DE102015223879A1

DE102015223879A1 - Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, sowie Koppelungsgetriebe hierfür

Info

Publication number: DE102015223879A1
Application number: DE102015223879.2A
Authority: DE
Inventors: Alexander Pabst; Daniel Würdinger
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-12-01
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2017-06-01

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Brennkraftmaschine, einer zweiten Brennkraftmaschine, einer Getriebeeinrichtung zur Bereitstellung unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse, und einem Koppelungsgetriebe, zur Koppelung der beiden Brennkraftmaschinen mit der Getriebeeinrichtung, wobei das Koppelungsgetriebe als Umlaufrädergetriebe ausgebildet ist, das Umlaufrädergetriebe einen ersten Leistungseingang aufweist, der über die erste Brennkraftmaschine getrieben wird, das Umlaufrädergetriebe einen zweiten Leistungseingang aufweist, der über die zweite Brennkraftmaschine getrieben wird, das Umlaufrädergetriebe einen Leistungsausgang aufweist, der mit der Getriebeeinrichtung gekoppelt ist und wenigstens eine Sperreinrichtung vorgesehen ist, zur Sperrung einer Drehung des zweiten Leistungseingangs in einer der Antriebsrichtung der zweiten Brennkraftmaschine entgegen gesetzten Richtung.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Brennkraftmaschine, einer zweiten Brennkraftmaschine und einem Koppelungsgetriebe, zur Koppelung der beiden Brennkraftmaschinen mit einem Radantriebsstrang. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auch auf ein Koppelungsgetriebe für eine derartige Antriebsanordnung.
Eine Antriebsanordnung der oben genannten Art ist aus DE 10 2010 045 033B4 bekannt. Bei dieser Antriebsanordnung werden die Leistungsausgänge einer ersten Brennkraftmaschine und der Leistungsausgang einer zweiten Brennkraftmaschine mittels eines Stirnradgetriebes derart gekoppelt, dass eine der beiden Brennkraftmaschinen synchron zuschaltbar ist. Das Stirnradgetriebe umfasst eine Koppelungsmechanik, die es ermöglicht, die beiden Brennkraftmaschinen in einer gewünschten Phasenlage zu starr zu koppeln.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, mit welcher gegenüber bisherigen gattungsgemäßen Bauformen ein erhöhter Systemwirkungsgrad realisiert werden kann.
Erfindungsgemäße Lösung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit:

– einer ersten Brennkraftmaschine,
– einer zweiten Brennkraftmaschine,
– einer Getriebeeinrichtung zur Bereitstellung unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse, und
– einem Koppelungsgetriebe, zur Koppelung der beiden Brennkraftmaschinen mit der Getriebeeinrichtung, wobei
– das Koppelungsgetriebe als Umlaufrädergetriebe ausgebildet ist,
– das Umlaufrädergetriebe einen ersten Leistungseingang aufweist, der über die erste Brennkraftmaschine getrieben wird,
– das Umlaufrädergetriebe einen zweiten Leistungseingang aufweist, der über die zweite Brennkraftmaschine getrieben wird,
– das Umlaufrädergetriebe einen Leistungsausgang aufweist, der mit der Getriebeeinrichtung gekoppelt ist,
– und wenigstens eine Sperreinrichtung vorgesehen ist, zur Sperrung einer Drehung des zweiten Leistungseingangs in einer der Antriebsrichtung der zweiten Brennkraftmaschine entgegen gesetzten Richtung.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei welcher asymmetrische, drehzahlvariable Leistungsbeiträge von zwei Brennkraftmaschinen über ein Summiergetriebe zusammengefasst und auf einen gemeinsamen Leistungseingang eines Hauptgetriebes geführt werden können, wobei die beiden Brennkraftmaschinen im Rahmen einer gemeinsamen Leistungsabgabe mit unterschiedlichen und hierbei fortlaufend variablen Drehzahlen betrieben werden können. Zudem wird es möglich, im unteren, sowie im Teillastbereich, eine der beiden Brennkraftmaschinen temporär abzuschalten oder mit einer Leerlaufdrehzahl zu betreiben.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Antriebsanordnung derart ausgestaltet, dass die Sperreinrichtung eine erste Freilaufeinrichtung umfasst, die den zweiten Leistungseingang gegen eine Drehung entgegen der Antriebsrichtung der zweiten Brennkraftmaschine sperrt. Diese Freilaufeinrichtung kann beispielsweise als Klemmkörperfreilauf, insbesondere Klemmrollenfreilauf gestaltet sein.
