DE102015216440A1 - Antriebsanordnung und Verfahren zum Betrieb einer Antriebsanordnung - Google Patents

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Christian Langsenlehner
Markus Panhuber
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Abstract

Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug umfassend eine erste Antriebseinheit (1), eine zweite Antriebseinheit (2) und eine Abtriebseinheit (3), wobei die erste Antriebseinheit (1) über eine erste Getriebebaugruppe (4) und die zweite Antriebseinheit (2) über eine zweite Getriebebaugruppe (5) mit der Abtriebseinheit (3) koppelbar ist, wobei die erste Getriebebaugruppe (4) eine erste Eingangswelle (6), zumindest eine erste Ausgangswelle (8) und zumindest eine Zahnradstufe der ersten Getriebebaugruppe (4), die über zumindest ein Schaltelement der ersten Getriebebaugruppe (4) schaltbar ist, aufweist, wobei die zweite Getriebebaugruppe (5) eine zweite Eingangswelle (7), zumindest eine zweite Ausgangswelle (9) und zumindest eine Zahnradstufe der zweiten Getriebebaugruppe (5), die über zumindest ein Schaltelement der zweiten Getriebebaugruppe (5) schaltbar ist, aufweist, wobei die Ausgangsleistung der ersten Antriebseinheit (1) an die erste Eingangswelle (6) und über die erste Getriebebaugruppe (4) an die erste Ausgangswelle (8) übertragbar ist, wobei die Ausgangsleistung der zweiten Antriebseinheit (2) an die zweite Eingangswelle (7) und über die zweite Getriebebaugruppe (5) an die zweite Ausgangswelle (9) übertragbar ist, wobei die erste Ausgangswelle (8) über ein erstes Übertragungselement (10) und die zweite Ausgangswelle (9) über ein zweites Übertragungselement (11) mit der Abtriebseinheit (3) kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden ist, wobei die erste Getriebebaugruppe (4) mit der zweiten Getriebebaugruppe (5) kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbindbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug umfassend eine erste Antriebseinheit, eine zweite Antriebseinheit und eine Abtriebseinheit, sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Antriebsanordnung.
  • Antriebsanordnungen mit mehreren Antriebsaggregaten zählen seit Jahren zum Stand der Technik und erobern immer mehr den Kraftfahrzeug-Markt. Insbesondere die Bedeutung von Hybridantrieben, bei denen zwei oder mehrere unterschiedliche Antriebsaggregate zur Verwendung kommen, ist in den letzten Jahren aufgrund von CO2-Emissionsbestimmungen, sowie wachsenden ökonomischen und ökologischen Anforderungen immer mehr gestiegen.
  • Vor allem in derartigen Hybridantrieben stellen die unterschiedlichen energetischen Optima der unterschiedlichen Antriebsaggregate Techniker immer wieder vor die Herausforderung verbesserte und neuartige Hybridantriebskonzepte zu konstruieren, bei denen beide Antriebsaggregate möglichst optimal genutzt werden können. In der Regel umfassen Hybridantriebe meist zwei Antriebsaggregate, eine elektrische Maschine und einen Verbrennungsmotor, die über eine Drehmoment-Übertragungs- bzw. Überlagerungseinheit miteinander gekoppelt sind. Im Allgemeinen werden mittels der Drehmoment-Übertragungs- bzw. Überlagerungseinheit die Antriebsleistungen der beiden Antriebsmaschinen bzw. die betreffenden Antriebsmomente summiert, d. h. überlagert. Dies erfolgt z. B. mittels eines Summier-Getriebes.
  • Die DE 10 2011 077 594 A1 beschreibt ein derartiges, neues Hybridantriebskonzept. Der Hybridantrieb umfasst dabei eine erste Antriebsmaschine und eine zweite Antriebsmaschine, die über ein Summiergetriebe miteinander gekoppelt sind. Die erste Antriebsmaschine, eine elektrische Maschine, ist dabei über einen ersten Drehmoment-Eingang mit einer ersten Übersetzungseinrichtung und die zweite Antriebseinheit, ein Verbrennungsmotor, über einen zweiten Drehmoment-Eingang mit einer zweiten Übersetzungseinrichtung des Summiergetriebes gekoppelt bzw. koppelbar. Mindestens eine, vorzugsweise beide Übersetzungseinrichtungen weisen mindestens zwei alternativ anwählbare Übersetzungen bzw. Übersetzungsstufen auf. Die erste Antriebsmaschine ist über die erste Übersetzungseinrichtung und die zweite Antriebsmaschine ist über die zweite Übersetzungseinrichtung mit einer gemeinsamen Abtriebswelle koppelbar, wobei auf der Abtriebswelle ein Abtriebsstirnrad angeordnet ist, das das Drehmoment der ersten Antriebseinheit und/oder der zweiten Antriebseinheit an ein Abtriebs-Differential überträgt. Die Summierung erfolgt hierbei auf einer Abtriebswelle mit einem Abtriebsstirnrad hin zu einem Abtriebs-Differential.
