WO2001003962A1 - Antriebsanordnung - Google Patents

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WO2001003962A1
WO2001003962A1 PCT/EP2000/006274 EP0006274W WO0103962A1 WO 2001003962 A1 WO2001003962 A1 WO 2001003962A1 EP 0006274 W EP0006274 W EP 0006274W WO 0103962 A1 WO0103962 A1 WO 0103962A1
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WO
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gear
shaft
electric motor
drive
drive arrangement
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PCT/EP2000/006274
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Bernd-Robert HÖHN
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Hoehn Bernd Robert
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Definitions

  • the invention relates to a drive arrangement, in particular for motor vehicles, according to the preamble of claim 1, and to a method for operating a motor vehicle with such a drive arrangement.
  • a generic drive arrangement is shown in DE 197 37 791 A1 with an internal combustion engine as the first drive source, an electric motor as the second drive source and a manual transmission with four gear sets as a speed converter.
  • the internal combustion engine acts on a countershaft of the transmission via a clutch, while the electric motor is connected directly to the countershaft.
  • This drive arrangement z. B. started via the electric motor and driven in the lower speed range.
  • the clutch on the internal combustion engine side the internal combustion engine can then be switched on and, if necessary, the electric motor can be switched over as a generator.
  • the same gear ratios of the gear-gear sets of the speed converter are used in both drive types, so there are four gear ratios available for the drive arrangement mentioned.
  • the manual transmission is used as a speed converter in both directions of power flow with respect to the gear sets by the first or the second drive source, hereinafter referred to as the internal combustion engine and electric motor, the following functions being simple Switching clutches are possible:
  • the proposed solution thus doubles the gears by reversing the flow of force, so that theoretically eight gears or gear ratios with a much higher gear ratio spread can be used with four gear sets.
  • connection connecting the electric motor preferably a first spur gear set
  • the connection connecting the internal combustion engine or the gear set in question is optimal for higher speeds of the motor vehicle up to fuel-saving overdrive operation can be designed.
  • the switchable clutches can be positive claw clutches, synchronous clutches and / or friction clutches, which are arranged on the output shaft and / or the two other transmission shafts depending on the structural conditions.
  • a clutch that can also be used as a starting clutch single-plate dry clutch or
  • Multi-plate clutch may be provided to enable starting of the motor vehicle also via the internal combustion engine, at least in the emergency driving mode.
  • a particularly suitable drive arrangement for front-wheel drive or all-wheel drive is given according to claim 7 in that the output shaft is drivingly connected to one of the other transmission shafts via a chain. This enables a spatial arrangement of the gear shafts and in particular an integrated differential for the front axle of the motor vehicle.
  • the electric motor Via an electronic control with a power setpoint device on the accelerator pedal, when the accelerator pedal is actuated, the electric motor is first controlled in a speed- and / or performance-dependent manner and the starting torque and the speed are controlled by appropriate current regulation.
  • the first gears can be driven through either manual or automated shifting.
  • the internal combustion engine is coupled and activated (ignited) and its output, if necessary, when simultaneously switching from electric motor operation to internal combustion engine drive (switching the couplable drive connections while simultaneously reversing the flow of power in the Gearbox).
  • the electric motor can advantageously also supply power or, if the power requirement is lower, to switch over to the electrical system of the motor vehicle to switch to generator operation.
  • the different translations of the driving connections are designed so that in traffic areas with speed restrictions of z. B. 30 km / h using this speed is only driven by an electric motor.
  • operating phases of the internal combustion engine with partial load ranges, which are unfavorable in terms of efficiency, and the emission of noise and exhaust gas emissions are largely avoided.
  • the electric motor can also be switched on for a short time in phases of gear shifting due to its direct coupling, in order to eliminate interruptions in tractive power. As this If the connection is only very short, there is the possibility of operating the electric motor in a harmless manner in the overload range and thus also controlling high drive torques.
  • Figure 1 shows a drive assembly with an internal combustion engine, an electric motor and a speed change gear, the latter with an output shaft and the output shaft with the gear-gear sets connectable clutches.
  • Fig. 2 shows a drive arrangement according to FIG. 1, but with a chain as a drive connection between the output shaft and one of the driving gear shafts.