Weiterhin ist es in vorteilhafter Weise auch möglich, eine zweite Freilaufeinrichtung vorzusehen, zur Sperrung des ersten Leistungseingangs des Umlaufrädergetriebes gegen eine Drehung entgegen der Antriebsrichtung der ersten Brennkraftmaschine. Dadurch wird es möglich, auch die erste Brennkraftmaschine selektiv abzuschalten und dann temporär den Antrieb über die zweite Brennkraftmaschine abzuwickeln.
Vorzugsweise sind die zur Sperrung der Drehung der Eingangswellen des Kopplungsgetriebes vorgesehenen Freilaufeinrichtungen so gestaltet, dass diese eine Sperrung gegenüber einer stationären Struktur, z.B. einem Getriebegehäuse bewirken. Die Sperrung der Eingangswellen in Rücklaufrichtung erfolgt vorzugsweise unter Abstützung der jeweiligen Sperr- oder Freilaufeinrichtung an einer stationären Komponente, ggf. unter Einbindung eines nachgiebigen Bauteils, insbesondere eines als Dämpfungs- oder Federungsorgan wirksamen Bauteils, beispielsweise einem Elastomerbauteil. Dieses Elastomerbauteil kann dabei zwischen der stationären Struktur und dem stationären Teil der Freilaufeinrichtung angeordnet sein, oder auch zwischen dem mitlaufenden Teil der Freilaufeinrichtung und der mit diesem verbundenen Eingangswelle des Koppelungsgetriebes. Die Freilaufeinrichtung kann in vorteilhafter Weise als Baugruppe realisiert sein die koaxial zur Eingangswelle angeordnet ist und damit auf der Eingangswelle sitzt.
Weiterhin ist es gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung auch möglich, die Sperrung der Drehung der entsprechenden Eingangswelle des Koppelungsgetriebes durch eine Schalt- oder Bremseinrichtung vorzunehmen die beispielsweise über formschlüssig rastende Organe eine Festlegung der Eingangswelle herbeiführt. Alternativ hierzu ist es auch möglich, die Festlegung mittels einer reibschlüssig koppelnden Mechanik, beispielsweise einer Lamellenkupplungspackung oder Bandbremse vorzunehmen. Es ist auch möglich, über eine Freilaufeinrichtung eine Sperrmechanik zu betätigen, die dann z.B. unter einem kurzen Rücklaufdrehwinkel eine Betätigung einer reibschlüssig sperrenden Kupplungseinrichtung bewirkt.
Die beiden Brennkraftmaschinen sind vorzugsweise derart gestaltet, dass diese sich hinsichtlich ihrer maximal realisierbaren Leistungsfreisetzung unterscheiden. So kann hierbei eine der Brennkraftmaschinen auf den Leistungsbedarf des Kraftfahrzeuges im unteren Lastbereich ausgelegt sein. Die zweite Brennkraftmaschine kann auf den Leistungsbedarf im mittleren Lastbereich ausgelegt sein. Der gleichzeitige Betrieb beider Brennkraftmaschinen dient dann der Deckung des Leistungsbedarfes im oberen Lastbereich des Fahrzeuges.
Alternativ zur Realisierung der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung unter Einsatz unterschiedlich dimensionierter Aggregate ist es auch möglich, die beiden Brennkraftmaschinen so zu gestalten, dass diese ähnliche Einzelleistungen aufweisen, und dabei z.B. hinsichtlich Hubraum und Zylinderzahl im wesentlichen baugleich aufgebaut sind.
Es ist auch möglich, eine der beiden Brennkraftmaschinen so zu gestalten, dass eine von diesen eine filigranere oder erhöht variable Abstimmung ihrer Betriebsparameter ermöglich, so kann diese mechanisch aufwändiger gestaltete Brennkraftmaschine z.B. derart ausgelegt sein, dass diese eine Veränderung der Steuerzeiten und/oder des Kompressionsverhältnisses, oder auch eine Zylinderabschaltung ermöglicht wogegen die andere Brennkraftmaschine auf den Betrieb in einem bestimmten Drehzahlbereich und/oder auf einen bestimmten Lastfall ausgelegt ist und im Betrieb so angesteuert wird, dass deren Leistungsfreisetzung mit geringerer Dynamik variiert.
Insbesondere ist es auch möglich, eine der Brennkraftmaschinen als Selbstzünder und die andere Brennkraftmaschine als fremdgezündete Maschine auszulegen und damit beispielsweise eine der Brennkraftmaschinen als Dieselaggregat und die andere Brennkraftmaschine als mit einem Ottokraftstoff betriebenes Aggregat auszuführen.
