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Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 199 41 705 A1 ist bereits eine Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung mit einem Brennkraftmaschinenanbindungselement zur Anbindung an eine Brennkraftmaschine, mit einem Starter-Generator-Anbindungselement zur Anbindung an einen Starter-Generator, mit einem Getriebe und mit einer Kupplung bekannt. Zur Änderung eines Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Brennkraftmaschinenanbindungselement und dem Starter-Generator-Anbindungselement weist das Getriebe drei miteinander gekoppelte Getriebeelemente auf, von denen das erste permanent drehfest mit dem Brennkraftmaschinenanbindungselement und das zweite permanent drehfest mit dem Starter-Generator-Anbindungselement verbunden ist. Die Kupplung weist eine erste Schaltstellung, in der das Getriebe verblockt ist, und eine zweite Schaltstellung, in der das dritte Getriebeelement drehfest mit einem Gehäuse verbunden ist, auf.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung bereitzustellen, mit der ein verringerter Verbrauch bei kleiner Dimensionierung erreicht werden kann. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung geht aus von einer Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung mit einem Brennkraftmaschinenanbindungselement zur Anbindung an eine Brennkraftmaschine, mit einem Starter-Generator-Anbindungselement zur Anbindung an einen Starter-Generator, mit einem Getriebe, das zur Änderung eines Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Brennkraftmaschinenanbindungselement und dem Starter-Generator-Anbindungselement drei miteinander gekoppelte Getriebeelemente aufweist, von denen das erste permanent drehfest mit dem Brennkraftmaschinenanbindungselement und das zweite permanent drehfest mit dem Starter-Generator-Anbindungselement verbunden ist, und mit einer Kupplung, die eine erste Schaltstellung, in der das Getriebe verblockt ist, und eine zweite Schaltstellung, in der das dritte Getriebeelement drehfest mit einem Gehäuse verbunden ist, aufweist.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Kupplung eine Neutralstellung aufweist, in der das dritte Getriebeelement relativ zu dem Gehäuse und den ersten beiden Getriebeelementen entkoppelt ist. Dadurch kann das Starter-Generator-Anbindungselement von dem Brennkraftmaschinenanbindungselement entkoppelt werden, wodurch beispielsweise in einem Segelbetrieb ein Schleppmoment eines Antriebsstrangs verringert werden kann. Indem die Kupplung dazu vorgesehen ist, wahlweise das Getriebe zu verblocken oder das Getriebeelement drehfest mit dem Gehäuse zu verbinden, kann eine Übersetzung zwischen dem Brennkraftmaschinenanbindungselement und dem Starter-Generator-Anbindungselement verändert werden, wodurch eine Dimensionierung eines Starter-Generators verkleinert werden kann. Insgesamt kann durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung somit eine Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung bereitgestellt werden, mit der ein verringerter Verbrauch bei kleiner Dimensionierung erreicht werden kann. Unter einem „Brennkraftmaschinenanbindungselement” soll insbesondere eine Welle, ein Flansch, ein Getriebeelement oder ähnliches zur permanenten Anbindung an eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verstanden werden. Unter einem „Starter-Generator-Anbindungselement” soll insbesondere eine Welle, ein Flansch, ein Getriebeelement oder ähnliches zur permanenten Anbindung an einen Rotor des Starter-Generators verstanden werden. Unter einem „Starter-Generator” soll insbesondere ein Elektromotor mit einer Steuerung zum Betrieb des Elektromotors in einem Generatorbetrieb oder einem Motorbetrieb verstanden werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass das erste Getriebeelement, das permanent drehfest mit dem Brennkraftmaschinenanbindungselement verbunden ist, als ein Hohlrad ausgebildet ist. Dadurch kann erreicht werden, dass das Brennkraftmaschinenanbindungselement und das Starter-Generator-Anbindungselement in einem Betrieb gegensinnig laufen, wodurch Kippmomente und/oder Massenmomente in der Brennkraftmaschine zumindest teilweise kompensiert werden können. Vorzugsweise ist das zweite Getriebeelement, das permanent drehfest mit dem Starter-Generator-Anbindungselement verbunden ist, als ein Sonnenrad ausgebildet.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Kupplung ein in die zwei Schaltstellungen und die Neutralstellung schaltbares Kupplungselement aufweist. Durch ein gemeinsames Kupplungselement für beide Schaltstellungen und die Neutralstellung kann die Kupplung mit einer geringen Anzahl von beweglichen Bauteilen ausbildet werden, wobei insbesondere auch eine Aktuatorik zur Betätigung des Kupplungselements einfach ausgestaltet werden kann. Unter einem „schaltbaren Kupplungselement” soll dabei insbesondere ein linear bewegliches Kupplungselement verstanden werden, wobei eine lineare Bewegung des Kupplungselements insbesondere mittels einer linearen Verschiebung oder einer Drehbewegung eines Gewindes bewirkbar ist.