  • Fig. 1 10 indicates an internal combustion engine, which via a friction clutch Li with a first shaft 12 of a speed change gear 14 with four gear sets Z ⁇ -Z 2 , T-yT- ⁇ ,, -zT * and Z 7 -Z 8 can be connected, the gears Z 2 , Z 4 , Z ⁇ and Z 8 being arranged fixedly on a second shaft 16. It is understood that the shafts are mounted in a gear housing, not shown, accordingly.
  • the gear sets can be switched via the form-fitting synchronizing clutches Ki, K 3 arranged on the shaft 12, in that one of the gears Z 1 , Z 3 , Z 5 or Z 7 rotatably mounted on the shaft 12 can be coupled to the shaft 12.
  • the z. B. can be a three-phase motor.
  • gearwheel Z 9 On the shaft 12 there is also a gearwheel Z 9 , which can be coupled via a further synchronizing clutch K4 with a gearwheel Z10 on an output shaft 22 arranged parallel to the shafts 12, 16 .
  • a gearwheel Z 12 is arranged on the shaft 16, which meshes with another gearwheel Zu on the output shaft 22 and can be coupled to the shaft 16 via a form-fitting synchronous clutch K 5 .
  • the output shaft 22 acts, for example in a rear-wheel drive motor vehicle, on a rear axle differential via a propshaft (not shown).
  • the clutches Li and K 5 are open and the clutch K4 is closed.
  • the clutches can be controlled manually via a shift lever or, in the case of automated driving, via corresponding hydraulically actuatable actuators and an electronic control unit (not shown), which also controls the power electronics of the electric motor 20 and is also connected to the control of the internal combustion engine 10.
  • manual operation with a description of the respective power flow in the drive arrangement is treated in a simplified manner.
  • gears 1 to 4 would have been shifted accordingly.
  • the covered speed range of the motor vehicle can be up to 30 kmh or 50 kmh by appropriate interpretation of the translations of starts. Possibly. it may also be appropriate, for example, to use only 3 gears with electric motor operation.
  • the synchronous clutches K5, K4 (K4 open, K5 closed) are switched over when the 5th gear is engaged (synchronous clutch Ki for the gear gear set Z ⁇ -Z 2 already closed) and the motor vehicle is thus driven by the internal combustion engine 10, the gears 5 to 8 are reversible in the reverse direction of force flow and with a longer transmission ratio.
  • the electric motor 20 is briefly activated with a high driving torque that largely eliminates the traction interruption.
  • the electric motor drives directly on the shaft 16 and via the activated spur gear set Z l2 -Zn on the output shaft 22. Since the control of the electric motor here is only for the short switching torque, it can be operated harmlessly in the overload range to achieve a high driving torque.
  • the electric motor 20 can also be switched on to increase the power. Otherwise, the electric motor 20 is switched as a generator in a manner known per se and, at least in the case of excess power from the internal combustion engine 10 (in particular in the case of partial load operation which is not efficient in terms of efficiency), supplies corresponding current to the vehicle electrical system or the drive batteries of the motor vehicle.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of the drive arrangement according to FIG. 1. Functions of the same parts are provided with the same reference symbols.
  • the output shaft 22 ' is operatively connected to the shaft 12 of the change gear 14 via a chain 24, the chain 24 running on corresponding sprockets Z l3 -Z l4 .
  • the sprockets Zi 3 -Z ⁇ with the chain 24 functionally replace the spur gear Z 9 -Z10 of FIG. 1st
  • the chain 24 enables a spatial arrangement of the gear shafts 12, 14, 22 'in such a way that a differential 26 integrated into the change gear 14 can be accommodated, for example for the front-wheel drive of a motor vehicle.
  • the differential is driven by means of the pinion Z 15 attached to the output shaft 22 ' . Possibly. the other end of the output shaft 22 ' can be tapped for rear wheel drive (for all wheel drive).
  • the drive connection between the output shaft 22 ' and the shaft 16 is such that the gear Z 8 of the corresponding gear stage Z 7 - Z 8 is additionally in engagement with the gear wheel to the output shaft 22 ' , while that Gear Z l2 can be omitted.
  • the drive arrangements described above are only sketched. Housing, shaft bearings, etc. can correspond to known gear technology.
  • the reversing operation of the motor vehicle can be controlled by reversing the polarity of the electric motor 20, a shift lever or switch (not shown) being provided.
  • the speed of the motor vehicle in reverse driving mode can be limited to, for example, 15 km / h via the electronic control unit.