  • Es ist unter einem ersten Aspekt eine Aufgabe der Erfindung eine zu den bekannten Lösungen alternative, kompakte und kostengünstige Antriebsanordnung vorzustellen. Unter einem zweiten Aspekt ist es eine Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Antriebsanordnung in Bezug auf die bekannten Verfahren zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird unter dem ersten Aspekt durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Des Weiteren wird die Aufgabe unter dem zweiten Aspekt durch das im Anspruch 12 genannte Verfahren gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung umfasst eine erste Antriebseinheit, die über eine erste Getriebebaugruppe mit einer Abtriebseinheit und eine zweite Antriebseinheit, die über eine zweite Getriebebaugruppe mit der Abtriebseinheit koppelbar ist. Das Antriebsdrehmoment bzw. die Antriebsleistung der ersten Antriebseinheit ist unabhängig von der zweiten Antriebseinheit über die erste Getriebebaugruppe an die Abtriebseinheit übertragbar. Umgekehrt ist auch das Antriebsdrehmoment bzw. die Antriebsleistung der zweiten Antriebseinheit unabhängig von der ersten Antriebseinheit über die erste Getriebebaugruppe an die Abtriebseinheit übertragbar.
  • Das heißt, dass die erste und die zweite Getriebebaugruppe unabhängig voneinander betrieben und geschaltet werden können. Erfindungsgemäß ist jedoch auch gleichzeitig das Antriebsdrehmoment bzw. die Antriebsleistung von der ersten Antriebseinheit über die erste Getriebebaugruppe und der zweiten Antriebseinheit über die zweite Getriebebaugruppe an die Abtriebseinheit übertragbar. Die erste Antriebseinheit und die zweite Antriebseinheit sind in diesem Fall bei Bedarf jeweils mit maximaler Antriebsleistung betreibbar.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die erste Getriebebaugruppe und die zweite Getriebebaugruppe kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbindbar. Die Verbindung der ersten Getriebebaugruppe und der zweiten Getriebebaugruppe ist schaltbar ausgeführt und erfolgt über Zahnräder, Riemen- und/oder Ketten-Verbindungen. Vorzugsweise ist diese Verbindung über miteinander kämmende Stirnräder realisierbar.
  • Die Verbindung der ersten Getriebebaugruppe und der zweiten Getriebebaugruppe bietet ein breites Spektrum an Betriebsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung, da Antriebsdrehmoment bzw. Antriebsleistung der ersten Antriebseinheit über die Verbindung der ersten Getriebebaugruppe und der zweiten Getriebebaugruppe direkt zur zweiten Antriebseinheit geleitet werden kann, und umgekehrt.
  • Darüber hinaus können Zahnradstufen der ersten Getriebebaugruppe von der zweiten Getriebebaugruppe genutzt werden, und umgekehrt. Dies bedingt eine Ersparnis an notwendigen Bauteilen.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die erste Antriebseinheit als Verbrennungskraftmaschine und die zweite Antriebseinheit als elektrische Maschine ausgeführt, wodurch eine sogenannte Parallelhybrid-Anordnung realisiert wird. Aufgrund des konstruktiven Aufbaus der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung, und zwar der unabhängig voneinander betreibbaren Getriebebaugruppen, ist es möglich den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine in den jeweils optimalen und/oder maximalen Leistungsbereichen zu betreiben.
  • Wird in einer bevorzugten Ausführungsform als erste Antriebseinheit eine Verbrennungskraftmaschine genutzt und als zweite Antriebseinheit eine elektrische Maschine motorisch genutzt, so sind beispielsweise ein rein elektrisches Fahren (Antrieb über elektrische Maschine), ein hybridisches Fahren (Antrieb über elektrische Maschine und Verbrennungskraftmaschine) und ein Fahren mittels Verbrennungskraftmaschine möglich.
