DE10311270A1 - Vorrichtung mit einer Getriebeeinheit - Google Patents

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DE
Germany
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drive unit
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coupling
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Withdrawn
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DE10311270A
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English (en)
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Volker Dipl.-Ing. Sanchen
Hartmut Dipl.-Ing. Schröter
Wolfgang Schwienbacher
Lars Weinschenker
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Mercedes Benz Group AG
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DaimlerChrysler AG
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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit einer Getriebeeinheit, die eine Eingangswelle zur Kopplung mit einer insbesondere von einer Brennkraftmaschine gebildeten Antriebseinheit und eine Übersetzungseinheit zur Übersetzung einer Eingangsdrehzahl der Eingangswelle aufweist, und mit einer insbesondere von zumindest einem Elektromotor gebildeten Alternativantriebseinheit. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass eine Antriebskrafterzeugung für einen Rückwärtsfahrbetrieb ausschließlich der Alternativantriebseinheit zugeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung mit einer Getriebeeinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der JP 2001047880 A ist eine gattungsgemäße Vorrichtung mit einer Getriebeeinheit bekannt, die eine Eingangswelle zur Kopplung mit einer Brennkraftmaschine und eine stufenlose Übersetzungseinheit zur Übersetzung einer Eingangsdrehzahl der Eingangswelle in eine Ausgangsdrehzahl aufweist, und mit einer von einem Elektromotor gebildeten Alternativantriebseinheit, über die eine Funktion eines vorgesehenen Planetengetriebes außer Kraft gesetzt werden kann und die zur Antriebskrafterzeugung für einen Vorwärtsfahrbetrieb und zur Antriebskrafterzeugung für einen Rückwärtsfahrbetrieb genutzt werden kann.
    •
  • Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe einer Bauraum- und/oder Komfortoptimierung zugrunde. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit einer Getriebeeinheit, die eine Eingangswelle zur Kopplung mit einer insbesondere von einer Brennkraftmaschine gebildeten Antriebseinheit und eine Übersetzungseinheit zur Übersetzung einer Eingangsdrehzahl der Eingangswelle aufweist, und mit einer insbesondere von zumindest einem Elektromotor gebildeten Alternativantriebseinheit.
  • Es wird vorgeschlagen, dass eine Antriebskrafterzeugung für einen Rückwärtsfahrbetrieb ausschließlich der Alternativantriebseinheit zugeordnet ist. Ein Wendesatz und ein damit verbundener Bauraum kann eingespart oder der dadurch frei werdende Bauraum kann vorteilhaft zumindest teilweise für eine weitere, insbesondere den Komfort steigernde Einheit genutzt werden, wie insbesondere für eine zweite Elektromaschine der Alternativantriebseinheit.
  • Die Übersetzungseinheit kann gestuft oder vorteilhaft stufenlos verstellbar ausgeführt sein, wodurch insgesamt ein hoher Wirkungsgrad erreicht werden kann. Bei stufenlos ausgeführten Übersetzungseinheiten wird häufig der Wendesatz von einem Planetengetriebe gebildet, wodurch zusätzlich zur Realisierung einer Drehrichtungsumkehrung eine Parksperre und eine Neutralstellung über das Planetengetriebe realisiert werden kann. Aufgrund eines sich aus dem Planetengetriebe ergebenden großen Einsparpotentials hinsichtlich des Bauraums, einer Teileanzahl und hinsichtlich der Kosten, bietet sich der Einsatz der erfindungsgemäßen Lösung bei Vorrichtungen mit einer stufenlos ausgeführten Übersetzungseinheit besonders vorteilhaft an. Die Übersetzungseinheit kann dabei von sämtlichen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Einheiten gebildet sein, wie beispielsweise von einer Übersetzungseinheit mit über ein Umschlingungsglied verbundenen Kegelscheiben, einer Übersetzungseinheit mit Toroidscheiben usw.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung eine Kupplungseinheit zur Abkopplung der Eingangswelle aufweist. Es kann eine vorteilhafte Abstimmung und Integration erreicht werden. Zudem kann mittels der Kupplungseinheit vorteilhaft eine Parksperrfunktion und/oder eine Neutralstellungsfunktion realisiert werden. Alternativ oder zusätzlich könnte jedoch auch eine, beispielsweise auf ein Differentialgetriebe wirkende, separate Parksperre vorgesehen werden. Ferner könnte grundsätzlich auch die Kupplungseinheit außerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet sein oder es könnte bei besonders ausgestalteten, mit der Eingangswelle gekoppelten Antriebseinheiten, beispielsweise mit elektromagnetischen, flexibel ansteuerbaren Ventiltrieben, auf eine Kupplungseinheit möglicherweise vollständig verzichtet werden.
