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Die Erfindung betrifft eine Antriebsstrangeinheit nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine elektrische Achse mit einer derartigen Antriebsstrangeinheit und ein Verfahren zum Betätigen einer Parksperrvorrichtung in einem Fahrzeug mit einer derartigen Antriebsstrangeinheit.
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Eine Parksperrvorrichtung ist beispielsweise aus
DE 100 82 237 B4 bekannt. Darin wird ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang beschreiben, bei dem ein Verbrennungsmotor über eine Anfahrkupplung auf ein Schaltgetriebe wirkt, dem ein Elektromotor nachgeschaltet ist, der als Starter-Generator wirken kann und auch als zusätzlicher elektrischer Fahrmotor ein Antriebsmoment an dem Antriebsstrang bereitstellen kann. In dem Antriebsstrang befindet sich hinter dem Elektromotor eine formschlüssige Schaltkupplung zur Auftrennung des Antriebsstrangs und eine Parksperre.
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Im normalen Fahrbetrieb ist die formschlüssige Schaltkupplung geschlossen und die Parksperre geöffnet. Wenn das Fahrzeug abgestellt werden soll und die Parksperre ein unbeabsichtigtes Rollen des Fahrzeugs verhindern soll, wird die Parksperre betätigt, so dass der dem Schaltgetriebe nachgeschaltete abtriebsseitige Antriebsstrang blockiert und dadurch ein Rollen des Fahrzeugs verhindert. Wenn der Verbrennungsmotor gestartet werden soll, wird die formschlüssige Schaltkupplung geöffnet. Nach dem Starten des Verbrennungsmotors wird die formschlüssige Schaltkupplung wieder geschlossen und gleichzeitig die Parksperre geöffnet, so dass der Verbrennungsmotor ein Antriebsmoment auf die Antriebsräder ausüben kann.
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Auch ist bekannt, die von der Parksperre aufzuwendende Betätigungskraft zu verringern. Beispielsweise wird in
DE 10 2014 223 037 A1 eine Parksperre beschrieben, bei der ein zusätzlich eingesetztes Federelement eine Betätigungskraft der Parksperre verringert.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Parksperrvorrichtung zu verbessern. Die Parksperrvorrichtung soll zuverlässiger betrieben werden können, kostengünstiger und einfacher aufgebaut sein. Die Momentenbelastung auf die Parksperrvorrichtung soll verringert werden. Insbesondere soll das auf die Parksperrvorrichtung wirkende Trägheitsmoment verringert werden. Weiterhin soll eine Antriebsstrangeinheit und eine elektrische Achse mit einer derart verbesserten Parksperrvorrichtung vorgeschlagen werden.
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Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch eine Antriebsstrangeinheit mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Dadurch kann das durch den Motorabtrieb gebildete Trägheitsmoment bei Betätigung der Parksperrvorrichtung von dem Getriebe und der Parksperrvorrichtung entkoppelt werden. Die bei Betätigung der Parksperrvorrichtung auftretende Momentenbelastung durch den Elektromotor auf das Getriebe und auf die Parksperrvorrichtung kann verringert werden. Das Getriebe und die damit verbundenen Bauteile, wie die Parksperrvorrichtung, können einfacher und kostengünstiger aufgebaut sein.
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Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug sein. Das Fahrzeug kann ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug sein. Die Antriebsstrangeinheit kann einer elektrischen Achse, auch als E-Achse bezeichnet, zugeordnet sein. Der Antrieb kann durch den Elektromotor gebildet sein. Der Antriebsstrang kann ein Hybridantriebsstrang sein. Der Antrieb kann durch den Elektromotor und einen Verbrennungsmotor gebildet sein. Der Elektromotor und der Verbrennungsmotor können parallel oder seriell angeordnet sein. Der Hybridantriebsstrang kann eine serielle oder parallele Hybridanordnung aufweisen. Das Getriebe kann in der E-Achse eingebaut sein. Das Getriebe kann ein dediziertes Hybridgetriebe sein. Das Getriebe kann ein Handschaltgetriebe, ein Doppelkupplungsgetriebe oder ein Automatikgetriebe sein.
