DE102012013248A1 - Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge, mit einer antreibenden Brennkraftmaschine und einem nachgeschalteten Doppelkupplungsgetriebe, das ein erstes Teilgetriebe (I) und ein zweites Teilgetriebe (II) aufweist, die über zwei Trennkupplungen (K1, K2) alternierend aktivierbar sind, und mit einem in den Leistungsfluss zu dem einen Teilgetriebe eingeschalteten Drehmomentwandler, wobei in den Kraftfluss vor oder nach dem Drehmomentwandler (20) eine Elektromaschine (24) zur Erzielung eines temporären Hybridantriebs oder Elektroantriebs vorgesehen ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Eine Antriebsvorrichtung der gattungsgemäßen Art ist zum Beispiel in der DE 10 2008 002 554 A1 beschrieben. Dabei ist bei einem Doppelkupplungsgetriebe ein Teilgetriebe mit den entsprechenden, geraden Vorwärtsgängen direkt an eine Brennkraftmaschine ankuppelbar, während in den Leistungsfluss zum zweiten Teilgetriebe mit dem Anfahrgang (1. Gang) ein Drehmomentwandler eingeschaltet ist, der unter anderem das Anfahrmoment erhöht und dabei die korrespondierende Trennkupplung entlasten kann.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von der gattungsgemäßen Antriebsvorrichtung diese derart weiterzubilden, dass sie ohne größeren steuerungstechnischen und getriebetechnischen Aufwand für einen Hybridantrieb des Kraftfahrzeugs einsetzbar ist.
  • Die Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte und besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass in den Kraftfluss nach dem Drehmomentwandler eine Elektromaschine zur Erzielung eines temporären Elektroantriebs oder Hybridantriebs eingeschaltet ist. Da eine Elektromaschine funktionsbedingt bereits ein hohes Anfahrmoment ausüben kann, reicht es bei einem rein elektrischen Betrieb aus, diese unter Umgehung des Drehmomentwandlers auf das Teilgetriebe mit dem Anfahrgang wirken zu lassen.
  • Dabei kann besonders bevorzugt das auch elektrisch antreibbare Teilgetriebe I zumindest einen Anfahrgang und zumindest einen ins Schnelle übersetzten Vorwärtsgang, insbesondere zumindest drei ungerade Vorwärtsgänge und gegebenenfalls einen Rückwärtsgang R aufweisen, während das zweite Teilgetriebe II auf zumindest drei gerade Vorwärtsgänge ausgelegt ist. Da der Rückwärtsgang R gegebenenfalls durch Drehrichtungsumsteuerung der Elektromaschine bewirkt sein kann, könnte anstelle des Rückwärtsgangzahnradsatzes ein weiterer Vorwärtsgang im Teilgetriebe I verbaut sein.
  • Das Doppelkupplungsgetriebe kann in an sich bekannter Weise mit einer ersten, hohl ausgeführten Eingangswelle zum Teilgetriebe I und einer zweiten, koaxialen Eingangswelle zum Teilgetriebe II versehen sein, wobei bei einer baulich einfachen Konstruktion und günstiger Drehmomenteinleitung der Drehmomentwandler und die Elektromaschine auf die hohl ausgeführte Eingangswelle abtreiben.
  • Des Weiteren können zur Erzielung einer axial kurz ausführbaren Konstruktion die auf die erste Eingangswelle geschaltete Trennkupplung K1 axial vor dem Drehmomentwandler angeordnet und die auf die zweite Eingangswelle zum Teilgetriebe I abtreibende Trennkupplung K2 zwischen einem topfförmigen Abtriebselement der Trennkupplung K1 und dem Pumpenrad des Drehmomentwandlers eingeschaltet sein, wobei der Drehmomentwandler zumindest teilweise radial außenliegend um die zweite Trennkupplung K2 herum positioniert ist.
  • Schließlich kann der Rotor der Elektromaschine unmittelbar auf der hohl ausgeführten, ersten Eingangswelle angeordnet sein, also getriebetechnisch einfach direkt die Eingangswelle antreiben.
  • Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
  • Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 ein Blockschaltbild einer Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Doppelkupplungsgetriebe, einem Drehmomentwandler und einer antriebstechnisch integrierten Elektromaschine;
  • 2 in einer Prinzipdarstellung die Reihenfolge der Antriebskomponenten in der Kraftflußrichtung; und
  • 3 und 4 in Ansichten entsprechend der 2 jeweils alternative Ausführungsbeispiele der Erfindung.
  • In der Zeichnung ist mit 10 ein Doppelkupplungsgetriebe bezeichnet, dass sich aus zwei hintereinander angeordneten Teilgetrieben I und II zusammensetzt.
  • Im Gehäuse des Doppelkupplungsgetriebes 10 sind koaxial eine erste, hohle Eingangswelle 12 und eine zweite, durch die Hohlwelle 12 hindurch zum zweiten Teilgetriebe II geführte Eingangswelle 14 drehbar gelagert. Ferner ist eine achsparallele Abtriebswelle 16 drehbar gelagert, die auf das weitere Antriebssystem des Kraftfahrzeugs in geeigneter Weise direkt oder indirekt abtreibt.
  • Zwischen den beiden Eingangswellen 12, 14 und der Abtriebswelle 16 sind Zahnradsätze (ohne Bezugszeichen) mit über Synchronkupplungen (allgemein mit 18 bezeichnet) schaltbaren Loszahnrädern und korrespondierenden Festzahnrädern angeordnet, die wie ersichtlich im Teilgetriebe I die ungeraden Vorwärtsgänge 1, 3, 5 und einen Rückwärtsgang R und im Teilgetriebe II die geraden Vorwärtsgänge 2, 4, 6 bilden.
  • Die Eingangswelle 12 des Teilgetriebes I wird über eine von der angedeuteten Brennkraftmaschine 8 des Kraftfahrzeugs angetriebene Trennkupplung K1 und über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 20 bei geschlossener Trennkupplung K1 angetrieben, wobei ein topfförmiger Abtriebsflansch 22 der Trennkupplung K1 mit dem Pumpenrad 20a des Drehmomentwandler 20 trieblich verbunden ist.
  • Radial innerhalb des Drehmomentwandlers 20 und axial benachbart dem Abtriebsflansch 22 ist die Kupplung K2 angeordnet, deren Gehäuse 23 im Durchtrieb durch die Kupplung K1 direkt angetrieben ist, während deren Kupplungselemente 25 mit der zweiten Eingangswelle 14 gekoppelt sind.
  • Axial benachbart dem Drehmomentwandler 20 ist an das Getriebegehäuse des Doppelkupplungsgetriebes 10 eine Elektromaschine 24 mit einem ringförmigen Stator 26 und einem auf der Eingangswelle 12 des Teilgetriebes I angeordneten Rotor 28 angebaut, wobei der Rotor 28 zum Beispiel über eine Keilverzahnung (nichtdargestellt) direkt auf die Eingangswelle 12 abtreibt.
  • Durch den in den Kraftfluss von der Kupplung K1 zur hohlen Eingangswelle 12 eingeschalteten Drehmomentwandler 20 – der bekannter Bauart sein kann und deshalb nicht näher beschrieben ist – kann das Antriebsmoment der Brennkraftmaschine zum Beispiel um ca. das Zweifache erhöht werden, was einerseits eine längere Auslegung der Getriebegänge 1, 3, 5 (größere Übersetzungsspreizung) und gegebenenfalls des Rückwärtsganges R ermöglicht und/oder die als Anfahrkupplung dienende Trennkupplung K1 entlastet.
  • Über die Elektromaschine 24 können zudem die Gänge des Teilgetriebes I im Hybridantrieb und im ausschließlichen Elektroantrieb betrieben werden, zum Beispiel im Elektroantrieb bei niedrigeren Geschwindigkeiten und im Boostbetrieb zum Beispiel bei Steigungen, etc. Der Drehmomentwandler 20 ist dabei bei rein elektrischem Antrieb außer Funktion.
  • Die Gangschaltungen können in üblicher Weise ohne Zugkraftunterbrechung durch alternierendes Betätigen der Trennkupplungen K1, K2 und jeweiliges Vorwählen eines Anschlussganges in den Teilgetrieben I, II durchgeführt werden.
