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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug umfassend eine Schaltanordnung, zumindest eine Pumpenanordnung, eine elektrische Maschine sowie eine Schaltwelle, wobei die Schaltwelle mit einem Abtriebselement der elektrischen Maschine antriebswirksam verbunden ist, wobei die Schaltwelle mittels einer Aktuatoreinheit axial verschiebbar ausgebildet ist.
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Stand der Technik
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Das Dokument
DE 10 2012 003 415 A1 beschreibt beispielsweise eine Aktuatoranordnung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem Hydraulikkreis. Der Hydraulikkreis umfasst eine Pumpe, die mittels eines Elektromotors antreibbar ist. In einer bespielhaften Ausführungsvariante der in diesem Dokument beschriebenen Aktuatoranordnung ist eine Ausgangswelle des Elektromotors nicht starr mit einer Antriebswelle der Pumpe gekoppelt. Vielmehr ist die Ausgangswelle über eine Pumpen-Koppeleinrichtung mit der Antriebswelle koppelbar oder auch hiervon trennbar. Die Pumpen-Koppeleinrichtung kann dabei mit einer Schaltwalzen-Koppeleinrichtung in ein Koppeleinrichtungspaket integriert sein. Das Koppeleinrichtungspaket kann dabei so ausgestaltet sein, dass entweder die Schaltwalzen-Koppeleinrichtung oder die Pumpen-Koppeleinrichtung geschlossen ist, derart, dass die Ausgangswelle des Elektromotors mit der Schaltwalze oder mit der Antriebswelle der Pumpe gekoppelt ist.
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So ist es möglich den einen Elektromotor wahlweise zur Betätigung der Schaltwalze oder der Pumpe zu nutzen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine alternative Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug anzugeben, bei der über eine elektrische Maschine zumindest zwei Antriebsstrangkomponenten, nämlich eine Schaltanordnung sowie zumindest eine Pumpenanordnung, betätigt werden können.
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Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformender vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Schaltanordnung, zumindest eine Pumpenanordnung, eine elektrische Maschine sowie eine Schaltwelle.
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Die Schaltwelle ist mit einem Abtriebselement der elektrischen Maschine antriebswirksam verbunden und mittels einer Aktuatoreinheit axial verschiebbar ausgebildet. Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist die Schaltwelle über die Aktuatoreinheit in zumindest zweit Betriebspositionen, nämlich in eine erste Betriebsposition und in eine zweite Betriebsposition, überführbar. In der ersten Betriebsposition der Schaltwelle ist diese erfindungsgemäß antriebswirksam mit der Schaltanordnung verbunden. In der zweiten Betriebsposition der Schaltwelle ist diese antriebswirksam mit der Pumpenanordnung verbunden ist. D.h. die elektrische Maschine ist über die mittels der Aktuatoreinheit axial verschiebbare Schaltwelle wahlweise mit der Schaltanordnung oder mit der Pumpenanordnung koppelbar.
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Die Begrifflichkeit „axial“ beschreibt eine Richtung entlang oder parallel zu einer zentralen Drehachse der Schaltwelle.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung der Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug ermöglicht es zumindest zwei Antriebsstrangkomponenten, nämlich eine Schaltanordnung und eine Pumpenanordnung, mittels einer einzigen elektrischen Maschine wahlweise anzutreiben. Neben einem daraus resultierenden reduzierten Bauraumbedarf, können auch der Bauteil- und Montageaufwand und somit die Produktionskosten gesenkt werden.
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Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Schaltanordnung eine Zahnradsatzanordnung und eine Schaltwalze auf. Die elektrische Maschine ist in einer ersten Betriebsposition der Schaltwelle über diese antriebswirksam mit der Zahnradsatzanordnung verbunden, d.h. die elektrische Maschine ist über die Schaltwelle mit der Zahnradsatzanordnung koppelbar. Die Zahnradsatzanordnung ist wiederum antriebswirksam mit der Schaltwalze verbunden. So ist die elektrische Maschine in einer ersten Betriebsposition der Schaltwelle über diese und die Zahnradsatzanordnung antriebswirksam mit der Schaltwalze verbunden.
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Die Zahnradsatzanordnung weist im Wesentlichen ein oder mehrere Zahnräder unterschiedlicher Form, Größe und Bauart auf, die miteinander wirkverbunden sind. Unter „wirkverbunden“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Verbindung verstanden werden, die es ermöglicht Drehmoment zu übertragen.
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Die Aktuatoreinheit zur axialen Verschiebung der Schaltwelle weist vorzugsweise einen Elektromagneten auf.
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Bevorzugt sind die elektrische Maschine, die Ausgangswelle, die Pumpenanordnung und die Schaltanordnung im Wesentlichen koaxial angeordnet.
