DE102011116935A1 - Antriebsanordnung für einen Hybridantrieb fürKraftfahrzeuge - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für einen Hybridantrieb für Kraftfahrzeuge, mit zumindest zwei Antriebsmaschinen, die über je eine Eingangswelle (14, 20) eines nachgeschalteten Geschwindigkeits-Wechselgetriebes (16) auf eine gemeinsame Abtriebswelle (22) abtreiben, wobei zwischen den Eingangswellen und der Abtriebswelle mehrere Übersetzungsstufen (I, II, III, IV) mit Festzahnrädern, Loszahnrädern und Schaltelementen vorgesehen sind. Zur Erzielung einer konstruktiv einfachen und eine geringere Baulänge aufweisenden Antriebsanordnung wird vorgeschlagen, dass die Festzahnräder (26, 28) auf der Abtriebswelle (22) und die über die Schaltelemente (38, 40) kuppelbaren Loszahnräder (30, 32, 34, 36) auf den Eingangswellen (14, 20) angeordnet sind, wobei jedes der Loszahnräder (30, 32, 34, 36) mit einem eigenen Festzahnrad (26, 28) kämmt, und insbesondere möglichst jeweils zwei Loszahnräder (30, 32 bzw. 34, 36) mit einem gemeinsamen Festzahnrad (26 bzw. 28) auf der Abtriebswelle (22) kämmen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für einen Hybridantrieb für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Eine gattungsgemäße Anordnung eines Hybridantriebs für Kraftfahrzeuge mit einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor beschreibt die DE 10 2010 022 395 A1 . Dabei treiben beide Antriebsmaschinen über separate Eingangswellen auf eine gemeinsame Abtriebswelle eines Geschwindigkeits-Wechselgetriebes, wodurch sich eine relativ einfache Antriebsanordnung ergibt, die in gewünschtem Maße alle möglichen Betriebsbereiche des Hybridantriebs, wie zum Beispiel Antrieb nur über die Brennkraftmaschine, nur elektromotorisch oder über beide Antriebsmaschinen, sowie von Nebentrieben über die Elektromaschine, etc. abdeckt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Antriebsanordnung der gattungsgemäßen Art weiterzubilden und insbesondere eine noch einfachere und baulich günstigere Getriebeauslegung bereitzustellen.
  • Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 erzielt. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Festzahnräder auf der Abtriebswelle und die über die Schaltelemente kuppelbaren Loszahnräder auf den Eingangswellen des Wechselgetriebes angeordnet sind und dass jeweils zwei Loszahnräder mit einem gemeinsamen Festzahnrad auf der Abtriebswelle kämmen. Durch die vorgeschlagene Anordnung werden die Übersetzungsstufen der einen Antriebsmaschine und der anderen Antriebsmaschine nicht nur auf eine gemeinsame Abtriebswelle, sondern auch auf gemeinsame Festzahnräder der Abtriebswelle konzentriert, was zu einer beträchtlichen Vereinfachung (weniger Zahnräder bei einer gleichen Anzahl von Übersetzungsstufen) und damit verbunden zu einer Verkürzung der Baulänge des Wechselgetriebes führt.
  • Die Antriebsmaschinen können bevorzugt mit den achsparallelen Eingangswellen nebeneinander auf einer einheitlichen Eingangsseite des Wechselgetriebes angeordnet sein und damit eine sehr kompakte Antriebseinheit bilden. Grundsätzlich können aber die Antriebsmaschinen auch beiderseits des Wechselgetriebes positioniert sein.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können drei Antriebsmaschinen vorgesehen sein, von denen die erste Antriebsmaschine eine Brennkraftmaschine ist, die koaxial mit einer ersten Elektromaschine gekoppelt ist und die gemeinsam auf die erste Eingangswelle abtreiben können, während eine zweite Elektromaschine auf die zweite Eingangswelle abtreibt. Die Elektromaschinen können bevorzugt so ausgelegt sein, dass die mit der Brennkraftmaschine kombinierte Elektromaschine zuschaltbar ist und zudem die Brennkraftmaschine starten kann, während die zweite Elektromaschine eine höhere Leistung aufweisen kann und das Kraftfahrzeug auch separat im Elektrobetrieb antreiben kann.
  • Eine derartige Version des Hybridantriebs ermöglicht zudem eine Getriebeauslegung, bei der je Eingangswelle des Wechselgetriebes zwei Loszahnräder vorgesehen sind, die mit nur zwei Festzahnrädern auf der Abtriebswelle zusammenwirken. Damit sind für beide oder die drei Antriebsmaschinen jeweils zwei Übersetzungsstufen nutzbar, die antriebsspezifisch angepasst sein können.