  • Aufgrund der konstruktiven Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung ist es möglich, dass die erste Antriebseinheit und die zweite Antriebseinheit bei Bedarf jeweils mit maximaler Ausgangsleistung betrieben werden, auch wenn die beiden Antriebseinheiten nicht von derselben Art sind (beispielsweise eine Kombination von Verbrennungskraftmaschine und elektrischer Maschine).
  • Ist die zweite Antriebseinheit als elektrische Maschine ausgeführt und wird motorisch genutzt, kann mittels der zweiten Antriebseinheit beispielsweise die erste Antriebseinheit gestartet werden, oder umgekehrt. Dies erfolgt indem die erste Getriebebaugruppe mit der zweiten Getriebebaugruppe kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden wird.
  • Wird die zweite Antriebseinheit als Generator genutzt wird mittels der Ausgangsleistung der ersten Antriebseinheit ein elektrischer Energiespeicher geladen, indem die erste Getriebebaugruppe mit der zweiten Getriebebaugruppe kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden wird.
  • Die elektrische Maschine ist besonders bevorzugt als Motor oder Generator betreibbar und mit einem elektrischen Energiespeicher elektrisch verbunden. Der elektrische Energiespeicher ist beispielsweise eine Sekundärbatterieeinheit.
  • Arbeitet die elektrische Maschine als Motor, so wird die dazu notwendige Energie aus dem elektrischen Energiespeicher bezogen. Arbeitet die elektrische Maschine als Generator, so wird der elektrische Energiespeicher über die elektrische Maschine geladen.
  • Durch die eingangs erwähnte erfindungsgemäße Verbindung der ersten Getriebebaugruppe und der zweiten Getriebebaugruppe und somit der ersten Antriebseinheit und der zweiten Antriebseinheit ist es möglich Antriebsleistung von der ersten Antriebseinheit, beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine, zur zweiten Antriebseinheit, beispielsweise einer als Generator betreibbaren elektrischen Maschine, zu übertragen und somit eine elektrische Energiespeichereinheit zu laden.
  • Besonders bevorzugt sind die schaltbaren Kupplungen der beiden Getriebebaugruppen als nicht lastschaltbare Einfach-Kupplung ausgeführt. Das Auffüllen des Drehmomenteneinbruchs während der Schaltung der Gänge der der Verbrennungskraftmaschine zugeordneten Getriebebaugruppe erfolgt hierbei durch den Elektromotor. Hierbei kann über die Verbindung zwischen erster Getriebebaugruppe und zweiter Getriebebaugruppe mittels der Antriebsleistung der zweiten Antriebseinheit (Elektromotor) ein Schalten der nicht lastschaltbaren Einfach-Kupplung gestützt werden und so eine lastschaltbare Kupplung simuliert werden. Üblicherweise ist zur Vermeidung des oben genannten Problems eine Doppelkupplung notwendig. Diese ist, wie es dem Fachmann bekannt ist lastschaltbar. Bei der Verwendung einer nicht lastschaltbaren Einfachkupplung können Bauteile und somit Kosten reduziert werden, wobei der Schaltkomfort trotzdem erhalten bleibt.
  • Bei Schaltungen (Herstellen einer Wirkverbindung eines Losrads mit einer Welle mittels eines Schaltelements) mittels eines Schaltelements kann durch die kraft- und/oder formschlüssige Verbindung der ersten Getriebebaugruppe und der zweiten Getriebebaugruppe und somit der ersten Antriebseinheit und der zweiten Antriebseinheit der Schaltvorgang im beispielsweise ersten Getriebebaugruppe durch die Antriebsleistung der zweiten Antriebseinheit gestützt werden, und umgekehrt.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung ist die erste Eingangswelle über eine erste Kupplung mit der ersten Antriebseinheit und/oder die zwei zweiten Eingangswellen über eine zweite Hauptkupplung mit der zweiten Antriebseinheit verbindbar. Dies ermöglicht ein besonders einfaches & problemloses Weg- und/oder Zu-Schalten der ersten Antriebseinheit und der zweiten Antriebseinheit und somit die einfache Realisierung eines Betriebs mit nur einer Antriebseinheit – erster Antriebseinheit oder zweiter Antriebseinheit. Beispielsweise wäre bei einer Parallelhybrid-Anordnung ein rein elektrischer Betrieb, jedoch auch ein Betrieb über die Verbrennungskraftmaschine einfach möglich.
