DE102016223108B3 - Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Getriebevorrichtung (3) sowie eine erste und eine zweite Antriebsmaschine (1a, 1b), wobei die erste Antriebsmaschine (1a) über eine erste Antriebswelle (2a) und die zweite Antriebsmaschine (1b) über eine zweite Antriebswelle (2b) mit der Getriebevorrichtung (3) wirkverbunden sind, wobei die Getriebevorrichtung (3) mindestens zwei Planetenstufen (4a, 4b) aufweist, wobei die erste Planetenstufe (4a) einen Planetensatz mit mehreren Planetenrädern (12) aufweist, wobei die Planetenräder (12) des Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger (8a) angeordnet sind und mit einer ersten Sonne (9a) sowie mit einem ersten Hohlrad (10a) im Zahneingriff stehen, wobei die erste Sonne (9a) drehfest mit einem Gehäuse (7) der Getriebevorrichtung (3) verbunden ist, wobei ferner das erste Hohlrad (10a) drehfest mit der ersten Antriebswelle (1a) verbunden ist, wobei die zweite Planetenstufe (4b) einen Stufenplanetensatz mit mehreren Stufenplanetenrädern (5) umfasst, wobei jedes Stufenplanetenrad (5) ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Stufenrad (11a, 11b) aufweist, wobei die Stufenplanetenräder (5) drehbar an einem zweiten Planetenträger (8b) angeordnet sind, wobei das erste Stufenrad (11a) zumindest mit einer zweiten Sonne (9b) im Zahneingriff steht und das zweite Stufenrad (11b) mit einer dritten Sonne (9c) und einem zweiten Hohlrad (10b) im Zahneingriff steht, wobei ferner der zweite Planetenträger (8b) über eine erste Kupplung (K1) mit der ersten Antriebswelle (2a) verbindbar ist, wobei der erste Planetenträger (8a) über eine zweite Kupplung (K2) mit der zweiten Sonne (9b) verbindbar ist, wobei das zweite Hohlrad (10b) mit der zweiten Antriebsmaschine (1b) wirkverbunden ist, und wobei die dritte Sonne (9c) mit einer Abtriebswelle (15) wirkverbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
  • Aus der WO 2014/063 980 A1 geht ein Getriebe mit einer Primärantriebsmaschine und einer Sekundärantriebsmaschine hervor. Das Getriebe umfasst einen Ravigneaux-Planetensatz mit einem vorgeschalteten einfachen Planetensatz. Der einfache Planetensatz ist als ein durch ein Minusgetriebe gebildeter Reduzierplanetensatz ausgeführt. Der Ravigneaux-Planetensatz ist durch ein doppeltes Planetengetriebe gebildet und weist ein erstes und ein zweites Sonnenrad auf, welche mit entsprechenden ersten und zweiten Sonnenradwellen verbunden sind, sowie zumindest ein mit einer Hohlradwelle verbundenes erstes Hohlrad auf. Ein Satz erster Planetenräder kämmt mit dem ersten Hohlrad und dem zweiten Sonnenrad. Ein Satz zweiter Planetenräder kämmt mit dem ersten Sonnenrad und steht mit den ersten Planetenrädern im Eingriff. Der einfache Planetensatz weist eine permanent mit dem Gehäuse des Getriebes gekoppelte erste Differenzwelle des Sonnenrades auf. Die zweite Differenzwelle des Hohlrades des einfachen Planetensatzes ist permanent mit der Getriebeantriebswelle drehbar verbunden. Die Summenwelle des Steges des einfachen Planetensatzes ist über eine erste Getriebewelle permanent mit der ersten Sonnenradwelle des Ravigneaux-Planetensatzes verbunden. Der Abtrieb erfolgt über eine Getriebeabtriebswelle, welche permanent mit einer Hohlradwelle des Ravigneaux-Planetensatzes drehbar in Verbindung steht. Zumindest ein erstes Element des Ravigneaux-Planetensatzes ist permanent mit der Sekundärantriebsmaschine verbunden.
