DE102022121522A1 - Antriebseinheit für ein Fahrzeug - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein Fahrzeug mit einer Sperrklinke zum Sperren eines Parksperrenrads, einem Schaltelement und einem Aktuator zum gemeinsamen Betätigen der Sperrklinke und des Schaltelements. Die erfindungsgemäße Antriebseinheit umfasst einen Elektromotor mit einer Antriebswelle, die über eine Zwischenwelle mit einer Abtriebswelle antriebsverbindbar ist, sowie ein Parksperrenrad, das auf der Zwischenwelle, der Abtriebswelle oder der Antriebswelle angeordnet ist. Eine Sperrklinke greift in einem Sperrzustand in das Parksperrenrad ein und gibt in einem Freigabezustand das Parksperrenrad frei. Ein Schaltelement bewirkt in einem gekoppelten Zustand eine Antriebsverbindung der Abtriebswelle und der Antriebswelle und bewirkt in einem getrennten Zustand eine Entkopplung der Abtriebswelle und der Antriebswelle. Die Antriebseinheit umfasst zudem einen Aktuator zum gemeinsamen Betätigen der Sperrklinke und des Schaltelements, wobei die Sperrklinke und das Schaltelement mittels des Aktuators in eine erste Stellung, in der sich die Sperrklinke im Sperrzustand und das Schaltelement im getrennten Zustand befindet, und in eine zweite Stellung, in der sich die Sperrklinke im Freigabezustand und das Schaltelement im gekoppelten Zustand befindet, schaltbar sind.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein Fahrzeug mit einer Sperrklinke zum Sperren eines Parksperrenrads, einem Schaltelement und einem Aktuator zum gemeinsamen Betätigen der Sperrklinke und des Schaltelements.
- Aus der
DE 10 2018 218 535 A1 ist eine elektrische Antriebsachse eines Fahrzeuges mit einer Parksperre und mit zumindest einem elektrischen Antrieb mit einem Antriebsrad einer Antriebswelle bekannt, wobei das Antriebsrad über zumindest ein Zwischenrad einer Zwischenwelle mit einem Abtriebsrad eines Differentialgetriebes zum Antrieb zumindest einer Abtriebswelle gekoppelt ist, wobei zum Entkoppeln des elektrischen Antriebes zumindest ein Klauenschaltelement der Antriebswelle und/oder der Zwischenwelle derart zugeordnet ist, dass das Klauenschaltelement in Kraftflussrichtung ausgehend von dem elektrischen Antrieb zum Differentialgetriebe vor der Parksperre angeordnet ist. - Die erfindungsgemäße Antriebseinheit für ein Fahrzeug umfasst einen Elektromotor mit einer Antriebswelle, die über eine Zwischenwelle mit einer Abtriebswelle antriebsverbindbar ist, sowie ein Parksperrenrad, das auf der Zwischenwelle, der Abtriebswelle oder der Antriebswelle angeordnet ist. Eine Sperrklinke greift in einem Sperrzustand in das Parksperrenrad ein und gibt in einem Freigabezustand das Parksperrenrad frei. Ein Schaltelement bewirkt in einem gekoppelten Zustand eine Antriebsverbindung der Abtriebswelle und der Antriebswelle und bewirkt in einem getrennten Zustand eine Entkopplung der Abtriebswelle und der Antriebswelle. Die Antriebseinheit umfasst zudem einen Aktuator zum gemeinsamen Betätigen der Sperrklinke und des Schaltelements, wobei die Sperrklinke und das Schaltelement mittels des Aktuators in eine erste Stellung, in der sich die Sperrklinke im Sperrzustand und das Schaltelement im getrennten Zustand befindet, und in eine zweite Stellung, in der sich die Sperrklinke im Freigabezustand und das Schaltelement im gekoppelten Zustand befindet, schaltbar sind.