  • Gemäß der beschriebenen erfindungsgemäßen Antriebsanordnung lässt sich die Ausgangsleistung der ersten Antriebseinheit über die erste Getriebebaugruppe an die Abtriebseinheit übertragen und die Ausgangsleistung der zweiten Antriebseinheit über die zweite Getriebebaugruppe an die Abtriebseinheit übertragen. Eine Summierung des Antriebsdrehmoments bzw. der Antriebsleistung der ersten Antriebseinheit und der zweiten Antriebseinheit erfolgt somit direkt an der Abtriebseinheit 3. Die erfindungsgemäße „Kraftaddition” erfolgt wie bereits erörtert direkt an der Abtriebseinheit, die vorzugsweise als Differential ausgeführt ist. Hierbei stehen die Ausgangswellen der Getriebebaugruppen jeweils über ein Übertragungselement mit einem auf einer Eingangswelle des Differentials angeordneten Übertragungselement in Eingriff. Die Übertragungselemente der Ausgangswellen sind vorzugsweise als Wellenritzel ausgeführt, die mit dem Übertragungselement des Differentials kämmen. Durch den doppelten Zahneingriff am Differential (final drive) können beide Leistungspfade, d. h. Leistungspfad der ersten Getriebebaugruppe 4 und Leistungspfad der zweiten Getriebebaugruppe 5 unabhängig voneinander auf die maximale Leistung optimiert werden. Bei einer Leistungssteigerung muss nur der betroffene Leistungspfad angepasst werden. Hierdurch ergeben sich neue Möglichkeiten der Bauteiloptimierung und des Leichtbaus.
  • Die erste Getriebebaugruppe und somit die erste Antriebseinheit und die zweite Getriebebaugruppe und somit die zweite Antriebseinheit werden einzeln, unabhängig voneinander oder gleichzeitig betrieben.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Es zeigt:
  • 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung.
  • Die in der 1 schematisch dargestellte Antriebsanordnung A umfasst im Wesentlichen eine erste Antriebseinheit 1, eine erste Getriebebaugruppe 4, eine zweite Antriebseinheit 2, eine zweite Getriebebaugruppe 5 und eine Abtriebseinheit 3. Die Getriebebaugruppen 4, 5 sind in der Zeichnung mittels gestrichelter Linien umrandet dargestellt.
  • Da die Zeichnung eine Schaltungsmatrix ist, sind Gehäuseelemente, Hydraulikversorgung, Aktuatorik, Lagerstellen usw. nicht dargestellt.
  • Wie es entsprechend der Schaltungsmatrix zu ersehen ist, sind die über die Getriebebaugruppen 4, 5 darstellbaren Gangstufen realisierbar. Zur Realisierung der Gangstufen werden eine Vielzahl von Radebenen dargestellt, die jeweils unterschiedliche Übersetzungsstufen aufweisen. Wie es für den Fachmann anhand der Symbolik bekannt ist, umfassen die Radebenen der Getriebebaugruppen 4, 5 als Zahnräder ausgebildete Übertragungselemente, die üblicherweise miteinander kämmende Zahnradsätze bilden, wobei die Zahnräder als Stirnräder ausgeführt und mit jeweils einer Welle der Getriebebaugruppe verbunden bzw. verbindbar ausgeführt sind. Weiterhin können als Übertragungselemente auch Kegelräder, Schneckenräder usw. eingesetzt werden. Der Einfachheit halber werden die auf einer Welle drehfest angeordneten Stirnräder als Festrad und die drehbar auf einer Welle angeordneten Stirnräder als Losrad bezeichnet. Mittels entsprechender Schaltelemente S, sind die Radebenen bzw. Übertragungselemente in den Kraft bzw. Drehmomentfluss zwischen Antriebsseite und Abtriebsseite einbindbar. Hierdurch lassen sich die gewünschten Übersetzungen zwischen Antriebsseite und Abtriebsseite der Getriebebaugruppen 4, 5 realisieren. Die Schaltelemente sind dabei je nach Anordnung bzw. Zuordnung zu den Übertragungselementen zweiseitig oder einseitig schaltbar ausgebildet. Dies ist durch die Pfeile S1, S2, S3, S4 symbolisch dargestellt. Eine nähere Beschreibung der Schaltelemente erfolgt an dieser Stelle nicht, da sie dem Fachmann bekannt sind. Üblicherweise sind die Schaltelemente als Synchronisationselemente ausgeführt.