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In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung sind zumindest die Pumpenanordnung und die elektrische Maschine in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet.
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Die Pumpenanordnung ist bevorzugt Teil eines Hydraulikkreises der Antriebsanordnung eines Kraftfahrzeugs.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung umfasst die Antriebsanordnung eine Arretierungsanordnung. Die Arretierungsanordnung ist derart ausgebildet ist, dass in der ersten Betriebsposition der Schaltwelle die Pumpenanordnung und in der zweiten Betriebsposition der Schaltwelle die Schaltanordnung gegen Verdrehung gesichert ist.
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Bevorzugt umfasst die Arretierungsanordnung eine Hülse, die drehfest mit einem Gehäuse, insbesondere an einem Pumpengehäuse der Pumpenanordnung verbunden ist, wobei die Hülse eine Außenverzahnung aufweist über die sie in der ersten Betriebsposition der Schaltwelle mit einer Innenverzahnung der Pumpenanordnung drehfest verbunden ist.
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Die Hülse ist an der Schaltwelle vorzugsweise gleit- oder losgelagert.
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Weiterhin bevorzugt umfasst die Arretierungsanordnung einen Schlitten, der drehfest mit einem Gehäuse verbunden ist. Der Schlitten weist vorzugsweise eine Außenverzahnung auf über die er in der zweiten Betriebsposition der Schaltwelle drehfest mit einer Verzahnung der Schaltanordnung verbunden ist. Der Schlitten ist vorzugsweise axial an einem Gehäusezapfen des Gehäuses gleit- oder losgelagert.
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Bei dem Gehäuse kann es sich um das zuvor erwähnte gemeinsame Gehäuse von Pumpenanordnung und elektrischer Maschine oder um ein anderes der Antriebsanordnung zuordenbares Gehäuse handeln.
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Bevorzugt ist die Schaltwelle an dem Gehäusezapfen gleit- oder losgelagert und die Arretierungsanordnung derart ausgebildet, dass der Schlitten in der ersten Betriebsposition der Schaltwelle über diese gegen ein elastisches Element gedrückt wird.
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Vorzugsweise sind die Hülse, der Schlitten und die Schaltwelle koaxial angeordnet.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
- 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Antriebsanordnung.
- 2 zeigt eine Frontansicht der Antriebsanordnung entsprechend 1.
- 3 zeigt eine Schnittansicht der Antriebsanordnung entsprechend 2 entlang der Schnittebene A-A.
- 4 zeigt eine Schnittansicht der Antriebsanordnung, in der die Schaltanordnung arretiert ist.
- 5 zeigt eine Schnittansicht der Antriebsanordnung, in der die Pumpenanordnung arretiert ist.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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1, 2 und 3 zeigen jeweils einen Ausschnitt einer beispielhaften Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug entsprechend der vorliegenden Erfindung.
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Die Antriebsanordnung umfasst eine elektrische Maschine 3, eine Schaltwelle 4, eine Aktuatoreinheit 6, eine Schaltanordnung 1 sowie zumindest eine Pumpenanordnung 2 (1).
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Die elektrische Maschine 3 weist einen bekannten Aufbau mit einem Stator und einem Rotor auf. Der Rotor ist antriebswirksam mit einem Abtriebselement 5 der elektrischen Maschine 3 gekoppelt. Das Abtriebselement 5 der elektrischen Maschine 3 ist wiederum antriebswirksam mit der Schaltwelle 4 der Antriebsanordnung verbunden (3).
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Die Aktuatoreinheit dient der Betätigung der Schaltwelle 4 und umfasst einen Elektromagneten 9, nämlich einen Hubmagneten, einen Hebel 11 sowie eine Schaltgabelanordnung 12. Der Elektromagnet 9 ist mit dem Hebel 11, der Hebel 11 mit der Schaltgabelanordnung 12 und die Schaltgabelanordnung 12 wiederum mit der Schaltwelle 4 verstellwirksam verbunden. Die Schaltgabelanordnung 12 weist eine fest angeordnete erste Schaltstange 13, eine axial verschiebbare zweite Schaltstange 14 und eine Schaltgabel 16 auf. Der Hebel 11 ist mit dem Elektromagneten 9 verstellwirksam verbunden und ist an der ersten Schaltstange 13 axial bewegbar angeordnet; die zweite Schaltstange 14 ist an der ersten Schaltstange 13 über ein Verbindungselement 15 axial bewegbar angelegt. Die Schaltgabel 16 ist fest mit der zweiten Schaltstange 14 verbunden. Die Schaltgabei 16 greift in eine umlaufende Nut, die an der Schaltwelle 4 ausgebildet ist. Der Hebel 11 dient zur Übersetzung bzw. Einstellung des erforderlichen Hubs des Elektromagneten 9 und der Schaltgabel 16 (1).
