DE102017128433A1 - Antriebsanordnung für ein Hybridfahrzeug - Google Patents

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Andrea Reichert
Martin Dressel
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsanordnung für ein Hybridfahrzeug, mit einem Elektromotor, wenigstens einem Nebenaggregat und einem Getriebe, das ein Getriebegehäuse, einen ersten von außen angetriebenen Leistungseingang, einen zweiten Leistungseingang einen ersten Leistungsausgang und einen zweiten Leistungsausgang umfasst, wobei über das Getriebe die seitens einer Brennkraftmaschine in den ersten Leistungseingang eingekoppelten und die seitens des Elektromotors in den zweiten Leistungseingang eingekoppelten Leistungsbeiträge auf den Leistungsausgang geführt werden, hierbei zumindest das Übersetzungsverhältnis zwischen dem ersten Leistungseingang und dem Leistungsausgang schaltbar veränderbar ist, das Nebenaggregat innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet ist, die Antriebsanordnung einen ersten Leistungsabgriffsweg bereitstellt, über welchen das wenigstens eine Nebenaggregat mit einem zum ersten Leistungsausgang führenden Leistungstransferweg koppelbar ist, und das Getriebe einen zweiten Leistungsabgriffsweg bereitstellt, über welchen das wenigstens eine Nebenaggregat mit dem Elektromotor koppelbar ist und ein erstes, ein zweites und ein drittes jeweils im Getriebegehäuse aufgenommenes Schaltelement vorgesehen sind, zur Abstimmung des Leistungstransfers zwischen dem Nebenaggregat, dem Elektromotor und dem ersten Leistungsausgang des Getriebes.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsanordnung die in bestimmungsgemäß verbautem Zustand einen Bestandteil eines Antriebssystems für ein Hybridfahrzeug bildet und dabei einen Elektromotor und Nebenaggregate sowie ein Getriebe mit einem Getriebegehäuse, einem Leistungseingang für eine Brennkraftmaschine und einem Leistungsausgang umfasst, wobei über das Getriebe der seitens des Elektromotors bereitgestellte Leistungsbeitrag sowie der seitens einer Brennkraftmaschine bereitgestellte Leistungsbeitrag auf den Leistungsausgang geführt werden und hierbei zumindest das Übersetzungsverhältnis zwischen dem der Brennkraftmaschine zugeordneten Leistungseingang und dem Leistungsausgang schaltbar veränderbar ist.
  • Aus DE 101 33 695 A1 ist eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug bekannt, die eine Brennkraftmaschine und ein durch dieses angetriebenes Doppelkupplungsgetriebe umfasst, wobei an das Getriebe ein Elektromotor angebunden ist über welchen das Kraftfahrzeug auch im rein elektromotorischen Betriebsmodus betrieben werden kann. Die Antriebsanordnung umfasst ein Nebenaggregat das zu einer Rotorwelle des Elektromotors gleichachsig angeordnet ist und mit dieser Rotorwelle über ein Schaltelement schaltbar verbindbar ist.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanordnung der obengenannten Art für ein Hybridfahrzeug zu schaffen, die sich durch einen vorteilhaft realisierbaren Gesamtaufbau auszeichnet und deren Betrieb unter energetischen Gesichtspunkten Vorteile gegenüber bisherigen Bauformen bietet.
  • Erfindungsgemäße Lösung
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit:
    • - einem Elektromotor,
    • - wenigstens einem Nebenaggregat und
    • - einem Getriebe, das ein Getriebegehäuse, einen ersten Leistungseingang, einen zweiten Leistungseingang, einen ersten nach außen führenden Leistungsausgang und einen zweiten Leistungsausgang umfasst, wobei
    • - über das Getriebe der seitens einer Brennkraftmaschine in den ersten Leistungseingang eingekoppelte Leistungsbeitrag über einen ersten Leistungstransferweg auf den ersten Leistungsausgang geführt wird,
    • - über das Getriebe der seitens des Elektromotors in den zweiten Leistungseingang eingekoppelte Leistungsbeitrag über einen zweiten Leistungstransferweg ebenfalls auf den ersten Leistungsausgang geführt wird,
    • - hierbei zumindest das Übersetzungsverhältnis zwischen dem ersten Leistungseingang und dem ersten Leistungsausgang schaltbar veränderbar ist,
    • - das Nebenaggregat in das Getriebegehäuses eingebunden und an den zweiten Leistungsausgang angekoppelt ist,
    • - die Antriebsanordnung einen ersten im Getriebegehäuse verlaufenden Leistungsabgriffsweg mit einem ersten Schaltelement bereitstellt, über welchen das Nebenaggregat mit dem zum ersten Leistungsausgang führenden ersten Leistungstransferweg koppelbar ist,
    • - die Antriebsanordnung einen zweiten im Getriebegehäuse verlaufenden Leistungsabgriffsweg mit einem zweiten Schaltelement bereitstellt, über welchen das Nebenaggregat mit dem Elektromotor koppelbar ist und
    • - in dem Getriebe in dem zwischen dem zweiten Leistungseingang und dem ersten Leistungsausgang liegenden zweiten Leistungstransferweg ein drittes Schaltelement vorgesehen ist, über welches der der Elektromotor mit dem ersten Leistungsausgang schaltbar koppelbar ist.
  • Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine Antriebsanordnung zu schaffen, bei welcher ein Nebenaggregat das in ein Getriebegehäuse eingebunden ist über das Getriebe und dabei unter Umgehung des Elektromotors nach Maßgabe eines Steuerungskonzeptes im Roll- oder Bremsbetrieb des Fahrzeuges kinetische Energie mit hohem Wirkungsgrad abgreifen kann und bedarfsweise auch direkt durch den Elektromotor angetrieben werden kann.
  • Die Antriebsanordnung ist vorzugsweise derart aufgebaut, dass der Elektromotor einen Rotor mit einer Rotorwelle umfasst und dabei das Nebenaggregat zur Achse der Rotorwelle gleichachsig angeordnet ist. Es sind dann die Abtriebsseite des Elektromotors und die Antriebsseite des Nebenaggregats einander zugewandt. Das erste Schaltelement befindet sich vorzugsweise in einem axialen Zwischenbereich zwischen dem Elektromotor und dem Nebenaggregat.
  • Durch Ansteuerung des Getriebes ist dieses erfindungsgemäß in einem Betriebszustand betreibbar, in welchem bei Schubbetrieb des Fahrzeuges und Leistungsbedarf des Nebenaggregats die erforderliche Leistung des Nebenaggregats über den ersten Leistungsabgriffsweg unter Umgehung des Elektromotors aus dem Achsdifferential abgegriffen wird und der zweite Leistungsabgriffsweg hinsichtlich des Leistungstransfers zum Nebenaggregat passiv ist.
  • Der erste Leistungsabgriffsweg kann so gestaltet sein, dass dieser einen in Öl geführten Zugmitteltrieb umfasst. Der erste Leistungsabgriffsweg kann weiterhin so ausgelegt sein, dass das Nebenaggregat über den ersten Leistungsabgriffsweg mit einem Übersetzungsverhältnis an den Leistungsausgang des Getriebes angekoppelt ist, das niedriger ist, als das Übersetzungsverhältnis mit welchem die Rotorwelle an den Leistungsausgang des Getriebes angekoppelt ist. Dies bedeutet, dass im Schubbetrieb des Fahrzeuges das Nebenaggregat zumindest geringfügig langsamer läuft als der Elektromotor laufen würde, wenn er mit dem ersten Leistungsausgang gekoppelt wäre. Auf diesem Wege sichergestellt werden, dass bei Aktivierung des ersten Leistungsabgriffsweges bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit, die Antriebsdrehzahl des Nebenaggregats eine konstruktiv bedingte Höchstdrehzahl nicht überschreitet. Der erste Leistungsabgriffsweg kann auch so ausgelegt sein, dass das Nebenaggregat über den ersten Leistungsabgriffsweg mit einem Übersetzungsverhältnis an den Leistungsausgang des Getriebes angekoppelt ist, das höher ist, als das Übersetzungsverhältnis mit welchem die Rotorwelle an den Leistungsausgang des Getriebes angekoppelt ist. Dieser Ansatz ermöglicht es, zumindest Teilfunktionen des zweiten Schaltelements über eine Freilaufmechanik zu realisieren.