  • Wie es aus der Symbolik weiterhin ersichtlich ist, ist die erste Antriebseinheit 1 eine Verbrennungskraftmaschine und die zweite Antriebseinheit 2 eine elektrische Maschine. Die elektrische Maschine ist als Motor oder Generator betreibbar und ist mit einem elektrischen Energiespeicher, wie zum Beispiel einer Sekundärbatterieeinheit, elektrisch verbunden. Dieser elektrische Energiespeicher ist in der Figur nicht dargestellt.
  • Die Abtriebseinheit 3 ist ein Differential-Getriebe. Alternativ hierzu kann die Abtriebseinheit auch jedes andere dem Fachmann der Antriebstechnik bekannte Abtriebselement sein.
  • Die erste Getriebebaugruppe 4 weist einen Drehmomenteingang auf, der als Eingangswelle 6 ausgebildet ist. Die Eingangswelle 6 ist hierbei über eine schaltbare Kupplung 45 mit der Verbrennungskraftmaschine antriebswirksam koppelbar. Die schaltbare Kupplung 45 ist als nicht lastschaltbare Einfachkupplung, vorzugsweise als Einscheibentrockenkupplung oder auch als Nasskupplung oder einfache Klauenkupplung, ausgeführt. Sie ist im unbestromten Zustand „normal offen”. Parallel zur Eingangswelle 6 ist eine Abtriebswelle 8 angeordnet, die den Drehmomentenausgang der ersten Getriebebaugruppe darstellt. Weiterhin sind parallel zur Antriebswelle 6 bzw. zur Abtriebswelle 8 eine Antriebswelle 7, sowie eine Abtriebswelle 9 der zweiten Getriebebaugruppe 5 angeordnet. Die Antriebswelle 7, sowie die Abtriebswelle 9 sind der zweiten Getriebebaugruppe 5 zugeordnet und werden an dieser Stelle näher erläutert.
  • Die erste Getriebebaugruppe 4 weist fünf schaltbare Zahnradstufen auf. Die Zuordnung der Zahnradstufen und eine Erläuterung erfolgt nachstehend.
  • Die Zahnradstufen der ersten Getriebebaugruppe 4 sind in dieser ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung als eine erste Zahnradstufe 15, eine zweite Zahnradstufe 16, eine dritte Zahnradstufe 17, eine vierte Zahnradstufe 18 und eine fünfte Zahnradstufe 19 ausgeführt. Alle Zahnradstufen der ersten Getriebebaugruppe 4 sind in dieser Ausführungsvariante mittels eines Schaltelements 40, 41, 42 der ersten Getriebebaugruppe 4 schaltbar ausgeführt.
  • Die erste Eingangswelle 6 ist mit der ersten Ausgangswelle 8 über die erste Zahnradstufe 15, die zweite Zahnradstufe 16, die dritte Zahnradstufe 17 und die vierte Zahnradstufe 18 mittels Schaltung des ersten Schaltelements 40 bzw. des zweiten Schaltelements 41 bzw. des dritten Schaltelements 42 koppelbar.
  • Die erste Zahnradstufe 15 wird über ein drehfest auf der ersten Eingangswelle 6 angeordnetes Festrad 15a und ein drehbar auf der ersten Ausgangswelle 8 angeordnetes Losrad 15b gebildet.
  • Die zweite Zahnradstufe 16 wird über ein drehfest auf der ersten Eingangswelle 6 angeordnetes Festrad 16a und ein drehbar auf der ersten Ausgangswelle 8 angeordnetes Losrad 16b gebildet.
  • Zwischen dem Losrad 15b und dem Losrad 16b ist auf der ersten Ausgangswelle 8 das Schaltelement 40 angeordnet. Mittels des ersten Schaltelements 40 ist das Losrad 15b oder das Losrad 16b mit der ersten Ausgangswelle 8 koppelbar, d. h. das Schaltelement 40 dient je nach Schaltstellung der Herstellung einer drehfesten Wirkverbindung zwischen Losrad 15b und der ersten Ausgangswelle 8 oder dem Losrad 16b und der ersten Ausgangswelle 8.
  • Das Schaltelement 40 kann folgende drei Schaltstellungen einnehmen:
    • – Verbindung von Losrad 15b mit erster Ausgangswelle 8
    • – Verbindung von Losrad 16b mit erster Ausgangswelle 8 und
    • – neutral, d. h. keine Verbindung eines der beiden Losräder 15b, 16b mit der ersten Ausgangswelle 8
  • Die dritte Zahnradstufe 17 wird über ein drehfest auf der ersten Eingangswelle 6 angeordnetes Festrad 17a und ein drehbar auf der ersten Ausgangswelle 8 angeordnetes Losrad 17b gebildet.