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Die Parksperreinrichtung kann in der Sperrstellung eine Bewegung des Fahrzeugs aus einer Parkposition heraus beschränken oder verhindern. Beispielsweise kann in der Sperrstellung eine Bewegung des am Hang stehenden Fahrzeugs verhindert werden. Das Drehbauteil kann ein Rastring oder ein Parksperrenrad sein. Das Drehbauteil kann eine, insbesondere am Aussenumfang angeordnete, Sperrverzahnung aufweisen. Das Sperrelement kann in Sperrstellung mit einem Eingriffsmittel formschlüssig mit der Sperrverzahnung des Drehbauteils verbunden sein. Das Sperrelement kann als Sperrklinke ausgeführt sein. Das Eingriffsmittel kann ein Klinkenzahn der Sperrklinke sein. Das Sperrelement kann durch ein Federelement vorgespannt sein.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Elektromotor wirksam vor oder in dem Getriebe angeordnet. Dadurch kann ein effizienter Betrieb des Elektromotors bewirkt werden.
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In einer speziellen Ausführung der Erfindung ist die Kopplungsvorrichtung wirksam vor oder in dem Getriebe angeordnet.
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In einer weiteren speziellen Ausführung der Erfindung ist der Kopplungsausgang mit dem Getriebeeingang oder der Getriebewelle, insbesondere drehfest, verbunden. Der Kopplungsausgang kann mit dem Getriebeeingang oder der Getriebewelle unmittelbar verbunden oder einteilig ausgeführt sein.
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In einer speziellen Ausführung der Erfindung ist das Drehbauteil mit dem Getriebeeingang, der Getriebewelle oder dem Getriebeausgang, insbesondere unmittelbar und/oder drehfest, verbunden.
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In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung umfasst die Kopplungsvorrichtung eine zur Bewirkung einer steuerbaren Drehmomentübertragung zwischen dem Kopplungseingang und dem Kopplungsausgang eingerichtete Kupplung. Die Kupplung kann eine formschlüssige und/oder reibschlüssige Kupplung sein. Die Kupplung kann elektrisch, elektromagnetisch, hydraulisch, pneumatisch und/oder mechanisch betätigbar sein.
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In einer speziellen Ausführung der Erfindung ist die Kopplungsvorrichtung durch einen ersten Aktor und die Parksperrvorrichtung durch einen zweiten Aktor betätigbar. Der erste und zweite Aktor können getrennt voneinander wirksam sein. Der erste und zweite Aktor können durch einen gemeinsamen Aktor gebildet sein.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung bewirkt die Kopplungsvorrichtung die Abkopplung des Motorabtriebs von dem Getriebe, insbesondere ausschließlich, in einem Notbetriebszustand oder unmittelbar vor Betätigung der Parksperrvorrichtung von einer Freigabestellung in eine Sperrstellung. Der Kopplungsausgang kann bis auf einen Notbetriebszustand und einer Betätigung der Parksperrvorrichtung zur Bewirkung einer Sperrstellung stets mit dem Kopplungseingang drehmomentwirksam verbunden sein. Die Kopplungsvorrichtung kann eine Notbetriebsvorrichtung sein. Der Notbetriebszustand kann durch einen Fehlbetrieb des Elektromotors ausgelöst werden.
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Weiterhin wird zur Lösung wenigstens einer der zuvor angegebenen Aufgaben eine elektrische Achse in einem Fahrzeug mit einer Antriebsstrangeinheit nach den Merkmalen von Anspruch 9 vorgeschlagen.
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Weiterhin wird zur Lösung wenigstens einer der zuvor angegebenen Aufgaben ein Verfahren zum Betätigen einer Parksperrvorrichtung in einem Fahrzeug, aufweisend eine Antriebsstrangeinheit mit den Merkmalen nach Anspruch 10 vorgeschlagen. Die Kopplungsvorrichtung kann auch den Motorabtrieb von der Parksperrvorrichtung abkoppeln.
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Dadurch kann das bei Betätigung der Parksperrvorrichtung vorhandene Trägheitsmoment des Motorabtriebs von der Parksperrvorrichtung und den damit verbundenen Bauteilen entkoppelt werden. Die auf das Getriebe und die Parksperrvorrichtung wirkende Momentenbelastung kann verringert werden. Die Parksperrvorrichtung kann einfacher und kostengünstiger aufgebaut werden. Das Drehbauteil kann kleiner ausfallen. Die Parksperrfunktion kann zuverlässiger ausgeführt werden.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
- 1: Eine Antriebsstrangeinheit in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 2: Eine Antriebsstrangeinheit in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 3: Eine Antriebsstrangeinheit in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 4: Eine Antriebsstrangeinheit in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 5: Einen Ausschnitt einer Antriebsstrangeinheit in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt eine Antriebsstrangeinheit 10 in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Antriebsstrangeinheit 10 ist in einem Antriebsstrang 12 eines Kraftfahrzeugs 14, insbesondere eines Hybridfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs, wirksam eingebaut und weist ein zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einem Antrieb 16 und einem Abtrieb 18 eingerichtetes Getriebe 20 auf. Das Getriebe 20 umfasst ein Getriebegehäuse 21, einen mit dem Antrieb 16 verbundenen Getriebeeingang 22, einem mit dem Abtrieb 18 verbundenen Getriebeausgang 24 und wenigstens eine wirksam zwischen dem Getriebeeingang 22 und dem Getriebeausgang 24 angeordnete Getriebewelle 26, beispielsweise eine Zwischenwelle des Getriebes 20.
