DE202014003999U1

DE202014003999U1 - Kraftfahrzeug-Antriebsstranganordnung mit selbsttätig eintriebsdrehrichtungsabhängig schaltendem Getriebe

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Publication number: DE202014003999U1
Application number: DE202014003999.2U
Authority: DE
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-05-13
Filing date: 2014-05-13
Publication date: 2015-08-14
Anticipated expiration: 2024-05-14

Abstract

Antriebsstranganordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Getriebe (PG), insbesondere nach einem der nachfolgenden Ansprüche, das selbsttätig eintriebsdrehrichtungsabhängig zwischen einer ersten Übersetzung und einer gegensinnigen und betragsverschiedenen zweite Übersetzung schaltet, und einer Elektromotoranordnung mit wenigstens einem Elektromotor (M), die über das Getriebe (PG) drehfest mit einer Antriebsradanordnung mit wenigstens einem Antriebsrad (R) des Kraftfahrzeugs koppelbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsstranganordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor und einem selbsttätig eintriebsdrehrichtungsabhängig schaltenden Getriebe, ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Hybridfahrzeug, mit einer solchen Antriebsstranganordnung sowie ein selbsttätig eintriebsdrehrichtungsabhängig schaltendes Getriebe.
Elektro- oder Hybridfahrzeugen werden durch ein oder mehrere Elektromotoren angetrieben, entweder alleine oder ergänzt durch eine oder mehrere Brennkraftmaschinen. Gleichermaßen kann ein Elektromotor in einem Hybridfahrzeug zur Drehmomentunterstützung eines zugkraftunterbrechenden Schaltgetriebes, das eine Brennkraftmaschine mit einer Antriebsradanordnung koppelt, während des Schaltens vorgesehen sein bzw. verwendet werden. Obwohl Elektromotoren einen großen nutzbaren Drehzahlbereich haben, können sie in bestimmten Drehzahlbereich, insbesondere bei hohen Drehzahlen, schlechtere Wirkungsgrade aufweisen.
Aus der DE 10 2012 204 470 A1 ist ein Zweigang-Planetengetriebe für eine elektromotorisch betreibbaren Antriebsstrang bekannt. Das Zweigang-Planetengetriebe wird durch einen Betätigungsaktuator zwischen einer 1:1-Übersetzung und einer Untersetzung geschaltet. Es weist einen Synchronisierring auf, der bei Schubbetrieb selbstlösend eine Neutralstellung des Zweigang-Planetengetriebes herbeiführt.
Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsstranganordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Anspruch 6 stellt ein Kraftfahrzeug mit einer solche Antriebsstranganordnung unter Schutz, Anspruch 7 allgemein ein selbsttätig eintriebsdrehrichtungsabhängig schaltendes Getriebe, insbesondere für eine solche Antriebsstranganordnung bzw. einer solchen Antriebsstranganordnung. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, eine Antriebsradanordnung mit einem oder mehreren, insbesondere zwei, angetriebenen bzw. Antriebsrädern und eine Antriebsstranganordnung mit einer Elektromotoranordnung mit einem oder mehreren Elektromotoren zum Antreiben der Antriebsradanordnung auf.
Elektromotor- und Antriebsradanordnung sind bzw. werden in einer Ausführung über ein nachfolgend näher erläutertes Getriebe der Antriebsstranganordnung drehfest miteinander koppelbar bzw. gekoppelt, das selbsttätig eintriebsdrehrichtungsabhängig zwischen einer ersten Übersetzung und einer gegensinnigen und betragsverschieden zweite Übersetzung schaltet bzw. hierzu eingerichtet ist.
Auf diese Weise kann in einer Ausführung die Elektromotoranordnung in unterschiedlichen, vorteilhaften Drehzahlbereichen betrieben werden, indem ihre Abtriebsdrehrichtung umgekehrt wird, so dass das Getriebe selbsttätig in eine andere Übersetzung schaltet.
Hierzu weist die Antriebsradanordnung in einer Ausführung ein Umschaltmittel zur, insbesondere automatischen, Umkehrung einer Abtriebsdrehrichtung der Elektromotoranordnung in Abhängigkeit von einer Zustandsgröße der Antriebsstranganordnung auf.