  • Insbesondere können die jeweils zwischen den Loszahnrädern und den Festzahnrädern definierten Übersetzungen auf die hinsichtlich des Wirkungsgrades optimalen Drehzahlbereiche der auf die beiden Eingangswellen treibenden Antriebsmaschinen ausgelegt sein.
  • Neben den oben definierten Übersetzungen können gegebenenfalls noch weitere, davon unterschiedliche Übersetzungsstufen angestrebt sein, die mit den beiden oben erwähnten Festzahnrädern nicht machbar sind. In diesem Fall können die beiden Festzahnräder durch zumindest ein weiteres Festzahnrad ergänzt werden. Zur Realisierung der weiteren Übersetzungsstufen kann gegebenenfalls eines der Loszahnräder einer Eingangswelle auf ein eigenes Festzahnrad abtreiben.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, die skizzenhaft eine Antriebsanordnung für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs mit drei Antriebsmaschinen und einem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe zeigt.
  • In der als Blockschaltbild ausgeführten Zeichnung ist mit 10 eine Brennkraftmaschine bezeichnet, die mit einer ersten Elektromaschine 12 gekoppelt ist und die auf eine erste Eingangswelle 14 eines Geschwindigkeits-Wechselgetriebes 16 abtreibt.
  • Eine zweite Elektromaschine 18 ist neben der Brennkraftmaschine 10 und der Elektromaschine 12 angeordnet und treibt auf eine achsparallel angeordnete, zweite Eingangswelle 20 des Wechselgetriebes 16 ab.
  • Ferner ist im Wechselgetriebe 16 eine Abtriebswelle 22 drehbar gelagert, die in nicht weiter dargestellter, üblicher Weise trieblich mit einem Vorderachsdifferenzial, einem Hinterachsdifferenzial oder mit beiden Achsen des Kraftfahrzeuges verbunden ist.
  • Die besagten Aggregate 10, 12, 16, 18 können gegebenenfalls zu einem Antriebsaggregat zusammengebaut sein, wobei die Getriebewellen 14, 20, 22 in dem nur angedeuteten Getriebegehäuse 24 des Wechselgetriebes 16 entsprechend drehbar gelagert sind. Die Antriebsmaschinen 10, 12, 18 sind wie ersichtlich ist auf der gleichen (linken) Eingangsseite des Wechselgetriebes 16 angeordnet.
  • Auf den Getriebewellen 14, 20, 22 sind Festzahnräder 26, 28 und Loszahnräder 30, 32 bzw. 34, 36 angeordnet, die jeweils miteinander ständig in Eingriff sind. Die im Querschnitt betrachtet räumliche Anordnung der Getriebewellen 14, 20, 22 zueinander ist nicht dargestellt.
  • Die Loszahnräder 30, 32, 34, 36 sind über nur angedeutete Schaltelemente 38, 40 mit den Eingangswellen 14, 20 alternierend kuppelbar, so dass über die Brennkraftmaschine 10 mit der Elektromaschine 12 zwei Übersetzungsstufen und II und über die Elektromaschine 18 zwei Übersetzungsstufen III und IV schaltbar sind.
  • So kann durch Kuppeln des Loszahnrades 30 mit der Eingangswelle 14 die Übersetzungsstufe I geschaltet werden. Durch Kuppeln des Loszahnrades 32 mit der Eingangswelle 14 ist die Gangstufe II eingelegt. Die Übersetzungsstufen I und II sind auf die hinsichtlich des Wirkungsgrades günstigsten Drehzahlverhältnisse für die Brennkraftmaschine 10 ausgelegt.
  • Im elektromotorischen Betrieb ist durch Kuppeln des Loszahnrades 34 mit der Eingangswelle 20 die Übersetzungsstufe III geschaltet und durch Kuppeln des Loszahnrades 36 mit der Eingangswelle 20 die Übersetzungsstufe IV eingelegt. Die Übersetzungsstufen III und IV sind hinsichtlich des Wirkungsgrades auf die optimalen (höheren) Drehzahlverhältnisse der Elektromaschine 18 ausgelegt.
  • Durch Kuppeln jeweils beider Loszahnräder 30, 34 oder 32, 36 sind alle drei Antriebsmaschinen 10, 12, 18 trieblich zusammengeschaltet und treiben gemeinsam über die Abtriebswelle 22 das Kraftfahrzeug an.
  • Die Schaltelemente 38, 40 können zum Beispiel durch bekannte Synchronkupplungen gebildet sein, die über eine nicht dargestellte Schalteinrichtung manuell oder automatisiert betätigt sind. Die Schaltelemente 38, 40 können gegebenenfalls auch durch Lamellenkupplungen gebildet sein, die elektrohydraulisch über eine entsprechende Getriebesteuerung betätigbar sind.