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Weiterhin ist eine betätigbare Parksperrvorrichtung 28 zur Einschränkung einer Bewegbarkeit des Fahrzeugs 14 angeordnet. Die Parksperrvorrichtung 28 weist ein Sperrelement auf, das zur Einschränkung einer Drehbeweglichkeit eines um eine Drehachse drehbaren Drehbauteils 30 zwischen einer Freigabestellung und einer Sperrstellung bewegbar ist und in Sperrstellung das Drehbauteil 30 gehäusefest abstützt und blockiert. Dadurch kann eine Parksperrfunktion des Fahrzeugs 14 bewirkt werden. Eine Bewegung des Fahrzeugs 14 aus einer Parkposition heraus kann dadurch beschränkt oder verhindert werden. Beispielsweise kann eine unerwünschte Bewegung des am Hang stehenden Fahrzeugs 14 verhindert werden. Das Drehbauteil 30 ist mit dem Getriebeeingang 22, insbesondere drehfest, verbunden.
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Die Antriebsstrangeinheit 10 umfasst weiterhin einen als Antrieb 16 wirkenden Elektromotor 32, der einen Motorabtrieb 34 aufweist. Der Motorabtrieb 34 kann ein Rotor des Elektromotors 32 oder ein mit diesem drehfest verbundenes Bauteil sein. Der Elektromotor 32 ist wirksam vor dem Getriebe 20 angeordnet. Die Antriebsstrangeinheit 10 kann einer Fahrzeugachse 36, die insbesondere als elektrische Achse 38 ausgeführt ist, zugeordnet sein. Die Fahrzeugachse 36 weist zwei Fahrzeugräder 40 auf. Der Abtrieb 18 ist mit der Fahrzeugachse 36 verbunden oder wird durch die Fahrzeugachse 36 oder ein Differential 42 gebildet.
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Zur Abkopplung des Motorabtriebs 34 des Elektromotors 32 von dem Antriebsstrang 12 ist eine betätigbare Kopplungsvorrichtung 44, aufweisend einen Kopplungseingang 46 und einen mit diesem lösbar verbindbaren Kopplungsausgang 48 angeordnet. Der Kopplungsausgang 48 ist mit dem Getriebeeingang 22, insbesondere drehfest, verbunden. Die Kopplungsvorrichtung 48 umfasst eine zur Bewirkung einer steuerbaren Drehmomentübertragung zwischen dem Kopplungseingang 46 und dem Kopplungsausgang 48 eingerichtete Kupplung 50. Die Kupplung 50 kann eine formschlüssige und/oder reibschlüssige Kupplung sein. Die Kupplung 50 kann elektrisch, elektromagnetisch, hydraulisch, pneumatisch und/oder mechanisch betätigbar sein. Die Kopplungsvorrichtung 44 kann durch einen ersten Aktor und die Parksperrvorrichtung 28 durch einen zweiten Aktor betätigbar sein.
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Die Kopplungsvorrichtung 46 ist wirksam vor dem Getriebe 20 und zwischen dem Elektromotor 32 und dem Getriebe 20, sowie wirksam zwischen dem Elektromotor 32 und der Parksperrvorrichtung 28 angeordnet. Dadurch kann das durch den Motorabtrieb 34 bewirkte Trägheitsmoment von dem Getriebe 20 und der Parksperrvorrichtung 28 entkoppelt werden. Die bei Betätigung der Parksperrvorrichtung 28 auftretenden Momente durch den Elektromotor 32 auf das Getriebe 20 und auf die Parksperrvorrichtung 28 können dadurch verringert werden. Das Getriebe 20 und die damit verbundenen Bauteile, wie die Parksperrvorrichtung 28, können einfacher und kostengünstiger aufgebaut sein.