Die Zustandsgröße kann insbesondere eine Geschwindigkeitsgröße der Antriebsstranganordnung, insbesondere eine Abtriebsdrehzahl der Elektromotoranordnung, eine Drehzahl der Antriebsradanordnung oder eine damit zusammenhängende, insbesondere hieraus abschätz- oder -leitbare, Größe, insbesondere eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, und/oder eine Kraft- oder Drehmomentgröße der Antriebsstranganordnung, insbesondere ein Abtriebsdrehmoment der Elektromotoranordnung, eine Drehmomentanforderung oder eine damit zusammenhängende Größe, insbesondere eine Leistungsaufnahme der Elektromotoranordnung, eine Gaspedalstellung oder dergleichen, aufweisen, insbesondere sein. In einer Ausführung kehrt das Umschaltmittel eine Abtriebsdrehrichtung der Elektromotoranordnung um, wenn die Zustandsgröße einen vorgegebenen, insbesondere festen oder variablen, Grenzwert über- oder unterschreitet, bzw. ist hierzu, insbesondere programmtechnisch, eingerichtet.
Ein Mittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Mikroprozessoreinheit (CPU) und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die CPU kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Ein Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper- und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. aus-zuführen imstande ist, sodass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen kann und damit insbesondere die Abtriebsdrehrichtung der Elektromotoranordnung steuern kann.
Das Kraftfahrzeug kann ein reines Elektrofahrzeug sein. In einer Ausführung ist es ein Hybridfahrzeug, seine Antriebsstranganordnung weist wenigstens eine Brennkraftmaschine, auf, die, insbesondere über ein, vorzugsweise mehrstufiges, weiteres Getriebe, drehfest der Antriebsradanordnung oder einer weiteren Antriebsradanordnung koppelbar, insbesondere gekoppelt, ist bzw. wird. Gleichermaßen kann die Brennkraftmaschine mit gegensinnigen Drehrichtungen mit der Elektromotoranordnung koppelbar sein bzw. gekoppelt werden. In einer Ausführung weist das Hybridfahrzeug eine Parallelstruktur auf, in der Brennkraftmaschine und Elektromotoranordnung mechanisch parallel zueinander geschaltet sind. In einer Ausführung ist die Elektromotoranordnung des Kraftfahrzeug zur Drehmomentunterstützung eines zugkraftunterbrechenden Schaltgetriebes, das wenigstens eine Brennkraftmaschine mit der Antriebsradanordnung koppelt, während des Schaltens vorgesehen bzw. eingerichtet.
In einer Ausführung weist die Antriebsstranganordnung eine Kupplung zum Trennen einer drehfesten Kopplung bzw. Verbindung der Elektromotor- und Antriebsradanordnung auf, um vor einer Umkehrung der Abtriebsdrehrichtung der Elektromotoranordnung den Kraft- bzw. Drehmomentschluss zwischen Elektromotor- und Antriebsradanordnung zu unterbrechen und nach der Umkehrung der Abtriebsdrehrichtung der Elektromotoranordnung Elektromotor- und Antriebsradanordnung wieder drehfest zu koppeln. In einer Ausführung betätigt das Umschaltmittel, insbesondere automatisch, vor und nach Umkehrung einer Abtriebsdrehrichtung der Elektromotoranordnung die Kupplung bzw. ist hierzu, insbesondere programmtechnisch, eingerichtet.
In einer anderen Ausführung sind Elektromotor- und Antriebsradanordnung kupplungsfrei bzw. ohne, insbesondere aktuierbare, Kupplung mit einander gekoppelt. Insbesondere können das Umschaltmittel und die Elektromotoranordnung und/oder das Umschaltmittel und die Antriebsradanordnung, insbesondere stationär bzw. ständig, drehfest miteinander gekoppelt bzw. verbunden sein.