  • automated driving with corresponding electronic control and hydraulically and / or electrically actuated actuators can also be provided.
  • frictional clutches in particular multi-plate clutches, can also be used; especially for the clutches K 4 , K5 on the output shaft 22, this would result in an uninterrupted tensile force switching z. B. from 4th gear to 5th gear according to the embodiment.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer ersten Antriebsquelle (10), insbesondere einer Brennkraftmaschine, und einer zweiten Antriebsquelle (20), insbesondere einem Elektromotor, die auf ein Schaltgetriebe (14) mit mehreren Gang-Zahnradsätzen als Geschwindigkeitswandler wirken, wobei die erste Antriebsquelle über eine Kupplung (L1) und die zweite Antriebsquelle direkt auf das Getriebe geschaltet sind. Zur Erzielung einer baulich und funktionell günstigen Konstruktion wirkt die erste Antriebsquelle auf eine die einen Zahnräder der Gang-Zahnradsätze tragende Welle (12), die zweite Antriebsquelle auf eine zweite, die anderen Zahnräder der Gang-Zahnradsätze tragende Welle (16), und ist eine separate Abtriebswelle (22) vorgesehen, die wahlweise mit der ersten (12) oder der zweiten (16) Welle kuppelbar ist.

Description

B E S C H R E I B U N G
Antriebsanordnung
Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 , sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges mit einer derartigen Antriebsanordnung.
Eine gattungsgemäße Antriebsanordnung zeigt die DE 197 37 791 A1 mit einer Brennkraftmaschine als erster Antriebsquelle, einem Elektromotor als zweite Antriebsquelle und einem Schaltgetriebe mit vier Gang- Zahnradsätzen als Geschwindigkeitswandler. Dabei wirkt die Brennkraftmaschine über eine Kupplung auf eine Vorgelegewelle des Getriebes, während der Elektromotor direkt mit der Vorgelegewelle verbunden ist. Mit dieser Antriebsanordnung kann z. B. über den Elektromotor angefahren und im unteren Geschwindigkeitsbereich gefahren werden. Durch Schließen der brennkraftmaschinenseitigen Kupplung kann die Brennkraftmaschine dann dazugeschaltet und ggf. der Elektromotor als Generator umgeschaltet werden. In beiden Antriebsarten werden die gleichen Übersetzungsverhältnisse der Gang-Zahnradsätze des Geschwindigkeitswandlers genutzt, es stehen also bei der genannten Antriebsanordnung vier Übersetzungen zur Verfügung.
Eine weitere Antriebsanordnung zeigt die DE 195 30233 A1 mit einer Brennkraftmaschine als einer Antriebsquelle, einem Elektromotor als andere Antriebsquelle und einem Schaltgetriebe mit fünf Gang-Zahnradsätzen als Geschwindigkeitswandler. Über die schaltbare Trennkupplung treibt die Brennkraftmaschine das vordere Ende der Antriebswelle des Wechselgetriebes, während der Elektromotor über eine Zahnradstufe fest mit dem hinteren Ende der Antriebswelle verbunden ist. Auch hier kann der Elektromotor als Generator geschaltet werden. In beiden Antriebsarten werden somit wie bei der DE 197 37 791 A1 die gleichen Übersetzungsverhältnisse der Gang-Zahnradsätze des vorgeschlagen, mit dem ein komfortabler, ggf. beschleunigungsoptimierter Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges verwirklichbar ist.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen gemäß Patentanspruch 1 wird der besondere Vorteil erreicht, daß das Schaltgetriebe als Geschwindigkeitswandler in beiden Kraftflussrichtungen hinsichtlich der Gang-Zahnradsätze von der ersten oder der zweiten Antriebsquelle, im folgenden als Brennkraftmaschine und Elektromotor bezeichnet, genutzt wird, wobei folgende Funktionen durch einfaches Schalten von Kupplungen möglich sind:
1. Antrieb nur über den Elektromotor zum Anfahren sowohl Vorwärts als auch Rückwärts und Fahren im Stadtbereich;
2. Antrieb nur über die Brennkraftmaschine, jedoch mit längerer Übersetzung und insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten, ggf. aber auch zum Anfahren (Notbetrieb);
3. Antrieb über beide Antriebsquellen bei extremer Beschleunigung;
4. Starten der Brennkraftmaschine mittels des Elektromotors;
5. Schalten des Elektromotors als Generator zur Versorgung des elektrischen Bordnetzes des Kraftfahrzeuges bei Brennkraftmaschinenbetrieb und ggf. im Bremsbetrieb des Kraftfahrzeuges; und
6. Kurzzeitiger Antrieb des Elektromotors zwischen den Gangschaltphasen zur Vermeidung oder Verringerung von Zugkraftunterbrechungen bei verbrennungsmotorischem Betrieb.