  • Die DE 10 2015 208 581 A1 beschreibt ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem Vorschaltradsatz, einem Hauptradsatz mit insgesamt vier Wellen, einer elektrischen Maschine und fünf Schaltelementen, deren selektives paarweises Schließen acht schaltbare Vorwärtsgänge bewirkt.
  • Die DE 10 2010 034 288 A1 beschreibt ein Hybridgetriebe mit zwei Differentialzahnradsätzen, wobei einer mit vier Knoten und einer mit drei Knoten zur Leistungsübertragung ausgestaltet ist, wovon jeweils zwei ständig miteinander verbunden sind. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug weiterzuentwickeln und insbesondere den Bauraum, die Getriebeteile und den Montageaufwand zu reduzieren.
  • Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Getriebevorrichtung sowie eine erste und eine zweite Antriebsmaschine, wobei die erste Antriebsmaschine über eine erste Antriebswelle und die zweite Antriebsmaschine über eine zweite Antriebswelle mit der Getriebevorrichtung wirkverbunden sind, wobei die Getriebevorrichtung mindestens zwei Planetenstufen aufweist, wobei die erste Planetenstufe einen Planetensatz mit mehreren Planetenrädern aufweist, wobei die Planetenräder des Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger angeordnet sind und mit einer ersten Sonne sowie mit einem ersten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei die erste Sonne drehfest mit einem Gehäuse der Getriebevorrichtung verbunden ist, wobei ferner das erste Hohlrad drehfest mit der ersten Antriebswelle verbunden ist, wobei die zweite Planetenstufe einen Stufenplanetensatz mit mehreren Stufenplanetenrädern umfasst, wobei jedes Stufenplanetenrad ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Stufenrad aufweist, wobei die Stufenplanetenräder drehbar an einem zweiten Planetenträger angeordnet sind, wobei das erste Stufenrad zumindest mit einer zweiten Sonne im Zahneingriff steht und das zweite Stufenrad mit einer dritten Sonne und einem zweiten Hohlrad im Zahneingriff steht, wobei ferner der zweite Planetenträger über eine erste Kupplung mit der ersten Antriebswelle verbindbar ist, wobei der erste Planetenträger über eine zweite Kupplung mit der zweiten Sonne verbindbar ist, wobei das zweite Hohlrad mit der zweiten Antriebsmaschine wirkverbunden ist, und wobei die dritte Sonne mit einer Abtriebswelle wirkverbunden ist.
  • Mithin wird die Reduzierung von Bauraum, Getriebeteile und Montageaufwand dadurch realisiert, dass der Stufenplanetensatz in der zweiten Planetenstufe angeordnet ist. Jedes Stufenplanetenrad des Stufenplanetensatzes weist ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Stufenrad auf. Insbesondere ist der Durchmesser des ersten Stufenrads größer als der Durchmesser des zweiten Stufenrads.
  • Einerseits ist die zweite Planetenstufe über die erste Planetenstufe mit der ersten Antriebsmaschine verbindbar. Dazu wird zumindest die zweite Kupplung geschlossen. Andererseits ist die zweite Planetenstufe direkt mit der ersten Antriebsmaschine verbindbar. Dazu wird zumindest die erste Kupplung geschlossen. Ferner ist die erste Antriebsmaschine gleichzeitig über die erste und zweite Kupplung mit der zweiten Planetenstufe verbindbar.
  • Unter dem Begriff „Kupplung” ist eine Vorrichtung zu verstehen, die zumindest einen geöffneten und einen geschlossenen Zustand aufweist. Im geöffneten Zustand überträgt die jeweilige Kupplung kein Drehmoment. Somit überträgt die jeweilige Kupplung nur in einem zumindest teilweise geschlossenen Zustand ein Drehmoment zwischen zwei mit der jeweiligen Kupplung verbundenen Wellen, wobei die beiden Wellen im geschlossenen Zustand drehfest miteinander verbunden werden.