Entsprechend wird nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, insbesondere automatisch, eine Abtriebsdrehrichtung einer Elektromotoranordnung einer Antriebsstranganordnung mit einem Getriebe, das selbsttätig eintriebsdrehrichtungsabhängig zwischen einer ersten Übersetzung und einer gegensinnigen und betragsverschieden zweite Übersetzung schaltet, in Abhängigkeit von einer Zustandsgröße der Antriebsstranganordnung umgekehrt. In einer Weiterbildung wird vor Umkehrung der Abtriebsdrehrichtung eine Kupplung der Antriebsstranganordnung geöffnet und nach Umkehrung der Abtriebsdrehrichtung geschlossen. In einer anderen Weiterbildung wird vor Umkehrung der Abtriebsdrehrichtung keine Kupplung der Antriebsstranganordnung geöffnet. Entsprechend wird nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung vorgeschlagen, die Mittel zum, insbesondere automatischen, Umkehren eine Abtriebsdrehrichtung einer Elektromotoranordnung einer Antriebsstranganordnung mit einem Getriebe, das selbsttätig eintriebsdrehrichtungsabhängig zwischen einer ersten Übersetzung und einer gegensinnigen und betragsverschieden zweite Übersetzung schaltet, in Abhängigkeit von einer Zustandsgröße der Antriebsstranganordnung, und in einer Weiterbildung zum Öffnen einer Kupplung der Antriebsstranganordnung vor Umkehrung der Abtriebsdrehrichtung und zum Schließen dieser Kupplung nach Umkehrung der Abtriebsdrehrichtung aufweist.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein selbsttätig eintriebsdrehrichtungsabhängig schaltendes Getriebe bzw. ein Getriebe, das selbsttätig eintriebsdrehrichtungsabhängig zwischen einer ersten Übersetzung und einer gegensinnigen und betragsverschieden zweite Übersetzung schaltet, ein drehbar und axial verschiebbar gelagertes ersten Getriebeglied mit einer ersten Verzahnung und ein drehbar gelagertes zweiten Getriebeglied mit einer zweiten Verzahnung, insbesondere einer Außen- oder Innenverzahnung, auf.
Die zweite Verzahnung ist in einer Ausführung derart ausgebildet, dass sie eine Axialstellkraft auf die mit ihr kämmende erste Verzahnung aufprägt, deren Richtung von der Drehrichtung des zweiten Getriebeglieds abhängt. Die erste und zweite Verzahnung können insbesondere Schräg- oder Schraubverzahnungen oder dergleichen mit Zahnflanken sein, die gegen eine Drehachse der Getriebeglieder geneigt und/oder gekrümmt sind.
In einer Ausführung weist das Getriebe eine erste Übersetzung auf, wenn das erste Getriebeglied in einer ersten Axialposition angeordnet ist, und eine zweite Übersetzung, wenn das erste Getriebeglied in einer von der ersten Axialposition axial beabstandeten zweiten Axialposition angeordnet ist, wobei die erste und zweite Übersetzung gegensinnig und betragsverschieden sind und das erste Getriebeglied durch die Axialstellkraft, insbesondere formschlüssig durch die mit ersten Verzahnung kämmende zweite Verzahnung, in die erste und die zweite Axialposition verschiebbar ist bzw. verschoben wird. In einer Ausführung begrenzt ein Anschlag formschlüssig eine Verschiebung des ersten Getriebeglieds in axialer Richtung und definiert so die erste bzw. zweite Axialposition. Die erste und zweite Übersetzung sind in einer Ausführung von Null verschieden. Mit anderen Worten wird eine Neutralstellung des Getriebes, in der eine Ein- und eine Abtriebswelle entkoppelt sind, nicht als Übersetzung bezeichnet. Die erste und/oder zweite Übersetzung kann betragsmäßig größer oder kleiner als Eins sein. Mit anderen Worten wird insbesondere auch eine Untersetzung, in der eine Eintriebsdrehzahl in eine niedrigere Abtriebsdrehzahl umgesetzt wird, als Übersetzung bezeichnet.
Hierdurch schaltet das Getriebe in einer Ausführung vorteilhaft selbsttätig in Abhängigkeit von einer Eintriebsdrehrichtung zwischen einer ersten und einer gegensinnigen und betragsverschiedenen zweite Übersetzung um bzw. bei Umkehrung einer Eintriebsdrehrichtung von einer ersten in eine gegensinnige und betragsverschiedene zweite Übersetzung und bei erneuter Umkehrung der Eintriebsdrehrichtung von der zweiten Übersetzung wieder zurück in die erste Übersetzung. Dadurch können gegensinnige Eintriebe mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen in gleichsinnige Abtriebe umgesetzt werden. Unter einem selbsttätigen Schalten wird vorliegend in einer Ausführung ein aktuatorloses Schalten ohne einen, insbesondere elektromotorischen und/oder -magnetischen, pneumatischen und/oder hydraulischen Stelleingriff auf das erste Getriebeglied verstanden, wobei in einer anderen Ausführung ein solcher Stelleingriff zusätzlich, insbesondere unterstützend und/oder ersatzweise, vorgesehen sein kann.