Es ist möglich, die beiden Brennkraftmaschinen so auszubilden und anzuordnen, dass deren Kurbelgehäuse miteinander starr gekoppelt sind. Die Kurbelgehäuse können dabei nebeneinander liegend, oder auch in Reihe abfolgend miteinander verbunden sein. Weiterhin ist es auch möglich, die beiden Brennkraftmaschinen so zu realisieren, dass diese ein gemeinsames Kurbelgehäuse, jedoch voneinander entkoppelte Kurbelwellen und getrennte Nockenwellen aufweisen. Der Leistungsabgriff von diesen separaten Kurbelwellen kann auf entgegen gesetzten Seiten des gemeinsamen Kurbelgehäuses, oder auch mittig erfolgen.
Das zur Zusammenführung der Leistungsbeiträge der beiden Brennkraftmaschinen vorgesehene Umlaufrädergetriebe umfasst vorzugsweise ein Getriebegehäuse, das starr mit dem Kurbelgehäuse wenigstens einer der Brennkraftmaschinen verbunden ist. Es ist auch möglich, das Gehäuse des Koppelungsgetriebes als Teil eines der Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschinen zu realisieren, oder auch über das Gehäuse des Koppelungsgetriebes die Kurbelgehäuse der beiden Brennkraftmaschinen zu verbinden.
Die jenem zur Zusammenführung der Leistungsbeiträge der jeweiligen Brennkraftmaschine vorgesehenen als Umlaufrädergetriebe gestalteten Summiergetriebe nachgeordnete Getriebeeinrichtung ist vorzugsweise als Schaltgetriebe ausgeführt das wenigstens drei, vorzugsweise fünf oder sechs unterschiedliche effektive Übersetzungen, sowie einen Rückwärtsgang bereitstellt, d.h. einen ersten Gang mit einer hohen und für das Anfahren aus dem Stand ausreichenden Übersetzung, einen zweiten Gang mit geringerer Übersetzung und wenigstens einer Übersetzung, oder Direkttransmission für den Betrieb des Fahrzeuges zur Erreichung höherer, Geschwindigkeiten, insbesondere seiner maximalen Geschwindigkeit. Die dem Koppelungsgetriebe im Leistungsfluss nachfolgende Getriebeeinrichtung kann auch als Übersetzungsgetriebe ausgeführt sein, das zumindest in einem Teilbereich der durch das Getriebe bewerkstelligten Übersetzung eine stufenlose Veränderung des Übersetzungsverhältnisses ermöglicht.
Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine elektronische Steuereinheit vorgesehen, wobei über diese Steuereinheit auf Grundlage von Betriebsprogrammen der Betrieb der beiden Brennkraftmaschinen, und vorzugsweise auch der Getriebeeinrichtung nach Maßgabe von Verbrauchs- und/oder Schadstoffreduktionsansätzen steuerbar ist.
Es ist weiterhin möglich, die Luft- und oder Kraftstoffzufuhr zu den beiden Brennkraftmaschinen über gemeinsam genutzte Aggregate, insbesondere gemeinsame Ansaugkrümmer und Common-Railstrukturen zu bewerkstelligen.
Die Ankoppelung der Brennkraftmaschinen an die Leistungseingänge des Umlaufrädergetriebes erfolgt vorzugsweise unter Einbindung von Schwingungsdämpfern. So kann insbesondere jede der Brennkraftmaschinen über ein Zweimassenschwungrad verfügen, über welches eine Abkoppelung der jeweiligen Drehschwingungen von dem jeweiligen Eingang des Kopplungsgetriebes bewerkstelligt wird, wobei dann zwischen jenem Schwungrad und dem jeweiligen Eingang des Koppelungsgetriebes vorzugsweise nochmals eine Einrichtung zur Reduktion oder Abfederung von Winkelgeschwindigkeitsschwankungen vorgesehen ist.
Die beiden Brennkraftmaschinen können derart angeordnet werden, dass die Rotationsachsen der Kurbelwellen auf einer gemeinsamen Achse liegen. Das Koppelungsgetriebe kann dann derart angeordnet werden, dass dessen Zentralachse, d.h. die Umlaufachse der Sonnenräder desselben ebenfalls deckungsgleich mit jener Achse ist. Das Koppelungsgetriebe kann dann wiederum axial zwischen den beiden Kurbelwellen der beiden Brennkraftmaschinen angeordnet sein.
Das erfindungsgemäß zur Zusammenführung der Leistungsbeiträge der beiden Brennkraftmaschinen vorgesehene Umlaufrädergetriebe fungiert als Summengetriebe und ist dabei vorzugsweise nach Art eines Differentialgetriebes aufgebaut. Es ist möglich, das Umlaufrädergetriebe so zu gestalten, dass dessen interne Übersetzungsverhältnisse schaltbar veränderbar sind, so dass an den Eingängen des Umlaufrädergetriebes unterschiedliche Antriebsdrehmomente anliegen können.