  • Das erste Schaltelement kann hinsichtlich seines inneren Aufbaus so ausgebildet sein, dass über dieses der erste Leistungsabgriffsweg reib- oder formschlüssig schließbar und auftrennbar ist. In das zweite Schaltelement ist eine Mechanik eingebunden, die bewirkt, dass über das zweite Schaltelement der zweite Leistungsabgriffsweg komplementär zum Schaltzustand des ersten Schaltelements auftrennbar und schließbar ist. In das dritte Schaltelement ist eine Mechanik eingebunden, die bewirkt, dass über das dritte Schaltelement der zweite Leistungstransferweg zwischen dem Elektromotor und dem ersten Leistungsausgang auftrennbar und schließbar ist. Dieser Aufbau ermöglicht es, das erste und das dritte Schaltelement in einen Übertragungszustand zu schalten und das zweite Schaltelement in einen Entkoppelungszustand zu schalten. In diesem Systemzustand kann im Schubbetrieb des Fahrzeuges das Nebenaggregat zunächst direkt mechanisch angetrieben werden und weitere überschüssige kinetische Energie im Elektromotor rekuperiert werden, wobei die Rekuperationsleistung des Elektromotors durch Ansteuerung desselben einstellbar ist. Bei Entfall des Leistungsbedarfs des Nebenaggregats kann dieses durch Ansteuerung des ersten Schaltelements abgekoppelt werden und die Rekuperation über den Elektromotor fortgesetzt werden. Etwaige Lastwechseleffekte können durch Ansteuerung des Elektromotors kompensiert werden. Weiterhin ist es möglich, für die Phasen des Schaltzustandswechsels der Schaltelemente temporär den Elektromotor so anzusteuern, dass im Zeitpunkt des Einkoppelns, oder des Auskoppelns möglichst geringe Lastmomente von den Schaltelementen zu übertragen sind. Die drei Schaltelemente können so in die Antriebsanordnung eingebunden sein, dass sich diese auf einer Achse befinden und hierbei Verzweigungskupplungen auf Zahn- oder Zugmittelräder sowie Durchgangskupplungen zwischen Ein- und Ausgangswellenabschnitten bilden.
  • Das zweite Schaltelement kann auch so ausgebildet sein, dass dieses einen Freilauf umfasst. Über diesen Freilauf kann dann erreicht werden, dass der über den ersten Leistungsabgriffsweg erfolgende Antrieb des Nebenaggregats die Rotorwelle des Elektromotors „überholen“ kann und der Elektromotor dabei keine Bremswirkung entfaltet.
  • Beim Öffnen des dritten Schaltelements und damit einhergehender Auftrennung der Antriebsverbindung zwischen der Rotorwelle des Elektromotors und dem Doppelkupplungsgetriebe kann das im Getriebgehäuse aufgenommene Nebenaggregat direkt über das zweite Schaltelement und den zweiten Leistungsabgriffsweg durch den Elektromotor angetrieben werden.
  • Das erste Schaltelement ist vorzugsweise als elektrisch ansteuerbares Kupplungselement ausgebildet, das nur im Rahmen des Schaltzustandswechsels aktiviert werden muss und den dann eingestellten Schaltzustand stromlos beibehält. Das erste Schaltelement ist dabei wiederum vorzugsweise als reibschlüssig einrückende Kupplung ausgebildet, die unter Last und ohne Synchronisationsbedarf geschaltet werden kann.
  • Die Antriebsanordnung ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass der erste Leistungsabgriffsweg über das erste Schaltelement kinematisch an eine Getriebewelle ankoppelbar ist. Der erste Leistungsabgriffsweg kann in vorteilhafter Weise so ausgebildet sein, dass dieser einen Umschlingungstrieb, eine Stirnradstufe oder eine Stirnräderkette umfasst. Der Umschlingungstrieb kann dabei in vorteilhafter Weise innerhalb des Getriebegehäuses in dessen Schmierstoffkreis eingebunden sein. Der Umschlingungstrieb umfasst vorzugsweise ein Laufrad das im Getriebegehäuse auf einem Wellenabschnitt, insbesondere einer Getriebeeingangswelle sitzt. Zudem umfasst der Umschlingungstrieb dann vorzugsweise ein weiteres Laufrad das gleichachsig zur Eingangswelle des Aggregats und gleichachsig zur Rotorwelle des Elektromotors angeordnet ist. In diesem weiteren Laufrad sitzt vorzugsweise das erste Schaltelement und schafft eine Koppelstelle mit schaltbar aufhebbarem und schaltbar herbeiführbarem Koppelungszustand zwischen dem Laufrad und der Aggregatseingangswelle.
  • Der Elektromotor ist vorzugsweise derart in die Antriebsanordnung eingebunden, dass die Achse eines Rotors des Elektromotors zu einer ersten Antriebswelle des Getriebes parallel und zu dieser radial versetzt angeordnet ist. Der Elektromotor kann in vorteilhafter Weise als Drehfeldmotor ausgebildet sein und einen mit Permanentmagneten bestückten Rotor aufweisen. Alternativ kann der Elektromotor auch einen hiervon abweichenden Aufbau aufweisen, z.B. als Asynchronmotor ausgebildet sein. Das Nebenaggregat befindet sich vorzugsweise in einem dem ersten Leistungseingang des Getriebes gegenüberliegenden Innenbereich des Getriebegehäuses.
  • Das Getriebe der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung ist vorzugsweise als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet und derart aufgebaut, dass sich die Doppelkupplungseinrichtung des Getriebes im Bereich des ersten Leistungseingangs, d.h. jener der Brennkraftmaschine zugewandten Seite befindet. Das Getriebegehäuse kann direkt starr an den Block der Brennkraftmaschine angebaut sein. Die Nebenaggregate können als eigenständige Baugruppen in das Getriebegehäuse eingesetzt oder als abschnittsweise in das Getriebegehäuse eintauchende Module an dieses angesetzt sein.
  • Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung eignet sich in besonders vorteilhafter Weise für den Einsatz in Hybridfahrzeugen bei welchen die E-Maschine im Getriebe angeordnet ist, oder zumindest abschnittsweise in dessen Gehäuse eintaucht und weitere Aggregate wie z.B. die Wasserpumpe, der Klimakompressor, und die Lenkhilfepumpe innerhalb des Getriebegehäuse angeordnet sind, oder ebenfalls zumindest abschnittsweise in dieses eintauchen. Diese Nebenaggregate können bei Stillstand des Verbrennungsmotors oder des entsprechenden Fahrzeugs dann bedarfsweise rein elektrisch betrieben werden. Die vorliegende Erfindung beinhaltet eine neuartige Anbindung der Nebenaggregate. So erfolgt die kinematische Ankoppelung der E-Maschine und der Nebenaggregate an die im Inneren des Getriebes verlaufenden leistungsführenden Übertragungswege in Verbindung mit „intelligenten“ Schaltelementen, welche es ermöglichen, die Nebenaggregate abhängig vom Betriebszustand des Fahrzeugs und/oder der Antriebsmotoren und/oder vom Batterieladezustand und/oder von äußeren Faktoren (z.B. Temperatur) unter Berücksichtigung von Regelstrategien immer im energieeffizientesten Modus zu betreiben. Dies wird dadurch gewährleistet, dass bei bewegtem Fahrzeug und/oder laufendem Verbrennungsmotor der Antrieb der Nebenaggregate über die Getriebewelle erfolgt. Dabei kann insbesondere im Roll- und Schubbetrieb des Fahrzeuges auch die kinetische Energie des Fahrzeugs genutzt werden. Außerdem weist der direkte mechanische Antrieb der Nebenaggregate deutliche Vorteile in der Gesamtwirkungsgradkette gegenüber rein elektrifizierten Aggregaten auf.
  • Bei stehendem Fahrzeug und/oder stehendem Verbrennungsmotor erfolgt der Antrieb elektrisch über die direkte Verbindung zum E-Motor die über das zweite Schaltelement an- und abgekoppelt wird. Dabei wird über das erste Schaltelement die Verbindung der Aggregate zur Getriebewelle gelöst, wodurch Reibungsverluste reduziert werden. Diese Betriebsweise ermöglicht die Bereitstellung von Komfortfunktionen wie Standklimatisierung bei stillstehendem Fahrzeug und/oder stillstehendem Verbrennungsmotor sowie auch von sicherheitsrelevanten Funktionen wie Lenkhilfeunterstützung bei bewegtem Fahrzeug mit gleichzeitig stillstehendem Verbrennungsmotor, z.B. im Segel- oder E-Betrieb.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Lösungskonzept sind bei einem Doppelkupplungsgetriebe, welches eingangsseitig mit einem Antriebsmotor, z.B. einer Verbrennungskraftmaschine, verbunden ist und das abtriebsseitig mit mindestens einer Fahrzeugachse verbunden ist, an einer beliebigen Position an einer der Getriebewellen und parallel zu dieser ein E-Motor/Generator und an einer weiteren beliebigen Position, vorzugsweise zur Achse des Elektromotors gleichachsig innerhalb des Getriebegehäuses ein Nebenaggregat wie ein Klimakompressor, eine Wasserpumpe, eine Servopumpe o.ä. angebunden.
  • Um einen möglichst effizienten Betrieb zu gewährleisten, empfiehlt sich die Anbindung von E-Maschine und Nebenaggregat(en) an der gleichen Welle und möglichst nahe beieinander. Dies ist jedoch nicht zwingend nötig.
  • Die E-Maschine kann in das Getriebegehäuse integriert, oder an dieses starr angesetzt sein. Die E-Maschine kann auch ein Gehäuseelement aufweisen das sich mit einem weiteren Abschnitt des Getriebegehäuses zu einem Motorgehäuse ergänzt. Das Nebenaggregat oder die Nebenaggregate sind innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet was eine platzsparende Bauweise ermöglicht und zusätzliche Abdichtungen von Wellendurchführungen nach außen vermeidet. Die Anbindung der E-Maschine und der Nebenaggregate an die Getriebewelle oder die Getriebewellen erfolgt dabei über Zahnräder oder alternativ über Ketten oder in Öl laufende Zahnriemen mit oder ohne zusätzliche Übersetzungsstufe. Die Schmierung der Übertragungs- und Verbindungselemente erfolgt über das Getriebeöl. Falls nötig , können die Ketten- und/oder Riementriebe mit konventionellen Führungs- und Spannschienen bzw. Umlenk- und Spannrollen ausgestattet sein. Die drei Schaltelemente können zu einer Baueinheit zusammengesetzt sein, die als solche vormontiert in das Getriebegehäuse eingesetzt wird und die entsprechenden Verzweigungs- und Durchgangswege bildet.
  • Die Anbindung der E-Maschine an die Getriebewelle erfolgt dabei über den zweiten Leistungstransferweg mit dem darin sitzenden dritten Schaltelement. Dieser zweite Leistungstransferweg umfasst vorzugsweise Zahnräder oder alternativ eine Kette oder einen in Öl laufenden Zahnriemen mit oder ohne zusätzliche Übersetzungsstufe. Die Schmierung dieser Verbindungselemente erfolgt über das Getriebeöl. Falls nötig, können die Ketten- oder Riementriebe mit konventionellen Führungs- und/oder Spannschienen bzw. Umlenk- und/oder Spannrollen ausgestattet sein.
  • Gleichzeitig besteht über den zweiten Leistungsabgriffsweg eine direkte, jedoch schaltbare Verbindung zwischen E-Maschine und Nebenaggregat, z.B. über eine gemeinsame Welle oder eine zusätzliche Zwischenwelle welche durch das zweite Schaltelement schaltbar ist. Dieses zweite Schaltelement bietet die Möglichkeit, den Momentenfluß zwischen der E-Maschine und den Aggregaten zu unterbrechen oder herzustellen. Dieses zweite Schaltelement kann sowohl aktiv, z.B. Magnetkupplung, als auch passiv, z.B. Freilauf, koppelbar oder lösbar sein. Das zweite und vorzugsweise auch das erste Schaltelement sind innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet.
  • Alle Schaltelemente können konstante oder variable Über- oder Untersetzungsstufen enthalten, wie z.B. einen Planetenradsatz. Die Schaltelemente können gleichzeitig eine dämpfende oder entkoppelnde Wirkung auf den Antriebsstrang und/oder die Aggregate haben, z.B. mittels eines Feder-Dämpfer-Elements ähnlich einem ZMS. Die Schaltelemente können in den Zahnrädern / Riemenrädern / Kettenrädern, welche die E-Maschine und das Aggregat miteinander verbinden, integriert sein oder an anderer Stelle die Verbindung von Maschine zu Aggregat unterbrechen. Das zweite Schaltelement beinhaltet die Funktion, den Momentenfluss zwischen E-Maschine und dem im Getriebegehäuse liegenden Nebenaggregat zu unterbrechen.
  • Die Schaltzustände der Elemente werden entsprechend den unterschiedlichen Betriebszuständen des Fahrzeugs eingestellt wie nachfolgend in Verbindung mit den Figuren noch näher erläutert werden wird. Das vorzugsweise koaxial zur Rotorwelle angebundene Nebenaggregat kann ebenfalls mit weiteren Nebenaggregaten, z.B. mittels Ketten- oder Riemen-, insbesondere Zahnriementrieb, verbunden sein. Dabei können alle angebundenen Nebenaggregate an ihrer Antriebswelle zusätzlich ein weiteres Kupplungs- und/oder Dämpf- und/oder Entkopplungselement besitzen. Damit wird ein individueller Betrieb jedes einzelnen Aggregats abhängig vom Betriebszustand des Fahrzeugs und abhängig von den anderen Elementen ermöglicht. Gleichzeitig kann das Aggregat von Drehschwingungen des Antriebsstranges entkoppelt werden, was einen gleichmäßigeren und effizienteren Betrieb gewährleistet und/oder mögliche negative Auswirkungen des Anschaltvorganges auf den Triebstrang und damit indirekt auf das Fahrzeug vermeidet.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst diese auch ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit einer oben beschriebenen Antriebsanordnung bei welchem im Rahmen eines Schubbetriebs des Kraftfahrzeuges und gegebenem Leistungsbedarf des Nebenaggregats selbiges über den ersten Leistungsabgriffsweg angetrieben wird und bei Stillstand der Brennkraftmaschine oder des Fahrzeuges der erste Leistungsabgriffsweg zumindest abschnittsweise einen passiven Betriebszustand einnimmt und der Elektromotor das Nebenaggregat über den über das zweite Schaltelement schaltbar aktivierbaren zweiten Leistungsabgriffsweg antreibt.