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Die Parksperrfunktion durch die Parksperrvorrichtung 28 wird dabei bewirkt, indem das Sperrelement in die Sperrstellung bewegt wird und insbesondere unmittelbar vor Bewegung des Sperrelements in die Sperrstellung zunächst die Kopplungsvorrichtung 44 betätigt wird und dadurch der Kopplungsausgang 48 von dem Kopplungseingang 46 getrennt wird und dadurch der Motorabtrieb 34 von dem Getriebe 20 und von der Parksperrvorrichtung 28 entkoppelt wird. Die Kopplungsvorrichtung 44 kann die Abkopplung des Motorabtriebs 34 von dem Getriebe 20 in einem Notbetriebszustand, bei dem beispielsweise der Elektromotor 32 eine Fehlfunktion hat bewirken. Der Kopplungsausgang 48 kann bis auf den Notbetriebszustand und die Betätigung der Parksperrvorrichtung 28 zur Bewirkung einer Sperrstellung stets mit dem Kopplungseingang 46 drehmomentwirksam verbunden sein.
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In 2 ist eine Antriebsstrangeinheit 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Aufbau und die Funktion ähneln der in 1 beschriebenen Antriebsstrangeinheit, bis auf die Anordnung und Anbindung der Parksperrvorrichtung 28, die hier mit der Getriebewelle 26, die eine Zwischenwelle sein kann, verbunden ist. Dabei ist ein Drehbauteil 30 der Parksperrvorrichtung 28 mit der Getriebewelle 26 insbesondere drehfest verbunden.
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3 zeigt eine Antriebsstrangeinheit 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Auch dieser Aufbau ist dem in 1 beschriebenen Aufbau ähnlich, bis auf die Anordnung und Anbindung der Parksperrvorrichtung 28, die hier mit dem Getriebeausgang 24 verbunden ist. Dabei ist ein Drehbauteil 30 der Parksperrvorrichtung 28 mit dem Getriebeausgang 24 insbesondere drehfest verbunden.
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In 4 ist eine Antriebsstrangeinheit 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In dieser, ebenfalls der 1 ähnlichen, Anordnung sind die Parksperrvorrichtung 28 und die Kopplungsvorrichtung 44 in dem Getriebe 20 angeordnet. Die Parksperrvorrichtung 28 ist dabei mit der Getriebewelle 26 verbunden.
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5 zeigt einen Ausschnitt einer Antriebsstrangeinheit 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Kopplungsvorrichtung 44 ist wirksam zwischen dem Elektromotor 32 und dem Getriebe 20 angeordnet. Der Kopplungsausgang 48 ist mit der Getriebewelle 26 verbunden. Die Parksperrvorrichtung 28 ist in dem Getriebe 20 angeordnet und das Drehbauteil 30, beispielsweise ein Rastring oder ein Parksperrenrad, ist mit der Getriebewelle 26 insbesondere drehfest verbunden.
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Bei Betätigung der Parksperrvorrichtung 28 von einer Freigabestellung in eine Sperrstellung kann durch die hohe Massenträgheit des Elektromotors 32 die Getriebewelle 26 und das Drehbauteil 30 mit einem Trägheitsmoment 52 belastet sein. Wird die Kopplungsvorrichtung 44 jedoch vor Betätigung der Parksperrvorrichtung 28 in eine offene Stellung, bei der zwischen dem Kopplungseingang 46 und dem Kopplungsausgang 48 kein Drehmoment mehr übertragen wird, betätigt, kann das Getriebe 20 und die Parksperrvorrichtung 28 von dem Motorabtrieb 34 und dessen hohem Trägheitsmoment entkoppelt werden und das Trägheitsmoment 52 wird nicht auf das Getriebe 20 und die Parksperrvorrichtung 28 übertragen. Dadurch kann die Momentenbelastung auf das Getriebe 20 und die Parksperrvorrichtung 28 auf das Trägheitsmoment 54 beschränkt werden, das durch die Massenträgheit der im Antriebsstrang wirksamen Bauteile, beispielsweise dem Differential, der Fahrzeugachse und dem Getriebeausgang bewirkt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Antriebsstrangeinheit
- 12
- Antriebsstrang
- 14
- Fahrzeug
- 16
- Antrieb
- 18
- Abtrieb
- 20
- Getriebe
- 21
- Getriebegehäuse
- 22
- Getriebeeingang
- 24
- Getriebeausgang
- 26
- Getriebewelle
- 28
- Parksperrvorrichtung
- 30
- Drehbauteil
- 32
- Elektromotor
- 34
- Motorabtrieb
- 36
- Fahrzeugachse
- 38
- elektrische Achse
- 40
- Fahrzeugrad
- 42
- Differential
- 44
- Kopplungsvorrichtung
- 46
- Kopplungseingang
- 48
- Kopplungsausgang
- 50
- Kupplung
- 52
- Trägheitsmoment
- 54
- Trägheitsmoment
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10082237 B4 [0002]
- DE 102014223037 A1 [0004]