  • Mithin sind im geschlossenen Zustand der ersten Kupplung die erste Antriebswelle und der zweite Planetenträger drehfest miteinander verbunden, wobei im geschlossenen Zustand der zweiten Kupplung die zweite Sonne und der erste Planetenträger drehfest miteinander verbunden sind. Die jeweilige Kupplung kann entweder als reibschlüssige oder formschlüssige Kupplung ausgebildet sein. Insbesondere wird die jeweilige Kupplung von einem jeweiligen Aktuator betätigt, um ein öffnen oder Schließen der jeweiligen Kupplung einzuleiten. Der Aktuator kann hydraulisch, elektromechanisch, elektromagnetisch oder beispielsweise auch pneumatisch betätigbar ausgeführt sein. Je nachdem welche Kupplung geschlossen ist werden unterschiedliche Übersetzungen zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Abtriebswelle realisiert.
  • Unter dem Begriff „wirkverbunden” ist zu verstehen, dass zwei Elemente direkt miteinander verbunden sein können, oder sich zwischen zwei Elemente noch weitere Elemente befinden, beispielsweise ein oder mehrere Zahnräder oder Wellen.
  • Zwei miteinander kämmende oder im Zahneingriff stehende Zahnräder sind zur Übertragung eines Drehmoments und einer Drehzahl von dem einen Zahnrad auf das andere Zahnrad vorgesehen. Unter einem „Zahnrad” ist beispielsweise eine Sonne, ein Hohlrad sowie ein Planetenrad bzw. Stufenplanetenrad eines Planetensatzes zu verstehen.
  • Vorzugsweise steht das erste Stufenrad mit einem dritten Hohlrad im Zahneingriff, wobei das dritte Hohlrad über eine dritte Kupplung mit dem Gehäuse der Getriebevorrichtung verbindbar ist. Mithin ist die dritte Kupplung als Bremse ausgebildet, wobei die dritte Kupplung dazu vorgesehen ist, ein rotierendes Element, nämlich das dritte Hohlrad stationär am Gehäuse festzulegen, beziehungsweise zumindest gegen das Gehäuse abzubremsen. Dazu wird in der Regel über einen Aktuator eine Kraft eingeleitet, die zur Erzeugung einer Reibkraft vorgesehen ist, durch welche eine Drehbewegung des dritten Hohlrads gegen das Gehäuse abgestützt und somit die Drehbewegung des dritten Hohlrads gehemmt, beziehungsweise verhindert wird. Im Folgenden ist unter einer nicht betätigten Bremse eine geöffnete Bremse zu verstehen. Dies bedeutet, dass sich das dritte Hohlrad im Freilauf befindet, das heißt, dass die Bremse keinen Einfluss auf die Drehzahl des dritten Hohlrads nimmt. Bei betätigter, beziehungsweise geschlossener Bremse erfolgt eine Reduzierung der Drehzahl des dritten Hohlrads. Je nach Anwendung kann die Reduzierung der Drehzahl des dritten Hohlrads bis hin zum Stillstand erfolgen.
  • Bevorzugt ist die erste Antriebsmaschine über eine vierte Kupplung mit der ersten Antriebswelle verbindbar. Mithin kann bei geöffneter vierten Kupplung keine Antriebsleistung von der ersten Antriebsmaschine in die Getriebevorrichtung geleitet werden. Insbesondere wird über ein Öffnen der vierten Kupplung die erste Antriebsmaschine von der Getriebevorrichtung entkoppelt, wobei dadurch ein Segelbetrieb des Kraftfahrzeugs eingeleitet werden kann. Alternativ wird das Kraftfahrzeug bei geöffneter vierten Kupplung lediglich von der zweiten Antriebsmaschine betrieben.
  • Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die erste Antriebsmaschine als Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Insbesondere ist die zweite Antriebsmaschine als elektrische Maschine ausgebildet und umfasst einen Stator sowie einen Rotor. Mithin ist die Antriebsvorrichtung als Hybridantrieb ausgebildet. Alternativ können auch beide Antriebsmaschinen als elektrische Maschinen ausgebildet sein, sodass die Antriebsvorrichtung vollelektrisch ausgebildet ist.
  • Bevorzugt ist im Leistungsfluss zwischen der zweiten Antriebsmaschine und dem zweiten Hohlrad eine Getriebestufe vorgesehen. Die Getriebestufe kann ebenfalls als Planetenstufe ausgebildet sein und ist zur Einstellung einer Übersetzung zwischen der zweiten Antriebsmaschine und der Getriebevorrichtung vorgesehen.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Abtriebswelle dazu vorgesehen, zumindest mittelbar mit einer Differentialstufe verbunden zu werden. Bevorzugt ist die Differentialstufe als Stirnraddifferential ausgebildet, wobei die Differentialstufe dazu vorgesehen ist, eine Antriebsleistung von mindestens einer der beiden Antriebsmaschinen auf eine erste und zweite Abtriebswelle zu verteilen.
  • Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der einzigen Figur näher dargestellt. Die einzige Figur zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung.
  • Gemäß der einzigen Figur weist eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein – hier nicht dargestelltes – Kraftfahrzeug eine erste und eine zweite Antriebsmaschine 1a, 1b sowie eine Getriebevorrichtung 3 auf. Die erste Antriebsmaschine 1a ist als Brennkraftmaschine ausgebildet, wobei die zweite Antriebsmaschine 1b als elektrische Maschine ausgebildet ist. Die zweite Antriebsmaschine 1b weist einen Stator 13 und einen Rotor 14 auf. Die erste Antriebsmaschine 1a ist über eine erste Antriebswelle 2a mit der Getriebevorrichtung 3 verbindbar, wobei im Leistungsfluss zwischen der ersten Antriebsmaschine 1a und der ersten Antriebswelle 2a eine vierte Kupplung K4 angeordnet ist. Ferner ist die zweite Antriebsmaschine 1b über eine zweite Antriebswelle 2b und eine Getriebestufe 6 mit der Getriebevorrichtung 3 wirkverbunden. Die Getriebevorrichtung 3 umfasst zwei Planetenstufen 4a, 4b.
  • Die erste Planetenstufe 4a weist einen Planetensatz mit mehreren Planetenrädern 12 auf, wobei die Planetenräder 12 des Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger 8a angeordnet sind und mit einer ersten Sonne 9a sowie mit einem ersten Hohlrad 10a im Zahneingriff stehen. Die erste Sonne 9a ist drehfest mit einem Gehäuse 7 der Getriebevorrichtung 3 verbunden. Ferner ist das erste Hohlrad 10a drehfest mit der ersten Antriebswelle 1a verbunden.
  • Die zweite Planetenstufe weist einen Stufenplanetensatz mit mehreren Stufenplanetenrädern 5 auf, wobei jedes Stufenplanetenrad 5 ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Stufenrad 11a, 11b aufweist. Die Stufenplanetenräder 5 sind drehbar an einem zweiten Planetenträger 8b angeordnet. Das erste Stufenrad 11a steht mit einer zweiten Sonne 9b und einem dritten Hohlrad 10c im Zahneingriff, wobei das dritte Hohlrad 10 über eine dritte Kupplung K3 mit dem Gehäuse 7 der Getriebevorrichtung 3 verbindbar ist. Demgegenüber steht das zweite Stufenrad 11b mit einer dritten Sonne 9c und einem zweiten Hohlrad 10b im Zahneingriff. Der zweite Planetenträger 8b ist über eine erste Kupplung K1 mit der ersten Antriebswelle 2a verbindbar. Der erste Planetenträger 8a ist über eine zweite Kupplung K2 mit der zweiten Sonne 9b verbindbar. Das zweite Hohlrad 10b ist über die Getriebestufe 6 mit der zweiten Antriebsmaschine 1b wirkverbunden. Die dritte Sonne 9c ist mit einer Abtriebswelle 15 wirkverbunden. Beispielsweise kann die Abtriebswelle 15 zumindest mittelbar mit einer – hier nicht dargestellten – Differentialstufe verbunden werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1a, 1b