Durch das erfindungsgemäße Konzept wird es möglich, die derzeitigen Antriebssysteme von PKW’s, d.h. ein Verbrennungsmotor mit Getriebe, durch ein unter ähnlichem Bauraumbedarf realisierbares Antriebssystem zu erweitern. So kann beispielsweise ein Sechszylinder-Motor durch zwei 3-Zylinder Motoren ersetzt werden, wobei im Teillastbereich einer dieser Motoren abgeschaltet – und im Volllastbereich beide nahe des Optimalpunktes mit bestem Wirkungsgrad betrieben werden können. Dies ermöglicht die Realisierung signifikanter Verbrauchsvorteile, vor allem im Teillastbereich, – bei gleichzeitiger Steigerung der Dynamik. Der zweite Motor kann als „Boost“ verwendet werden. Weiterhin kann mit dem Zuschalten des zweiten Motors die Drehzahl am Abtrieb des Differentials stufenlos geregelt werden, bei gleichzeitig konstanter Drehzahl des ersten Motors (im Optimalpunkt). Die Leistungen beider Motoren addieren sich. Im Teillastbereich ist der zweite Motor abgeschaltet. Eine Parksperre mit Freilauf verhindert, dass Drehmoment über den zweiten Motor abgenommen wird. Das Koppelungsgetriebe kann insbesondere als Kegeldifferentialgetriebe realisiert werden, welches in der Anwendung als sog, „Summiergetriebe“ agiert.
Kurzbeschreibung der Figuren
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
1 eine erste Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, einschließlich eines darin vorgesehenen erfindungsgemäßen Koppelungsgetriebes;
2 eine zweite Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einem axial zwischen zwei Brennkraftmaschinen angeordneten Umlaufrädergetriebe, seitlich versetztem Doppelkupplungsschaltgetriebe und wiederum seitlich angebundenem Achsdifferential;
3 eine dritte Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, bei welcher das Überlagerungsgetriebe, eine Schaltgetriebemechanik und die Funktion eines Achsdifferentiales in einem sog. wälzenden Getriebesystem mit mehreren Überlagerungsgetrieben verwirklicht sind, wobei die Leistungseinkoppelung von den beiden Brennkraftmaschinen in das Getriebesystem auf einander abgewandten Seiten dieses Getriebesystems erfolgt und diese Schachtelung mit den Radantriebswellen durch koaxiale Wellensysteme erreicht wird;
4 eine vierte Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit zwei axial abfolgend angeordneten Brennkraftmaschinen, wobei die Gesamtkonzeption derart abgestimmt ist, dass die so geschaffene Antriebseinheit der Raumforderung konventioneller Antriebseinheiten ähnelt.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
Die Darstellung nach 1 zeigt eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug. Diese Antriebsanordnung umfasst eine erste Brennkraftmaschine ICE1, eine zweite Brennkraftmaschine ICE2, und eine Koppelungseinrichtung KG1 zur Koppelung der beiden Brennkraftmaschinen ICE1, ICE2 mit einer Getriebeeinrichtung SG. Die Koppelungseinrichtung KG1 ist als Umlaufrädergetriebe mit einem ersten Leistungseingang, 1 einem zweiten Leistungseingang 2 und einem Leistungsausgang 3 ausgebildet. Der Leistungsausgang 3 des Umlaufrädergetriebes ist mit der Getriebeeinrichtung SG1 gekoppelt, und wenigstens einer der Leistungseingänge 1, 2 ist gegen eine Drehung in einer vorgegebenen Richtung sperrbar.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird diese Sperrung durch eine erste Sperreinrichtung F1 bewerkstelligt, die als Parksperre mit Freilauf ausgebildet ist. Diese Sperreinrichtung F1 sperrt den zweiten Leistungseingang 2 gegen eine Drehung entgegen der Antriebsrichtung der zweiten Brennkraftmaschine ICE2 falls beispielsweise im Teillastbetrieb nur die erste Brennkraftmaschine ICE1 benötigt wird. Die zweite Brennkraftmaschine ICE2 wird in dieser Betriebsphase abgeschaltet.
Bei Aktivierung der ersten Sperreinrichtung F1 wird die komplette Antriebsleistung der ersten Brennkraftmaschine ICE1 über den Eingang 1 des Kopplungsgetriebes KG1 zum Getriebe SG1 geleitet. Die Sperreinrichtung F1 verhindert ein Anfahren der zweiten Brennkraftmaschine ICE2 in die falsche Richtung. Das Koppelungsgetriebe KG1 ist in der Art eines Differentialgetriebes gestaltet und fungiert als Summiergetriebe. Der Leistungsabgriff erfolgt hier über den Steg bzw. den Differentialkorb. Bei Aktivierung der zweiten Brennkraftmaschine ICE2 lässt sich die Stegdrehzahl stufenlos über die Drehzahlen der Kurbelwellen der beiden Brennkraftmaschinen ICE1, ICE2 einstellen.