  • Zwischen der Brennkraftmaschine 10 und der Elektromaschine 12 kann in bekannter Weise eine Trennkupplung (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Die Elektromaschine 18 und die Eingangswelle 20 des Wechselgetriebes 16 sind durch nicht geschaltete Schalträder 34, 36 voneinander trennbar.
  • Die Betriebsmodi der beschriebenen Antriebsanordnung können wie bei Hybridantrieben an sich bekannt sein. So kann ein Antriebsbetrieb nur über die Brennkraftmaschine 10, gegebenenfalls mit zugeschalteter Elektromaschine 12 gefahren werden. Die Elektromaschine 12 kann dabei auch als Generator zur Stromerzeugung für das elektrische Bordnetz des Kraftfahrzeuges bzw. für die Traktionsbatterien geschaltet sein und/oder bei nicht geschalteten Übersetzungsstufen I bis IV die Brennkraftmaschine 10 starten.
  • Die auf eine höhere Leistung ausgelegte Elektromaschine 18 kann separat oder in einem Boostbetrieb zusätzlich zur Brennkraftmaschine 10 das Kraftfahrzeug antreiben und gegebenenfalls im Rekuperationsbetrieb Energie zurückgewinnen.
  • Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Anstelle von nur zwei Übersetzungsstufen (I, II und III, IV) an den Eingangswellen 14, 20 können gegebenenfalls auch mehrere Übersetzungsstufen wie beschrieben vorgesehen sein.
  • Die Elektromaschine 18 kann gegebenenfalls auch auf der der Eingangsseite (auf der Zeichnung links) des Wechselgetriebes 16 gegenüberliegenden Seite angeordnet sein, wodurch sich gegebenenfalls unter Inkaufnahme der größeren Baulänge eine bevorzugte Gewichtsverteilung im Kraftfahrzeug verwirklichen lässt.
  • Die Antriebsanordnung kann gegebenenfalls auch nur mit zwei Antriebsmaschinen, nämlich der Brennkraftmaschine 10 und der Elektromaschine 18 ausgeführt sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010022395 A1 [0002]

Claims (5)

  1. Antriebsanordnung für einen Hybridantrieb für Kraftfahrzeuge, mit zumindest zwei Antriebsmaschinen, die über je eine Eingangswelle (14, 20) eines nachgeschalteten Geschwindigkeits-Wechselgetriebes (16) auf eine gemeinsame Abtriebswelle (22) abtreiben, wobei zwischen den Eingangswellen (14, 20) und der Abtriebswelle (22) mehrere Übersetzungsstufen (I, II, III, IV) mit Festzahnrädern, Loszahnrädern und Schaltelementen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Festzahnräder (26, 28) auf der Abtriebswelle (22) und die über die Schaltelemente (38, 40) kuppelbaren Loszahnräder (30, 32, 34, 36) auf den Eingangswellen (14, 20) angeordnet sind und dass, wobei jedes der Loszahnräder (30, 32, 34, 36) mit einem eigenen Festzahnrad (26, 28) kämmt, und insbesondere möglichst jeweils zwei Loszahnräder (30, 32 bzw. 34, 36) mit einem gemeinsamen Festzahnrad (26 bzw. 28) auf der Abtriebswelle (22) kämmen.
  2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmaschinen (10, 12, 18) mit den achsparallelen Eingangswellen (14, 20) nebeneinander auf einer einheitlichen Eingangsseite des Wechselgetriebes (16) angeordnet sind.
  3. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass drei Antriebsmaschinen (10, 12, 18) vorgesehen sind, von denen die erste Antriebsmaschine eine Brennkraftmaschine (10) ist, die koaxial mit einer ersten Elektromaschine (12) gekoppelt ist und die auf die erste Eingangswelle (14) abtreiben und dass eine zweite Elektromaschine (18) auf die zweite Eingangswelle (20) treibt.
  4. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass je Eingangswelle (14, 20) des Wechselgetriebes (16) zwei Loszahnräder (30, 32 bzw. 34, 36) vorgesehen sind, die mit möglichst nur zwei Festzahnrädern (26, 28) auf der Abtriebswelle (22) zusammenwirken.
  5. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils zwischen den Loszahnrädern (30, 32, 34, 36) und den Festzahnrädern (26, 28) definierten Übersetzungen (I bis IV) auf die hinsichtlich des Wirkungsgrades optimalen Drehzahlbereiche der auf die beiden Eingangswellen (14, 20) treibenden Antriebsmaschinen (10, 18) ausgelegt sind.
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