  • Das Losrad 17b ist mittels des auf der Ausgangswelle angeordneten Schaltelements 41 mit der ersten Ausgangswelle 8 koppelbar, d. h. das Schaltelement 41 dient je nach Schaltung der Herstellung einer drehfesten Wirkverbindung zwischen dem Losrad 17b und der ersten Ausgangswelle 8.
  • Das Schaltelement 41 kann folgende zwei Schaltstellungen einnehmen:
    • – Verbindung von Losrad 17b mit erster Ausgangswelle 8 und
    • – neutral, d. h. keine Verbindung des Losrads 17b mit der ersten Ausgangswelle 8
  • Die vierte Zahnradstufe 18, wird über ein drehbar auf der ersten Eingangswelle 6 angeordnetes Losrad 18a und ein drehfest auf der ersten Ausgangswelle 8 angeordnetes Festrad 18b gebildet.
  • Das Losrad 18a ist mittels des Schaltelements 42 mit der ersten Eingangswelle 6 koppelbar, d. h. das Schaltelement 42 dient je nach Schaltung der Herstellung einer drehfesten Wirkverbindung zwischen Losrad 18a und der ersten Eingangswelle 6.
  • Die fünfte Zahnradstufe 19 wird über ein drehbar auf der ersten Eingangswelle 6 angeordnetes Losrad 19a und ein drehbar auf der zweiten Ausgangswelle 9 der zweiten Getriebebaugruppe 5 angeordnetes Losrad 19b gebildet. Dem Losrad 19b ist ein Schaltelement 43 zugeordnet.
  • Über die fünfte Zahnradstufe 19 der ersten Getriebebaugruppe 4 ist in dieser ersten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung die erste Eingangswelle 6 der ersten Getriebebaugruppe 4 mit der zweiten Ausgangswelle 9 der zweiten Getriebebaugruppe 5 mittels Schaltung des Schaltelements 42 und des Schaltelements 43 koppelbar.
  • Die fünfte Zahnradstufe 19 stellt somit die mögliche Verbindung zwischen erstem Getriebebaugruppe 4 und zweitem Getriebebaugruppe 5 her, wobei die erste Eingangswelle 6 der ersten Getriebebaugruppe 4 mit der zweiten Ausgangswelle 9 der zweiten Getriebebaugruppe 5 koppelbar ist. Durch diese mögliche Verbindung der ersten Getriebebaugruppe 4 und der zweiten Getriebebaugruppe 5 ist ein Laden der Batterie sowohl im Stillstand als auch während der Fahrt möglich.
  • Das Schaltelement 42 ist kann folgende drei Schaltstellungen einnehmen:
    • – Verbindung von Losrad 18a mit erster Eingangswelle 6
    • – Verbindung von Losrad 19a mit erster Eingangswelle 6 und
    • – neutral, d. h. keine Verbindung eines der beiden Losräder 18a, 19a mit der ersten Eingangswelle 6
  • Das Schaltelement 43 ist auf der zweiten Ausgangswelle 9 der zweiten Getriebebaugruppe 5 angeordnet und kann folgende zwei Schaltstellungen einnehmen:
    • – Verbindung von Losrad 19b mit zweiter Ausgangswelle 9
    • – neutral, d. h. keine Verbindung des Losrads 19b mit der zweiten Ausgangswelle 8
  • Die Abtriebswelle 8 bildet zusammen mit einem als Stirnrad bzw. als Zahnritzel ausgeführtem Übertragungselement 10 den Drehmomentenausgang der ersten Getriebebaugruppe 4.
  • Zusammenfassend umfasst die der ersten Antriebseinheit 1 zuordenbare erste Getriebebaugruppe 4 insgesamt fünf Zahnradstufen der ersten Getriebebaugruppe 4 – die erste Zahnradstufe 15, die zweite Zahnradstufe 16, die dritte Zahnradstufe 17, die vierte Zahnradstufe 18 und die fünfte Zahnradstufe 19, wobei alle Zahnradstufen schaltbar ausgeführt sind und jeweils einem Gang der ersten Antriebseinheit 1 zuordenbar sind (VKM-Gang).
  • Über die Zahnradstufen 15, 16, 17, 18 der ersten Getriebebaugruppe 4 sind die erste Eingangswelle 6 der ersten Getriebebaugruppe 4 mit der Ausgangswelle 8 der zweiten Getriebebaugruppe 5 mittels Schaltung eines Schaltelements 40 bzw. 41 bzw. 42 koppelbar.
