DE102014225866A1 - Antriebsvorrichtung, Kraftfahrzeug, Verfahren - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einer Antriebsmaschine (2, 3), mit einer mit zumindest einem Rad (7) des Kraftfahrzeugs zusammenwirkenden Parkbremseinrichtung (8), und mit einem Bedienelement (9) zum Betätigen der Parkbremseinrichtung (8). Es ist vorgesehen, dass die Parkbremseinrichtung (8) mindestens eine elektrische Maschine (3) mit mehreren Permanentmagneten aufweist, die ein drehwinkelabhängiges Rastmoment der elektrischen Maschine (3) erzeugen, sowie ein mehrere Gänge aufweisendes Getriebe (5), durch welches die elektrische Maschine (3) mit dem zumindest einen Rad (7) wirkverbindbar/wirkverbunden ist, wobei das Getriebe (5) einen Parkbremsgang mit einer Übersetzung aufweist, die bei eingelegtem Parkbremsgang das Rad (7) durch das Rastmoment arretiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einer Antriebsmaschine, mit einer mit zumindest einem Rad des Fahrzeugs zusammenwirkender Parkbremseinrichtung, und mit wenigstens einem Bedienelement zum Betätigen der Parkbremseinrichtung.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Antriebsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben der Antriebsvorrichtung beziehungsweise des Kraftfahrzeugs.
  • Stand der Technik
  • Antriebsvorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Zum Antreiben des Kraftfahrzeugs weisen Kraftfahrzeuge in der Regel wenigstens eine Antriebsmaschine auf, die mit Rädern des Kraftfahrzeugs wirkverbunden oder wirkverbindbar ist. Um das Kraftfahrzeug im Stillstand, insbesondere beim Parken zu halten, ist es darüber hinaus bekannt, das Kraftfahrzeug mit einer Parkbremseinrichtung zu versehen, die bei Bedarf aktiviert wird, um das Kraftfahrzeug dauerhaft mit möglichst geringem Energieaufwand zu halten. Dabei ist dem Benutzer zum Anzeigen des gewünschten Parkzustands ein Bedienelement zur Verfügung gestellt, bei dessen Betätigung die Parkbremseinrichtung aktiviert wird. Herkömmliche Parkbremseinrichtungen sind mit einem Bremssystem des Kraftfahrzeugs zugeordnet und weisen beispielsweise elektromotorisch oder hydraulisch betätigbare Aktuatoren auf, die ein reibschlüssiges Arretieren von Rädern des Kraftfahrzeugs bei ihrer Betätigung bewirken. So ist es beispielsweise bekannt, in den Radbremseinrichtungen einen zusätzlichen Aktuator vorzusehen, der bei Betätigen des Bedienelements Bremsbacken elektromotorisch gegen eine Bremsscheibe verfährt und dort beispielsweise durch ein selbsthemmendes Getriebe hält.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass keine zusätzlichen Komponenten einem Bremssystem des Kraftfahrzeugs hinzugefügt werden müssen, um eine Parkbremsfunktion mit geringem Energieverbrauch zu realisieren. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Parkbremseinrichtung mindestens eine elektrische Maschine mit mehreren Permanentmagneten aufweist, die ein drehwinkelabhängiges Rastmoment erzeugen, sowie ein mehrere Gänge aufweisendes Getriebe, durch welches die elektrische Maschine mit dem zumindest einem Rad wirkverbindbar ist, wobei das Getriebe einen Parkbremsgang mit einer Übersetzung aufweist, die bei eingelegtem Parkbremsgang zumindest ein Rad durch das Rastmoment der elektrischen Maschine arretiert. Hiermit wird also das typische Verhalten von elektrischen Maschinen mit Permanentmagneten ausgenutzt, bei denen in Abhängigkeit von einem aktuellen Drehwinkel eines Rotors der elektrischen Maschine ein Rastmoment durch die Permanentmagnete erzeugt wird. Dieses Rastmoment wird nun erfindungsgemäß dazu benutzt, die Parkbremsfunktion zu realisieren. Ein Arretieren des Rads der Antriebsvorrichtung erfolgt somit über das Getriebe, das sich mittels des Parkbremsgangs an dem Rastmoment der elektrischen Maschine abstützt. Als elektrische Maschine kann beispielsweise ein Generator der Antriebsvorrichtung genutzt werden, der ansonsten, im normalen Fahrbetrieb angetrieben wird, um elektrische Energie zu erzeugen. Unter dem Begriff „Arretieren“ ist damit ein Feststellen des Rades zu verstehen. Eine Wirkverbindung liegt bspw. vor, wenn der Parkbremsgang eingelegt ist.
  • Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass die elektrische Maschine die Antriebsmaschine oder eine von mehreren Antriebsmaschinen des Kraftfahrzeugs ist. Im Normalbetrieb kann somit mittels der elektrischen Maschine ein Drehmoment zur Verfügung gestellt werden, welches zum Antreiben des Kraftfahrzeugs dient. Dabei wird das durch die elektrische Maschine bereitgestellte Drehmoment mittels des Getriebes auf das zumindest eine Rad des Kraftfahrzeugs beziehungsweise der Antriebsvorrichtung übertragen. Wird ein Parkbremswunsch mittels des Bedienelements angezeigt, so wird die elektrische Maschine deaktiviert, sodass sich das Getriebe mittels des Parkbremsgangs an diesem, wie zuvor bereits beschrieben, zum Arretieren des zumindest einen Rades abstützen kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Parkbremsgang eine Übersetzung mit einem Übersetzungsverhältnis von i > 1 aufweist. Dadurch können durch den Parkbremsgang Kräfte, die auf das Kraftfahrzeug in Längsrichtung, beziehungsweise in Fahrtrichtung oder entgegen der Fahrtrichtung wirken, sicher aufgenommen und die Arretierung des zumindest einen Rades gewährleistet werden.
  • Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Parkbremsgang ein höheres Übersetzungsverhältnis aufweist als der kleinste Vorwärtsgang des Getriebes. Damit weist der Parkbremsgang insbesondere das größte Übersetzungsverhältnis des Getriebes auf, wodurch durch Einlegen des Parkbremsgangs ein sicheres Arretieren des zumindest einen Rades des Kraftahrzeugs auch dann gewährleistet ist, wenn das Kraftfahrzeug beispielsweise an einer Steigung geparkt wird.
  • Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Bremsgang dem kleinsten Vorwärtsgang des Getriebes entspricht. Im Antriebsfall kann durch das Einlegen des kleinen Gangs ein besonders hohes Drehmoment auf das zumindest eine Rad ausgeübt werden. Im Parkbremsfall können dann entsprechend hohe Drehmomente, die auf das Rad wirken, durch das Rastmoment der elektrischen Maschine sicher aufgenommen werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Getriebe als Schaltgetriebe, insbesondere als automatisches Schaltgetriebe ausgebildet ist. Insbesondere ist das Getriebe derart ausgebildet, dass zumindest der Parkbremsgang automatisch einlegbar ist und eingelegt wird, wenn das Bedienelement betätigt wurde. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Getriebe als Getriebe mit einer stufenlos verstellbaren Übersetzung ausgebildet ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens eine Antriebsmaschine der Antriebsvorrichtung als Verbrennungsmotor ausgebildet ist. In diesem Fall weist dann die Antriebsvorrichtung neben der elektrischen Maschine noch zumindest den Verbrennungsmotor als weitere Antriebsmaschine auf. Die elektrische Maschine kann dann im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs durch den Verbrennungsmotor beispielsweise angetrieben werden, um generatorisch elektrische Energie zu erzeugen.
  • Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Parkbremseinrichtung ein Steuergerät aufweist, das den Betätigungszustand des Bedienelements überwacht, und bei Erfassen einer Betätigung des Bedienelements das Getriebe dazu ansteuert, den Parkbremsgang einzulegen und die elektrische Maschine abzuschalten. In dem dann eingestellten Zustand ist das zumindest eine Rad des Kraftfahrzeugs, wie oben bereits beschrieben, sicher arretiert.
  • Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 9 zeichnet sich durch die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung aus. Er geben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile. Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 zeichnet sich dadurch aus, dass bei Betätigen des Bedienelements der Parkbremsgang eingelegt und die elektrische Maschine abgeschaltet wird. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile. Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen.
  • Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigt die einzige
  • Figur eine Antriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs in einer vereinfachten Darstellung.
  • Die Figur zeigt in einer vereinfachten Darstellung eine Antriebsvorrichtung 1 eines hier nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs. Die Antriebsvorrichtung 1 weist als Antriebsmaschinen einen Verbrennungsmotor 2 sowie eine elektrische Maschine 3 auf, wobei die elektrische Maschine 3 selbstverständlich auch generatorisch betrieben werden kann. Der Verbrennungsmotor 2 ist durch eine betätigbare Kupplung 4 mit einem Getriebe 5 wirkverbindbar beziehungsweise von diesem trennbar. Das Getriebe 5 ist als automatisches Schaltgetriebe ausgebildet, das mehrere einlegbare Gänge mit unterschiedlichen Übersetzungsstufen beziehungsweise – Verhältnissen aufweist. Mittels des Getriebes 5 ist der Verbrennungsmotor 2 mit einer Antriebsachse 6 des Kraftfahrzeugs verbunden, welche zwei Antriebsräder 7 aufweist, die mit einer Fahrbahn in Wirkverbindung stehen. Ein von dem Verbrennungsmotor 2 erzeugtes Drehmoment wird somit durch die geschlossene Kupplung 4, das Getriebe 5 und die Räder 7 auf die Fahrbahn übertragen. Die Drehzahl und Drehmoment der Antriebsräder 7 wird dabei durch den gewählten Gang des Getriebes 5 beeinflusst.
  • Mit dem Getriebe 5 ist außerdem, insbesondere eingangsseitig, die elektrische Maschine 3 direkt wirkverbunden. Eine Rotorwelle der elektrischen Maschine 3 ist somit drehfest mit der Eingangswelle des Getriebes 5 verbunden. Im motorischen Betrieb erzeugt die elektrische Maschine 3 ein Drehmoment, das für den Verbrennungsmotor 2 unterstützend wirkt, im generatorischen Betrieb ein Drehmoment, das von dem Verbrennungsmotor durch eine Erhöhung des verbrennungsmotorischen Drehmoments kompensiert werden muss oder zumindest kompensiert werden kann, um das von den Antriebsrädern auf die Fahrbahn übertragende Drehmoment aufrecht zu erhalten.
  • Die Antriebsvorrichtung 1 weist weiterhin eine Parkbremsvorrichtung 8 auf. Diese wird vorliegend von einem Bedienelement 9, einem Steuergerät 10, der elektrischen Maschine 3 und dem Getriebe 5 gebildet. Das Bedienelement 9 ist im Innenraum des Kraftfahrzeugs derart angeordnet, dass es von einem Benutzer, insbesondere von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs betätigbar ist. Das Bedienelement 9 kann als separater Betätigungsschalter ausgebildet und angeordnet sein. Alternativ ist es auch denkbar, dass das Bedienelement 9 ein Gangwahlhebel für das Getriebe 5 ist. Betätigt der Benutzer das Bedienelement 9, indem er beispielsweise das Schaltelement betätigt oder den Gangwahlhebel in eine Parkstellung „P“ verbringt, so teilt er der Antriebsvorrichtung 1 seinen Wunsch mit, das Kraftfahrzeug 1 in seiner jetzigen Position zu halten, beziehungsweise zu arretieren.