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Die Richtungsangabe „axial“ beschreibt eine Richtung entlang oder parallel zu einer zentralen Drehachse 20 der Schaltwelle 4.
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Die Schaltwelle 4 ist axial verschiebbar ausgebildet und kann im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß 1, 2 und 3 mittels der Akuatoreinheit 6 in eine erste Betriebsposition und in eine zweite Betriebsposition bewegt werden. In der ersten Betriebsposition ist die Schaltwelle 4 antriebswirksam mit der elektrischen Maschine 3 und der Schaltanordnung 1 verbunden. In der zweiten Betriebsposition ist die Schaltwelle 4 antriebswirksam mit der elektrischen Maschine 3 und der Pumpenanordnung 2 verbunden. Die elektrische Maschine 3 ist somit über die Schaltwelle 4 wahlweise mit der Schaltanordnung 1 oder der Pumpenanordnung 2 koppelbar.
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Die Schaltanordnung 1 weist eine Zahnradsatzanordnung 7 und eine Schaltwalze (nicht dargestellt) auf. Die Schaltwalze ist mit der Zahnradsatzanordnung 7 antriebswirksam verbunden und mittels der elektrischen Maschine 3 antreibbar. Die Schaltwalze ist in an sich bekannter Weise ausgebildet und weist eine Schaltnut und einen Zahnradabschnitt auf. In der Schaltnut ist ein Mitnehmer eines Schaltelements, wie beispielsweise einer Schaltgabel, geführt. Die Zahnradsatzanordnung 7 weist zwei Doppelzahnräder 18 (nur eines dargestellt), nämlich ein erstes Doppelzahnrad 18 und ein zweites Doppelzahnrad (nicht dargestellt), auf. Sowohl das erste Doppelzahnrad 18 wie auch das zweite Doppelzahnrad weisen jeweils einen größeren ersten Zahnradabschnitt 19 und einen kleineren zweiten Zahnradabschnitt 20 auf. In diesem Zusammenhang sind die Begriffe „größer“ und „kleiner“ relativ zueinander zu sehen. Der größere erste Zahnradabschnitt 19 des ersten Doppelzahnrads 18 ist mit einem ersten Eingriffsabschnitt 21 der Schaltwelle 4 antriebswirksam verbindbar; die Schaltwelle 4 wiederum ist antriebswirksam mit der elektrischen Maschine 3 verbunden. In einer ersten Betriebsposition der Schaltwelle 4 ist diese mit der elektrischen Maschine 3 und über den ersten Eingriffsabschnitt 21 mit dem größeren ersten Zahnradabschnitt 19 des ersten Doppelzahnrads 18 der Zahnradsatzanordnung 7 der Schaltanordnung 1 antriebswirksam verbunden. Der kleinere zweite Zahnradabschnitt 20 des ersten Doppelzahnrads 18 ist antriebswirksam mit dem größeren ersten Zahnradabschnitt des zweiten Doppelzahnrads verbunden (nicht dargestellt) und der kleinere zweite Zahnradabschnitt des zweiten Doppelzahnrads ist antriebswirksam mit dem Zahnradabschnitt der Schaltwalze verbunden (nicht dargestellt).
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Die Pumpenanordnung 2 ist Teil eines Hydraulikkreises der Antriebsanordnung. Die Pumpenanordnung 2 ist mit einem zweiten Eingriffsabschnitt 22 der Schaltwelle 4 antriebswirksam verbindbar; die Schaltwelle 4 wiederum ist antriebswirksam über ein Keilwellenprofil mit der elektrischen Maschine 3 verbunden. In einer zweiten Betriebsposition der Schaltwelle 4 ist diese mit der elektrischen Maschine 3 und über den zweiten Eingriffsabschnitt 22 mit der Pumpenanordnung 2 antriebswirksam verbunden.
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Sowohl der erste Eingriffsabschnitt 21 wie auch der zweite Eingriffsabschnitt 22 ist als abschnittsweise umfänglich umlaufende Verzahnung an der Schaltwelle 4 ausgebildet.
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Die Antriebsanordnung umfasst weiterhin eine Arretierungsanordnung. Die Arretierungsanordnung dient der Arretierung der Pumpenanordnung 2 in der ersten Betriebsposition der Schaltwelle 4 und der Arretierung der Schaltanordnung 1 in der zweiten Betriebsposition der Schaltwelle 4. 4 zeigt eine Schnittansicht der Antriebsanordnung, in der die Schaltanordnung 1 arretiert ist und die Pumpenanordnung 2 angetrieben ist. 5 zeigt eine Schnittansicht der Antriebsanordnung in der die Pumpenanordnung 2 arretiert ist und die Schaltanordnung 1 angetrieben ist.