In einer Ausführung weist das Getriebe ein drehbar gelagertes drittes Getriebeglied und ein drehbar gelagertes viertes Getriebeglied auf, wobei das erste Getriebeglied über das dritte Getriebeglied mit einer ersten Welle des Getriebes drehgekoppelt ist bzw. wird, wenn das erste Getriebeglied in der ersten Axialposition angeordnet ist bzw. wird, und wobei das erste Getriebeglied über das vierte Getriebeglied mit der ersten Welle zu der Kopplung über das dritte Getriebeglied gegensinnig und betragsverschieden drehgekoppelt ist bzw. wird, wenn das erste Getriebeglied in der zweiten Axialposition angeordnet ist bzw. wird.
In einer Ausführung kann das erste Getriebeglied in der ersten Axialposition in Eingriff, insbesondere Zahneingriff, mit dem dritten Getriebeglied und außer Eingriff mit dem vierten Getriebeglied und umgekehrt in der zweiten Axialposition außer Eingriff mit dem dritten Getriebeglied und in Eingriff, insbesondere Zahneingriff, mit dem vierten Getriebeglied sein.
Insbesondere dann können das dritte und vierte Getriebeglied in einer Ausführung stationär bzw. dauernd drehfest mit der ersten Welle gekoppelt, insbesondere verbunden, sein.
In einer anderen Ausführung sind das dritte und vierte Getriebeglied axial verschiebbar gelagert und an dem erste Getriebeglied axial, insbesondere formschlüssig, festgelegt, so dass sie mit diesem axial verschoben werden.
In einer Ausführung ist bzw. wird das dritte Getriebeglied, insbesondere über eine erste Klauenkupplung, drehfest mit der ersten Welle verbunden und das vierte Getriebeglied von der ersten Welle drehentgekoppelt bzw. gegenüber dieser drehbar, wenn das erste Getriebeglied in der ersten Axialposition angeordnet ist bzw. wird, wobei das dritte Getriebeglied von der ersten Welle drehentgekoppelt bzw. gegenüber dieser drehbar und das vierte Getriebeglied, insbesondere über eine zweite Klauenkupplung, drehfest mit der ersten Welle verbunden ist bzw. wird, wenn das erste Getriebeglied in der zweiten Axialposition angeordnet ist bzw. wird. Auf diese Weise können in einer Ausführung vorteilhaft das erste, dritte und vierte Getriebeglied vorteilhaft ständig gekoppelt sein.
In einer Ausführung ist bzw. wird das vierte Getriebeglied, insbesondere über eine dritte Klauenkupplung, drehfest mit einem Gestell, insbesondere einem Gehäuse, des Getriebes, verbunden und das dritte Getriebeglied von dem Gestell drehentgekoppelt, wenn das erste Getriebeglied in der ersten Axialposition angeordnet ist bzw. wird, und das dritte Getriebeglied, insbesondere über eine vierte Klauenkupplung, drehfest mit dem Gestell verbunden und das vierte Getriebeglied von dem Gestell drehentgekoppelt, wenn das erste Getriebeglied in der zweiten Axialposition angeordnet ist bzw. wird. Auf diese Weise können in einer Ausführung alternativ das dritte oder vierte Getriebeglied drehfestgelegt und so die erste bzw. zweite Übersetzung dargestellt werden.
Das Getriebe ist in einer Ausführung ein Umlaufrädergetriebe, insbesondere ein Planetenradgetriebe. Hierdurch kann in einer Ausführung ein kompaktes Getriebe und/oder vorteilhafte Übersetzungsverhältnisse dargestellt werden.
In einer Weiterbildung ist das erste Getriebeglied dann eine Planentenanordnung mit einem oder mehreren Planetenrädern, das zweite Getriebeglied ein erstes Zentralrad, das dritte Zentralglied ein zweites Zentralrad und das vierte Getriebeglied ein Planetenradträger bzw. Steg, an dem das erste Getriebeglied drehbar gelagert ist, wobei das erste und zweite Getriebeglied über die erste und mit dieser kämmende zweite Verzahnung und das erste und dritte Getriebeglied über die erste und eine mit dieser kämmende dritte Verzahnung des dritten Getriebeglieds in Eingriff miteinander stehen oder bringbar sind.
Das zweite Getriebeglied bzw. erste Zentralrad kann ein Hohlrad einer Planetenradgetriebestufe sein, das dritte Getriebeglied bzw. zweite Zentralrad entsprechend ein Sonnenrad der Planetenradgetriebestufe. Gleichermaßen kann das zweite Getriebeglied ein Sonnenrad einer Planetenradgetriebestufe und das dritte Getriebeglied ein Hohlrad der Planetenradgetriebestufe sein.