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Besonders vorteilhaft weist das Kupplungselement zwei Reibflächen auf, die jeweils einer der Schaltstellungen zugeordnet sind. Dadurch kann die Kupplung konstruktiv einfach ausgebildet werden. Zudem kann durch eine Verwendung von Reibflächen erreicht werden, dass die Kupplung lastschaltbar ist, wodurch der Starter-Generator auch während eines Betriebs zugeschaltet und/oder abgeschaltet werden kann.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass das Kupplungselement drehfest und verschiebbar mit dem dritten Getriebeelement verbunden ist. Dadurch kann das Getriebe einfach ausgestaltet werden, da vermieden werden kann, dass eines der Getriebeelemente für die Schaltung der Kupplung relativ zu den anderen Getriebeelementen verschoben werden muss. Unter „drehfest und verschiebbar” soll dabei insbesondere verstanden werden, dass das Kupplungselement und das Getriebeelement bezüglich einer Drehmomentübertragung fest miteinander verbunden sind, während gleichzeitig das Kupplungselement gegenüber dem Getriebeelement linear verschiebbar ist. Vorzugsweise ist das Getriebeelement, mit dem das Kupplungselement drehfest und verschiebbar verbunden ist, als Planetenradträger ausgebildet. Es wäre auch denkbar, das Kupplungselement elastisch zu gestalten, vergleichbar mit einer bei Fahrrädern üblichen Scheibenbremse, um eine Reibung einer Verschiebung zu vermeiden.
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In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Kupplungselement als eine axial bewegliche Kupplungsscheibe ausgebildet ist, bei der die Reibflächen axial gegenüberliegend angeordnet sind. Dadurch kann die Kupplung konstruktiv besonders einfach ausgestaltet sein. Unter einer „Kupplungsscheibe” soll dabei insbesondere ein Kupplungselement verstanden werden, bei dem die Reibflächen senkrecht zu einer Drehachse des Kupplungselements orientiert sind, wobei auf jeder Seite der Kupplungsscheibe eine der Reibflächen angeordnet ist.
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Besonders vorteilhaft weist die Kupplung eine elektromagnetische Betätigungseinheit auf. Dadurch kann die Aktuatorik besonders einfach ausgestaltet werden.
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Außerdem wird eine Ausgestaltung vorgeschlagen, in der das Kupplungselement keilförmig ausgebildet ist. Dadurch ist wenigstens eine der Reibflächen in einer Orientierung angeordnet, durch die die Reibfläche mit einer Betätigungsrichtung, entlang der das Kupplungselement verschiebbar ist, einen Winkel ungleich 90 Grad einschließt, wodurch mittels einer geringen Betätigungskraft, die auf das Kupplungselement wirkt, eine hohe Reibkraft erreicht werden kann. Somit kann die Aktuatorik schwächer ausgelegt werden, wodurch die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung kompakter gebaut werden kann.
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Es wird eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, in welcher das Getriebe der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung als Reibradgetriebe ausgebildet ist und das Reibradgetriebe bei Überschreitung eines Drehmomentgrenzwerts einen begrenzten Schlupf zwischen dem Brennkraftmaschinenanbindungselement und dem Starter-Generator-Anbindungselement zulässt. Ein Reibradgetriebe ist ein kraftschlüssig wirkendes Getriebe. Es wird vorgeschlagen, dass das Reibradgetriebe so ausgelegt ist, dass für auf das Getriebe wirkende Drehmomente größer als der Drehmomentgrenzwert Schlupf zwischen den Getriebeelementen vorhanden ist. Dabei ist der Drehmomentgrenzwert insbesondere ein oberer Grenzwert, mit welchem die Aggregate und Bauteile des Kraftfahrzeugs und insbesondere des Kraftfahrzeugantriebsstrangs dimensioniert worden sind. Vorteilhaft stellt diese Ausgestaltung der Erfindung somit einen Schutz gegen Überlast insbesondere für den Kraftfahrzeugantriebsstrang dar und vereinfacht eine Dimensionierung von Bauteilen und Aggregaten insbesondere des Kraftfahrzeugantriebsstrangs. Ferner bewirkt diese Ausgestaltung der Erfindung mit einem Schlupf im Getriebe der Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung im Falle einer auftretenden Überlast, beispielsweise bei einem auftretenden Drehzahlsprung, eine Erhöhung eines Fahrkomforts.