- Da die Antriebseinheit eines Elektrofahrzeugs oftmals ein Untersetzungsgetriebe aufweist, führt eine gegebene Drehzahl der Abtriebswelle - bei einer vorliegenden Antriebsverbindung zur Antriebswelle - zu einer sehr viel höheren Drehzahl des Elektromotors. In einigen Situationen, bspw. bei einem Einlegen der Parksperre bevor das Fahrzeug zum Stillstand kommt oder bei einem Parken des Fahrzeugs auf einer geneigten Fahrbahn, kommt es dazu, dass während des Einlegens der Parksperre eine Rotation der Fahrzeugräder auftritt, die unter Erhöhung der Drehzahl an einen Rotor des Elektromotors übertragen wird. Ein Einlegen der Parksperre stoppt die Rotation des Rotors, wobei allerdings hohe Kräfte und Momente am Parksperrenrad und der Sperrklinke auftreten. Dieser Effekt wird in der erfindungsgemäßen Antriebseinheit vorteilhafterweise vermieden, indem der Zustand der Sperrklinke und der Zustand des Schaltelements mittels des Aktuators so miteinander verknüpft sind, dass bei einem vorliegenden Sperrzustand der Sperrklinke, d.h. bei eingelegter Parksperre, die Antriebswelle und die Abtriebswelle mittels des Schaltelements stets entkoppelt sind. Eine von den Fahrzeugrädern auf die Abtriebswelle übertragene Rotation wird also lediglich bis zum Parksperrenrad weitergeleitet. Schäden an der Sperrklinke, am Parksperrenrad oder an anderen Komponenten der Antriebseinheit aufgrund von dort bei einem Stoppen des Rotors des Elektromotors auftretenden Kräften und Momenten werden vermieden.
- Bevorzugt ist das Schaltelement in Kraftflussrichtung ausgehend von dem Elektromotor vor dem Parksperrenrad angeordnet. Vorteilhafterweise wird eine vom Elektromotor ausgehende Rotation im getrennten Zustand des Schaltelements somit unter keinen Umständen bis zum Parksperrenrad weitergeleitet.
- Vorzugsweise ist der Aktuator als elektromechanischer Linearaktuator ausgebildet.
- Die Antriebseinheit umfasst bevorzugt eine an den Aktuator angeschlossene Betätigungsstange zum Ansteuern der Sperrklinke und des Schaltelements.
- In einer bevorzugten Ausführung der Antriebseinheit sind die Sperrklinke und das Schaltelement mittels des Aktuators in eine dritte Stellung, in der sich die Sperrklinke im Freigabezustand und das Schaltelement im getrennten Zustand befindet, schaltbar. Somit sind die Antriebswelle und die Abtriebswelle voneinander entkoppelbar, ohne ein damit einhergehendes Einlegen der Parksperre. Entsprechend können die Antriebswelle und die Abtriebswelle auch während der Fahrt entkoppelt werden, bspw. um bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten zu hohe Drehzahlen des Elektromotors zu vermeiden.
- Das Schaltelement ist bevorzugt als formschlüssiges Schaltelement, besonders bevorzugt als Klauenschaltelement, ausgebildet.
- Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt
-
1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Antriebseinheit mit der Sperrklinke und dem Schaltelement in der ersten Stellung, -
2 schematisch das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Antriebseinheit mit der Sperrklinke und dem Schaltelement in der zweiten Stellung, -
3 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Antriebseinheit mit der Sperrklinke und dem Schaltelement in der ersten Stellung, -
4 schematisch das zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Antriebseinheit mit der Sperrklinke und dem Schaltelement in der zweiten Stellung und -
5 schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Antriebseinheit mit der Sperrklinke und dem Schaltelement in der dritten Stellung. -
1 und2 zeigen schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Antriebseinheit 1. Die Antriebseinheit 1 umfasst einen Elektromotor 2 mit einer Antriebswelle 3, die über eine Zwischenwelle 4 mit einer Abtriebswelle 5 antriebsverbindbar ist. Die Antriebsverbindung der Wellen erfolgt mittels eines Antriebsrads 10, Zwischenräder 11, 12 und eines Abtriebsrads 13. Ein Parksperrenrad 6 ist auf der Zwischenwelle 4 angeordnet. Mittels des Schaltelements 8 kann das als Losrad ausgeführte Zwischenrad 11 mit einer Verzahnung 14 der Zwischenwelle 4 in Eingriff gebracht werden. Ein Aktuator 9 dient dem gemeinsamen Betätigen einer Sperrklinke 7 und des Schaltelements 8. - Die Antriebseinheit 1 umfasst außerdem eine an den Aktuator 9 angeschlossene Betätigungsstange 15 zum Ansteuern der Sperrklinke 7 und des Schaltelements 8. Die Betätigungsstange 15 ist an eine nicht dargestellte linear verschiebbare Schaltgabel des Schaltelements 8 angeschlossen. Ein Ansteuern der Sperrklinke 7 durch die Betätigungsstange 15 erfolgt über einen nicht dargestellten Keil, der in einem betätigten Zustand die Sperrklinke 7 in einen Sperrzustand drückt und der in einem nicht betätigten Zustand die Sperrklinke 7 in einen Freigabezustand hält.
- In
1 befindet sich der Aktuator 9 in einer ersten Stellung. In dieser Stellung des Aktuators 9 befindet sich die Sperrklinke 7 im Sperrzustand und greift in das Parksperrenrad 6 ein. Das Schaltelement 8 befindet sich in einem getrennten Zustand, d.h. es steht nicht in Eingriff mit der Verzahnung 14 der Zwischenwelle 4, sodass eine Entkopplung der Abtriebswelle 5 und der Antriebswelle 3 bewirkt wird. - Im Gegensatz dazu befindet sich der Aktuator 9 im in
2 gezeigten Zustand der Antriebseinheit 1 in einer zweiten Stellung, in der sich die Sperrklinke 7 im Freigabezustand befindet und das Parksperrenrad 6 freigibt. Das Schaltelement 8 befindet sich im gekoppelten Zustand, d.h. es steht mit der Verzahnung 14 der Zwischenwelle 4 in Eingriff und es wird eine Antriebsverbindung zwischen der Abtriebswelle 5 und der Antriebswelle 3 bewirkt. - In
3 und4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Antriebseinheit 1 gezeigt. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist das Parksperrenrad 6 auf dem als Losrad ausgeführten Antriebsrad 10 angeordnet. Mittels des Schaltelements 8 ist das Antriebsrad 10 mit der Verzahnung 14 der Antriebswelle 3 in Eingriff bringbar. - In
3 befindet sich der Aktuator 9 in der ersten Stellung. In dieser Stellung des Aktuators 9 befindet sich die Sperrklinke 7 im Sperrzustand und greift in das Parksperrenrad 6 ein. Das Schaltelement 8 befindet sich in einem getrennten Zustand, d.h. es steht nicht in Eingriff mit der Verzahnung 14 der Antriebswelle 3, sodass eine Entkopplung der Abtriebswelle 5 und der Antriebswelle 3 bewirkt wird. - Im in
4 gezeigten Zustand der Antriebseinheit 1 befindet sich der Aktuator 9 in der zweiten Stellung, in der sich die Sperrklinke 7 im Freigabezustand befindet und das Parksperrenrad 6 freigibt. Das Schaltelement 8 befindet sich im gekoppelten Zustand, d.h. es steht mit der Verzahnung 14 der Antriebswelle 3 in Eingriff und es wird eine Antriebsverbindung zwischen der Abtriebswelle 5 und der Antriebswelle 3 bewirkt. -
5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Antriebseinheit 1, bei dem die Sperrklinke 7 und das Schaltelement 8 mittels des Aktuators 9 in eine dargestellte dritte Stellung schaltbar sind. In dieser befindet sich die Sperrklinke 7 im Freigabezustand und das Schaltelement 8 im getrennten Zustand. - In weiteren, nicht dargestellten, Ausführungsformen der Antriebseinheit 1 ist das Parksperrenrad 6 auf der Abtriebswelle 5 angeordnet.
