Zahnrad einer Rückwärtsgangstufe, wodurch das Getriebe eine nicht unbeträchtliche Baulänge erfordert.
Aus der DE 102 02 531 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebes eines Fahrzeuges bekannt, wobei der Hybridantrieb als Antriebsmaschinen eine Brennkraftmaschine und zumindest eine Elektromaschine aufweist. Aus der DE 199 31 311 A1 ist eine Antriebsanordnung sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges mit einer derartigen Antriebsanordnung bekannt. Aus der DE 10 2008 002 381 A1 und aus der FR 2 895 941 A1 sind weitere Antriebsvorrichtungen für Kraftfahrzeuge bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, die hinsichtlich der Baulänge günstiger ist und die zusätzliche konstruktive Freiheitsgrade in der Übersetzungsauslegung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das Getriebe eine mit der Abtriebswelle über einen Übertragungstrieb trieblich verbundene Zwischenwelle aufweist, wobei die Zahnradsätze für die Übersetzungen jeweils mehrere miteinander kämmende Zahnräder aufweisen, die auf den beiden Eingangswellen, auf der Abtriebswelle und auf der Zwischenwelle angeordnet sind. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Zahnräder auf den Eingangswellen Festzahnräder und die Zahnräder auf der Zwischenwelle und auf der Abtriebswelle kuppelbare Loszahnräder sind. Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen reduziert sich die axiale Aufreihung der Zahnradsätze um die Hälfte, wobei der Kraftfluss einer oder beider Antriebsquellen, dies können Brennkraftmaschinen und/oder Elektromaschinen sein, je Zahnradsatz einmal direkt zur Abtriebswelle und einmal über die Zwischenwelle zur Abtriebswelle verläuft.
Besonders vorteilhaft können die Drehachsen der vier Wellen im Querschnitt gesehen rautenförmig ausgerichtet sein, wobei die Achsabstände zwischen der Abtriebswelle und den Eingangswellen ungleich den Achsabständen zwischen den Eingangswellen und der Zwischenwelle sind. Damit können die einzelnen Zahnräder eines jeden Zahnradsatzes mit unterschiedlichen Zähnezahlen ausgeführt sein und somit ebenfalls bei direktem oder indirektem Abtrieb unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse schaffen.
Alternativ oder zusätzlich kann vorteilhaft die Übertragungsstufe zwischen der Zwischenwelle und der Abtriebswelle als eine Übersetzungsstufe oder eine Untersetzungsstufe ausgebildet sein, so dass jeweils bei einem direkten Abtrieb auf die Abtriebswelle eine andere Übersetzung als bei einem indirekten Abtrieb über die Zwischenwelle auf die Abtriebswelle vorliegt.
Ferner können in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung in der Einbaulage des Getriebes im Kraftfahrzeug die Abtriebswelle unterhalb der Eingangswellen, die Zwischenwelle oberhalb der Eingangswellen und die Eingangswellen seitlich und etwa in gleicher Höhe angeordnet sein. Damit wird bei einem Abtrieb auf ein Achsdifferenzial des Kraftfahrzeuges ein kompakter Getriebeaufbau erzielt. Genauso können aber gemäß einer äquivalenten Ausgestaltung die Zwischenwelle unterhalb der Eingangswellen und die Abtriebswelle oberhalb der Eingangswellen angeordnet sein.
Die Übertragungsstufe zwischen der Zwischenwelle und der Abtriebswelle kann als Stirnzahnradsatz mit einem Zwischenzahnrad zum Herstellen der gleichen Drehrichtung der beiden Wellen (Abtriebswelle und Zwischenwelle) ausgebildet sein. Alternativ kann die Übertragungsstufe jedoch ein Umschlingungstrieb sein, zum Beispiel mit einer zwei Kettenräder auf der Zwischenwelle und der Abtriebswelle verbindenden Kette.
Zur Bereitstellung günstiger Übersetzungsverhältnisse unter Berücksichtigung eines Betriebes des Kraftfahrzeuges nur mit einer oder mit beiden Antriebsquellen wird des Weiteren vorgeschlagen, dass zumindest drei, bevorzugt jedoch vier Zahnradsätze zum Schalten von sechs oder mehr Vorwärtsgang-Übersetzungen vorgesehen sind.