  • Weist die Kupplungseinheit zumindest eine schaltbare Kupplung auf, kann eine besonders flexible Steuerung erreicht werden. Grundsätzlich sind jedoch auch nicht explizit schaltbare Kupplungen, wie insbesondere Freiläufe usw., denkbar.
  • Die Kupplungseinheit kann eine Nass- und/oder eine Trockenkupplung umfassen. Ist die schaltbare Kupplung als Trockenkupplung ausgebildet, kann jedoch einfach eine kostengünstige Einheit mit einem besonders hohen Wirkungsgrad erreicht werden.
  • Ist zumindest ein Teil der Alternativantriebseinheit in einem radial äußeren Bereich der Kupplungseinheit angeordnet und/oder ist zumindest ein Teil der Alternativantriebseinheit koaxial zur Eingangswelle angeordnet, kann eine vorteilhaft platzsparende, insbesondere kurzbauende Konstruktion erreicht werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Alternativantriebseinheit neben einer ersten Maschine zumindest eine zweite Maschine umfasst. Zugkraftunterbrechungen und insbesondere abrupte Antriebsleistungsabfälle können vorteilhaft zumindest weitgehend vermieden und der Komfort kann gesteigert werden. Insbesondere kann beim Starten der mit der Eingangswelle verbundenen Antriebseinheit durch die eine Maschine eine Antriebsfunktion durch die andere Maschine wahrgenommen und ein abrupter Antriebsleistungsabfall beim Starten der mit der Eingangswelle verbundenen Antriebseinheit kann zumindest weitgehend vermieden werden. Ferner können vorteilhafte Boosteigenschaften erzielt und es kann eine vorteilhaft flexible Energierückgewinnung durch einen Generatorbetrieb realisiert werden.
  • Ist zumindest ein Teil der Alternativantriebseinheit koaxial zu einer Ausgangswelle der Übersetzungseinheit angeordnet, kann eine platzsparende und einfache Integration von zwei Maschinen der Alternativantriebseinheit in einer Baugruppe erreicht werden. Ferner können zusätzliche Bauteile, Gewicht, Bauraum, Montageaufwand und Kosten eingespart werden, indem zumindest ein Teil der Alternativantriebseinheit und zumindest ein Teil der Getriebeeinheit in einer gemeinsamen Gehäuseeinheit angeordnet sind.
    •
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbe- schreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
  • 1 zeigt einen schematisch dargestellten Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs mit einer von einer Brennkraftmaschine gebildeten Antriebseinheit 19 und einer Vorrichtung, die eine Getriebeeinheit 17 und eine Alternativantriebseinheit 10 umfasst. Die Getriebeeinheit 17 weist eine mit der Antriebseinheit 19 gekoppelte Eingangswelle 13 und eine stufenlos verstellbare Übersetzungseinheit 11 zur- Übersetzung einer Eingangsdrehzahl der Eingangswelle 13 auf. Die Übersetzungseinheit 11 umfasst zwei über ein Umschlingungsband 22 verbundene Kegelscheibenpaare 23, 24. Die Übersetzung kann über einen Abstand zwischen zwei Kegelscheiben des Kegelscheibenpaars 23 mittels einer Hydraulikeinheit 25 verstellt werden. Die Hydraulikeinheit 25 weist hierfür einen Elektromotor 26 auf, dessen Stator 27 und dessen Innenläufer 28 platzsparend koaxial zur Eingangswelle 13, in Kraftflussrichtung von der Antriebseinheit 19 zur Übersetzungseinheit 11 vor dem ersten Kegelscheibenpaar 23 angeordnet sind. Über den Elektromotor 26 ist eine Ölpumpe 29 antreibbar, die hydraulisch mit dem ersten Kegelscheibenpaar 23 verbunden ist.