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Die Arretierungsanordnung weist eine Hülse 24 mit einer Außenverzahnung sowie einen Schlitten 26 mit einer Außenverzahnung auf. Der Schlitten 26, die Hülse 24 und die Schaltwelle 4 sind koaxial angeordnet. Die Hülse 24 ist über drei Bolzen 25 (in 4 nur zwei sichtbar) drehfest an einem Pumpengehäuse 29 der Pumpenanordnung 2 gelagert und an der Schaltwelle 4 gleit- oder wälzgelagert. Der Schlitten 26 ist drehfest mit einem Gehäuse verbunden und an einem Gehäusezapfen 27 dieses Gehäuses gleit- oder wälzgelagert.
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Bei dem Gehäuse kann es sich um das gemeinsame Gehäuse 10 von Pumpenanordnung 2 und elektrischer Maschine 3 handeln, oder aber um ein anderes der Antriebsanordnung zuordenbares Gehäuse.
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In einer ersten Betriebsposition der Schaltwelle 4 ist die Außenverzahnung der Hülse 24 drehfest mit einer Innenverzahnung der Pumpenanordnung 2, genauer einer Innenverzahnung eines Pumpenrads der Pumpenanordnung 2, verbunden und blockiert die Pumpenanordnung 2. Der Schlitten 26 der Arretierungsanordnung ist in der ersten Betriebsposition über die Schaltwelle 4 gegen ein elastisches Element 28, nämlich eine Druckfeder 28', gedrückt (5). Beim Verfahren der Schaltwelle 4 von der ersten Betriebsposition in die zweite Betriebsposition wird die Arretierung der Pumpenanordnung 2 (5) gelöst und die Arretierung der Schaltanordnung 1 (4) eingelegt.
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In der zweiten Betriebsposition der Schaltwelle 4 ist die Außenverzahnung des Schlittens 26 drehfest mit einer Verzahnung der Schaltanordnung 1, genauer eines Zahnrads der Schaltanordnung 1, verbunden und blockiert so die Schaltanordnung 1. Der axial verschiebbare Schlitten 26 wird über die Druckfeder 28' betätigt (in Bezug auf 5 nach links), wobei die Außenverzahnung an dem Schlitten 26 mit einer Verzahnung der Schaltanordnung 1 drehfest verbunden wird.
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Der Schlitten 26 ist an zwei Bolzen gelagert. Ferner ist ein Gehäusezapfen 27 für die Lagerung der Schaltwelle 4 und die Führung der Druckfeder 28' vorgesehen. Anstelle des Gehäusezapfens 27 kann jedoch auch ein weiterer Bolzen genutzt werden, um die Schaltwelle 4 und die Druckfeder 28'zu lagern (nicht gezeigt). Je nach erforderlicher Federkraft können auch zwei oder drei elastische Elemente 28 bzw. Druckfedern 28' eingesetzt werden. Wird der Betrieb der Schaltanordnung 1 aktuiert, d.h. wird die Schaltwelle 4 zum Antrieb der Schaltanordnung 1 und somit der Schaltwalze verschoben, nämlich von der zweiten Betriebsposition (4) in die erste Betriebsposition (5), wird der Schlitten 26 entgegen der Kraft der Druckfeder 28' aus der Arretierungsstellung herausgeschoben (in Bezug auf 4 nach rechts) und gibt den Antrieb der Schaltanordnung 1 frei (5).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltanordnung
- 2
- Pumpenanordnung
- 3
- Elektrische Maschine
- 4
- Schaltwelle
- 5
- Abtriebselement
- 6
- Aktuatoreinheit
- 7
- Zahnradsatzanordnung
- 9
- Elektromagnet
- 10
- Gehäuse
- 11
- Hebel
- 12
- Schaltgabelanordnung
- 13
- Erste Schaltstange
- 14
- Zweite Schaltstange
- 15
- Verbindungselement
- 16
- Schaltgabel
- 17
- Zentrale Drehachse (der Schaltwelle)
- 18
- Erstes Doppelzahnrad
- 19
- Erster Zahnradabschnitt
- 20
- Zweiter Zahnradabschnitt
- 21
- Erster Eingriffsabschnitt
- 22
- Zweiter Eingriffsabschnitt
- 24
- Hülse
- 25
- Bolzen
- 26
- Schlitten
- 27
- Gehäusezapfen
- 28
- Elastisches Element
- 28'
- Druckfeder
- 29
- Pumpengehäuse