Schließlich kann bei einem Antrieb des Kraftfahrzeuges mittels Brennkraftmaschinen als Antriebsquellen in den Antriebszug einer Brennkraftmaschine zusätzlich eine Rückwärtsgang-Übersetzung mit einem schaltbaren Umkehr-Zahnrad integriert sein, wobei mit dem Schalten des Rückwärtsganges die Kupplung der Eingangswelle des Getriebes zur anderen Brennkraftmaschine geöffnet ist, da diese Eingangswelle dann durch die getriebetechnische Verknüpfung entgegengesetzt zur regulären Drehrichtung dreht. Es versteht sich, dass bei einem elektromotorischen Antrieb aufgrund der möglichen Umsteuerung eines Elektromotors ein solcher Rückwärtsgang entfallen kann.
Ferner kann auch vorgesehen sein, dass lediglich ein Teil der Vorwärtsgänge doppelt ausgeführt ist, während der andere Teil dann einfach ausgeführt ist. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.
Die schematische Zeichnung zeigt in:
1 als Blockschaltbild eine Draufsicht auf eine Antriebsvorrichtung, bei der zwei nicht dargestellte Brennkraftmaschinen einzeln oder zusammen auf ein Geschwindigkeits-Wechselgetriebe abtreiben, das zwei Eingangswellen, eine Zwischenwelle und eine Abtriebswelle aufweist, und
2 ein Ansicht X der 1 auf das Wechselgetriebe mit rautenförmiger Anordnung der Drehachsen der Getriebewellen.
In den 1 und 2 ist stark abstrahiert eine Antriebsvorrichtung 10 gezeigt, bei der zwei nicht dargestellte Brennkraftmaschinen über ihre Kraftabgabewellen 12, 14 und unter Zwischenschaltung jeweils einer Reibungskupplung 16, 18 auf zwei Eingangswellen 20, 22 eines Geschwindigkeits-Wechselgetriebe 24 abtreiben. Die Reibungskupplungen 16, 18 können ggf. in bekannter Weise mit Drehschwingungsdämpfern bzw. kombiniert als Zweimassenschwungrad ausgeführt sein.
In Einbaulage des Wechselgetriebes 24 im Kraftfahrzeug sind unterhalb und oberhalb der etwa horizontal zueinander ausgerichteten Eingangswellen 20, 22 eine Abtriebswelle 26 und eine Zwischenwelle 28 (schraffiert dargestellt in 1) vorgesehen. Die Drehachsen der besagten Wellen 20, 22, 26, 28 (vergleiche 2) sind rautenförmig ausgerichtet, wobei der Abstand a zwischen den Eingangswellen 20, 22 und der oberen Zwischenwelle 28 größer ist als der Abstand b zwischen der unteren Abtriebswelle 26 und den Eingangswellen 20, 22.
Die Abtriebswelle 26 trägt an ihrem Verlängerungsabschnitt 26a ein Kegelritzel 30, das mit einem Tellerrad 32 eines Achsdifferenziales 34 des Kraftfahrzeuges zusammenwirkt.
Ferner sind die Zwischenwelle 28 und die Abtriebswelle 26 über einen Übertragungszug bzw. einen Umschlingungstrieb mit einem Kettenrad 36 auf der Abtriebswelle 26, einem Kettenrad 38 auf der Zwischenwelle 28 und einer Kette 40 trieblich miteinander verbunden. Der Umschlingungstrieb 36, 38, 40 ist wie ersichtlich an dem dem Kegelritzel 30 gegenüberliegenden Ende der Abtriebswelle 26 angeordnet. Das Übersetzungsverhältnis des Umschlingungstriebes 36, 38, 40 ist im Ausführungsbeispiel 1:1, der Umschlingungstrieb kann jedoch auch ein Übersetzungsverhältnis kleiner oder größer 1 aufweisen und direkt hinter den Kupplungen angeordnet sein.
Auf den Eingangswellen 20, 22, der Abtriebswelle 26 und der Zwischenwelle 28 sind vier miteinander kämmende Zahnradsätze 42, 44, 46, 48 (1) mit jeweils vier Zahnrädern 50, 52, 54, 56 (es sind der übersichtlicheren Darstellung wegen nur die Bezugszeichen der Zahnräder des Zahnradsatzes 48 eingezeichnet, die anderen Zahnradsätze sind jedoch analog aufgebaut bzw. bestückt) angeordnet.