Die erste Freilaufeinrichtung F1 ist so ausgebildet, dass durch diese eine Sperrung der Drehung des zweiten Leistungseingangs 2 in Gegenrichtung gegenüber einer stationären Struktur, beispielsweise einem Getriebegehäuse 4 erreicht wird.
Alternativ zur der Sperrung des zweiten Leistungseingangs 2 gegen Drehung in Gegenrichtung mittels einer Freilaufeinrichtung ist es auch möglich die Sperrung durch eine Schalteinrichtung vorzunehmen die als form- und/oder reibschlüssig sperrende Mechanik gestaltet sein kann.
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Brennkraftmaschinen IC1, IC2 im wesentlichen baugleich ausgelegt und über das Koppelungsgetriebe KG1 mit dem Eingang der Getriebeeinrichtung SG1 gekoppelt. Die beiden separaten Brennkraftmaschinen ICE1, ICE2 können jedoch auch derart gestaltet sein, dass diese sich hinsichtlich ihrer maximal realisierbaren Leistungsfreisetzung unterscheiden.
Es ist möglich, die Kurbelgehäuse der beiden Brennkraftmaschinen IC1, IC2 miteinander starr zu koppeln, wobei diese Koppelung insbesondere über das Gehäuse des hier nur vereinfacht dargestellten Koppelungsgetriebes KG1 bewerkstelligt werden kann. Die beiden Brennkraftmaschinen IC1, IC2 können auch ein gemeinsames Kurbelgehäuse aufweisen und das Gehäuse des Koppelungsgetriebes KG1 kann hierbei durch dieses Kurbelgehäuse realisiert sein.
Die dem Umlaufrädergetriebe nachgeordnete Getriebeeinrichtung ist SG1 ist vorzugsweise als Schaltgetriebe ausgeführt, das beispielsweise als automatisch geschaltetes Doppelkupplungsgetriebe realisiert sein kann. Die Erfindung ist jedoch ausdrücklich nicht auf diesen Getriebetypus beschränkt, sondern die zur Bereitstellung unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse im Antriebsstrang zwischen dem Koppelungsgetriebe und einem Achsgetriebe kann insbesondere auch als konventionelles Schaltgetriebe, als automatisiertes Schaltgetriebe, als CVT-Getriebe oder auch als klassisches Automatikgetriebe (Wandlerautomat) ausgeführt sein.
Die Ansteuerung der beiden Brennkraftmaschinen ICE1, ICE2 und der Getriebeeinrichtung SG1 erfolgt vorzugsweise über eine elektronische Steuereinheit wobei diese den Betrieb der beiden Brennkraftmaschinen ICE1, ICE2, sowie die Gangwahl nach Maßgabe von Verbrauchs- und/oder Schadstoffreduktionsansätzen vornimmt. Die Steuereinheit regelt insbesondere die Luft- und oder Kraftstoffzufuhr zu den beiden Brennkraftmaschinen. Diese Kraftstoffzufuhr, sowie die Frischgaszufuhr kann über gemeinsam genutzte Aggregate bewerkstelligt werden. So können beispielsweise beide Brennkraftmaschinen über ein gemeinsames Einspritzsystem mit Kraftstoff versorgt werden, wobei dann z.B. die Kraftstoffmengen und zeitlichen Lagen der Kraftstoffzubringung für das jeweilige Teilaggregat ICE1, ICE2 so abgestimmt werden, dass die momentan für den Fahrzeugantrieb benötigte Gesamtleistung durch optimierte Leistungsbeiträge der Teilaggregate IC1, IC2 generiert werden.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Koppelungsgetriebe KG1 als Umlaufrädergetriebe aufgebaut. Es umfasst ein erstes Sonnenrad S1, ein zweites Sonnenrad S2, eine Planetenanordnung P, ein Umlaufgehäuse G und ein Abtriebszahnrad S3. Die beiden Sonnenräder S1, S2, sowie die Planeten der Planetenanordnung P sind hier als Kegelräder ausgebildet. Es ist auch möglich, das als Koppelungsgetriebe KG1 fungierende Umlaufrädergetriebe als Planetengetriebe mit abweichendem Aufbau, beispielsweise als Stirnrad-Planetengetriebe zu realisieren.