Die erste Welle kann eine Ab- oder Eintriebswelle des Getriebes sein. Ein Eintrieb kann in einer Ausführung über das erste oder das zweite Zentralrad, also insbesondere über das Hohl- oder Sonnenrad erfolgen. In einer Ausführung erfolgt der Eintrieb über eine Außenverzahnung eines Hohlrades, dessen Innenverzahnung die mit der Planetenradanordnung kämmende zweite Verzahnung bilden kann.
Insbesondere kann die Elektromotoranordnung nach dem ersten Aspekt über eine Eintriebsverzahnung drehfest mit dem zweiten Getriebeglied koppelbar, insbesondere stationär bzw. dauern gekoppelt, sein. Entsprechend sind die beiden hier erläuterten Aspekte eines Getriebes, insbesondere Planetengetriebes, das durch Umkehrung einer Eintriebsdrehrichtung selbsttätig schaltet, indem eine zweite Verzahnung eine mit ihr kämmende erste Verzahnung eines ersten Getriebegliedes axial gegensinnig verschiebt und so das erste Getriebeglied in unterschiedliche Axialpositionen stellt, in denen es gegensinnige und betragsverschiedene Übersetzungen realisiert, und einer Antriebsstranganordnung mit einer Elektromotoranordnung und einem mit dieser gekoppelten selbsttätig eintriebsdrehrichtungsabhängig schaltenden Getriebes in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung vorteilhaft miteinander kombiniert und werden daher nachfolgend auch gemeinsam an einem Ausführungsbeispiel erläutert, ohne dass die vorliegende Erfindung auf eine solche Kombination beschränkt ist.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
1 eine Antriebsstranganordnung eines Hybridfahrzeugs mit einem selbsttätig eintriebsdrehrichtungsabhängig schaltenden Getriebe nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer Neutralstellung;
2 die Antriebsstranganordnung der 1, wobei das Getriebe eine erste Übersetzung aufweist; und
3 die Antriebsstranganordnung der 1, wobei das Getriebe eine gegensinnige und betragsverschiedene zweite Übersetzung aufweist.
1 zeigt eine Antriebsstranganordnung eines Hybridfahrzeugs mit einem selbsttätig eintriebsdrehrichtungsabhängig schaltenden Getriebe nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer Neutralstellung.
Das Hybridfahrzeug weist einen Elektromotor M und ein Umschaltmittel in Form einer ECU zum Umkehren von dessen Abtriebsdrehrichtung auf, wenn eine Abtriebsdrehzahl des Elektromotors M einen vorgegebenen Drehzahlgrenzwert über- bzw. unterschreitet. Gleichermaßen kann auch ein Über- bzw. Unterschreiten eines Grenzwertes einer anderen Zustandsgröße ein Umkehren der Abtriebsdrehrichtung bewirken.
Der Elektromotor M ist über ein Planetengetriebe drehfest mit einer Antriebsradanordnung des Kraftfahrzeug koppelbar, von der in 1 exemplarisch ein Antriebsrad R angedeutet ist. Hierzu ist der Elektromotor M über eine Eintriebsverzahnung V_M–V_HM drehfest mit einem Hohlrad H des Planetengetriebes koppelbar, insbesondere stationär gekoppelt.
Das Planetengetriebe ist ein selbsttätig eintriebsdrehrichtungsabhängig schaltendes Getriebe. Hierzu weist es neben dem Hohlrad H ein erstes Getriebeglied in Form einer Planentenradanordnung mit mehreren baugleichen Planetenrädern auf, von denen im Schnitt der 1 ein Planetenrad P dargestellt ist.
Das Planetenrad P weist eine erste Schräg- oder Schraubverzahnung V_P auf, die mit einer zweiten, komplementären Innenverzahnung V_HP, des Hohlrads H kämmt. Hierdurch prägt eine Drehung des Hohlrades H der ersten Verzahnung V_P je nach Drehrichtung gegensinnige Axialstellkräfte (nach links/rechts in 1).
Das Planetengetriebe weist ein drittes Getriebeglied in Form eines Sonnenrads S auf, das drehbar und axial verschiebbar an einer Abtriebswelle W des Getriebes gelagert ist, die mit der Antriebsradanordnung R gekoppelt ist. Weiter weist das Planetengetriebe ein viertes Getriebeglied in Form eines Planetenradträgers T auf, der drehbar und axial verschiebbar an der Abtriebswelle W gelagert ist. Sonnenrad S und Planetenradträger T sind an der Planentenradanordnung P axial formschlüssig festgelegt.