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Es wird eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, in welcher das Kupplungselement bei Überschreitung eines Drehmomentgrenzwerts einen begrenzten Schlupf zulässt. Dabei ist der Drehmomentgrenzwert insbesondere ein oberer Grenzwert, mit welchem die Aggregate und Bauteile des Kraftfahrzeugs und insbesondere des Kraftfahrzeugantriebsstrangs dimensioniert worden sind. Vorteilhaft stellt diese Ausgestaltung der Erfindung somit einen Schutz gegen Überlast insbesondere für den Kraftfahrzeugantriebsstrang dar und vereinfacht eine Dimensionierung von Bauteilen und Aggregaten insbesondere des Kraftfahrzeugantriebsstrangs. Ferner bewirkt diese Ausgestaltung der Erfindung mit einem Schlupf in der Kupplung im Falle einer Überlast eine Erhöhung eines Fahrkomforts.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind sechs Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei zeigen:
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1 eine Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung mit einem Getriebe und einer Kupplung, die eine Neutralstellung aufweist,
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2 eine Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung, bei der ein Kupplungselement und ein Getriebeelement starr miteinander verbunden sind,
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3 eine Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung mit einem Kupplungselement, das drehfest und verschiebbar mit einem als Planetenradträger ausgebildeten Getriebeelement verbunden ist,
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4 eine Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung mit einem keilförmigen Kupplungselement,
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5 eine Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung, die ein riemengetriebenes Starter-Generator-Modul ausbildet und
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6 eine Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung, die ein riemengetriebenes Starter-Generator-Modul ausbildet, wobei ein Kupplungselement drehfest und verschiebbar mit einem als Planetenradträger ausgebildeten Getriebeelement verbunden ist.
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1 zeigt schematisch eine Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung. Die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung weist ein Brennkraftmaschinenanbindungselement 10a auf. Das Brennkraftmaschinenanbindungselement 10a ist permanent drehfest mit einer Antriebswelle 22a verbunden, die eine Brennkraftmaschine an ein Fahrzeuggetriebe anbindet. Die Antriebswelle 22a und somit auch das Brennkraftmaschinenanbindungselement 10a sind permanent drehfest mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden.
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Weiter umfasst die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung einen Starter-Generator 12a. Der Starter-Generator 12a umfasst einen Elektromotor. Die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung weist ein Starter-Generator-Anbindungselement 11a auf, das als ein Rotor des Elektromotors ausbildet ist. Die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung bildet ein integriertes Starter-Generator-Modul aus, das insbesondere einem Fahrzeuggetriebe, welches beispielsweise als Automatikgetriebe mit Planetenradsätzen oder als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet ist, vorgeschaltet sein kann. In dem integrierten Starter-Generator-Modul ist der Starter-Generator 12a koaxial zu der Brennkraftmaschine angeordnet.
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Weiter umfasst die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung ein Getriebe 13a mit drei Getriebeelementen 14a, 15a, 16a, die miteinander gekoppelt sind. Das Getriebe 13a ist als ein Drei-Wellen-Minus-Summiergetriebe ausgebildet. Das erste Getriebeelement 14a ist als ein Planetenradträger ausgebildet. Das zweite Getriebeelement 15a ist als ein Sonnenrad ausgebildet. Das dritte Getriebeelement 16a ist als ein Hohlrad ausgebildet. Der Planetenträger führt Planetenräder 23a auf einer Kreisbahn um das Sonnenrad. Die Planetenräder 23a kämmen mit dem als Sonnenrad ausgebildeten Getriebeelement 15a und dem als Hohlrad ausgebildeten Getriebeelement 16a. Das erste Getriebeelement 14a ist permanent drehfest mit dem Brennkraftmaschinenanbindungselement 10a verbunden. Das zweite Getriebeelement 15a ist permanent drehfest mit dem Starter-Generator-Anbindungselement 11a verbunden.
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Ferner umfasst die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung eine Kupplung 17a. Die Kupplung 17a weist zwei Schaltstellungen auf. In der ersten Schaltstellung ist das Getriebe 13a verblockt. In der zweiten Schaltstellung ist das dritte Getriebeelement 16a drehfest mit einem Gehäuse 18a verbunden. In der ersten Schaltstellung weist das Getriebe 13a ein Übersetzungsverhältnis von 1 auf. Das Starter-Generator-Anbindungselement 11a weist dadurch stets die gleiche Drehzahl auf wie das Brennkraftmaschinenanbindungselement 10a. In der zweiten Schaltstellung weist das Getriebe 13a ein von 1 abweichendes Übersetzungsverhältnis auf. Durch Schaltung der Kupplung 17a von der einen Schaltstellung in die andere Schaltstellung kann somit ein Übersetzungsverhältnis zwischen dem Brennkraftmaschinenanbindungselement 10a und dem Starter-Generator-Anbindungselement 11a auf zwei unterschiedliche Werte eingestellt werden. Für das Getriebe 13a kann dabei ein Standübersetzungsverhältnis vorgesehen werden, das zwischen 1 zu 2,5 und 1 zu 3,5 liegt, wodurch das Übersetzungsverhältnis entsprechend geschaltet werden kann. Ein Getriebe 13a mit einem Standübersetzungsverhältnis von der Größenordnung von 1 zu 3 stellt vorteilhaft ein Optimum für die Erfüllung der Anforderungen an die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung wie Drehmomentkapazität, Massenträgheit und Durchmesser des Starter-Generators 12a dar. Es sind auch Standübersetzungsverhältnisse des Getriebes 13a denkbar, die von dem Standübersetzungsverhältnis von der Größenordnung von 1 zu 3 abweichen denkbar.