Die Zahnräder 50, 52 des Zahnradsatzes 48 sind Festzahnräder bzw. fest mit den Eingangswellen 20, 22 verbunden, während die Zahnräder 54, 56 des Zahnradsatzes 48 Loszahnräder sind, die mittels hier zweier übereinander liegender Doppelsynchronkupplungen 60, von denen in der 1 nur die Obere gezeigt ist, alternierend mit der Abtriebswelle 26 oder der Zwischenwelle 28 kuppelbar sind. Das eben Gesagte gilt analog für die Zahnradsätze 42, 44 und 46, in Verbindung mit den Zahnradsätzen 42 und 44 jedoch mit dem Unterschied, dass dort zwei Doppelsynchronkupplungen 58, von denen in der 1 nur wiederum die Obere gezeigt ist, analog zu den Doppelsynchronkupplungen 60 zum Einsatz kommen (es sind in der Zeichnung nur die Doppelsynchronkupplungen 58, 60 der Zwischenwelle 28 ersichtlich, die Doppelsynchronkupplungen 58, 60 auf der Abtriebswelle 26 sind baugleich). Die Doppelsynchronkupplungen 58, 60 können handelsüblicher Bauart sein, wobei die die Doppelkupplungen 58, 60 betätigende Schaltvorrichtung des Wechselgetriebes 24 nicht dargestellt ist.
Durch die unterschiedlichen Abstände a und b der Eingangswellen 20, 22 zu der Zwischenwelle 28 und der Abtriebswelle 26 sind ferner beim Zahnradsatz 48 die Zähnezahlen der Zahnräder 54, 56 unterschiedlich, zum Beispiel die Zähnezahl des Zahnrades 56 (vergleiche 2 anhand des Zahnradsatzes 48) auf der Zwischenwelle 28 größer als die Zähnezahl des korrespondierenden Zahnrades 54 auf der Abtriebswelle 26. Analoges gilt auch wiederum für die Zahnradsätze 42, 44 und 46.
Der Antriebsmomentenfluss verläuft dabei entweder von dem einen Zahnrad 50 auf der Eingangswelle 20 oder von beiden Zahnrädern 50, 52 auf beiden Eingangswellen 20 (wenn beide Brennkraftmaschinen antreiben) direkt auf das Zahnrad 54 auf der Abtriebswelle 26 und schließlich zum Achsdifferenzial 34 oder über das Zahnrad 50 auf der Eingangswelle 20 oder von beiden Zahnrädern 50, 52 auf den Eingangswellen 20, 22 auf das Zahnrad 56 der Zwischenwelle 28 und von dieser indirekt über den Umschlingungstrieb 36, 38, 40 auf die Abtriebswelle 26 und das Achsdifferenzial 34.
Es versteht sich, dass je Vorwärtsgang-Übersetzung jeweils nur eine der Doppelsynchronkupplungen 58, 60 geschaltet sein kann, während alle anderen Loszahnräder 54, 56 auf der Abtriebswelle 26 und der Zwischenwelle 28 leer mitlaufen. In der Neutralstellung des Wechselgetriebes 24 sind alle Doppelsynchronkupplungen 58, 60 geöffnet.
In nicht dargestellter Weise kann zu den vier Zahnradsätzen 42, 44, 46, 48 der Vorwärtsgang-Übersetzungen ein Rückwärtsgang vorgesehen sein, bei dem eine der Eingangswellen 20 oder 22 ein weiteres Festzahnrad trägt, das über ein Umkehrzahnrad auf ein Zahnrad auf der Zwischenwelle 28 oder auf der Abtriebswelle 26 wirkt. Eines der Zahnräder ist zur Betätigung des Rückwärtsganges schaltbar ausgeführt. Beim Einlegen des Rückwärtsganges muss des Weiteren sichergestellt sein, dass die Reibungskupplung 16, 18 der anderen Eingangswelle 20 oder 22 geöffnet ist, so dass diese Eingangswelle frei rückwärts drehen kann.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Anstelle des beschriebenen Umschlingungstriebes 36, 38, 40 kann auch ein Stirnradtrieb verwendet sein, mit je einem Zahnrad auf der Zwischenwelle 28 und der Abtriebswelle 26 sowie mit einem trieblich dazwischen geschaltetem Zwischenrad zur Gleichschaltung der Drehrichtung der beiden Wellen 26, 28.