Das hier beispielhaft als Kegelraddifferential ausgebildet Koppelungsgetriebe KG1 fungiert als Umlaufrädersummiergetriebe das unterschiedliche Drehzahlen an den jeweiligen Eingängen 1, 2 zulässt und entsprechend der in dieser Darstellung für den Steg 3 angegebenen Formel in eine Ausgangsdrehzahl konvertiert. Das Übersetzungsverhalten ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel derart symmetrisch ausgelegt, dass die Sonnenräder S1, S2 gleiche Zähnezahlen aufweisen. Insbesondere bei Einsatz von Brennkraftmaschinen IC1, IC2 mit unterschiedlicher Drehmomentencharakteristik kann das Umlaufrädergetriebe KG1 auch asymmetrisch ausgelegt sein.
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ergibt sich bei Betrieb der ersten Brennkraftmaschine ICE1 mit einer Kurbelwellendrehzahl n_links = 3000 U/min und Stillstand der zweiten Brennkraftmaschine ICE2 am Eingang des Schaltgetriebes SG1 eine Antriebsdrehzahl von n_Steg = 1500 U/min. Bei Betrieb der ersten Brennkraftmaschine ICE1 mit einer Kurbelwellendrehzahl n_links = 3000 U/min und Betrieb der zweiten Brennkraftmaschine ICE2 mit einer Kurbelwellendrehzahl n_rechts = 1000 U/min ergibt sich am Eingang des Schaltgetriebes SG1 eine Antriebsdrehzahl von n_Steg = 2000 U/min. Bei Betrieb der ersten Brennkraftmaschine ICE1 mit einer Kurbelwellendrehzahl n_links = 3000 U/min und Betrieb der zweiten Brennkraftmaschine ICE2 mit einer Kurbelwellendrehzahl n_rechts = 3000 U/min ergibt sich am Eingang des Schaltgetriebes SG1 eine Antriebsdrehzahl von n_Steg = 3000 U/min.
Über das Schaltgetriebe SG1 erfolgt ein weiterer Leistungstransfer zu einem Achs- oder Mittendifferential AD und hierdurch eine Leistungsverzweigung auf entsprechende Abschnitte eines Fahrzeugantriebsstranges insbesondere Radantriebswellen R1, R2.
Die Darstellung nach 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit zwei gleichachsig angeordneten Brennkraftmaschinen IC1, IC2 die über das Koppelungsgetriebe KG1 gekoppelt sind, wobei sich das Koppelungsgetriebe KG1 hier axial zwischen den beiden Brennkraftmaschinen IC1, IC2 befindet. Jede Brennkraftmaschine IC1, IC2 umfasst ein Schwungrad FW1, FW2 das zugleich jeweils ein Hohlrad des Koppelungsgetriebes KG1 bildet. Zwischen diesen Schwungrädern ist der Planetenträger oder Steg 3 angeordnet der einerseits eine Planetenanordnung P trägt die mit den Holrädern in Eingriff steht, andererseits ein Abtriebszahnrad S3 trägt, das über eine hier nicht weiter dargestellte Kupplung, z.B. Reibungskupplung mit dem Schaltgetriebe SG1 kinematisch gekoppelt ist. An das Schaltgetriebe SG1 ist ein Achsdifferential AD angekoppelt über welches eine Leistungsverzweigung auf Radantriebswellen R1, R2 erfolgt. Das Koppelungsgetriebe KG1 befindet sich axial zwischen den beiden Brennkraftmaschinen ICE1, ICE2. Das Gehäuse des Koppelungsgetriebes KG1 fungiert als Verbindungsglied zur Verbindung der Kurbelgehäuse der beiden Brennkraftmaschinen ICE1, ICE2. Das Schaltgetriebe SG1 befindet sich im Seitenbereich einer der beiden Brennkraftmaschinen ICE1, ICE2 und ist über einen seitlich herauskragenden Abschnitt des Gehäuses des Koppelungsgetriebes KG1 in das Gesamtsystem eingebunden. In jenem seitlich herauskragenden Abschnitt des Gehäuses des Koppelungsgetriebes KG1 befindet sich eine Kupplungseinrichtung C1 über welche die Antriebsverbindung zwischen dem Koppelungsgetriebe KG1 und der Eingangswelle des Schaltgetriebes SG1 gesteuert herstellbar, bzw. aufhebbar ist.
Der zweiten Brennkraftmaschine ICE1 ist eine erste Sperreinrichtung F1 zugeordnet, über welche eine Drehung der Kurbelwelle der zweiten Brennkraftmaschine ICE2 zumindest entgegen der üblichen Betriebsrichtung sperrbar ist. Der zweiten Brennkraftmaschine ICE2 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls eine Sperreinrichtung F2 zugeordnet über welche eine Drehung der Kurbelwelle der ersten Brennkraftmaschine ICE1 zumindest entgegen der üblichen Betriebsrichtung sperrbar ist.