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Weiter weist die Kupplung 17a eine Neutralstellung auf, in der das dritte Getriebeelement 16a relativ zu dem Gehäuse 18a und den beiden Getriebeelementen 14a, 15a verdrehbar ist. In der Neutralstellung nimmt das Kupplungselement 19a eine Position ein, die räumlich zwischen der ersten Schaltstellung und der zweiten Schaltstellung liegt. Ist die Kupplung 17a in die Neutralschaltung geschaltet, kann das dritte Getriebeelement 16a eine beliebige Drehzahl einnehmen, wodurch auch das zweite Getriebeelement 15a, das permanent drehfest mit dem Starter-Generator-Anbindungselement 11a verbunden ist, eine beliebige Drehzahl einnehmen kann. In der Neutralstellung ist somit das Starter-Generator-Anbindungselement 11a von dem Brennkraftmaschinenanbindungselement 10a und damit auch von der Antriebswelle 22a entkoppelt. In einem Betrieb wird das Starter-Generator-Anbindungselement 11a eine Drehzahl einnehmen, die von einem Verlust des Starter-Generators 12a und des Getriebes 13a abhängt. Die Drehzahl des Starter-Generator-Anbindungselements 11a ist in der Neutralstellung nicht definiert.
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Die Kupplung 17a ist als eine Reibkupplung ausgebildet. Das Kupplungselement 19a ist beweglich an dem als Hohlrad ausgebildeten dritten Getriebeelement 16a gelagert. Es weist zwei Reibflächen 20a, 21a auf, die einander gegenüber liegen. Die erste Reibfläche 20a ist radial nach außen gerichtet und dient zur Verbindung mit dem Starter-Generator-Anbindungselement 11a. Die zweite Reibfläche 21a ist radial nach innen gerichtet und dient zur Verbindung mit dem Gehäuse 18a. Das Kupplungselement 19a ist dabei drehfest und in radialer Richtung verschiebbar mit dem dritten Getriebeelement 16a verbunden.
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Das Getriebe 13a ist innerhalb eines von dem Starter-Generator-Anbindungselement 11a aufgespannten Bauraums angeordnet. Das als Sonnenrad ausgebildete zweite Getriebeelement 15a und das Starter-Generator-Anbindungselement 11a, die permanent drehfest miteinander verbunden sind, sind über eine radial verlaufende Verbindung miteinander verbunden. Das Starter-Generator-Anbindungselement 11a, das zweite Getriebeelement 15a und die Verbindung zwischen dem Starter-Generator-Anbindungselement 11a und dem Getriebeelement 14a bilden eine U-Form aus, innerhalb der das Getriebe 13a angeordnet ist.
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Die Kupplung 17a ist in Bezug auf das Getriebe 13a auf einer Verbindung zwischen dem Starter-Generator-Anbindungselement 11a und dem Getriebeelement 14a gegenüberliegenden Seite angeordnet. Das Starter-Generator-Anbindungselement 11a weist eine nach innen gewandte Reibfläche 24a auf. Das Gehäuse 18a weist eine radial nach außen gewandte Reibfläche 25a auf, die in den von dem Starter-Generator-Anbindungselement 11a aufgespannten Bauraum hineinragt. Die radial nach innen gewandte Reibfläche 24a des Starter-Generator-Anbindungselements 11a und die radial nach außen gewandte Reibfläche 20a des Kupplungselements 19a sind in der ersten Schaltstellung der Kupplung 17a reibschlüssig miteinander verbunden. Die radial nach außen gewandte Reibfläche 25a des Gehäuses 18a und die radial nach innen gewandte Reibfläche 21a des Kupplungselements 19a sind in der zweiten Schaltstellung der Kupplung 17a reibschlüssig miteinander verbunden.
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Zur Schaltung der Schaltstellung und der Neutralstellung weist die Kupplung 17a eine nicht näher dargestellte elektromagnetische Betätigungseinheit auf. Die Betätigungseinheit umfasst wenigstens einen Elektromagneten, der fest mit dem Gehäuse 18a verbunden ist. Das Kupplungselement 19a ist wenigstens teilweise permanentmagnetisch. In Abhängigkeit von einer Stromrichtung, mit der eine Spule des Elektromagneten bestromt wird, wird das Kupplungselement 19a von dem Elektromagneten angezogen oder abgestoßen. Die beiden Schaltrichtungen sind dabei jeweils einer Stromrichtung zugeordnet. In einem unbestromten Zustand ist die Kupplung 17a in die Neutralstellung geschaltet. Zur Einstellung der Neutralstellung kann die Kupplung 17a nicht näher dargestellte Federelemente aufweisen, die das Kupplungselement 19a in die Neutralstellung bewegen.