  • Figurenliste
  • 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 Aufbaues einer Antriebsanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung mit einem Doppelkupplungsgetriebe und dabei zur ersten Antriebswelle des Getriebes achsparallel angeordnetem Elektromotor und zur Rotorwelle des Elektromotors gleichachsig und innerhalb des Getriebegehäuses angeordnetem Nebenaggregat;
    • 2 eine zweite Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaues einer Antriebsanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit einem Doppelkupplungsgetriebe und dabei zur ersten Antriebswelle wiederum achsparallel angeordnetem Elektromotor, sowie einem im Getriebegehäuse angeordneten Nebenaggregat dessen Eingangswelle zur Rotorwelle des Elektromotors gleichachsig angeordnet ist, wobei ein Umschlingungstrieb vorgesehen ist, dessen Zugmittel das Antriebsrad eines weiteren Nebenaggregats umgreift;;
    • 3 eine dritte Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaues einer Antriebsanordnung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung mit einem Doppelkupplungsgetriebe und dabei zur ersten Antriebswelle wiederum achsparallel angeordnetem Elektromotor, sowie einem innerhalb des Getriebegehäuses angeordnetem Nebenaggregat.
    • 4 eine vierte Schemadarstellung zur weiteren Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Konzepts, insbesondere hinsichtlich der Leistungsabgriffswege und Leistungstransferwege und der Wirkungsweise der Schaltelemente oder Freiläufe.
  • Ausführliche Beschreibung der Figuren
  • Die Darstellung nach 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung für ein Hybridfahrzeug. Diese Antriebsanordnung umfasst einen Elektromotor E, wenigstens ein Nebenaggregat AUX und ein Getriebe G. Das Getriebe G umfasst ein Getriebegehäuse GH, einen ersten von außen zugänglichen Leistungseingang PD1, einen zweiten Leistungseingang PD2, einen ersten nach außen führenden Leistungsausgang PO1 sowie einen zweiten, im Getriebegehäuse liegenden Leistungsausgang PO2 zum Antrieb des Nebenaggregats AUX.
  • Die Antriebsanordnung ist derart aufgebaut, dass über das Getriebe G die seitens einer Brennkraftmaschine BK in den ersten Leistungseingang PD1 eingekoppelten und die seitens des Elektromotors E in den zweiten Leistungseingang PD2 eingekoppelten Leistungsbeiträge P1, P2 durch sich zum Teil überlagernden Leistungstransferwege PW1, PW2 auf den ersten Leistungsausgang PO1 geführt werden, wobei hierbei zumindest das Übersetzungsverhältnis zwischen dem ersten Leistungseingang PD1 und dem Leistungsausgang PO1 schaltbar veränderbar ist.
  • Der Elektromotor E ist in das Getriebegehäuse GH eingebunden oder sitzt zumindest im Bereich des Kopfendes der Motorwelle R1 abschnittsweise in einem von dem Getriebegehäuse GH definierten Gehäuseinnenraum. Das Nebenaggregat AUX ist innerhalb des Getriebegehäuses GH angeordnet oder an dieses unter Erweiterung des Getriebegehäuseinnenraumes angesetzt.
  • Die Antriebsanordnung stellt einen ersten inneren Leistungsabgriffsweg PT1 bereit, über welchen das wenigstens eine Nebenaggregat AUX mit einem zum Leistungsausgang PO1 führenden ersten Leistungstransferweg PW1 koppelbar ist. Zudem stellt das Getriebe einen zweiten inneren Leistungsabgriffsweg PT2 bereit, über welchen das wenigstens eine Nebenaggregat AUX mit dem Elektromotor E kinematisch koppelbar ist.
  • Der Elektromotor E umfasst einen Rotor R und eine Rotorwelle R1 und das Nebenaggregat AUX ist zur Achse XE der Rotorwelle R gleichachsig angeordnet. Der erste Leistungsabgriffsweg PT1 umfasst einen Umschlingungstrieb mit einem Zugmittel Z1. Das Zugmittel Z1 ist um ein erstes Laufrad W1 und um ein zweites Laufrad W2 geführt. Das Nebenaggregat AUX ist über den ersten Leistungsabgriffsweg PT1 mit einem Übersetzungsverhältnis an den ersten Leistungsausgang PO1 des Getriebes G angekoppelt, das niedriger ist, als das Übersetzungsverhältnis mit welchem die Rotorwelle R an den Leistungsausgang PO1 des Getriebes G angekoppelt ist.
  • Das erste Schaltelement S1 ist derart ausgebildet, dass über dieses der erste Leistungsabgriffsweg PT1 schließbar und auftrennbar ist. Das zweite Schaltelement S2 ist bei diesem Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, dass über dieses der zweite Leistungsabgriffsweg PT2 schließbar und auftrennbar ist. Das erste Schaltelement S1 sitzt hier auf einer Zusatzgeräteantriebswelle DS3 und koppelt das erste Laufrad W1 mit der Zusatzgeräteantriebswelle DS3 oder trennt es kinematisch von dieser. Das zweite Schaltelement S2 ist derart ausgebildet, dass dieses die Antriebsverbindung zwischen der Zusatzgeräteantriebswelle DS3 und dem zweiten Leistungseingang PD2 schließt und trennt.
  • Das erste Schaltelement S1 realisiert die oben genannte Schaltfunktion im Rahmen eines Umschaltschrittes. So wird ein in dem ersten Schaltelement S1 vorgesehenes Kupplungsglied aus einer ersten Position in eine zweite Position verlagert. In der ersten Position bewirkt das Kupplungsglied eine Koppelung des ersten Laufrades W1 mit der Zusatzgeräteantriebswelle DS3. In der zweiten Schaltstellung bewirkt das Kupplungsglied eine Abkoppelung des ersten Laufrades W1 von der Zusatzgeräteantriebswelle DS3.
  • Im zweiten Leistungstransferweg PW2 ist hier ein drittes Schaltelement S3 vorgesehen, über welches die Rotorwelle R schaltbar mit einer Antriebswelle GW1 des Getriebes G koppelbar ist. Der zweite Leistungstransferweg PW2 und der zweite Leistungsabgriffsweg PT2 sind abschnittsweise überlagert. In das zweite Schaltelement S2 kann ein Freilauf eingebunden sein der es ermöglicht, dass die vom zweiten Schaltelement S2 zum Aggregat AUX weiter führenden Getriebeorgane, insbesondere Wellen, den Rotor R des Elektromotors E überholen können. Das erste Schaltelement S1 kann auch in dem zweiten Laufrad W2 oder einer anderweitig geeigneten Position im ersten Leistungsabgriffsweg PT1 sitzen.