  • Die zweite Getriebebaugruppe 5 weist einen Drehmomenteingang auf, der als Eingangswelle 7 ausgebildet ist. Die Eingangswelle 7 ist hierbei über eine schaltbare Kupplung 46 mit dem Elektromotor antriebswirksam koppelbar. Die schaltbare Kupplung 46 ist als nicht lastschaltbare Einfachkupplung, vorzugsweise als Einscheibentrockenkupplung oder auch als Nasskupplung oder einfache Klauenkupplung, ausgeführt. Sie ist im unbestromten Zustand „normal offen”. Parallel zur Eingangswelle 7 ist eine Abtriebswelle 9 angeordnet, die den Drehmomentenausgang der ersten Getriebebaugruppe darstellt.
  • Die Zahnradstufe der zweiten Getriebebaugruppe 5 ist in dieser ersten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung als eine sechste Zahnradstufe 20 ausgeführt.
  • Die zweite Eingangswelle 7 ist mit der zweiten Ausgangswelle 9 über die sechste Zahnradstufe 20 koppelbar. Die zweite Ausgangswelle 9 der zweiten Getriebebaugruppe 5 ist, wie bereits beschrieben, mit der ersten Eingangswelle 6 der ersten Getriebebaugruppe 4 koppelbar.
  • Die sechste Zahnradstufe 20, wird über ein drehfest auf der zweiten Eingangswelle 7 angeordnetes Festrad 20a, ein Zwischenelement 20b und das drehbar auf der zweiten Ausgangswelle 9 angeordnete Losrad 19b ausgebildet.
  • Mittels des Schaltelements 43 ist das Losrad 19b mit der zweiten Ausgangswelle 9 in Wirkverbindung bringbar.
  • Zusammenfassend umfasst die der zweiten Antriebseinheit 2 zuordenbare zweite Getriebebaugruppe 5 insgesamt eine Zahnradstufe der zweiten Getriebebaugruppe 5 – die sechste Zahnradstufe 20, wobei die sechste Zahnradstufe 20 mittels des Schaltelements 43 schaltbar ausgebildet ist und einem Gang der zweiten Antriebseinheit 2 zuordenbar ist (EM-Gang).
  • Die fünfte Zahnradstufe 19 wurde der Einfachheit wegen der ersten Getriebebaugruppe 4 zugeordnet, kann aber auch von der zweiten Getriebebaugruppe 5 genutzt werden. Zudem sind, wie obenstehend beschrieben, die erste Getriebebaugruppe 4 und die zweite Getriebebaugruppe 5 über die fünfte Zahnradstufe 19 miteinander verbindbar.
  • Die zweite Ausgangswelle 9 und ein darauf drehfest angeordnetes zweites Übertragungselement 11 stellen die Verbindung zwischen zweiter Getriebebaugruppe 5 und Abtriebseinheit 3 dar. Die erste Ausgangswelle 8 und ein darauf drehfest angeordnetes erstes Übertragungselement 10 stellen die Verbindung zwischen erster Getriebebaugruppe 4 und Abtriebseinheit 3 dar. Die Übertragungselemente 10, 11 sind hierbei Stirnräder, vorzugsweise Wellenritzel, die in ein auf einer Eingangswelle 38 der Abtriebseinheit 3 drehfest angeordnetes Stirnrad 39 eingreifen.
  • Eine Summierung des Antriebsdrehmoments bzw. der Antriebsleistung der ersten Antriebseinheit 1 und der zweiten Antriebseinheit 2 erfolgt somit direkt an der Abtriebseinheit 3.
  • Alle Schaltungen der gezeigten Anordnung müssen unabhängig voneinander geschaltet werden, um sequentiell arbeiten zu können.