    Antriebsmaschine
    2a, 2b
    Antriebswelle
    3
    Getriebevorrichtung
    4a, 4b
    Planetenstufe
    5
    Stufenplanetensatz
    6
    Getriebestufe
    7
    Gehäuse
    8a, 8b
    Planetenträger
    9a, 9b, 9c
    Sonne
    10a, 10b, 10c
    Hohlrad
    11a, 11b
    Stufenrad
    12
    Planetenrad
    13
    Stator
    14
    Rotor
    15
    Abtriebswelle
    K1, K2, K3, K4
    Kupplung

Claims (7)

  1. Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Getriebevorrichtung (3) sowie eine erste und eine zweite Antriebsmaschine (1a, 1b), wobei die erste Antriebsmaschine (1a) über eine erste Antriebswelle (2a) und die zweite Antriebsmaschine (1b) über eine zweite Antriebswelle (2b) mit der Getriebevorrichtung (3) wirkverbunden sind, wobei die Getriebevorrichtung (3) mindestens zwei Planetenstufen (4a, 4b) aufweist, wobei die erste Planetenstufe (4a) einen Planetensatz mit mehreren Planetenrädern (12) aufweist, wobei die Planetenräder (12) des Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger (8a) angeordnet sind und mit einer ersten Sonne (9a) sowie mit einem ersten Hohlrad (10a) im Zahneingriff stehen, wobei die erste Sonne (9a) drehfest mit einem Gehäuse (7) der Getriebevorrichtung (3) verbunden ist, wobei ferner das erste Hohlrad (10a) drehfest mit der ersten Antriebswelle (2a) verbunden ist, wobei die zweite Planetenstufe (4b) einen Stufenplanetensatz mit mehreren Stufenplanetenrädern (5) umfasst, wobei jedes Stufenplanetenrad (5) ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Stufenrad (11a, 11b) aufweist, wobei die Stufenplanetenräder (5) drehbar an einem zweiten Planetenträger (8b) angeordnet sind, wobei das erste Stufenrad (11a) zumindest mit einer zweiten Sonne (9b) im Zahneingriff steht und das zweite Stufenrad (11b) mit einer dritten Sonne (9c) und einem zweiten Hohlrad (10b) im Zahneingriff steht, wobei ferner der zweite Planetenträger (8b) über eine erste Kupplung (K1) mit der ersten Antriebswelle (2a) verbindbar ist, wobei der erste Planetenträger (8a) über eine zweite Kupplung (K2) mit der zweiten Sonne (9b) verbindbar ist, wobei das zweite Hohlrad (10b) mit der zweiten Antriebsmaschine (1b) wirkverbunden ist, und wobei die dritte Sonne (9c) mit einer Abtriebswelle (15) wirkverbunden ist.
  2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stufenrad (11a) mit einem dritten Hohlrad (10c) im Zahneingriff steht, wobei das dritte Hohlrad (10) über eine dritte Kupplung (K3) mit dem Gehäuse (7) der Getriebevorrichtung (3) verbindbar ist.
  3. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebsmaschine (1a) über eine vierte Kupplung (K4) mit der ersten Antriebswelle (2a) verbindbar ist.
  4. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebsmaschine (1a) als Brennkraftmaschine ausgebildet ist.
  5. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Antriebsmaschine (1b) als elektrische Maschine ausgebildet ist und einen Stator (13) sowie einen Rotor (14) umfasst.
  6. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Leistungsfluss zwischen der zweiten Antriebsmaschine (1b) und dem zweiten Hohlrad (10b) eine Getriebestufe (6) vorgesehen ist.
  7. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (15) dazu vorgesehen ist, zumindest mittelbar mit einer Differentialstufe verbunden zu werden.
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