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Zur Lagerung der Getriebeelemente 14a, 15a, 16a umfasst die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung ein Lager 26a, das das zweite Getriebeelement 15a gegenüber dem Gehäuse 18a lagert. Das Lager 26a ist radial innerhalb des als Sonnenrad ausgebildeten Getriebeelements 15a angeordnet. Durch die feste Verbindung zwischen dem Starter-Generator-Anbindungselement 11a und dem Getriebeelement 15a stützt das Lager 26a auch das Starter-Generator-Anbindungselement 11a ab. Das erste Getriebeelement 14a ist fest mit dem Brennkraftmaschinenanbindungselement 10a verbunden und über die Antriebswelle 22a gelagert. Die Planetenräder 23a sind direkt an dem als Planetenradträger ausgebildeten ersten Getriebeelement 14a gelagert. Das Kupplungselement 19a ist in dem als Hohlrad ausgebildeten dritten Getriebeelement 16a gelagert. Eine Lagerung des dritten Getriebeelements 16a ist nicht näher dargestellt.
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In den 2 bis 6 sind fünf weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleichbleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in der 1 durch die Buchstaben b bis f in den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele der 2 bis 6 ersetzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1, verwiesen werden.
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In 2 ist eine Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung gezeigt, die im Wesentlichen analog zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ausgestaltet ist. Die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung umfasst ein Brennkraftmaschinenanbindungselement 10b, ein Starter-Generator-Anbindungselement 11b und ein Getriebe 13b, das zur Änderung eines Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Brennkraftmaschinenanbindungselement 10b und dem Starter-Generator-Anbindungselement 11b vorgesehen ist. Das Getriebe 13b umfasst analog zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel drei Getriebeelemente 14b, 15b, 16b. Das erste Getriebeelement 14b, das permanent drehfest mit dem Brennkraftmaschinenanbindungselement 10b verbunden ist, ist als ein Planetenradträger ausgebildet. Das zweite Getriebeelement 15b, das als ein Sonnenrad ausgebildet ist, ist permanent drehfest mit dem Starter-Generator-Anbindungselement 11b verbunden. Das dritte Getriebeelement 16b ist als ein Hohlrad ausgebildet.
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Weiter umfasst die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung eine Kupplung 17b mit einem beweglichen Kupplungselement 19b. Die Kupplung 17b weist zwei Schaltstellungen und eine Neutralstellung auf. In der ersten Schaltstellung ist das Getriebe 13b verblockt. In der zweiten Schaltstellung ist das dritte Getriebeelement 16b drehfest mit einem Gehäuse 18b verbunden. In der Neutralstellung ist das Getriebeelement 16b von dem Gehäuse 18b und den beiden Getriebeelementen 14b, 15b entkoppelt.
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Im Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel sind das dritte Getriebeelement 16b und das Kupplungselement 19b starr miteinander verbunden. Das dritte Getriebeelement 16b und das Kupplungselement 19b sind einstückig ausgeführt. Das Getriebe 13b ist als Zahnradgetriebe ausgeführt. Das Hohlrad, die Planetenräder 23b und das Sonnenrad sind mit einer Geradverzahnung versehen, durch die das dritte Getriebeelement 16b auch axial verschiebbar ist, wenn ein Drehmoment übertragen wird. Es ist auch denkbar, dass das Kupplungselement 19b gegenüber dem Hohlrad verschiebbar ist, oder dass das Kupplungselement 19b elastisch ausgeführt ist. Ist das Kupplungselement 19b gegenüber dem Hohlrad verschiebbar oder elastisch ausgeführt, so kann das Getriebe 13b als Reibradgetriebe dargestellt werden.
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Das Kupplungselement 19b ist als eine axial bewegliche Kupplungsscheibe ausgebildet. Es umfasst zwei Reibflächen 20b, 21b, die axial gegenüberliegend angeordnet sind. Die erste Reibfläche 20b ist dem Planetenradträger zugewandt. Das als Planetenradträger ausgebildete erste Getriebeelement 14b weist eine der Reibfläche 20b des Kupplungselements 19b gegenüberliegende Reibfläche 24b auf. In der ersten Schaltstellung sind die dem Planetenradträger zugewandte Reibfläche 20b und die Reibfläche 24b des Planetenradträgers reibschlüssig miteinander verbunden. Die zweite Reibfläche 21b des Kupplungselements 19b ist dem Gehäuse 18b zugewandt. Das Gehäuse 18b weist eine der Reibfläche 21b gegenüberliegen Reibfläche 25b auf. In der zweiten Schaltstellung sind die dem Gehäuse 18b zugewandte Reibfläche 21b und die Reibfläche 25b des Gehäuses 18b reibschlüssig miteinander verbunden.