  • 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 102011077594 A1 [0004]

Claims (18)

  1. Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug umfassend eine erste Antriebseinheit (1), eine zweite Antriebseinheit (2) und eine Abtriebseinheit (3), – wobei die erste Antriebseinheit (1) über eine erste Getriebebaugruppe (4) und die zweite Antriebseinheit (2) über eine zweite Getriebebaugruppe (5) mit der Abtriebseinheit (3) koppelbar ist, – wobei die erste Getriebebaugruppe (4) eine erste Eingangswelle (6), zumindest eine erste Ausgangswelle (8) und zumindest eine Zahnradstufe der ersten Getriebebaugruppe (4), die über zumindest ein Schaltelement der ersten Getriebebaugruppe (4) schaltbar ist, aufweist, – wobei die zweite Getriebebaugruppe (5) eine zweite Eingangswelle (7), zumindest eine zweite Ausgangswelle (9) und zumindest eine Zahnradstufe der zweiten Getriebebaugruppe (5), die über zumindest ein Schaltelement der zweiten Getriebebaugruppe (5) schaltbar ist, aufweist, – wobei die erste Eingangswelle (6) über eine schaltbare Kupplung (45) mit der ersten Antriebseinheit (1) antriebswirksam koppelbar ist, – wobei die zweite Eingangswelle (7) über eine schaltbare Kupplung (46) mit der zweiten Antriebseinheit (2) antriebswirksam koppelbar ist, – wobei die Ausgangsleistung der ersten Antriebseinheit (1) an die erste Eingangswelle (6) und über das erste Getriebebaugruppe (4) an die erste Ausgangswelle (8) übertragbar ist, – wobei die Ausgangsleistung der zweiten Antriebseinheit (2) an die zweite Eingangswelle (7) und über die zweite Getriebebaugruppe (5) an die zweite Ausgangswelle (9) übertragbar ist, – wobei die erste Ausgangswelle (8) über ein erstes Übertragungselement (10) und die zweite Ausgangswelle (9) über ein zweites Übertragungselement (11) mit der Abtriebseinheit (3) kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden ist, – wobei die erste Getriebebaugruppe (4) mit der zweiten Getriebebaugruppe (5) kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbindbar ist.
  2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Getriebebaugruppe (4) mit der zweiten Getriebebaugruppe (5) über eine Zahnradstufe der ersten Getriebebaugruppe (4) und/oder eine Zahnradstufe der zweiten Getriebebaugruppe (5) verbindbar ist.
  3. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebseinheit (1) eine Verbrennungskraftmaschine ist.
  4. Antriebsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Antriebseinheit (2) eine elektrische Maschine ist.
  5. Antriebsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine als Motor oder Generator betreibbar ist.
  6. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebseinheit (3) ein Differential-Getriebe ist.
  7. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbaren Kupplungen (45, 46) nicht lastschaltbare Kupplungen, vorzugsweise Einscheibentrockenkupplungen sind.
  8. Antriebsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Getriebebaugruppe (4) und die zweite Getriebebaugruppe (5) einzeln, unabhängig voneinander oder gleichzeitig betreibbar sind.
  9. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Eingangswelle (6) und die erste Ausgangswelle (8) parallel zueinander angeordnet sind.
  10. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (7) und die zweite Ausgangswelle (9) parallel zueinander angeordnet sind.
  11. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle der zweiten Getriebebaugruppe (5) parallel zu einer Eingangswelle (7) und zur zweiten Ausgangswelle (9) angeordnet ist.
  12. Verfahren zum Betrieb einer Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, – dass die Ausgangsleistung der ersten Antriebseinheit (1) über die erste Getriebebaugruppe (4) an die Abtriebseinheit (3) übertragen wird und – dass die Ausgangsleistung der zweiten Antriebseinheit (2) über die zweite Getriebebaugruppe (5) an die Abtriebseinheit (3) übertragen wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Getriebebaugruppe (4) und die zweite Getriebebaugruppe (5) unabhängig voneinander oder gleichzeitig betrieben werden.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebseinheit (1) und die zweite Antriebseinheit (2) bei Bedarf jeweils mit maximaler Ausgangsleistung betrieben werden.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebseinheit (1) ein Verbrennungsmotor und die zweite Antriebseinheit (2) eine elektrische Maschine ist, wobei die elektrische Maschine als Motor oder Generator betrieben wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Antriebseinheit (2) als Generator genutzt wird und mittels der Ausgangsleistung der ersten Antriebseinheit (1) eine wieder aufladbare Energiequelle geladen wird, indem die erste Getriebebaugruppe (4) mit der zweiten Getriebebaugruppe (5) kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Antriebseinheit (2) als Motor genutzt wird und mittels der zweiten Antriebseinheit (2) die erste Antriebseinheit (1) gestartet wird, indem die erste Getriebebaugruppe (4) mit der zweiten Getriebebaugruppe (5) kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden wird.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (45) als erste Einfach-Kupplung und nicht lastschaltbar ausgeführt ist und die Schaltvorgänge der ersten Getriebebaugruppe (4) über die zweite Antriebseinheit (2) leistungsgestützt werden.
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