  • Der Begriff „Leistungsabgriffsweg“ oder „Leistungstransferweg“ beschreibt im Kontext der vorliegenden Beschreibung ein Getriebeorgan, oder ein Gruppe von kinematisch gekoppelten Getriebeorganen, das bzw. die sich im Rahmen des Betriebs der Antriebsanordnung bewegt/bewegen, insbesondere mit einem Lastmoment rotieren oder als Zugmittel umlaufen und damit eine Leistung übertragen. Die Leistungsabgriffs- oder -transferwege können sich in einem Bauteil überlagern, so bildet z.B. die Zusatzgeräteantriebswelle DS3 Bestandteil des ersten Leistungsabgriffsweges PT1 und auch Bestandteil des zweiten Leistungsabgriffsweges PT2. Die Schaltelemente S1, S2 und S3 sitzen bevorzugt an Verzweigungsstellen der Leistungstransfer- und Leistungsabgriffswege und bewirken dass eben eine Leistungszufuhr oder ein Leistungsabgriff über einen durch den Schaltzustand des Schaltelements S1, S2 und S3 bestimmten Weg erfolgt.
  • Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist der erste Leistungsabgriffsweg PT1 über das erste Schaltelement S1 mit der Eingangswelle GW1 koppelbar. Der Elektromotor E ist derart in die Antriebsanordnung eingebunden, dass die Achse XE eines Rotors R des Elektromotors E zur Achse X1 der ersten Antriebswelle GW1 des Getriebes G parallel und zu dieser radial versetzt angeordnet ist. Das Nebenaggregat AUX weist eine Eingangswelle DS1 auf, die gleichachsig zur Achse XE des Rotors R ausgerichtet ist. Die kinematische Ankoppelung des Elektromotors E an den ersten Leistungstransferweg PT1 erfolgt auf einer dem Nebenaggregat AUX zugewandten Seite des Elektromotors E.
  • Das Nebenaggregat AUX ist in einem dem ersten Leistungseingang PD1 des Getriebes G gegenüberliegenden Innenbereich des Getriebegehäuses GH angeordnet. Im Bereich des ersten Leistungseingangs PD1 ist eine Doppelkupplungseinrichtung DK vorgesehen. Die Doppelkupplungseinrichtung DK umfasst eine erste Kupplung K1 und eine zweite Kupplung K2. Über die erste Kupplung K1 kann die erste Getriebewelle GW1 mit dem ersten Leistungseingang PD1 gekoppelt werden. Über die zweite Kupplung K2 kann die zweite Getriebewelle GW2 mit dem ersten Leistungseingang PD1 gekoppelt werden. Die zweite Getriebewelle GW2 ist als Hohlwelle ausgebildet und die erste Getriebewelle GW1 ist durch diese zweite Getriebewelle GW2 koaxial hindurchgeführt. Die erste Getriebewelle GW1 trägt Stirnräder W1S1, W1S2. Die zweite Getriebewelle GW2 trägt Stirnräder W2S1, W2S2. Die Stirnräder W1S1, W1S2, W2S1, W2S2 sind durch nicht weiter dargestellte Kupplungen und/oder Freiläufe mit den Wellen GW1, GW2 koppelbar, oder soweit ausreichend oder erforderlich mit diesen torsionsfest verbunden.
  • Das Getriebe G umfasst eine erste Abtriebswelle GW3 und eine zweite Abtriebswelle GW4. Die erste Abtriebswelle GW3 trägt Stirnräder W3S1, W3S2, W3S3, W3S4, W3S5 und W3S6. Diese Stirnräder W3S1, W3S2, W3S3, W3S4, W3S5 und W3S6 sind zumindest zum Teil durch hier nicht weiter dargestellte Kupplungen oder Freiläufe mit der ersten Abtriebswelle GW3 koppelbar. Die zweite Abtriebswelle GW4 trägt Stirnräder W4S1, W4S2, W4S3, W4S4. Auch diese Stirnräder W4S1, W4S2, W4S3, W4S4 sind zumindest zum Teil durch hier nicht weiter dargestellte Kupplungen oder Freiläufe mit der zweiten Abtriebswelle GW4 koppelbar.
  • Über die zweite Abtriebswelle GW4 erfolgt der Leistungstransfer auf ein Achsdifferential AD, das hier an den Leistungsausgang PO1 des Getriebes G angekoppelt ist. Über das Achsdifferential AD erfolgt eine Leistungsverzweigung auf Radantriebswellen RW1, RW2. Dieses Achsdifferentialgetriebe AD ist hier als Kegelraddifferentialgetriebe ausgebildet, es kann in vorteilhafter Weise auch als Stirnraddifferentialgetriebe ausgebildet sein. Das Differentialgetriebe AD ist hier als eigenständige Baugruppe ausgeführt, die an das eigentliche Getriebe G angebunden ist. Das Differentialgetriebe AD kann auch in das Getriebe G, insbesondere dessen Getriebegehäuse GH eingebunden sein.
  • Die oben genannten Stirnräder der beiden Antriebswellen und der beiden Abtriebswellen stehen in der in der Darstellung gezeigten Weise miteinander in Eingriff. Die Durchmesser der jeweiligen Zahnräder sind hier lediglich beispielhaft gewählt, Kupplungen und Freiläufe zwischen diesen Stirnrädern und den entsprechenden Wellen sind nicht dargestellt. Hinsichtlich der Funktionsweise eines Doppelkupplungsgetriebes wird insoweit auf den Stand der Technik verwiesen.
  • Das erste Schaltelement S1 ist hier derart ausgebildet, dass über dieses der erste im Getriebegehäuse verlaufende Leistungsabgriffsweg PT1 getrennt oder geschlossen werden kann. Das zweite Schaltelement S2 ist derart ausgelegt, dass bei Schließen des ersten Leistungsabgriffsweges PT1 das Nebenaggregat AUX an sich von dem Elektromotor E abgekoppelt werden kann, d.h. der Elektromotor E kann in diesem Zustand keine Leistung zum Aggregat AUX übertragen und wird über den ersten Leistungsabgriffsweg PT1 auch nicht mitgeschleppt. Das dritte Schaltelement S3 ist derart ausgebildet, dass über dieses die Antriebsverbindung zwischen dem Elektromotor E und dem ersten Leistungsausgang PO1 trennbar und schließbar ist. Es sind auch im wesentlichen gleichwirkende aufeinander abgestimmte Abwandlungen der Schaltelemente S1, S2 und S3 möglich, die darauf ausgelegt sind, einen direkten reinmechanischen Antrieb der Nebenaggregate AUX im Schubbetrieb des Fahrzeugs ohne Mitschleppen des Elektromotors E zu ermöglichen und zudem einen rein elektrischen Betrieb der Nebenaggregate direkt durch den Elektromotor E zu ermöglichen.
  • Die Antriebsverbindung zwischen dem dritten Schaltelement S3 und dem ersten Leistungsausgang PO1 wird hier durch eine Stirnräderkette bewerkstelligt, die ein erstes über das dritte Schaltelement S3 schaltbar an die Rotorwelle R1 ankoppelbares Stirnrad W5S1, ein mit diesem in Eingriff stehendes Stirnrad W5S2, und ein weiteres Transferrad W5S3 umfasst, das in das auf der Ausgangswelle GW4 sitzende Stirnrad W4S4 eingreift.
  • Der Elektromotor E befindet sich in einem Zwischenbereich zwischen der Doppelkupplung DK und dem Nebenaggregat AUX. Der Elektromotor E ist bei diesem Ausführungsbeispiel vollständig in das Getriebegehäuse GH eingebunden. Er kann jedoch auch derart in die Antriebsanordnung eingebunden sein, dass dieser in einen durch das Getriebegehäuse GH definierten Aufnahmebereich eintaucht und dann noch ein Restgehäuse umfasst, das an das Getriebegehäuse GH angeflanscht wird.
  • Über den ersten Leitungsabgriffsweg PT1 kann das Nebenaggregat AUX unter Umgehung des Elektromotors E mit dem ersten Leistungsausgang PO1 des Getriebes G gekoppelt werden. Der erste Leistungsabgriffsweg PT1 verläuft vollständig innerhalb des Getriebegehäuses GH.