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In 3 ist eine weitere Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung mit einem Brennkraftmaschinenanbindungselement 10c, einem Starter-Generator-Anbindungselement 11c und einem Getriebe 13c gezeigt, die ein integriertes Starter-Generator-Modul ausbildet. Das Getriebe 13c umfasst ein erstes Getriebeelement 14c, das permanent drehfest mit dem Brennkraftmaschinenanbindungselement 10c verbunden ist, ein zweites Getriebeelement 15c, das permanent drehfest mit dem Starter-Generator-Anbindungselement 11c verbunden ist, und ein drittes Getriebeelement 16c. Das erste Getriebeelement 14c ist als Hohlrad ausgebildet. Das zweite Getriebeelement 15c ist als Sonnenrad ausgebildet. Das dritte Getriebeelement 16c ist als Planetenradträger ausgebildet. Das Starter-Generator-Anbindungselement 11c und das Getriebeelement 15c sind über eine sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckende starre Verbindung miteinander verbunden.
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Weiter umfasst die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung eine Kupplung 17c mit einem axial beweglichen Kupplungselement 19c, das zwei Reibflächen 20c, 21c aufweist. Das Kupplungselement 19c ist in axialer Richtung zwischen der Verbindung zwischen dem Starter-Generator-Anbindungselement 11c und dem Getriebeelement 15c und einem Gehäuse 18c angeordnet. Die Reibflächen 20c, 21c sind beidseitig auf das Kupplungselement 19c aufgebracht. Im Bereich der Verbindung zwischen dem Starter-Generator-Anbindungselement 11c und dem Getriebeelement 15c weist das Getriebeelement 15c auf einer dem Kupplungselement 19c zugewandten Seite eine Reibfläche 24c auf, mit der die erste Reibfläche 20c des Kupplungselements 19c in der ersten Schaltstellung verbunden ist. Das Gehäuse 18c weist eine Reibfläche 25c auf, mit der die zweite Reibfläche 21c des Kupplungselements 19c in der zweiten Schaltstellung verbunden ist.
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Zur Lagerung umfasst die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung ein erstes Lager 26c, das den Planetenradträger gegenüber dem Gehäuse 18c drehbar lagert, und ein zweites Lager 27c, das das Sonnenrad gegenüber dem Planetenradträger lagert. Das Getriebe 13c ist in axialer Richtung zwischen dem ersten Lager 26c und einer Verbindung des als Hohlrad ausgebildeten zweiten Getriebeelements 15c mit der Antriebswelle 22c angeordnet. Die Verbindung zwischen der Antriebswelle 22c und dem zweiten Getriebeelement 15c begrenzt das Getriebe 13c auf einer Seite. Das zweite Lager 27c ist innerhalb des Sonnenrads angeordnet. Das Kupplungselement 19c ist zwischen den beiden Lagern 26c, 27c angeordnet.
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In 4 ist eine vierte Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung mit einem Brennkraftmaschinenanbindungselement 10d, einem Starter-Generator-Anbindungselement 11d und einem Getriebe 13d gezeigt. Die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung bildet ebenfalls ein integriertes Starter-Generator-Modul aus.
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Das Getriebe 13d umfasst ein erstes Getriebeelement 14d, das permanent drehfest mit dem Brennkraftmaschinenanbindungselement 10d verbunden ist, ein zweites Getriebeelement 15d, das permanent drehfest mit dem Starter-Generator-Anbindungselement 11d verbunden ist, und ein drittes Getriebeelement 16d. Das erste Getriebeelement 14d ist als Hohlrad ausgebildet. Das zweite Getriebeelement 15d ist als Sonnenrad ausgebildet. Das dritte Getriebeelement 16d ist als Planetenradträger ausgebildet. Das Starter-Generator-Anbindungselement 11d und das Getriebeelement 15d sind über eine sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckende Verbindung miteinander verbunden.
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Weiter umfasst die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung eine Kupplung 17d mit einem beweglichen Kupplungselement 19d. Das Kupplungselement 19d ist drehfest und axial verschiebbar mit dem dritten Getriebeelement 16d verbunden. Es weist zwei Reibflächen 20d, 21d auf. Das Gehäuse 18d und das zweite Getriebeelement 15d weisen jeweils ebenfalls eine Reibfläche 24d, 25d auf. Die Reibfläche 25d ist an einer Verbindung zwischen dem zweiten Getriebeelement 15d und dem Starter-Generator-Anbindungselement 11d angeordnet. Die Kupplung 17d weist zwei Schaltstellungen und eine Neutralstellung auf.
