DE102017111041B3 - Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebsmaschine (1) und eine über eine Antriebswelle (10) mit der Antriebsmaschine (1) koppelbare Getriebevorrichtung (2) mit einem Stufenplanetensatz (3) mit mehreren Stufenplanetenrädern (4) sowie einem ersten und zweiten Getriebeabtrieb (5a, 5b), wobei jedes Stufenplanetenrad (4) ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad (6a, 6b) aufweist, wobei die Stufenplanetenräder (4) drehbar an einem Planetenträger (7) angeordnet sind, wobei das erste Zahnrad (6a) mit einem ersten Sonnenrad (8a) und mit einem ersten Hohlrad (9a) im Zahneingriff steht, wobei ferner das zweite Zahnrad (6b) mit einem zweiten Sonnenrad (8b) und mit einem zweiten Hohlrad (9b) im Zahneingriff steht, wobei ferner das erste Sonnenrad (8a) oder das erste Hohlrad (9a) über eine erste Kupplung (K1) mit der Antriebswelle (10) koppelbar ist, und wobei das erste Sonnenrad (8a) und das erste Hohlrad (9a) gleichzeitig auch als jeweiliger Getriebeabtrieb (5a, 5b) vorgesehen sind, wobei ferner der Planetenträger (7) über eine zweite Kupplung (K2) mit der Antriebswelle (10) koppelbar ist, und wobei das zweite Sonnenrad (8b) über eine erste Bremse (B1) und das zweite Hohlrad (9b) über eine zweite Bremse (B2) an einem Gehäuse (11) stationär festlegbar sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit einer Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer ersten und zweiten Antriebsachse sowie mit einer Antriebsvorrichtung.
  • Aus der DE 10 2015 213 109 A1 geht eine Drehmomentübertragungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug hervor. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung weist ein erstes Planetengetriebe auf, wobei das erste Planetengetriebe wenigstens ein erstes Planetenrad und ein zweites Planetenrad, eine Planetenwelle, wenigstens ein erstes Hohlrad und/oder ein erstes Sonnenrad und wenigstens ein zweites Hohlrad und/oder ein zweites Sonnenrad umfasst. Das erste Planetenrad kämmt mit dem ersten Hohlrad und/oder dem ersten Sonnenrad und das zweite Planetenrad kämmt mit dem zweiten Hohlrad und/oder dem zweiten Sonnenrad. Ferner sind das erste und das zweite Planetenrad axial beabstandet zueinander auf der Planetenwelle angeordnet und jeweils mit der Planetenwelle drehverbindbar oder drehverbunden. Die Planetenwelle ist in der Weise gelagert, dass die Planentenräder in einer Position festgelegt sind.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug weiterzuentwickeln, wobei die Antriebsvorrichtung insbesondere kompakter und konstruktiv einfacher ausgebildet sein soll.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen der nachfolgenden Beschreibung sowie der beigefügten Figuren.
  • Eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Antriebsmaschine und eine über eine Antriebswelle mit der Antriebsmaschine koppelbare Getriebevorrichtung mit einem Stufenplanetensatz mit mehreren Stufenplanetenrädern sowie einem ersten und zweiten Getriebeabtrieb, wobei jedes Stufenplanetenrad ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad aufweist, wobei die Stufenplanetenräder drehbar an einem Planetenträger angeordnet sind, wobei das erste Zahnrad mit einem ersten Sonnenrad und mit einem ersten Hohlrad im Zahneingriff steht, wobei ferner das zweite Zahnrad mit einem zweiten Sonnenrad und mit einem zweiten Hohlrad im Zahneingriff steht, wobei ferner das erste Sonnenrad oder das erste Hohlrad über eine erste Kupplung mit der Antriebswelle koppelbar ist, und wobei das erste Sonnenrad und das erste Hohlrad gleichzeitig auch als jeweiliger Getriebeabtrieb vorgesehen sind, wobei ferner der Planetenträger über eine zweite Kupplung mit der Antriebswelle koppelbar ist, und wobei das zweite Sonnenrad über eine erste Bremse und das zweite Hohlrad über eine zweite Bremse an einem Gehäuse stationär festlegbar sind. Insbesondere ist das erste Zahnrad kleiner als das zweite Zahnrad ausgebildet.
  • 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 und/oder Wellen. Zwei miteinander 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 ein Sonnenrad, ein Hohlrad, ein Stufenplanetenrad und ein Festrad zu verstehen.