Die Planentenradanordnung P ist über das Sonnenrad S mit der Abtriebswelle W drehgekoppelt, wenn die Planentenradanordnung P in einer ersten Axialposition angeordnet ist, die in 2 dargestellt ist. Umgekehrt ist die Planentenradanordnung P ist über den Planetenradträger T mit der Abtriebswelle W drehgekoppelt, wenn die Planentenradanordnung P in einer hiervon axial beabstandeten zweiten Axialposition angeordnet ist, die in 3 dargestellt ist.
Wenn die Planentenradanordnung P in der ersten Axialposition angeordnet ist (vgl. 2), ist das Sonnenrad S über eine erste Klauenkupplung V_SW–V_WS drehfest mit der Abtriebswelle W verbunden und der Planetenradträger T von der Abtriebswelle W drehentgekoppelt. Umgekehrt ist das Sonnenrad S von der Abtriebswelle W drehentgekoppelt, d. h. die erste Klauenkupplung V_SW–V_WS geöffnet, und der Planetenradträger T über eine zweite Klauenkupplung V_WT–V_TW drehfest mit der Abtriebswelle W verbunden, wenn die Planentenradanordnung P in der zweiten Axialposition angeordnet ist (vgl. 3).
Wenn die Planentenradanordnung P in der ersten Axialposition angeordnet ist (vgl. 2), ist der Planetenradträger T über eine dritte Klauenkupplung V_TG–V_GT drehfest mit einem fahrzeugfesten Gehäuse G des Getriebes verbunden und das das Sonnenrad S von dem Gehäuse G drehentgekoppelt. Umgekehrt ist das Sonnenrad S über eine vierte Klauenkupplung V_GS–V_SG drehfest mit dem Gehäuse G des Getriebes verbunden und der Planetenradträger T von dem Gehäuse G drehentgekoppelt, d. h. die dritte Klauenkupplung V_TG–V_GT geöffnet, wenn die Planentenradanordnung P in der zweiten Axialposition angeordnet ist (vgl. 3).
Dreht der Elektromotor M über die Eingriffsverzahnung V_M–V_HM in einer ersten Drehrichtung, die in 2 durch einen Doppelpfeil angedeutet ist, verschiebt die Schräg- oder Schraubverzahnung, wie in 2 durch einen Verschiebungspfeil angedeutet, die Planentenradanordnung P und mit ihr das Sonnenrad S und der Planetenradträger T, die axial formschlüssig mit der Planentenradanordnung P gekoppelt sind, in die erste Axialposition (rechts in 2). In dieser wird eine Drehung der Abtriebswelle des Elektromotors M in eine hierzu gegensinnige Drehung des Hohlrades H umgesetzt, die mit einer ersten Übersetzung in eine hierzu gegensinnige (d. h. zur Drehrichtung der Abtriebswelle des Elektromotors M gleichsinnige) Drehung der Abtriebswelle W des Getriebes umgesetzt wird.
Dreht der Elektromotor M hingegen über die Eingriffsverzahnung V_M–V_HM in einer zur ersten Drehrichtung gegensinnigen zweiten Drehrichtung, die in 3 durch einen entgegengerichteten Doppelpfeil angedeutet ist, verschiebt die Schräg- oder Schraubverzahnung, wie in 3 durch einen entgegengerichteten Verschiebungspfeil angedeutet, die Planentenradanordnung P und mit ihr das Sonnenrad S und der Planetenradträger T, die axial formschlüssig mit der Planentenradanordnung P gekoppelt sind, in die zweite Axialposition (links in 3). In dieser wird eine Drehung der Abtriebswelle des Elektromotors M in eine hierzu gegensinnige Drehung des Hohlrades H umgesetzt, die mit einer zweiten Übersetzung in eine hierzu gleichsinnige (d. h. zur Drehrichtung der Abtriebswelle des Elektromotors M gegensinnige) Drehung der Abtriebswelle W des Getriebes umgesetzt wird.
Somit ist das Hohlrad H über den Planetenradträger T mit der Abtriebswelle W des Getriebes mit der zweiten Übersetzung gleichsinnig drehgekoppelt, wenn die Planentenradanordnung P in der zweiten Axialposition angeordnet ist, und über das Sonnenrad S mit der Abtriebswelle W des Getriebes mit der ersten Übersetzung gegensinnig drehgekoppelt, wenn die Planentenradanordnung P in der ersten Axialposition angeordnet ist.
