DE102014217060A1 - Antriebsanordnung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit eine Brennkraftmaschine (1), mindestens einer elektrischen Maschine (2), die einen Stator (3) und einem Rotor (4) aufweist, sowie ein dazwischen angeordnetes Planetengetriebe (5), umfassend einen ersten an einem ersten Planetenträger (6a) gelagerten Planetensatz (7a), der radial zwischen einer ersten Sonne (8a) und einem ersten Hohlrad (9a) kämmt, und einem zweiten an einem zweiten Planetenträger (6b) gelagerten Planetensatz (7b), der radial zwischen einer zweiten Sonne (8b) und einem zweiten Hohlrad (9b) kämmt, wobei die Brennkraftmaschine (1) über eine Antriebswelle (10) mit einer ersten Kupplungseinrichtung (11), umfassend ein erstes und ein zweites Kupplungselement (11a, 11b), verbunden ist, wobei das erste Kupplungselement (11a) die Antriebswelle (10) mit der ersten und zweiten Sonne (8a, 8b) koppelt und das zweite Kupplungselement (11b) die Antriebswelle (10) mit dem ersten Planetenträger (6a) koppelt. Erfindungsgemäß koppelt eine zweite Kupplungseinrichtung (12) die mindestens eine elektrische Maschine (2) entweder mit dem zweiten Hohlrad (9b) oder mit der ersten und zweiten Sonne (8a, 8b), wobei zwischen dem zweiten Hohlrad (9b) und der zweiten Kupplungseinrichtung (12) ein Freilaufelement (13) angeordnet ist, so dass mindestens vier unterschiedliche Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisierbar sind.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit eine Brennkraftmaschine, mindestens einer elektrischen Maschine, die einen Stator und einem Rotor aufweist, sowie ein dazwischen angeordnetes Planetengetriebe, umfassend einen ersten an einem ersten Planetenträger gelagerten Planetensatz, der radial zwischen einer ersten Sonne und einem ersten Hohlrad kämmt, und einem zweiten an einem zweiten Planetenträger gelagerten Planetensatz, der radial zwischen einer zweiten Sonne und einem zweiten Hohlrad kämmt, wobei die Brennkraftmaschine über eine Antriebswelle mit einer ersten Kupplungseinrichtung, umfassend ein erstes und ein zweites Kupplungselement, verbunden ist, wobei das erste Kupplungselement die Antriebswelle mit der ersten und zweiten Sonne koppelt und das zweite Kupplungselement die Antriebswelle mit dem ersten Planetenträger koppelt.
- Gebiet der Erfindung
- Aus der Druckschrift
DE 33 412 17 A1 ist ein Planetengetriebesystem bekannt, bei welchem eine erste, eine zweite und eine dritte Planetengetriebestufe vorgesehen ist. Die erste Planetengetriebestufe und die zweite Planetengetriebestufe weisen jeweils ein Sonnenrad auf. Die beiden Sonneräder sind miteinander drehfest verbunden. Über Kupplungseinrichtungen ist die kinematische Koppelung der ersten beiden Planetengetriebestufen veränderbar. Die beiden ersten Planetengetriebestufe sind über zwei Leistungsausgänge mit der dritten Getriebestufe gekoppelt, wobei einer dieser beiden Leistungsausgänge durch einen Wellenzapfen gebildet ist, der drehstarr mit den beiden vorgenannten Sonnenrädern der ersten und der zweiten Getriebestufe gekoppelt ist. Über weitere Kupplungseinrichtungen ist die kinematische Kopplung der dritten Getriebestufe mit den beiden Leistungsausgängen des ersten Stufenpaares festlegbar. - Aufgabenstellung
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebsanordnung für ein Fahrzeug mit Hybridsystem zu schaffen, die kompaktbauend und gewichtsoptimiert ist sowie vier Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang aufweist.