  • Für das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel gelten die obigen Ausführungen sinngemäß. In gleicher Weise wie bei der Ausführungsform nach 1 ist hier der erste Leistungsabgriffsweg PT1 direkt auf die erste Getriebewelle GW1 geführt. Der erste Leistungsabgriffsweg PT1 umfasst hier wiederum die Zusatzgeräteantriebswelle DS3, das erste Laufrad W1, das Zugmittel Z1 und das zweite Laufrad W2, das auf der ersten Getriebeeingangswelle GW1 sitzt. Über das erste Schaltelement S1 kann der erste Leistungsabgriffsweg PT1 geöffnet oder geschlossen werden. In geöffnetem Zustand sitzt das erste Laufrad W1 passiv auf der Zusatzgeräteantriebswelle DS3 und überträgt kein Drehmoment. In geschlossenem Zustand des ersten Schaltelements S1 überträgt dieses ein Drehmoment zwischen dem ersten Laufrad W1 und der Zusatzgeräteantriebswelle DS3 und der erste Leistungsabgriffsweg PT1 wird aktiv. In diesem Zustand kann im Schubbetrieb des Fahrzeuges ein Leistungsrückfluss vom ersten Getriebeausgang PO1 auf die zweite Getriebeausgangswelle GW4 und von dieser auf die erste Getriebeeingangswelle GW1 erfolgen. Die erste Kupplung K1 der Doppelkupplung DK wird dabei geöffnet und die an der Getriebeeingangswelle GW1 anliegende Leistung kann über den ersten Leistungsabgriffsweg PT1 zum zweiten Leistungsausgang PO2 und von dort zum außerhalb des Getriebegehäuses GH liegenden Zusatzaggregat AUX zurückgeführt werden.
  • Das zweite Schaltelement S2 ist so ausgelegt, dass dieses die Zusatzgeräteantriebswelle DS3 und den Elektromotor E schaltbar an- und abkoppelt. Das dritte Schaltelement S3 kann geschlossen werden wenn im Schubbetrieb des Fahrzeugs die am ersten Leistungsausgang anliegende Leistung nicht vom Nebenaggregat aufgebraucht wird und ggf. eine raschere Fahrzeugverzögerung gefordert wird. In diesem Schaltzustand wird dann der Elektromotor E in einem Rekuperationsmodus betrieben, wobei hierbei die Rekuperationsleistung z.B. über den Erregerfeldaufbau in dem Elektromotor E dosiert gesteuert werden kann.
  • Die kinematische Koppelung des Elektromotors E mit dem ersten Leistungsausgang PO1 erfolgt über das dritte Schaltelement S3 und einem durch dieses überbrückten Abschnitt des zweiten Leistungsabgriffsweges PW2. Das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Rotor R des Elektromotors E und dem ersten Leistungsausgang PO1 ist größer als das Übersetzungsverhältnis zwischen der Zusatzgeräteantriebswelle DS3 und dem ersten Leistungsausgang PO1. Im Schubbetrieb dreht damit bei geschlossenem drittem Schaltelement S3, geöffnetem zweitem Schaltelement S2 und geschlossenem ersten Schaltelement S1 die Zusatzgeräteantriebswelle DS3 langsamer als die Welle des Rotors R.
  • Der Elektromotor E befindet sich vorzugsweise so wie hier dargestellt in einem Zwischenbereich zwischen der Doppelkupplung DK und dem Nebenaggregat AUX. Der Elektromotor E ist bei diesem Ausführungsbeispiel vollständig in das Getriebegehäuse GH eingebunden. Er kann jedoch auch derart in die Antriebsanordnung eingebunden sein, dass dieser in einen durch das Getriebegehäuse GH definierten Aufnahmebereich eintaucht und dann noch ein Restgehäuse umfasst, das an das Getriebegehäuse GH angeflanscht wird.
  • Das bei diesem Ausführungsbeispiel vorgesehene zweite Nebenaggregat AUX2 ist an den ersten Leistungstransferweg PT1 und den zweiten Leistungstransferweg PT2 angekoppelt. Dies wird im vorliegenden Beispiel erreicht, indem das Zugmittel Z1 über das erste Antriebsrad W1, das zweite Antriebsrad W2 und auch über ein drittes Antriebsrad W3 geführt ist, das auf einer Eingangswelle des zweiten Nebenaggregats AUX2 sitzt.
  • Beide Nebenaggregate AUX, AUX2 sind außerhalb des Getriebegehäuses GH angeordnet. Eines der beiden Nebenaggregate AUX, AUX2 - hier das erste Nebenaggregat AUX - ist derart kinematisch in die Antriebsanordnung eingebunden, dass dessen Eingangswelle DS1 mit der Rotorachse XE des Rotors R fluchtet. Das zweite Nebenaggregat AUX2 ist achsparallel zum ersten Nebenaggregat AUX angeordnet. Beide Nebenaggregate AUX, AUX2 befinden sich auf einer dem Leistungseingang PD1 abgewandten Seite der Doppelkupplung DK. Der Elektromotor E ist im Getriebegehäuse G angeordnet und derart ausgerichtet, dass dessen Rotorachse XE zur Getriebeachse X parallel verläuft. Das zweite Nebenaggregat AUX2 ist über ein weiteres Schaltelement S4 schaltbar an den ersten Leitungsabgriffsweg PT1 ankoppelbar und von diesem abkoppelbar.
  • Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen kann das zweite Schaltelement S2, auch als Freilauf, oder auch als schaltbar sperrbarer, oder schaltbar komplett abkoppelbarer Freilauf ausgebildet sein. Insbesondere bei der Einbindung von Freilauffunktionen in die Schaltelemente S1, S2, können diese so ausgelegt sein, dass die Freilauffunktion selektiv aufhebbar ist und über das Schaltelement S1, S2, ein leistungsführender Zusammenschluss der im Schaltelement S1, S2, verlaufenden Leistungstransferwege erfolgt, oder die Leistungsübertragung auch vollständig aufhebbar ist, wenn z.B. am Nebenaggregat AUX kein Leistungsbedarf besteht.
  • Die Darstellung nach 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung für ein Hybridfahrzeug. Diese Antriebsanordnung umfasst einen Elektromotor E, wenigstens ein Nebenaggregat AUX und ein Getriebe G. Das Getriebe G umfasst ein Getriebegehäuse GH, einen ersten von außen zugänglichen Leistungseingang PD1, einen zweiten im Getriebegehäuse GH liegenden inneren Leistungseingang PD2 und einen nach außen ersten führenden Leistungsausgang PO1.
  • Die Antriebsanordnung ist derart aufgebaut, dass über das Getriebe G die seitens einer Brennkraftmaschine BK in den ersten Leistungseingang PD1 eingekoppelten und die seitens des Elektromotors E in den zweiten Leistungseingang PD2 eingekoppelten Leistungsbeiträge P1, P2 auf den ersten Leistungsausgang PO1 geführt werden, wobei hierbei zumindest das Übersetzungsverhältnis zwischen dem ersten Leistungseingang PD1 und dem Leistungsausgang PO1 schaltbar veränderbar ist. Zudem sind der Elektromotor E und das Nebenaggregat AUX in das Getriebegehäuse GH eingebunden oder sie sitzen zumindest im Bereich ihrer An- und Abtriebsschnittstellen abschnittsweise in einem von dem Getriebegehäuse definierten Gehäuseinnenraum. Das Getriebe G stellt einen ersten inneren Leistungsabgriffsweg PT1 bereit, über welchen das wenigstens eine innenliegende Nebenaggregat AUX mit einem zum Leistungsausgang PO1 führenden Leistungstransferweg koppelbar ist. Zudem stellt das Getriebe einen zweiten inneren Leistungsabgriffsweg PT2 bereit, über welchen das wenigstens eine Nebenaggregat AUX mit dem Elektromotor E kinematisch koppelbar ist.