Soll der Elektromotor mit einer ersten Drehzahl betrieben werden, wird er mit dieser Drehzahl in der ersten Drehrichtung betrieben, so dass eine Drehung seiner Abtriebswelle mit der ersten Übersetzung gleichsinnig auf die Abtriebswelle W des Getriebes umgesetzt und auf die Antriebsradanordnung R übertragen wird. Soll der Elektromotor M hingegen mit einer zweiten Drehzahl betrieben werden, wird er mit dieser Drehzahl in der zweiten Drehrichtung betrieben, indem das Umschaltmittel ECU seine Drehrichtung umkehrt. Hierdurch schaltet das Getriebe selbsttätig um. Nun wird diese zur vorherigen Drehung gegensinnige Drehung seiner Abtriebswelle mit der zweiten Übersetzung gegensinnig auf die Abtriebswelle W des Getriebes umgesetzt und auf die Antriebsradanordnung R übertragen. Die Drehrichtung der Abtriebswelle W des Getriebes ist dabei in beiden Fällen gleich.
Vor einer solchen Umkehrung der Drehrichtung wird in einer Ausführung eine Kupplung zwischen Elektromotor M und Getriebe oder zwischen Getriebe und Antriebsradanordnung (nicht dargestellt) durch das Umschaltmittel ECU geöffnet bzw. -trennt. Nach der Umkehrung der Drehrichtung wird die Kupplung durch das Umschaltmittel ECU wieder geschlossen. In einer anderen Ausführung ist keine Kupplung zwischen Elektromotor M und Getriebe oder zwischen Getriebe und Antriebsradanordnung vorgesehen, die Umkehrung der Drehrichtung erfolgt entsprechend ohne Öffnen und Schließen einer Kupplung des Antriebsstrangs.
Die Antriebsstranganordnung weist eine Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) auf, die über ein weiteres (nicht dargestelltes) Getriebe, drehfest mit einer weiteren Antriebsradanordnung mit zwei weiteren Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt) koppelbar ist.

Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt. Bezugszeichenliste

ECU	Umschaltmittel
G	Gehäuse
H	Hohlrad (zweites Getriebeglied)
P	Planetenrad (anordnung) (erstes Getriebeglied)
PG	Planetengetriebe
R	Antriebsrad (anordnung)
S	Sonnenrad (drittes Getriebeglied)
T	Planetenradträger (viertes Getriebeglied)
W	Abtriebswelle (erste Welle) des Getriebes
V_P	erste Verzahnung
V_HP	zweite Verzahnung
V_M–V_HM	Eintriebsverzahnung
V_SW–V_WS	erste Klauenkupplung
V_TW–V_WT	zweite Klauenkupplung
V_TG–V_GT	dritte Klauenkupplung
V_SG–V_GS	vierte Klauenkupplung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012204470 A1 [0003]

Claims

Antriebsstranganordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Getriebe (PG), insbesondere nach einem der nachfolgenden Ansprüche, das selbsttätig eintriebsdrehrichtungsabhängig zwischen einer ersten Übersetzung und einer gegensinnigen und betragsverschiedenen zweite Übersetzung schaltet, und einer Elektromotoranordnung mit wenigstens einem Elektromotor (M), die über das Getriebe (PG) drehfest mit einer Antriebsradanordnung mit wenigstens einem Antriebsrad (R) des Kraftfahrzeugs koppelbar ist.
Antriebsstranganordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, mit einem Umschaltmittel (ECU) zur Umkehrung einer Abtriebsdrehrichtung der Elektromotoranordnung (M) in Abhängigkeit von einer Zustandsgröße der Antriebsstranganordnung, insbesondere einer Abtriebsdrehzahl der Elektromotoranordnung (M) oder Drehzahl der Antriebsradanordnung (R).
Antriebsstranganordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektromotoranordnung (M) über eine Eintriebsverzahnung (V_M–V_HM) drehfest mit einem Getriebeglied (H) des Getriebes (PG) koppelbar, insbesondere stationär gekoppelt, ist.
Antriebsstranganordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Kupplung zum Trennen einer drehfesten Kopplung der Elektromotor- und Antriebsradanordnung, insbesondere zwischen der Elektromotoranordnung und dem Getriebe oder zwischen der Antriebsradanordnung und dem Getriebe.
Antriebsstranganordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Brennkraftmaschine, die, insbesondere über ein weiteres Getriebe, drehfest mit der Antriebsradanordnung oder einer weiteren Antriebsradanordnung mit wenigstens einem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs oder mit gegensinnigen Drehrichtungen mit der Elektromotoranordnung koppelbar ist.
Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, mit einer Antriebsstranganordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Selbsttätig eintriebsdrehrichtungsabhängig schaltendes Getriebe, insbesondere Umlaufrädergetriebe (PG) und/oder einer Antriebsstranganordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem drehbar und axial verschiebbar gelagerten ersten Getriebeglied, insbesondere einer Planentenanordnung mit wenigstens einem Planetenrad (P), mit einer ersten Verzahnung (V_P); und einem drehbar gelagerten zweiten Getriebeglied, insbesondere einem ersten Zentralrad (H), mit einer zweiten Verzahnung (V_HP), insbesondere einer Außen- oder Innenverzahnung, zum Aufprägen einer Axialstellkraft auf die mit ihr kämmende erste Verzahnung (V_P), deren Richtung von der Drehrichtung des zweiten Getriebeglieds (H) abhängt, wobei das Getriebe (PG) eine erste Übersetzung aufweist, wenn das erste Getriebeglied (P) in einer ersten Axialposition (2) angeordnet ist, und eine zweite Übersetzung aufweist, wenn das erste Getriebeglied (P) in einer von der ersten Axialposition beabstandeten zweiten Axialposition (3) angeordnet ist, wobei die erste und zweite Übersetzung gegensinnig und betragsverschieden sind und das erste Getriebeglied (P) durch die Axialstellkraft in die erste und die zweite Axialposition verschiebbar ist.
Getriebe nach dem vorhergehenden Anspruch, mit einem drehbar gelagerten dritten Getriebeglied, insbesondere einem zweiten Zentralrad (S), und einem drehbar gelagerten vierten Getriebeglied, insbesondere einem Planetenradträger (T), wobei das erste Getriebeglied (P) über das dritte Getriebeglied (S) mit einer ersten Welle (W) des Getriebes (PG) drehgekoppelt ist, wenn das erste Getriebeglied (P) in der ersten Axialposition (2) angeordnet ist, und wobei das erste Getriebeglied (P) über das vierte Getriebeglied (T) mit der ersten Welle (W) zu der Kopplung über das dritte Getriebeglied gegensinnig und betragsverschieden drehgekoppelt ist, wenn das erste Getriebeglied (P) in der zweiten Axialposition (2) angeordnet ist.
Getriebe nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das axial verschiebbar gelagerte dritte und vierte Getriebeglied (S, T) an dem erste Getriebeglied (P) axial, insbesondere formschlüssig, festgelegt sind, das dritte Getriebeglied (S), insbesondere über eine erste Klauenkupplung (V_SW–V_WS), drehfest mit der ersten Welle (W) verbunden und das vierte Getriebeglied (T) von der ersten Welle (W) drehentgekoppelt ist, wenn das erste Getriebeglied (P) in der ersten Axialposition (2) angeordnet ist, und das dritte Getriebeglied (S) von der ersten Welle (W) drehentgekoppelt und das vierte Getriebeglied (T), insbesondere über eine zweite Klauenkupplung (V_TW–V_WT), drehfest mit der ersten Welle (W) verbunden ist, wenn das erste Getriebeglied (P) in der zweiten Axialposition (3) angeordnet ist.
Getriebe nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das vierte Getriebeglied (T), insbesondere über eine dritte Klauenkupplung (V_TG–V_GT), drehfest mit einem Gestell, insbesondere einem Gehäuse (G), des Getriebes, verbunden und das dritte Getriebeglied (S) von dem Gestell (G) drehentgekoppelt ist, wenn das erste Getriebeglied in der ersten Axialposition (2) angeordnet ist, und, das dritte Getriebeglied (S), insbesondere über eine vierte Klauenkupplung (V_SG–V_GS), drehfest mit dem Gestell (G) verbunden und das vierte Getriebeglied (T) von dem Gestell (G) drehentgekoppelt ist, wenn das erste Getriebeglied (P) in der zweiten Axialposition (3) angeordnet ist.
Getriebe nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Getriebeglied ein Hohlrad (H) einer Planetenradgetriebestufe und das dritte Getriebeglied ein Sonnenrad (S) der Planetenradgetriebestufe oder das zweite Getriebeglied ein Sonnenrad einer Planetenradgetriebestufe und das dritte Getriebeglied ein Hohlrad der Planetenradgetriebestufe ist.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Welle eine Ab- oder Eintriebswelle (W) des Getriebes ist.