- Während das Parksperrenrad 6 und das Schaltelement 8 in den dargestellten Ausführungsvarianten derselben Welle zugeordnet sind, ist es in alternativen Ausführungsvarianten vorgesehen, dass das Parksperrenrad 6 und das Schaltelement 8 verschiedenen Wellen 3, 4, 5 oder darauf angeordneten Rädern 10, 11, 12, 13 zugeordnet sind. Beispielhaft kann das Parksperrenrad 6 auf der Zwischenwelle 4, wie in
1 der Fall, und das Schaltelement 8 der Antriebswelle 3 und dem Antriebsrad 10 zugeordnet sein. Möglich ist es ebenfalls, das Parksperrenrad 6 auf der Abtriebswelle 5 anzuordnen und das Schaltelement 8 der Zwischenwelle 4 und dem Zwischenrad 11 zuzuordnen oder das Parksperrenrad 6 auf der Abtriebswelle 5 anzuordnen und das Schaltelement 8 der Antriebswelle 3 und dem Antriebsrad 10 zuzuordnen. - 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 102018218535 A1 [0002]
Claims (7)
- Antriebseinheit (1) für ein Fahrzeug, die Antriebseinheit (1) umfassend einen Elektromotor (2) mit einer Antriebswelle (3), die über eine Zwischenwelle (4) mit einer Abtriebswelle (5) antriebsverbindbar ist; ein Parksperrenrad (6), das auf der Zwischenwelle (4), der Abtriebswelle (5) oder der Antriebswelle (3) angeordnet ist; eine Sperrklinke (7), die in einem Sperrzustand in das Parksperrenrad (6) eingreift und in einem Freigabezustand das Parksperrenrad (6) freigibt; ein Schaltelement (8), das in einem gekoppelten Zustand eine Antriebsverbindung der Abtriebswelle (5) und der Antriebswelle (3) bewirkt und in einem getrennten Zustand eine Entkopplung der Abtriebswelle (5) und der Antriebswelle (3) bewirkt und einen Aktuator (9) zum gemeinsamen Betätigen der Sperrklinke (7) und des Schaltelements (8), wobei die Sperrklinke (7) und das Schaltelement (8) mittels des Aktuators (9) in eine erste Stellung, in der sich die Sperrklinke (7) im Sperrzustand und das Schaltelement (8) im getrennten Zustand befindet, und in eine zweite Stellung, in der sich die Sperrklinke (7) im Freigabezustand und das Schaltelement (8) im gekoppelten Zustand befindet, schaltbar sind.
- Antriebseinheit (1) nach
Anspruch 1 , wobei das Schaltelement (8) in Kraftflussrichtung ausgehend von dem Elektromotor (2) vor dem Parksperrenrad (6) angeordnet ist. - Antriebseinheit (1) nach
Anspruch 1 oder2 , wobei der Aktuator (9) als elektromechanischer Linearaktuator ausgebildet ist. - Antriebseinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend eine an den Aktuator (9) angeschlossene Betätigungsstange (15) zum Ansteuern der Sperrklinke (7) und des Schaltelements (8).
- Antriebseinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Sperrklinke (7) und das Schaltelement (8) mittels des Aktuators (9) in eine dritte Stellung, in der sich die Sperrklinke (7) im Freigabezustand und das Schaltelement (8) im getrennten Zustand befindet, schaltbar sind.
- Antriebseinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Schaltelement (8) als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist.
- Antriebseinheit (1) nach
Anspruch 6 , wobei das Schaltelement (8) als Klauenschaltelement ausgebildet ist.
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2022
- 2022-08-25 DE DE102022121522.9A patent/DE102022121522A1/de not_active Withdrawn
-
2023
- 2023-08-09 DE DE102023121234.6A patent/DE102023121234A1/de active Pending
Patent Citations (1)
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DE102018218535A1 (de) | 2018-10-30 | 2020-04-30 | Zf Friedrichshafen Ag | Elektrische Antriebsachse eines Fahrzeuges |
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