- Erfindungsgemäße Lösung
- Erfindungsgemäß koppelt eine zweite Kupplungseinrichtung die mindestens eine elektrische Maschine mit dem zweiten Hohlrad oder mit der ersten und zweiten Sonne, wobei zwischen dem zweiten Hohlrad und der zweiten Kupplungseinrichtung ein Freilaufelement angeordnet ist, so dass mindestens vier unterschiedliche Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisierbar sind. Mit anderen Worten ermöglicht die zweite Kupplungseinrichtung die Koppelung der elektrischen Maschine mit dem Planetengetriebe. Je nach benötigter Übersetzung kann die erste und zweite Kupplungseinrichtung geöffnet oder geschlossen werden. Mithin werden über zwei Planetengetriebestufen vier zumindest weitgehend harmonisch gestufte Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisiert. Das Planetengetriebe besteht im Wesentlichen aus einem modifizierten Simpson-Planetensatz, umfassend zwei identische Planetensätze. Die Antriebsanordnung ist somit besonders geeignet für ein Kraftfahrzeug mit einem Hybridsystem, das zumindest teilweise einen elektrischen Antrieb erlaubt und somit synergetisch wirkt. Die Leistungen der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine werden im Planetengetriebe je nach Übersetzung überlagert.
- Vorzugsweise weist die zweite Kupplungseinrichtung eine erste und eine zweite Klauenkupplungen auf. Die zweite Kupplungseinrichtung realisiert drei Schaltstellungen, und zwar beide Klauenkupplungen geöffnet, oder eine erste Klauenkupplung geschlossen und eine zweite Klauenkupplung geöffnet, aber auch die zweite Klauenkupplung geschlossen und die erste Klauenkupplung geöffnet.
- Besonders bevorzugt weist zumindest eine der beiden Klauenkupplungen eine Standardverzahnung oder eine Sägeverzahnung auf. Mithin kann entweder die erste oder die zweite Klauenkupplung, aber auch beide Klauenkupplungen eine Standardverzahnung oder eine Sägeverzahnung aufweisen. Der Vorteil einer Standardverzahnung besteht darin, dass sowohl Zug- als auch Schubmomente übertragen werden können. Die Klauenkupplung mit Standardverzahnung könnte jedoch beim Schließen der Klauenkupplung das Freilaufelement verspannen. Demgegenüber besteht der Vorteil einer Sägeverzahnung darin, dass das Freilaufelement nicht verspannt werden kann. Jedoch können von der Sägeverzahnung nur Schubmomente übertragen werden.
- Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das erste Hohlrad und der zweite Planetenträger drehfest miteinander und mit einer Abtriebswelle des Planetengetriebes verbunden sind. Dabei dient die Abtriebswelle als Leistungsausgang des Planetengetriebes.
- Vorteilhafterweise ist das Planetengetriebe in einem Nassraum angeordnet. Demgegenüber sind die beiden Kupplungsvorrichtungen sowie die mindestens eine elektrische Maschine in einem Trockenraum angeordnet. Dies erlaubt eine optimale Schmierung und Kühlung des Planetengetriebes.
- Nachfolgend wird der grundlegende Betrieb der Antriebsanordnung erläutert. Dabei stehen, insbesondere die Schaltstellungen der beiden Kupplungseinrichtungen im Vordergrund. Ein erster Gang wird durch ein Schließen des ersten Kupplungselements der ersten Kupplungseinrichtung realisiert. Das zweite Kupplungselement der ersten Kupplungseinrichtung ist ebenso wie die beiden Klauenkupplungen der zweiten Kupplungseinrichtung geöffnet. Demgegenüber wird ein zweiter Gang durch ein Schließen des zweiten Kupplungselements der ersten Kupplungseinrichtung realisiert. Das erste Kupplungselement der ersten Kupplungseinrichtung ist ebenso wie die beiden Klauenkupplungen der zweiten Kupplungseinrichtung geöffnet. Ferner wird ein dritter Gang durch ein Schließen des ersten und zweiten Kupplungselements der ersten Kupplungseinrichtung realisiert. Dementsprechend sind die beiden Klauenkupplungen der zweiten Kupplungseinrichtung geöffnet. Ein vierter Gang wird durch ein Schließen der zweiten Klauenkupplung der zweiten Kupplungseinrichtung sowie des ersten und zweiten Kupplungselements der ersten Kupplungseinrichtung realisiert. Lediglich die erste Klauenkupplung der zweiten Kupplungseinrichtung ist geöffnet.
- Neben den vier Vorwärtsgängen ist auch ein, insbesondere elektrischer Rückwärtsgang realisiert. Dieser wird durch ein Schließen der ersten Klauenkupplung der zweiten Kupplungseinrichtung realisiert. Über diese Schaltstellung erfolgt auch eine Rekuperation von Energie. Dazu wird die elektrische Maschine im Schubbetrieb als Generator genutzt und speist die erzeugte elektrische Energie, beispielsweise in eine Batterie ein.