Die Darstellung nach 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Kurbelgehäuse der beiden Brennkraftmaschinen ICE1, ICE2 starr miteinander gekoppelt, ggf. integral miteinander ausgeführt sind und nur die Kurbel- und Nockenwellen geteilt sind, so dass eben individuell unterschiedliche Kurbelwellendrehzahlen mit der jeweiligen Brennkraftmaschine ICE1, ICE2 realisierbar sind. Das Koppelungsgetriebe KG1, das Schaltgetriebe SG1 und das Achsdifferential AD sind durch ein komplexes, Getriebesystem mit übergreifenden Funktionalitäten realisiert das in einem Gesamtgetriebegehäuse G1 aufgenommen ist, das seitlich an den Kurbelgehäuseblock angebunden ist.
Die Zylinder der beiden Brennkraftmaschinen ICE1, ICE2 werden über ein gemeinsames Einspritzsystem IS mit Kraftstoff versorgt, wobei die Leistungsbeiträge der beiden Brennkraftmaschinen ICE1, ICE2 dann über eine individuelle Einspritzmengenregelung abgestimmt werden. Soweit die beiden Brennkraftmaschinen ICE1, ICE2 als aufgeladene Aggregate ausgelegt sind, ist es möglich, hier separate Lader vorzusehen. Die Anordnung umfasst wiederum eine erste Sperreinrichtung F1 über welche die Kurbelwelle der zweiten Brennkraftmaschine festlegbar ist. Die Kurbelwelle der ersten Brennkraftmaschine ICE ist über eine zweite Sperreinrichtung F2 selektiv festlegbar.
Die Darstellung nach 4 zeigt eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung, bei welcher wiederum die Kurbelgehäuse der beiden Brennkraftmaschinen ICE1, ICE2 starr miteinander gekoppelt, ggf. integral miteinander ausgeführt sind und nur die Kurbel- und Nockenwellen geteilt sind, so dass wiederum individuell unterschiedliche Kurbelwellendrehzahlen mit der jeweiligen Brennkraftmaschine ICE1, ICE2 realisierbar sind. Das Koppelungsgetriebe KG1, das Schaltgetriebe SG1 und das Achsdifferential AD sind durch eine Baugruppe realisiert, die in ihrer Raumforderung im wesentlichen dem Raumbedarf einer konventionellen Getriebebaugruppe für ein Kompaktklassefahrzeug mit quer eingebautem Motor entspricht. Der Leitungstransfer der zweiten Brennkraftmaschine ICE2 zu dem Koppelungsgetriebe KG2 erfolgt durch eine Transferwelle SH2 die seitlich an den Kurbelwellen der beiden Brennkraftmaschinen ICE1, ICE2 vorbeigeführt ist. Der Leistungsabgriff der Wellenleistung der zweiten Brennkraftmaschine ICE2 erfolgt auf einer der ersten Brennkraftmaschine ICE1 und dem Koppelungsgetriebe KG1 abgewandten Seite. An den Ausgang des Koppelungsgetriebes KG1 schließt sich eine Kupplungseinrichtung C1 an die als konventionelle Reibungskupplung gestaltet sein kann und den Eingang des Schaltgetriebes SG1 trennbar mit dem Ausgang 3 des Koppelungsgetriebes KG1 koppelt. An das Schaltgetriebe SG1 ist in an sich bekannter Weise ein Achsdifferential AD angebunden das wiederum eine Leistungsverzweigung auf die Radantriebswellen R1, R2 ermöglicht.
Über die Sperreinrichtung F1 ist der Eingang 2 des Koppelungsgetriebes KG1 derart festlegbar, dass eine Drehung der Kurbelwelle der zweiten Brennkraftmaschine ICE2 entgegen der üblichen Betriebsrichtung verhinderbar ist.