  • In den Gängen 2, 4, 6 des Teilgetriebes II ist dabei nur ein verbrennungsmotorischer Betrieb möglich, der aber aufgrund des direkten Antriebs ohne Drehmomentwandler 20 einen in den höheren Gängen (im höheren Geschwindigkeitsbereich) besseren Wirkungsgrad ergibt, während in den Gängen 1, 3, 5 und gegebenenfalls R durch die Einschaltung des Drehmomentwandlers 20 verbesserte Übersetzungsauslegungen und ein höheres Abtriebsmoment verwirklichbar ist. Ferner kann in diesen Gängen der elektromotorische Betrieb und ein temporärer Elektrobetrieb gefahren werden.
  • Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Gegebenenfalls kann der Rückwärtsgang R auch entfallen und es kann eine Rückwärtsfahrt durch Umsteuern der Drehrichtung der Elektromaschine 20 bewirkt werden.
  • Dabei kann der entsprechende Zahnradsatz (mit einem Umkehrzahnrad) auch durch einen weiteren Vorwärtsgang (zum Beispiel einem 7. Gang und im Teilgetriebe II gegebenenfalls noch durch einen 8. Gang) ersetzt werden.
  • In der 2 ist in einem Blockschaltdiagramm die Anordnung der obigen Antriebskomponenten im Kraftfluß dargestellt. Alternativ zu der in der 1 und 2 veranschaulichten Anordnung kann die Lage der Elektromaschine 26 in der Kraftflußrichtung auch variiert werden. So ist im Blockschaltdiagramm gemäß der 3 die Elektromaschine 26 in der Kraftflußrichtung vor der Doppelkupplung K1, K2 und dem Wandler 20 angeordnet. In der 4 ist die Elektromaschine 26 in der Kraftflußrichtung hinter der Doppelkupplung K1, K2 sowie vor dem Wandler 20 angeordnet.
  • 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 102008002554 A1 [0002]

Claims (8)

  1. Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge, mit einer antreibenden Brennkraftmaschine und einem nachgeschalteten Doppelkupplungsgetriebe, das ein erstes Teilgetriebe (I) und ein zweites Teilgetriebe (II) aufweist, die über zwei Trennkupplungen (K1, K2) alternierend aktivierbar sind, und mit einem in den Leistungsfluss zu dem einen Teilgetriebe eingeschalteten Drehmomentwandler (20), dadurch gekennzeichnet, dass in den Kraftfluss vor oder nach dem Drehmomentwandler (20) eine Elektromaschine (24) zur Erzielung eines temporären Hybridantriebs oder Elektroantriebs vorgesehen ist.
  2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das auch elektrisch antreibbare Teilgetriebe (I) zumindest einen Anfahrgang (1) und zumindest einen ins Schnelle übersetzten Vorwärtsgang (3, 5) aufweist.
  3. Antriebsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch antreibbare Teilgetriebe (I) auf zumindest drei ungerade Vorwärtsgänge (1, 3, 5) und gegebenenfalls einen Rückwärtsgang (R) und das zweite Teilgetriebe (II) auf zumindest drei gerade Vorwärtsgänge (2, 4, 6) ausgelegt ist.
  4. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelkupplungsgetriebe (10) mit einer ersten, hohl ausgeführten Eingangswelle (12) zum Teilgetriebe (I) und einer zweiten, koaxialen Eingangswelle (14) zum Teilgetriebe (II) versehen ist und dass der Drehmomentwandler (20) und die Elektromaschine (24) auf die hohl ausgeführte Eingangswelle (12) abtreiben.
  5. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die erste Eingangswelle (12) geschaltete Trennkupplung (K1) axial vor dem Drehmomentwandler (20) angeordnet ist.
  6. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die zweite Eingangswelle (14) zum Teilgetriebe (II) abtreibende Trennkupplung (K2) zwischen einem topfförmigen Abtriebselement (22) der Trennkupplung (K1) und dem Pumpenrad (20a) des Drehmomentwandlers (20) eingeschaltet ist.
  7. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentwandler (20) zumindest teilweise radial außenliegend um die zweite Trennkupplung (K2) herum positioniert ist.
  8. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (28) der Elektromaschine (24) unmittelbar auf der hohl ausgeführten, ersten Eingangswelle (12) angeordnet ist.
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