  • Der Elektromotor E umfasst eine Rotorwelle R1 und das Nebenaggregat AUX ist zur Achse XE der Rotorwelle R1 gleichachsig angeordnet ist. Der erste Leistungsabgriffsweg PT1 umfasst einen Umschlingungstrieb mit einem Zugmittel Z1. Das Zugmittel Z1 ist um ein erstes Laufrad W1 und um ein zweites Laufrad W2 geführt. Das Nebenaggregat AUX ist über den ersten Leistungsabgriffsweg PT1 mit einem Übersetzungsverhältnis an den Leistungsausgang PO1 des Getriebes G angekoppelt, das niedriger ist, als das Übersetzungsverhältnis mit welchem die Rotorwelle R an den Leistungsausgang PO1 des Getriebes G angekoppelt ist.
  • Abweichend von den Ausführungsformen nach den 1 und 2 ist hier der Elektromotor E in einem der Doppelkupplung DK benachbarten Bereich mit der ersten Getriebeabtriebswelle GW3 gekoppelt. Hierzu steht das auf dem dritten Schaltelement S3 sitzende und über das dritte Schaltelement S3 mit der Rotorwelle R1 koppelbare Stirnrad W5S1 mit einem Zwischenrad W5S2 in Eingriff das in das Stirnrad W3S2 der ersten Abtriebswelle GW3 eingreift. Das zweite Schaltelement S2 über welches die direkte Antriebsverbindung zwischen dem E-Motor und dem Nebenaggregat AUX herstellbar oder aufhebbar ist, befindet sich axial zwischen dem ersten und dem dritten Schaltelement S1, S3 innerhalb des Axialniveaus der zweiten Getriebeeingangswelle GW2. Der Elektromotor E befindet sich in Nachbarschaft des Doppelkupplungsgetriebes DK und dringt in einer dem Nebenaggregat AUX abgewandten Richtung axial die erste Kupplung K1 hinaus. Anstelle durch das Laufrad W2, Das Zugmittel Z1 und das auf dem ersten Schaltelement S1 sitzenden Laufrads W1 kann der erste Leistungsabgriffsweg PT1 auch durch eine Stirnradkette realisiert sein.
  • Die Darstellung nach 4 veranschaulicht den Aufbau und die Funktionsweise der Antriebsanordnung für ein Hybridfahrzeug nach den oben beschriebenen 1 und 2. Wie oben ausgeführt umfasst die Antriebsanordnung einen Elektromotor E, wenigstens ein Nebenaggregat AUX und ein Getriebe G. Das Getriebe G umfasst ein Getriebegehäuse GH, einen ersten von außen zugänglichen Leistungseingang PD1, einen zweiten im Getriebegehäuse GH liegenden inneren Leistungseingang PD2, einen ersten nach außen führenden Leistungsausgang PO1 und einen zweiten im Getriebegehäuse GH innen liegenden Leistungsausgang P02.
  • Über das Getriebe G werden die seitens der Brennkraftmaschine BK in den ersten Leistungseingang PD1 eingekoppelten und die seitens des Elektromotors E in den zweiten Leistungseingang PD2 eingekoppelten Leistungsbeiträge auf den Leistungsausgang PO1 und von diesen auf ein Achsdifferential AD geführt. Über das Getriebe G ist das Übersetzungsverhältnis zwischen dem ersten Leistungseingang PD1 und dem Leistungsausgang PO1 schaltbar veränderbar. Der Elektromotor E ist im Inneren des Getriebegehäuses GH aufgenommen. Das Nebenaggregat AUX ist ebenfalls im Inneren des Getriebegehäuses GH angeordnet. Das Getriebe G stellt einen ersten Leistungsabgriffsweg PT1 bereit, über welchen das wenigstens eine Nebenaggregat AUX über den zweiten Leistungsausgang PO2 mit einem ersten zum Leistungsausgang PO1 führenden Leistungstransferweg zur Schaffung einer rein mechanischen Antriebsverbindung koppelbar ist. Das Getriebe G stellt zudem einen zweiten Leistungsabgriffsweg PT2 bereit, über welchen das wenigstens eine Nebenaggregat AUX innerhalb des Getriebegehäuses GH in der Art eines energetischen Bypasses an der Kernmechanik des Doppelkupplungsgetriebes vorbei mit dem Elektromotor E kinematisch koppelbar ist.
  • Die Antriebsanordnung ist derart gestaltet, dass der erste Leistungsabgriffsweg PT1 ein erstes Schaltelement S1 umfasst, über welches der erste Leistungsabgriffsweg PT1 schaltbar schließbar und schaltbar auftrennbar ist. Der zweite Leistungsabgriffsweg PT2 umfasst ein zweites Schaltelement S2, über welches der zweite Leistungsabgriffsweg PT2 schaltbar schließbar und schaltbar auftrennbar ist.
  • In einem zwischen dem ersten Leistungseingang PD1 und dem ersten Leistungsausgang PO1 liegenden ersten Leistungstransferweg PW1 ist über eine Doppelkupplungsgetriebemechanik das Übersetzungsverhältnis schaltbar veränderbar. Der Elektromotor E ist über einen zweiten Leistungstransferweg PW2 mit dem ersten Getriebeausgang PO1 gekoppelt. Der erste Leistungstransferweg PW1 und der zweite Leistungstransferweg PW2 überlagern sich in einigen Getriebeorganen des Getriebes G und münden über den ersten Leistungsausgang PO1 in das Achsdifferentialgetriebe AD. In den zweiten Leistungstransferweg PW2 ist das dritte Schaltelement S3 eingebunden und ermöglicht eine Auftrennung oder Schließung dieses zweiten Leistungstransferweges PW2.
  • Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist der erste Leistungsabgriffsweg PT1 über das erste Schaltelement S1 mit einer ersten Getriebewelle GW1 koppelbar. Der zweite Leistungsabgriffsweg PT2 erstreckt sich zwischen dem Nebenaggregat AUX und dem Elektromotor E. Über das dritte Schaltelement S3 ist die Antriebsverbindung zwischen dem zweiten Leistungseingang PD2 und dem ersten Leistungsausgang PO1 schaltbar aufhebbar.
  • Die Schaltelemente S1, S2, S3 liegen innerhalb des Getriebegehäuses GH und werden über eine elektronische Steuereinrichtung nach Maßgabe verschiedenster Fahrzeugbetriebsparameter und ggf. weiteren Daten, z.B. Informationen zum Straßenverlauf und der Routenplanung angesteuert. Für die in der Tabelle T1 dargestellten Betriebszustände nehmen dabei die Schaltelemente S1, S2 und S3 die in der Tabelle T2 angegebenen Schaltzustände an.
  • Über das erste Schaltelement S1 kann eine direkte mechanische Antriebsverbindung zwischen einem Organ des Doppelkupplungsgetriebes und dem in das Getriebegehäuse GH eingebundenen Nebenaggregat AUX hergestellt oder aufgehoben werden. Über das zweite Schaltelement S2 kann eine direkte mechanische Antriebsverbindung zwischen dem Elektromotor und dem Nebenaggregat AUX hergestellt oder aufgehoben werden. Über das dritte Schaltelement S3 kann eine direkte mechanische Antriebsverbindung zwischen dem Elektromotor E und einem Ausgang des Doppelkupplungsgetriebes DK hergestellt oder aufgehoben werden.