Es ist möglich, in die erfindungsgemäße Antriebsanordnung mindestens einen Elektromotor zu integrieren. Wird dieser Elektromotor beispielsweise mit dem zweiten Leistungseingang des Koppelungsgetriebes KG1 ggf. schaltbar gekoppelt, so wird es möglich, über diesen Elektromotor ein Antriebsdrehmoment auf den zweiten Leistungseingang 2 des Koppelungsgetriebes KG1 aufzubringen. Es ist dann weiterhin möglich, die Antriebsverbindung zwischen der zweiten Brennkraftmaschine ICE2 und dem zweiten Leistungseingang 2 des Koppelungsgetriebes KG1 schaltbar trennbar zu realisieren. Über den Elektromotor kann dann einerseits ein Leistungsbeitrag unabhängig von der Aktivität der zweiten Brennkraftmaschine ICE2 in den zweiten Leistungseingang 2 des Überlagerungsgetriebes KG1 eingekoppelt werden, andererseits kann im Schubbetrieb des Fahrzeugs, oder bei Leerlauf der ersten Brennkraftmaschine ICE1 eine Rekuperation elektrischer Energie bewerkstelligt werden. Es ist auch ein elektrisch gesteuertes Anfahren aus dem Stand, sowie eine Dosierung des Drehmomentes am Getriebe SG1 durch Steuerung des Leistungsbeitrags des genannten Elektromotors möglich.
Bezugszeichenliste

1: Leistungseingang,
2: Leistungseingang
3: Leistungsausgang / Steg
4: Getriebegehäuse
AD: Achs- oder Mittendifferential
C1: Kupplungseinrichtung
F1: Sperreinrichtung
F2: Sperreinrichtung
FW1: Schwungrad,
FW2: Schwungrad
ICE1: Brennkraftmaschine
ICE2: Brennkraftmaschine
KG1: Koppelungseinrichtung
R1: Radantriebswelle
R2: Radantriebswellen
SG1: Getriebeeinrichtung
S1: Sonnenrad
S2: Sonnenrad
S3: Abtriebszahnrad
SH2: Transferwelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010045033 B4 [0002]

Claims

Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit: – einer ersten Brennkraftmaschine (ICE1), – einer zweiten Brennkraftmaschine (ICE2), – einer Getriebeeinrichtung (SG1) zur Bereitstellung unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse, und – einem Koppelungsgetriebe (KG1), zur Koppelung der beiden Brennkraftmaschinen (ICE1, ICE2) mit der Getriebeeinrichtung (SG1), wobei – das Koppelungsgetriebe (KG1) als Umlaufrädergetriebe ausgebildet ist, – das Umlaufrädergetriebe einen ersten Leistungseingang (1) aufweist, der über die erste Brennkraftmaschine (ICE1) getrieben wird, – das Umlaufrädergetriebe (KG1) einen zweiten Leistungseingang (2) aufweist, der über die zweite Brennkraftmaschine (ICE2) getrieben wird, – das Umlaufrädergetriebe (KG1) einen Leistungsausgang (3) aufweist, der mit der Getriebeeinrichtung (SG1) gekoppelt ist, – und wenigstens eine Sperreinrichtung (F1) vorgesehen ist, zur Sperrung einer Drehung des zweiten Leistungseingangs (2) in einer der Antriebsrichtung der zweiten Brennkraftmaschine (ICE2) entgegen gesetzten Richtung.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung (F1) eine erste Freilaufeinrichtung umfasst, die den zweiten Leistungseingang gegen eine Drehung entgegen der Antriebsrichtung der zweiten Brennkraftmaschine (ICE2) sperrt.
Antriebsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Freilaufeinrichtung (ICE2) vorgesehen ist, zur Sperrung des ersten Leistungseingangs (1) gegen eine Drehung entgegen der Antriebsrichtung der ersten Brennkraftmaschine (ICE1).
Antriebsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Freilaufeinrichtung (F1, F2) eine Sperrung gegenüber einer stationären Struktur bewirken.
Antriebsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung (F1, F2) eine Schalteinrichtung umfasst und schaltbar in einen Sperrzustand bringbar ist.
Antriebsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschinen (ICE1, ICE2) derart gestaltet sind, dass diese sich hinsichtlich ihrer maximal realisierbaren Leistungsfreisetzung unterscheiden.
Antriebsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Umlaufrädergetriebe (KG1) nachgeordnete Getriebeeinrichtung (SG1) als Schaltgetriebe ausgeführt ist.
Antriebsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Steuereinheit vorgesehen ist, und dass über diese Steuereinheit der Betrieb der beiden Brennkraftmaschinen (ICE1, ICE2) nach Maßgabe von Verbrauchs- und/oder Schadstoffreduktionsansätzen steuerbar ist.
Antriebsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlaufrädergetriebe (KG1) zur Zusammenführung der Leistungsbeiträge der beiden Brennkraftmaschinen (ICE1, ICE2) ein Gehäuse umfasst, das starr mit dem Kurbelgehäuse wenigstens einer der Brennkraftmaschinen verbunden ist.
Antriebsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft- und oder Kraftstoffzufuhr zu den beiden Brennkraftmaschinen (ICE1, ICE2) über gemeinsam genutzte Luftführungssysteme und/oder Kraftstoffeinspritzsysteme bewerkstelligt wird.