  • Erfindungsgemäß ist eine Antriebskrafterzeugung für einen Rückwärtsfahrbetrieb ausschließlich der Alternativantriebseinheit 10 zugeordnet, die zwei Elektromaschinen 14, 15 umfasst. Die Vorrichtung weist zur Abkopplung der Antriebseinheit 19 in einem Rückwärtsfahrbetrieb von einer Ausgangswelle 16 eine Kupplungseinheit 12 mit einer schaltbaren Trockenkupplung auf. Ein erster Teil der Trockenkupplung ist mit der Eingangswelle 13 und ein zweiter Teil der Trockenkupplung ist mit einer koaxial zur Eingangswelle 13 angeordneten und mit dem ersten Kegelscheibenpaar 23 verbundenen Zwischenwelle 30 gekoppelt.
  • Ein Stator 20 und ein mit der Zwischenwelle 30 gekoppelter Innenläufer 21 der ersten Elektromaschine 14 sind im radial äußeren Bereich der Trockenkupplung, koaxial zur Eingangswelle 13, in axialer Richtung von der Antriebseinheit 19 zum Kegelscheibenpaar 23 vor dem Elektromotor 26 der Hydraulikeinheit 25 angeordnet. Die erste Elektromaschine 14 und die Trockenkupplung sind in einem für einen Wandler ausgelegten Gehäuseteil 33 einer Gehäuseeinheit 18 angeordnet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann damit vorteilhaft auf bestehende Konzepte aufgebaut und verschiedene Baureihen können zumindest teilweise mit denselben Gehäuseteilen ausgeführt werden.
  • Ein Stator 31 und ein Innenläufer 32 der zweiten Elektromaschine 15 sind koaxial zur Ausgangswelle 16 der Übersetzungseinheit 11, auf einer der Antriebseinheit 19 abgewandten Seite des Kegelscheibenpaars 24 angeordnet, wodurch vorteilhaft ein Bauraum eines als Planetengetriebe ausgebildeten Wendesatzes eines Standardgetriebes genutzt werden kann. Der Innenläufer 32 der zweiten Elektromaschine 15 ist mit der Ausgangswelle 16 der Übersetzungseinheit 11 gekoppelt.
  • Die Alternativantriebseinheit 10 mit ihren zwei Elektromaschinen 14, 15 und die Getriebeeinheit 17 sind in der gemeinsamen Gehäuseeinheit 18 angeordnet.
  • Wird das Kraftfahrzeug im Vorwärtsfahrbetrieb von der Antriebseinheit 19 angetrieben, ist die Trockenkupplung der Kupplungseinheit 12 geschlossen. Über die erste Elektromaschine 14 und/oder über die zweite Elektromaschine 15 kann im Motorbetrieb parallel geboostet oder im Generatorbetrieb elektrische Energie gewonnen werden. Ausgehend von der Antriebseinheit 19 entsteht dabei ein Kraftfluss über die Eingangswelle 13, die Kupplungseinheit 12, die Zwischenwelle 30 und über die Übersetzungseinheit 11 zur Ausgangswelle 16. Ausgehend von der ersten Elektromaschine 14 entsteht im Motorbetrieb ein Kraftfluss über die Zwischenwelle und über die Übersetzungseinheit 11 zur Ausgangswelle 16 und eine Antriebskraft der zweiten Elektromaschine 15 wird direkt auf die Ausgangswelle 16 übertragen.