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Das Kupplungselement 19d ist keilförmig ausgebildet. Die beiden Reibflächen 20d, 21d des Kupplungselements 19d sind unter einem Winkel zueinander angeordnet, der von 180 Grad abweicht. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel schließen die Reibflächen 20d, 21d einen Winkel von weniger als 90 Grad ein. Die Reibfläche 25d des Gehäuses 18d und die Reibfläche 24d des zweiten Getriebeelements 15d sind jeweils parallel zu der korrespondierenden Reibfläche 20d, 21d des Kupplungselements 19d angeordnet. Die Reibfläche 25d des Gehäuses 18d und die Reibfläche 24d des zweiten Getriebeelements 15d sind damit ebenfalls unter einem Winkel kleiner als 90 Grad zueinander angeordnet.
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Zur Lagerung der Getriebeelemente 14d, 15d, 16d umfasst die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung zwei Lager 26d, 26d. Das erste Lager 26d lagert das dritte Getriebeelement 16d gegenüber dem Gehäuse 18d. Das zweite Lager 27d lagert das als Sonnenrad ausgebildete zweite Getriebeelement 15d gegenüber dem dritten Getriebeelement 16d. Das Kupplungselement 19d ist in axialer Richtung zwischen den Lagern 26d, 27d angeordnet.
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Die in 4 gezeigte Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung bildet ein integriertes Starter-Generator-Modul aus, wobei das Brennkraftmaschinenanbindungselement 10d mit der Kurbelwelle 22d der Brennkraftmaschine verbunden ist. Die in 4 gezeigte Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung kann auch, wie auch die vorangegangenen Ausführungsbeispiele, alternativ für ein riemengetriebenes Starter-Generator-Modul vorgesehen werden, indem das Brennkraftmaschinenanbindungselement 10d als eine Riemenscheibe ausgeführt ist. Das Getriebe 13d kann für ein riemengetriebenes Starter-Generator-Modul insbesondere baulich radial innerhalb der Riemenscheibe angeordnet sein. Bei einer solchen Ausgestaltung wäre das Getriebe 13d weiterhin koaxial zu der Antriebswelle 22d und damit koaxial zu der Kurbelwelle angeordnet. Der Starter-Generator hingegen wäre achsparallel versetzt zu der Antriebswelle 22d angeordnet.
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In 5 ist eine Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung gezeigt, die ein riemengetriebenes Starter-Generator-Modul ausbildet. Die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung umfasst ein Brennkraftmaschinenanbindungselement 10e zur Anbindung an eine Brennkraftmaschine, ein Starter-Generator-Anbindungselement 11e zur Anbindung an einen Starter-Generator und ein Getriebe 13e zur Änderung einer Übersetzung zwischen dem Brennkraftmaschinenanbindungselement 10e und dem Starter-Generator-Anbindungselement 11e.
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Im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen ist das Brennkraftmaschinenanbindungselement 10e als eine Riemenscheibe ausgebildet. Das Brennkraftmaschinenanbindungselement 10e, das Starter-Generator-Anbindungselement 11e und das Getriebe 13d sind koaxial zueinander angeordnet. Das Brennkraftmaschinenanbindungselement 10e weist eine Rotationsachse auf, die achsparallel versetzt zu einer Rotationsachse einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Das Brennkraftmaschinenanbindungselement 10e ist über einen nicht näher dargestellten Riementrieb mit einer Antriebswelle verbunden, die permanent drehfest mit der Kurbelwelle verbunden ist.
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Das Starter-Generator-Anbindungselement 11e ist als eine Welle ausgebildet, an die ein Rotor des Starter-Generators angebunden werden kann. Die Welle kann dabei direkt eine Rotorwelle des Starter-Generators bilden.
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Das Getriebe 13d umfasst drei Getriebeelemente 14e, 15e, 16e. Das erste Getriebeelement 14e, das permanent drehfest mit dem Brennkraftmaschinenanbindungselement 10e verbunden ist, ist als Planetenradträger ausgebildet. Das zweite Getriebeelement 15e, das permanent drehfest mit dem Starter-Generator-Anbindungselement 11e verbunden ist, ist als Sonnenrad ausgebildet. Das dritte Getriebeelement 16e ist als Hohlrad ausgebildet.
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Weiter umfasst die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung eine Kupplung 17e mit einem axial verschiebbaren Kupplungselement 19e. Das Kupplungselement 19e ist starr mit dem dritten Getriebeelement 16e verbunden. Das dritte Getriebeelement 16e und das Kupplungselement 19e können dabei einstückig ausgeführt sein. Es ist auch denkbar, dass das Kupplungselement 19e drehfest, aber axial verschiebbar mit dem Getriebeelement 16e verbunden ist Es ist auch denkbar, dass das Kupplungselement 19e drehfest, mit dem Getriebeelement 16e verbunden ist und aus elastischem Material ausgeführt ist.