  • Das Steuergerät 10 erfasst diesen Parkbremswunsch und steuert das Getriebe 5 derart an, dass es einen Parkbremsgang einlegt, wie in der Figur durch eine gestrichelte Linie in dem Getriebe gezeigt. Der Parkbremsgang weist ein Übersetzungsverhältnis von i > 1 auf, sodass die Drehzahl der Eingangswelle größer ist als die Drehzahl der mit den Antriebsrädern 7 wirkverbundenen Abtriebswelle des Getriebes 5. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Übersetzungsverhältnis des Parkbremsgangs die größte Übersetzung aller Gänge des Schaltgetriebes ist, sodass theoretisch bei eingelegtem Parkbremsgang an den Antriebsrädern 7 das höchstmögliche Drehmoment mit niedriger Drehzahl erzeugt werden könnte. Insofern kann der Parkbremsgang gemäß einem Ausführungsbeispiel dem Gang der höchsten Übersetzung entsprechen. Bevorzugt ist der Parkbremsgang jedoch als separate Übersetzungsstufe des Getriebes 5 ausgebildet. Das Steuergerät 10, das bewirkt, dass das Getriebe 5 den Parkbremsgang einlegt, sorgt außerdem dafür, dass die elektrische Maschine 3 abgeschaltet wird. Die elektrische Maschine 3 weist mehrere am Starter und/oder Rotor verteilt angeordnete Permanentmagnete auf, die dazu führen, dass die elektrische Maschine 3 in Abhängigkeit von der Drehwinkelstellung des Rotors ein unterschiedlich hohes Rastmoment aufweist, das im generatorischen Betrieb durch den Verbrennungsmotor 2 überwunden werden muss. Im Parkbremsfall, wenn der Benutzer also das Bedienelement 9 betätigt hat, werden Verbrennungsmotor 2 und elektrische Maschine 3 abgeschaltet, sodass durch die Antriebsmaschine kein Drehmoment bereitgestellt wird, welches das Rastmoment der elektrischen Maschine 3 überwinden könnte. Durch das Einlegen das Parkbremsgangs des Getriebes 5 wird außerdem erreicht, das auf die Räder 7 wirkende Kräfte das Rastmoment der elektrischen Maschine 3 ebenfalls nicht überwinden können. Damit stützt sich der gesamte Antriebsstrang von den Rädern 7 über das Getriebe 5 an der elektrischen Maschine 3 ab. Die Räder 7 sind somit mittels der elektrischen Maschine 3 und dem Getriebe 5 sicher arretiert, sodass das Kraftfahrzeug auch an einer Steigung sicher stillgehalten beziehungsweise festgehalten ist.
  • Die Höhe der Übersetzung des Parkbremsgangs wird insbesondere in Abhängigkeit von der Höhe des maximalen Rastmoments der elektrischen Maschine 3 bestimmt, sodass das Kraftfahrzeug zumindest bis zu einer vorgebbaren Mindeststeigung, an welcher das Kraftfahrzeug abgestellt wird, sicher gehalten werden kann.

Claims (10)

  1. Antriebsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einer Antriebsmaschine (2, 3), mit einer mit zumindest einem Rad (7) des Kraftfahrzeugs zusammenwirkenden Parkbremseinrichtung (8), und mit einem Bedienelement (9) zum Betätigen der Parkbremseinrichtung (8), dadurch gekennzeichnet, dass die Parkbremseinrichtung (8) mindestens eine elektrische Maschine (3) mit mehreren Permanentmagneten aufweist, die ein drehwinkelabhängiges Rastmoment der elektrischen Maschine (3) erzeugen, sowie ein mehrere Gänge aufweisendes Getriebe (5), durch welches die elektrische Maschine (3) mit dem zumindest einen Rad (7) wirkverbindbar und/oder wirkverbunden ist, wobei das Getriebe (5) einen Parkbremsgang mit einer Übersetzung aufweist, die bei eingelegtem Parkbremsgang das Rad (7) durch das Rastmoment arretiert.
  2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (3) die Antriebsmaschine oder eine Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs ist.
  3. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Parkbremsgang eine Übersetzung mit einem Übersetzungsverhältnis von i > 1 aufweist.
  4. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzung des Parkbremsgangs eine höheres Übersetzungsverhältnis aufweist als der kleinste Vorwärtsgang des Getriebes (5).
  5. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Parkbremsgang dem kleinsten Vorwärtsgang des Getriebes (5) entspricht.
  6. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (5) als Schaltgetriebe ausgebildet ist.
  7. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Antriebsmaschinen als Verbrennungsmotor (2) ausgebildet ist.
  8. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Parkbremseinrichtung (8) ein Steuergerät (10) aufweist, das den Betätigungszustand des Bedienelements (9) überwacht und bei Erfassen einer Betätigung des Bedienelementes (9) das Getriebe (5) dazu ansteuert, den Parkbremsgang einzulegen und die elektrische Maschine (3) abschaltet.
  9. Kraftfahrzeug mit einer Antriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
  10. Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betätigen des Bedienelements (9) der Parkbremsgang eingelegt und die elektrische Maschine (3) abgeschaltet wird.
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