  • Unter einer „Kupplung“ ist ein Schaltelemente zu verstehen, das je nach Betätigungszustand, eine Relativbewegung zwischen zwei mit der Kupplung verbundenen Bauteilen zulässt oder eine drehfeste Verbindung zur Übertragung eines Drehmoments beziehungsweise einer Drehbewegung bereitstellt. Bevorzugt handelt es sich bei den Kupplungen um reibschlüssige Elemente, wobei bevorzugt über einen Aktuator eine Kraft auf die Verbindungsstelle der beiden Bauteile eingeleitet wird, wodurch eine Reibkraft entsteht, durch welche eine Drehbewegung beziehungsweise ein Drehmoment zwischen den zwei drehbeweglichen Bauteilen übertragbar ist. Bei geöffneter Kupplung ist eine Relativbewegung zwischen den beiden mit der Kupplung verbundenen Bauteilen möglich. Bei vollständig geschlossener Kupplung rotieren die beiden Bauteile dementsprechend mit gleicher Drehzahl in dieselbe Richtung. Insbesondere kann die jeweilige Kupplung auch als formschlüssige Kupplung ausgebildet sein.
  • Ferner ist unter einer „Bremse“ ein reibschlüssiges Schaltelement zu verstehen, welches auf der einen Seiten mit einem feststehenden Element, nämlich dem Gehäuse, und auf einer anderen Seite mit einem rotierbaren Element, nämlich dem zweiten Hohlrad beziehungsweise dem zweiten Sonnenrad, verbunden ist. Über einen Aktuator wird eine Kraft auf die Verbindungsstelle eingeleitet, wodurch eine Reibkraft entsteht, durch welche eine Drehbewegung des drehbaren Bauteils gegen das feststehende Bauteil abgestützt und somit die Drehbewegung gehemmt beziehungsweise verhindert wird. Bei geöffneter Bremse befindet sich das rotierbare Bauteil im Freilauf, wobei die Bremse keinen Einfluss auf die Drehzahl des rotierbaren Bauteils nimmt. Bei zumindest teilweise geschlossener Bremse erfolgt eine Reduzierung der Drehzahl des rotierbaren Bauteils. Je nach Anwendung kann die Reduzierung der Drehzahl des rotierbaren Bauteils bis hin zum Stillstand erfolgen, wobei im Stillstand eine feste Verbindung zwischen dem rotierbaren Bauteil und dem feststehenden Bauteil hergestellt ist.
  • Vorzugsweise sind der erste Getriebeabtrieb mit einer ersten Antriebsachse und der zweite Getriebeabtrieb mit einer zweiten Antriebsachse wirkverbunden oder wirkverbindbar. Bevorzugt ist mindestens eine der beiden Antriebsachsen über eine dritte Kupplung antriebstechnisch zu- oder abschaltbar. Mithin kann das Kraftfahrzeug entweder über eine Antriebsachse angetrieben werden oder über beiden Antriebsachsen im Allradantrieb angetrieben werden.
  • Ferner bevorzugt ist mindestens eines der beiden Getriebeabtriebe mit einem jeweiligen Differentialgetriebe wirkverbunden oder wirkverbindbar. Das Differentialgetriebe dient im Wesentlichen zur hälftigen Verteilung des Drehmoments auf zwei Abtriebswellen, die ihrerseits mit einem jeweiligen Fahrzeugrad verbunden sind. Insbesondere kann das jeweilige Differentialgetriebe eine Torque Vectoring Einheit zur Umverteilung der Drehmomente auf die beiden Abtriebswellen aufweisen.
  • Des Weiteren bevorzugt weist mindestens eine der beiden Getriebeabtriebe eine elektrische Maschine auf, wobei die elektrische Maschine einen gehäusefesten Stator und einen drehbeweglichen Rotor aufweist. Mithin ist der Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs zumindest teilweise elektrifiziert. In einem Hybridbetrieb der Antriebsvorrichtung unterstützt die elektrische Maschine die Antriebsmaschine. Ferner kann die Antriebsmaschine über die erste und zweite Kupplung entkoppelt werden, wobei die elektrische Maschine alleine zumindest eine Antriebsachse antreibt. Bevorzugt dient die elektrische Maschine auch zur Umverteilung eines Drehmoments zwischen den beiden Antriebsachsen.
  • Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass mindestens eines der beiden Getriebeabtriebe zumindest mittelbar mit einer ersten Welle, umfassend ein erstes und ein zweites Festrad, verbunden oder verbindbar ist. Über die Welle wird insbesondere eine höhere Übersetzung realisiert.
  • Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung zwei bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiden Figuren näher dargestellt. Es zeigen
    • 1 eine vereinfachte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, und
    • 2 eine vereinfachte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • Gemäß den 1 und 2 weist eine jeweilige erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug eine Antriebsmaschine 1 und eine Getriebevorrichtung 2 mit einem Stufenplanetenradsatz 3 mit mehreren Stufenplanetenrädern 4 auf. Die Antriebsvorrichtung ist als Hybrid-Allrad-Antriebsvorrichtung ausgebildet und für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten und zweiten Antriebsachse 12a, 12b vorgesehen, wobei wahlweise eine oder beide Antriebsachse 12a, 12b angetrieben werden können. Die Getriebevorrichtung 2 ist über eine Antriebswelle 10 mit der Antriebsmaschine 1 koppelbar, wobei die Antriebswelle 10 somit als Getriebeantrieb vorgesehen ist. Ferner weist die Getriebevorrichtung 2 einen ersten und zweiten Getriebeabtrieb 5a, 5b auf.
  • Jedes Stufenplanetenrad 4 weist ein erstes und zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad 6a, 6b auf, wobei die Stufenplanetenräder 4 drehbar an einem Planetenträger 7 angeordnet sind. Das jeweils erste Zahnrad 6a steht mit einem ersten Sonnenrad 8a und mit einem ersten Hohlrad 9a im Zahneingriff, wobei das jeweils zweite Zahnrad 6b mit einem zweiten Sonnenrad 8b und mit einem zweiten Hohlrad 9b im Zahneingriff steht.
  • Gemäß 1 ist das erste Sonnenrad 8a über eine erste Kupplung K1 mit der Antriebswelle 10 koppelbar. Ferner ist auch der Planetenträger 7 über eine zweite Kupplung K2 mit der Antriebswelle 10 koppelbar. Das erste Sonnenrad 8a und das erste Hohlrad 9a sind als jeweiliger Getriebeabtrieb 5a, 5b vorgesehen und somit mittelbar mit der ersten und zweiten Antriebsachse 12a, 12b verbunden. Das zweite Sonnenrad 8b ist über eine erste Bremse B1 und das zweite Hohlrad 9b ist über eine zweite Bremse B2 an einem Gehäuse 11 stationär festlegbar.
  • Gemäß 2 ist das erste Hohlrad 9a über eine erste Kupplung K1 mit der Antriebswelle 10 koppelbar. Ferner ist der Planetenträger 7 über eine zweite Kupplung K2 mit der Antriebswelle 10 koppelbar. Das erste Sonnenrad 8a und das erste Hohlrad 9a sind als jeweiliger Getriebeabtrieb 5b, 5a vorgesehen und somit mittelbar mit der zweiten und ersten Antriebsachse 12b, 12a verbunden. Das zweite Sonnenrad 8b ist über eine erste Bremse B1 und das zweite Hohlrad 9b ist über eine zweite Bremse B2 an einem Gehäuse 11 stationär festlegbar.
  • Gemäß den 1 und 2 ist der erste Getriebeabtrieb 5a zumindest über ein erstes Differentialgetriebe 17a mit einer ersten Antriebsachse 12a wirkverbindbar, wobei der zweite Getriebeabtrieb 5b zumindest über ein zweites Differentialgetriebe 17b mit einer zweiten Antriebsachse 12b wirkverbunden ist. Ferner weisen beide Differentialgetriebe 17a, 17b jeweils eine erste und zweite Abtriebswelle 14a, 14b auf, die mit einem - hier nicht dargestellten - Rad des Kraftfahrzeugs wirkverbunden sind. Im Kraftfluss zwischen dem ersten Getriebeabtrieb 5a und der ersten Antriebsachse 12a ist eine dritte Kupplung K3 angeordnet, die das An- und Abkoppeln der ersten Antriebsachse 12a ermöglicht. Mithin ist ein Allradantrieb des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit der dritten Kupplung K3 zu- oder abschaltbar.
  • Ferner ist am ersten Getriebeabtrieb 5a eine elektrische Maschine 13 angeordnet. Die elektrische Maschine 13 weist einen gehäusefesten Stator 15 und einen drehbeweglichen Rotor 16 auf. In 1 ist der Rotor 16 drehfest mit einer vierten Welle 18d, die drehfest mit dem ersten Sonnenrad 8a verbunden ist, verbunden. Gemäß 2 ist der Rotor 16 drehfest mit einer vierten Welle 18d, die drehfest mit dem ersten Hohlrad 9a verbunden ist, verbunden. Im motorischen Betrieb der elektrischen Maschine 13 wird das Kraftfahrzeug zumindest teilweise oder vollständig von der elektrischen Maschine 13 angetrieben. Demgegenüber wird in einem generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine 13 kinetische Energie in elektrische Energie umgewandelt und in einem - hier nicht dargestellten - Energiespeicher eingespeist.