- Kurzbeschreibung der Zeichnung
- Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen
-
1 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung, -
2 eine Detailansicht einer erfindungsgemäßen Klauenkupplung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, und -
3 eine Detailansicht einer erfindungsgemäßen Klauenkupplung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. - Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
- Nach
1 umfasst die erfindungsgemäße Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit Hybridsystem eine Brennkraftmaschine1 , eine elektrische Maschine2 sowie ein dazwischen angeordnetes Planetengetriebe5 . Das Planetengetriebe5 weist einen ersten an einem ersten Planetenträger6a gelagerten Planetensatz7a auf, der radial zwischen einer ersten Sonne8a und einem ersten Hohlrad9a kämmt. Ferner weist das Planetengetriebe auch einen zweiten an einem zweiten Planetenträger6b gelagerten Planetensatz7b auf, der radial zwischen einer zweiten Sonne8b und einem zweiten Hohlrad9b kämmt. Das erste Hohlrad9a und der zweite Planetenträger6b sind drehfest miteinander und mit einer Abtriebswelle16 des Planetengetriebes5 verbunden. - Die Brennkraftmaschine
1 ist über eine Antriebswelle10 mit einer ersten Kupplungseinrichtung11 , umfassend ein erstes und ein zweites Kupplungselement11a ,11b , verbunden. Das erste Kupplungselement11a koppelt dabei die Antriebswelle10 mit der ersten und zweiten Sonne8a ,8b und das zweite Kupplungselement11b koppelt ferner die Antriebswelle10 mit dem ersten Planetenträger6a . Darüber hinaus koppelt eine zweite Kupplungseinrichtung12 , die eine erste und eine zweite Klauenkupplungen12a ,12b aufweist, die elektrische Maschine2 mit dem zweiten Hohlrad9b oder mit der ersten und zweiten Sonne8a ,8b . Ferner ist es aber auch möglich die beiden Klauenkupplungen12a ,12b gleichzeitig zu öffnen, so dass keine der beiden Klauenkupplungen12a ,12b geschlossen ist. Zwischen dem zweiten Hohlrad9b und der zweiten Kupplungseinrichtung12 ist ein Freilaufelement13 angeordnet. Die elektrische Maschine2 umfasst einen Stator3 und einen Rotor4 . Ferner umfasst die elektrische Maschine2 auch eine – hier nicht dargestellte – Batterie. Das Planetengetriebe5 ist in einem Nassraum17 angeordnet und die beiden Kupplungsvorrichtungen11 ,12 sowie die elektrische Maschine2 sind in einem Trockenraum18 angeordnet. - Gemäß
2 weist die Klauenkupplungen12a eine Standardverzahnung14 auf. Dabei dient die Klauenkupplung12a als Beispiel. Es ist auch denkbar, dass beide Klauenkupplungen12a ,12b die Standardverzahnung14 aufweisen. Die Standardverzahnung14 dient insbesondere zur Übertragung von Zug- und Schubmomenten. -
3 zeigt exemplarisch die Klauenkupplung12b mit einer Sägeverzahnung15 . Auch in diesem Fall ist es denkbar, dass beide Klauenkupplungen12a ,12b die Sägeverzahnung15 aufweisen. Die Sägeverzahnung15 dient insbesondere zur Übertragung von Schubmomenten und verhindert eine Verspannung des Freilaufelements13 . - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Brennkraftmaschine
- 2
- elektrischen Maschine
- 3
- Stator
- 4
- Rotor
- 5
- Planetengetriebe
- 6a, 6b
- Planetenträger
- 7a, 7b
- Planetensatz
- 8a, 8b
- Sonne
- 9a, 9b
- Hohlrad
- 10
- Antriebswelle
- 11
- Kupplungseinrichtung
- 11a, 11b
- Kupplungselement
- 12
- Kupplungseinrichtung
- 12a, 12b
- Klauenkupplung
- 13
- Freilaufelement
- 14
- Standardverzahnung
- 15
- Sägeverzahnung
- 16
- Abtriebswelle
- 17
- Nassraum
- 18
- Trockenraum
- 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 3341217 A1 [0002]
Claims (10)
- Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine (
1 ), mindestens einer elektrischen Maschine (2 ), die einen Stator (3 ) und einem Rotor (4 ) aufweist, sowie ein dazwischen angeordnetes Planetengetriebe (5 ), umfassend einen ersten an einem ersten Planetenträger (6a ) gelagerten Planetensatz (7a ), der radial zwischen einer ersten Sonne (8a ) und einem ersten Hohlrad (9a ) kämmt, und einem zweiten an einem zweiten Planetenträger (6b ) gelagerten Planetensatz (7b ), der radial zwischen einer zweiten Sonne (8b ) und einem zweiten Hohlrad (9b ) kämmt, wobei die Brennkraftmaschine (1 ) über eine Antriebswelle (10 ) mit einer ersten Kupplungseinrichtung (11 ), umfassend ein erstes und ein zweites Kupplungselement (11a ,11b ), verbunden ist, wobei das erste Kupplungselement (11a ) die Antriebswelle (10 ) mit der ersten und zweiten Sonne (8a ,8b ) koppelt und das zweite Kupplungselement (11b ) die Antriebswelle (10 ) mit dem ersten Planetenträger (6a ) koppelt, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Kupplungseinrichtung (12 ) die mindestens eine elektrische Maschine (2 ) mit dem zweiten Hohlrad (9b ) oder mit der ersten und zweiten Sonne (8a ,8b ) koppelt, wobei zwischen dem zweiten Hohlrad (9b ) und der zweiten Kupplungseinrichtung (12 ) ein Freilaufelement (13 ) angeordnet ist, so dass mindestens vier unterschiedliche Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisierbar sind. - Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kupplungseinrichtung (
12 ) eine erste und eine zweite Klauenkupplungen (12a ,12b ) aufweist. - Antriebsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden Klauenkupplungen (
12a ,12b ) eine Standardverzahnung (14 ) oder eine Sägeverzahnung (15 ) aufweisen. - Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Hohlrad (
9a ) und der zweite Planetenträger (6b ) drehfest miteinander und mit einer Abtriebswelle (16 ) des Planetengetriebes (5 ) verbunden sind. - Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (
5 ) in einem Nassraum (17 ) angeordnet ist und die beiden Kupplungsvorrichtungen (11 ,12 ) sowie die mindestens eine elektrische Maschine (2 ) in einem Trockenraum (18 ) angeordnet sind. - Verfahren zum Betrieb einer Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Gang durch ein Schließen des ersten Kupplungselements (
11a ) der ersten Kupplungseinrichtung (11 ) realisiert wird. - Verfahren zum Betrieb einer Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Gang durch ein Schließen des zweiten Kupplungselements (
11b ) der ersten Kupplungseinrichtung (11 ) realisiert wird. - Verfahren zum Betrieb einer Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Gang durch ein Schließen des ersten und zweiten Kupplungselements (
11a ,11b ) der ersten Kupplungseinrichtung (11 ) realisiert wird. - Verfahren zum Betrieb einer Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein vierter Gang durch ein Schließen der zweiten Klauenkupplung (
12b ) der zweiten Kupplungseinrichtung (12 ) sowie des ersten und zweiten Kupplungselements (11a ,11b ) der ersten Kupplungseinrichtung (11 ) realisiert wird. - Verfahren zum Betrieb einer Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückwärtsgang durch ein Schließen der ersten Klauenkupplung (
12a ) der zweiten Kupplungseinrichtung (12 ) realisiert wird.
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---|---|---|---|---|
CN110578774A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-12-17 | 福州锐智新能源科技有限公司 | 基于辛普森行星轮系和联动执行机构的三档变速器 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3341217A1 (de) | 1983-11-14 | 1985-05-30 | Siegfried Dipl.-Ing. Eisenmann | Automatisches kraftfahrzeuggetriebe |
DE112006002537B4 (de) | 2005-09-29 | 2012-08-02 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Elektrisch verstellbare Mehrmodusgetriebe, die zwei Planetenradsätze mit zwei festen Verbindungen und einen gekuppelten Antrieb aufweisen |
-
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DE112006002537B4 (de) | 2005-09-29 | 2012-08-02 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Elektrisch verstellbare Mehrmodusgetriebe, die zwei Planetenradsätze mit zwei festen Verbindungen und einen gekuppelten Antrieb aufweisen |
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