  • Bei Betrieb der Antriebsanordnung in einem Schaltzustand in welchem das erste Schaltelement S1 aufhebt und das zweite Schaltelement S2 die Antriebsverbindung zulässt, wird das Nebenaggregat AUX direkt durch den Elektromotor E angetrieben. Der Elektromotor E wird in diesem Modus auf den Leistungsbedarf des Nebenaggregats abgestimmt betrieben, so wird der Elektromotor E im Falle der Auslegung des Nebenaggregats als Lenkhilfepumpe so betrieben, dass die Lenkhilfepumpe lediglich einen hinreichenden Ölstrom fördert. Im Falle der Auslegung des Nebenaggregats als Umwälzpumpe wird der Elektromotor E so angesteuert, dass die Förderleistung der Umwälzpumpe den entsprechenden Anforderungen gerecht wird. Beim Öffnen des zweiten Schaltelements S2 und des dritten Schaltelements S3 sowie Schließen des ersten Schaltelements S1 wird eine Antriebsverbindung zwischen dem Nebenaggregat AUX und dem Getriebeausgang PO1 hergestellt und das Nebenaggregat AUX kann durch die Brennkraftmaschine BK oder durch die Schubleistung am Achsdifferential AD betrieben werden. Bei der Ansteuerung der Schaltelemente S1, S2, S3 können hierbei Gesetzmäßigkeiten berücksichtigt werden, die z.B. im Schubbetrieb des Fahrzeuges und bei Leistungsbedarf der Nebenaggregate AUX eine direkte mechanische Antriebsverbindung der Nebenaggregate AUX mit dem Leistungsausgang PO1 des Getriebes G priorisieren und damit Konversionsverluste im Rekuperationsbetrieb des Elektromotors E vorrangig vermeiden und einen generatorischen Betrieb des Elektromotors E erst veranlassen, wenn die im Schubbetrieb zur Verfügung stehende mechanische Leistung den Leistungsbedarf der Nebenaggregate AUX übersteigt.
  • Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung wird vorzugsweise derart in einem Kraftfahrzeug verbaut, dass die Getriebewelle GW1 zur Fahrzeuglängsrichtung quer ausgerichtet ist. Das Nebenaggregat AUX befindet sich im Getriebegehäuse vorzugsweise in vertikaler Richtung oberhalb einer die Getriebewelle GW1 enthaltenden Fahrzeughorizontalebene. Das Nebenaggregat AUX oder die Nebenaggregate AUX, AUX2 können in Längsrichtung des Fahrzeuges vor oder hinter der Getriebeeingangswelle GW1 angeordnet sein. Hierbei können die Nebenaggregate so ausgerichtet sein, dass die auf deren Eingangswellen sitzenden Antriebsräder sich auf einer der Brennkraftmaschine abgewandten Seite der Aggregate befinden. Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung kann damit als insgesamt quer einzubauende Antriebseinrichtung ausgelegt werden, wobei die Koppelung der Brennkraftmaschine BK mit dem Getriebe G vorzugsweise auf der dem zweiten inneren Leistungsausgang PO2 abgewandten Seite des Getriebes G erfolgt. Im Zwischenbereich zwischen der Brennkraftmaschine BK und dem Getriebe G befindet sich dann vorzugsweise auch die Doppelkupplungseinrichtung DK. Der Elektromotor E kann abeichend von den obigen Darstellungen auch so in die Antriebsanordnung eingebunden werden, dass sich dieser in den Seitenbereich der Brennkraftmaschine BK hinein erstreckt.
  • 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 10133695 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Antriebsanordnung für ein Hybridfahrzeug, mit: - einem Elektromotor (E), - wenigstens einem Nebenaggregat (AUX) und - einem Getriebe (G), das ein Getriebegehäuse (GH), einen ersten Leistungseingang (PD1), einen zweiten Leistungseingang (PD2), einen nach außen führenden ersten Leistungsausgang (PO1) und einen innenliegenden zweiten Leistungsausgang (PO2) umfasst, - wobei über das Getriebe (G) der seitens einer Brennkraftmaschine (BK) in den ersten Leistungseingang (PD1) eingekoppelte Leistungsbeitrag über einen ersten Leistungstransferweg (PW1) zu dem ersten Leistungsausgang geführt wird, - der über den Elektromotor (E) in den zweiten Leistungseingang (PD2) eingekoppelte Leistungsbeitrag über einen zweiten Leistungstransferweg (PW2) auf den ersten Leistungsausgang (PO1) geführt wird und - hierbei zumindest das Übersetzungsverhältnis zwischen dem ersten Leistungseingang (PD1) und dem ersten Leistungsausgang (PO1) schaltbar veränderbar ist, - das Nebenaggregat (AUX) innerhalb des Getriebegehäuses (GH) angeordnet und an den inneren zweiten Leistungsausgang (PO2) angekoppelt ist, - die Antriebsanordnung einen ersten Leistungsabgriffsweg (PT1) mit einem ersten Schaltelement (S1) bereitstellt, über welchen das Nebenaggregat mit einem zum ersten Leistungsausgang (PO1) führenden und im Getriebegehäuse (GH) verlaufenden Leistungstransferweg (PT) koppelbar ist, - das Getriebe (G) einen zweiten Leistungsabgriffsweg (PT2) mit einem zweiten Schaltelement (S2) bereitstellt, über welchen das Nebenaggregat (AUX) mit dem Elektromotor (E) koppelbar ist und - in dem Getriebe in dem zweiten Leistungstransferweg (PW2) ein drittes Schaltelement (S3) vorgesehen ist, über welches der der Elektromotor (E) mit dem ersten Leistungsausgang (PO1) schaltbar koppelbar ist.
  2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor eine Rotorwelle umfasst und das Nebenaggregat (AUX) zur Achse (XE) der Rotorwelle gleichachsig angeordnet ist.
  3. Antriebsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das erste Schaltelement (S1), das zweite Schaltelement (S2) und das dritte Schaltelement (S3) in einem axialen Zwischenbereich zwischen dem Elektromotor (E) und dem Nebenaggregat (AUX) befinden.
  4. Antriebsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leistungsabgriffsweg (PT1) einen Umschlingungstrieb umfasst.
  5. Antriebsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Nebenaggregat (AUX) über den ersten Leistungsabgriffsweg (PT1) mit einem Übersetzungsverhältnis an den Leistungsausgang (PO1) des Getriebes (G) angekoppelt ist, das niedriger ist, als das Übersetzungsverhältnis mit welchem die Rotorwelle an den Leistungsausgang (PO1) des Getriebes angekoppelt ist.
  6. Antriebsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das der erste Leistungsabgriffsweg (PT1) vollständig innerhalb des Getriebegehäuses (GH) verläuft.
  7. Antriebsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (S1), das zweite und das dritte Schaltelement (S1,S2, S3) im Innenbereich des Getriebegehäuses (GH) angeordnet sind.
  8. Antriebsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (S2) einen Freilauf umfasst.
  9. Antriebsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (G) als Doppelkupplungsgetriebe ausgeführt ist.
  10. Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit einer Antriebsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem im Rahmen eines Schubbetriebs des Kraftfahrzeuges und gegebenem Leistungsbedarf des Nebenaggregats dieses über den ersten Leistungsabgriffsweg angetrieben wird.
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