  • Im Kraftfluss zwischen dem zweiten Getriebeabtrieb 5b und der zweiten Antriebsachse 12b ist eine erste Welle 18a, umfassend ein erstes und ein zweites Festrad 19a, 19b angeordnet. Das erste Festrad 19a steht mit einem dritten Festrad 19c im Zahneingriff, wobei das dritte Festrad 19c drehfest an einer zweiten Welle 18b angeordnet ist. Ferner steht das zweite Festrad 19b mit einem vierten Festrad 19d im Zahneingriff, wobei das vierte Festrad 19d drehfest an einer dritten Welle 18c angeordnet ist. Die dritte Welle ist mit dem zweiten Differentialgetriebe 17b verbunden. Gemäß 1 ist die zweite Welle 18b drehfest mit dem ersten Hohlrad 9a verbunden. Nach 2 ist die zweite Welle 18b drehfest mit dem ersten Sonnenrad 8a verbunden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebsmaschine
    2
    Getriebevorrichtung
    3
    Stufenplanetensatz
    4
    Stufenplanetenrad
    5a, 5b
    Getriebeabtrieb
    6a, 6b
    Zahnrad
    7
    Planetenträger
    8a, 8b
    Sonnenrad
    9a, 9b
    Hohlrad
    10
    Antriebswelle
    11
    Gehäuse
    12a, 12b
    Antriebsachse
    13
    elektrische Maschine
    14a, 14b
    Abtriebswelle
    15
    Stator
    16
    Rotor
    17a, 17b
    Differentialgetriebe
    18a, 18b, 18c, 18d
    Welle
    19a, 19b, 19c, 19d
    Festrad
    K1, K2, K3
    Kupplung
    B1, B2
    Bremse

Claims (8)

  1. Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebsmaschine (1) und eine über eine Antriebswelle (10) mit der Antriebsmaschine (1) koppelbare Getriebevorrichtung (2) mit einem Stufenplanetensatz (3) mit mehreren Stufenplanetenrädern (4) sowie einem ersten und zweiten Getriebeabtrieb (5a, 5b), wobei jedes Stufenplanetenrad (4) ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad (6a, 6b) aufweist, wobei die Stufenplanetenräder (4) drehbar an einem Planetenträger (7) angeordnet sind, wobei das erste Zahnrad (6a) mit einem ersten Sonnenrad (8a) und mit einem ersten Hohlrad (9a) im Zahneingriff steht, wobei ferner das zweite Zahnrad (6b) mit einem zweiten Sonnenrad (8b) und mit einem zweiten Hohlrad (9b) im Zahneingriff steht, wobei ferner das erste Sonnenrad (8a) oder das erste Hohlrad (9a) über eine erste Kupplung (K1) mit der Antriebswelle (10) koppelbar ist, und wobei das erste Sonnenrad (8a) und das erste Hohlrad (9a) gleichzeitig auch als jeweiliger Getriebeabtrieb (5a, 5b) vorgesehen sind, wobei ferner der Planetenträger (7) über eine zweite Kupplung (K2) mit der Antriebswelle (10) koppelbar ist, und wobei das zweite Sonnenrad (8b) über eine erste Bremse (B1) und das zweite Hohlrad (9b) über eine zweite Bremse (B2) an einem Gehäuse (11) stationär festlegbar sind.
  2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Getriebeabtrieb (5a) mit einer ersten Antriebsachse (12a) und der zweite Getriebeabtrieb (5b) mit einer zweiten Antriebsachse (12b) wirkverbunden oder wirkverbindbar sind.
  3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der beiden Antriebsachsen (12a, 12b) über eine dritte Kupplung (K3) antriebstechnisch zu- oder abschaltbar ist.
  4. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der beiden Getriebeabtriebe (5a, 5b) mit einem jeweiligen Differentialgetriebe (17a, 17b) wirkverbunden oder wirkverbindbar ist.
  5. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der beiden Getriebeabtriebe (5a, 5b) eine elektrische Maschine (13) aufweist, wobei die elektrische Maschine (13) einen gehäusefesten Stator (15) und einen drehbeweglichen Rotor (16) aufweist.
  6. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der beiden Getriebeabtriebe (5a, 5b) zumindest mittelbar mit einer ersten Welle (18a), umfassend ein erstes und ein zweites Festrad (19a, 19b), verbunden oder verbindbar ist.
  7. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zahnrad (6a) kleiner als das zweite Zahnrad (6b) ausgebildet ist.
  8. Kraftfahrzeug mit einer ersten und zweiten Antriebsachse (12a, 12b) sowie mit einer Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
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