Die Reibungskupplungen 16, 18 sind bevorzugt hydraulisch gesteuert und können entweder das Antriebsmoment der einen Brennkraftmaschine (zum Beispiel im Stadtbetrieb oder bei geschaltetem Rückwärtsgang) oder das Antriebsmoment beider Brennkraftmaschinen bei höheren Leistungsanforderungen übertragen. Ferner können sie die Momentenübertragungen stets bei Gangwechseln unterbrechen.
Die Antriebsquellen können abweichend zum Ausführungsbeispiel auch durch eine Brennkraftmaschine und eine Elektromaschine bzw. einen Elektromotor (Hybridanordnung) oder durch zwei Elektromaschinen gebildet sein.
Die Abtriebswelle 26 kann auf ein Verteilerdifferenzial (bei Vierradantrieb) wirken oder bei einem Quereinbau der Antriebsvorrichtung in einem Kraftfahrzeug auch auf einen Stirntrieb wirken oder ggf. sogar beidseitig abtreiben, zum Beispiel bei einem Mittelmotor.

Claims

Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit zwei einzeln oder zusammen betreibbaren Antriebsquellen, deren Kraftabgabewellen (12, 14) über Kupplungen (16, 18) auf zwei Eingangswellen (20, 22) eines Geschwindigkeits-Wechselgetriebes (24) abtreiben, wobei die Eingangswellen (22, 22) über verschiedene Übersetzungen bildende, alternierend kuppelbare Zahnradsätze mit einer Abtriebswelle (26) des Getriebes (24) trieblich verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Wechselgetriebe (24) eine mit der Abtriebswelle (26) über einen Übertragungstrieb (36, 38, 40) trieblich verbundene Zwischenwelle (28) aufweist, dass die Zahnradsätze (42, 44, 46, 48) Zahnräder (50, 52, 54, 56) aufweisen, die auf den beiden Eingangswellen (20, 22), auf der Abtriebswelle (26) und auf der Zwischenwelle (28) angeordnet sind.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnräder (50, 52) auf den Eingangswellen (20, 22) Festzahnräder und die Zahnräder (54, 56) auf der Zwischenwelle (28) und auf der Abtriebswelle (26) kuppelbare Loszahnräder sind.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsstufe (36, 38, 40) zwischen der Zwischenwelle (28) und der Abtriebswelle (26) als eine 1:1-Übersetzung oder eine Übersetzungsstufe oder eine Untersetzungsstufe ausgebildet ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsabstände (b) zwischen der Abtriebswelle (26) und den Eingangswellen (20, 22) und die Achsabstände (a) zwischen den Eingangswellen (20, 22) und der Zwischenwelle (28) unterschiedlich sind.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einbaulage des Getriebes im Kraftfahrzeug die Abtriebswelle (26) unterhalb (alternativ: oberhalb) der Eingangswellen (20, 22), die Zwischenwelle (28) oberhalb (alternativ: unterhalb) der Eingangswellen (20, 22) und die Eingangswellen (20, 22) etwa in gleicher Höhe angeordnet sind.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsstufe als Stirnzahnradsatz mit einem Zwischenzahnrad ausgebildet ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsstufe ein Umschlingungstrieb (36, 38, 40) ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest drei, bevorzugt jedoch vier Zahnradsätze (42, 44, 46, 48) zum Schalten von zumindest sechs Vorwärtsgang-Übersetzungen vorgesehen sind.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Antrieb des Kraftfahrzeuges mittels Brennkraftmaschinen als Antriebsquellen in den Antriebszug einer Brennkraftmaschine zusätzlich eine Rückwärtsgang-Übersetzung mit einem schaltbaren Umkehr-Zahnrad integriert ist, wobei mit dem Schalten des Rückwärtsganges die andere Brennkraftmaschine durch Öffnen der Kupplung (16, 18) zwischen der Kraftabgabewelle (12, 14) und der Eingangswelle (20, 22) des Wechselgetriebes (24) abgekoppelt ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Vorwärtsgänge doppelt oder lediglich zum Teil doppelt ausgeführt sind.