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Das Kupplungselement 19e umfasst analog zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen zwei Reibflächen 20e, 21e. Das Kupplungselement 19e ist in einer ersten Schaltstellung zur Verbindung mit dem ersten Getriebeelement 14e und in einer zweiten Schaltstellung zur Verbindung mit einem Gehäuse 18e vorgesehen. Das erste Getriebeelement 14e umfasst eine dem Kupplungselement 19e zugewandte Reibfläche 24e, die in der ersten Schaltstellung des Kupplungselements 19e eine reibschlüssige Verbindung mit der ersten Reibfläche 20e des Kupplungselements 19e herstellt. Das Gehäuse 18e umfasst eine Reibfläche 25e, die in einer zweiten Schaltstellung des Kupplungselements 19e eine reibschlüssige Verbindung mit der Reibfläche 25e des Gehäuses 18e herstellt.
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Zur Lagerung der Getriebeelemente 14e, 15e, 16e umfasst die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung zwei Lager 26e, 27e. Das erste Lager 26e lagert das Starter-Generator-Anbindungselement 11e gegenüber dem Gehäuse 18e. Das zweite Lager 27e lagert das als Planetenradträger ausgebildete zweite Getriebeelement 15e gegenüber dem Gehäuse 18e. Das Getriebe 18e ist als Zahnradgetriebe ausgebildet. Das dritte Getriebeelement 16e ist über eine Verzahnung, mittels der das als Hohlrad ausgebildete dritte Getriebeelement 16e mit Planetenrädern 23e verbunden ist, axial verschiebbar gelagert. Die Verzahnung ist als eine Geradverzahnung ausgebildet. Eine vergleichbare Ausführung als Reibradgetriebe ist denkbar, wenn die Reibfläche 20e gegenüber dem Getriebeelement 16e verschiebbar ausgeführt ist.
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In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung gezeigt, die ein riemengetriebenes Starter-Generator-Modul ausbildet. Analog zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel umfasst die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung ein Brennkraftmaschinenanbindungselement 10f, ein Starter-Generator-Anbindungselement 11f und ein Getriebe 13f, das drei Getriebeelemente 14f, 15f, 16f aufweist. Das Brennkraftmaschinenanbindungselement 10f ist permanent drehfest mit dem ersten Getriebeelement 14f verbunden. Das Starter-Generator-Anbindungselement 11f ist permanent drehfest mit dem zweiten Getriebeelement 15f verbunden.
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Im Unterschied zum vorangegangen Ausführungsbeispiel ist das erste Getriebeelement 14f als ein Hohlrad und das dritte Getriebeelement 16f als ein Planetenradträger ausgebildet. Das zweite Getriebeelement 15f ist entsprechend dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel als ein Sonnenrad ausgebildet.
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Die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung umfasst eine Kupplung 17f mit einem Kupplungselement 19f, das drehfest und verschiebbar mit dem dritten Getriebeelement 16f verbunden ist. Das Kupplungselement 19f weist zwei Reibflächen 20f, 21f auf, die jeweils einer Schaltstellung der Kupplung 17f zugeordnet sind. Das erste Getriebeelement 14f und ein Gehäuse 18f weisen jeweils ebenfalls eine Reibfläche 24f, 25f auf, die dem Kupplungselement 19f zugewandt ist. In den Schaltstellungen ist jeweils eine der Reibflächen 20f, 21f mit einer der Reibflächen 24f, 25f verbunden. In einer Neutralstellung ist das Kupplungselement 19f gegenüber dem Gehäuse 18f und den Getriebeelementen 14f, 15f verdrehbar.
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Zur Lagerung umfasst die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung drei Lager 26f, 27f, 28f. Das erste Lager 26f lagert das Starter-Generator-Anbindungselement 11f gegenüber dem Gehäuse 18f. Das erste Lager 26f ist axial außerhalb eines von dem Getriebe 13f eingenommen Bauraums angeordnet. Das zweite Lager 27f lagert das dritte Getriebeelement 16f, das als Planetenradträger ausgebildet ist, ebenfalls gegenüber dem Gehäuse 18f. Das dritte Lager 28f lagert das erste Getriebeelement 14f, das als Hohlrad ausgebildet ist, auf dem zweiten Getriebeelement 15f. Sämtliche Lager 26f, 27f, 28f sind dabei in Bezug auf das Getriebe 13f auf einer Seite der Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Brennkraftmaschinenanbindungselement
- 11
- Starter-Generator-Anbindungselement
- 12
- Starter-Generator
- 13
- Getriebe
- 14
- Getriebeelement
- 15
- Getriebeelement
- 16
- Getriebeelement
- 17
- Kupplung
- 18
- Gehäuse
- 19
- Kupplungselement
- 20
- Reibfläche
- 21
- Reibfläche
- 22
- Antriebswelle
- 23
- Planetenrad
- 24
- Reibfläche
- 25
- Reibfläche
- 26
- Lager
- 27
- Lager
- 28
- Lager
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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