  • Wird das Kraftfahrzeug ausschließlich über die Alternativantriebseinheit 10 angetrieben, beispielsweise im Rückwärtsfahrbetrieb oder im Vorwärtsfahrbetrieb über die erste Elektromaschine 14 und/oder über die zweite Elektromaschine 15, ist die Trockenkupplung geöffnet. Soll dabei im Vorwärtsfahrbetrieb die Antriebseinheit 19 zugeschaltet oder soll von der Alternativantriebseinheit 10 vollständig auf die Antriebseinheit 19 umgeschaltet werden, wird die Trockenkupplung der Kupplungseinheit 12 geschlossen und die Antriebseinheit 19 über die erste Elektromaschine 14 gestartet. Beim Starten der Antriebseinheit 19 durch die erste Elektromaschine 14 wird eine Antriebsfunktion durch die zweite Elektromaschine 15 wahrgenommen, und zwar um einen abrupten Antriebsleistungsabfall zumindest weitgehend zu vermeiden.
  • Im Rückwärtsfahrbetrieb ist die Trockenkupplung der Kupplungseinheit 12 stets geöffnet und die erste und/oder die zweite Elektromaschine 14, 15 der Alternativantriebseinheit 10 wird zu einer im Vorwärtsfahrbetrieb entgegengesetzten Drehrichtung betrieben.
    • 10
    Alternativantriebsein
    heit
    11
    Übersetzungseinheit
    12
    Kupplungseinheit
    13
    Eingangswelle
    14
    Maschine
    15
    Maschine
    16
    Ausgangswelle
    17
    Getriebeeinheit
    18
    Gehäuseeinheit
    19
    Antriebseinheit
    20
    Stator
    21
    Innenläufer
    22
    Umschlingungsband
    23
    Kegelscheibenpaar
    24
    Kegelscheibenpaar
    25
    Hydraulikeinheit
    26
    Elektromotor
    27
    Stator
    28
    Innenläufer
    29
    Ölpumpe
    30
    Zwischenwelle
    31
    Stator
    32
    Innenläufer
    33
    Gehäuseteil

Claims (14)

  1. Vorrichtung mit einer Getriebeeinheit, die eine Eingangswelle zur Kopplung mit einer insbesondere von einer Brennkraftmaschine gebildeten Antriebseinheit und eine Übersetzungseinheit zur Übersetzung einer Eingangsdrehzahl der Eingangswelle aufweist, und mit einer insbesondere von zumindest einem Elektromotor gebildeten Alternativantriebseinheit, dadurch gekennzeichnet , dass eine Antriebskrafterzeugung für einen Rückwärtsfahrbetrieb ausschließlich der Alternativantriebseinheit (10) zugeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzungseinheit (11) stufenlos verstellbar ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet eine Kupplungseinheit (12) zur Abkopplung der Eingangswelle (13) während des Rückwärtsfahrbetriebs.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinheit (12) wenigstens eine schaltbare Kupplung aufweist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Kupplung als Trockenkupplung ausgebildet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil (20, 21) der Alternativantriebseinheit (10) in einem radial äußeren Bereich der Kupplungseinheit (12) angeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil (20, 21) der Alternativantriebseinheit (10) koaxial zur Eingangswelle (13) angeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Alternativantriebseinheit (10) neben einer ersten Maschine (14) zumindest eine zweite Maschine (15) umfasst.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil (31, 32) der Alternativantriebseinheit (10) koaxial zu einer Ausgangswelle (16) der Übersetzungseinheit (11) angeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Alternativantriebseinheit (10) und zumindest ein Teil der Getriebeeinheit (17) in einer gemeinsamen Gehäuseeinheit (18) angeordnet sind.
  11. Getriebeeinheit für eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  12. Hybridantrieb mit einer Antriebseinheit (19) und einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  13. Verfahren mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückwärtsfahrbetrieb ausschließlich durch die Alternativantriebseinheit (10) realisiert wird.
  14. Verfahren mit einer Vorrichtung zumindest nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Starten der Antriebseinheit (19) durch die eine Maschine (14) eine Antriebsfunktion durch die andere Maschine (15) wahrgenommen wird.
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