Durch die vorgeschlagene Lösung wird also eine Verdoppelung der Gänge durch Umkehrung des Kraftflusses erzielt, so daß theoretisch bei vier Gang- Zahnradsätzen acht Getriebegänge bzw. Übersetzungsstufen mit weit höherer Getriebespreizung nutzbar sind.
Besonders vorteilhaft ist ferner, wenn hinsichtlich ihres Übersetzungsverhältnisses unterschiedliche triebliche Verbindungen, z. B. Zahnräder, Ketten, etc. vorgesehen sind. Dabei kann die den Elektromotor zuschaltende Verbindung, bevorzugt ein erster Stirnradsatz, auf ein höheres Anfahrmoment und einen niedrigeren Geschwindigkeitsbereich ausgelegt sein, während die die Brennkraftmaschine zuschaltende triebliche Verbindung bzw. der betreffende Zahnradsatz optimal für höhere Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeuges bis hin zu Kraftstoff sparendem Overdrive-Betrieb ausgelegt sein kann.
Die schaltbaren Kupplungen können formschlüssige Klauenkupplungen, Synchronkupplungen und/oder reibschlüssige Kupplungen sein, die abhängig von den baulichen Verhältnissen auf der Abtriebswelle und/oder den beiden anderen Getriebewellen angeordnet sind. Insbesondere im brennkraftmaschinenseitigen Kraftfluß sollte eine auch als Anfahrkupplung verwendbare Kupplung (Einscheiben-Trockenkupplung oder
Lamellenkupplung) vorgesehen sein, um zumindest im Notfahrbetrieb ein Anfahren des Kraftfahrzeuges auch über die Brennkraftmaschine zu ermöglichen. Eine insbesondere für Frontantrieb oder Allradantrieb besonders geeignete Antriebsanordnung ist gemäß Anspruch 7 dadurch gegeben, daß die Abtriebswelle mit einer der anderen Getriebewellen über eine Kette trieblich verbunden ist. Dies ermöglicht eine räumliche günstige Anordung der Getriebewellen und insbesondere eines integrierten Differentiales für die Vorderachse des Kraftfahrzeuges.
Gemäß Patentanspruch 9 und 10 wird vorgeschlagen, die beschriebene Antriebsanordnung wie folgt zu betreiben:
Über eine elektronische Steuerung mit einem Leistungs-Sollwertgeber am Gaspedal wird bei Betätigen des Gaspedales geschwindigkeits- und/oder leistungsabhängig zunächst der Elektromotor angesteuert und das Anfahrmoment und die Geschwindigkeit durch entsprechende Stromregelung gesteuert. Dabei können entweder durch manuelles oder automatisiertes Schalten die ersten Gänge durchfahren werden.
Ab einer definierten Geschwindigkeit oder einer höheren Leistungsanforderung (Vollgas oder ggf. Kick-Down-Betätigung) wird die Brennkaftmaschine angekuppelt und aktiviert (gezündet) und deren Leistung ggf. bei gleichzeitigem Umschalten von Elektromotorbetrieb auf Brennkraftmaschinenantrieb (Umschaltung der kuppelbaren trieblichen Verbindungen bei gleichzeitiger Kraftflußumkehr im Getriebe) hochgeregelt. Dabei kann vorteilhaft der Elektromotor zusätzlich noch Leistung mit einspeisen oder aber bei geringerer Leistungsanforderung zur Versorgung des elektrischen Bordnetzes des Kraftfahrzeuges auf Generatorbetrieb umgeschaltet werden.
Bevorzugt werden die unterschiedlichen Übersetzungen der trieblichen Verbindungen so ausgelegt, daß in Verkehrsbereichen mit Geschwindigkeitsbeschränkungen von z. B. 30 km/h unter Ausnutzung im wesentlichen dieser Geschwindigkeit nur elektromotorisch gefahren wird. Dadurch werden Betriebsphasen der Brennkraftmaschine mit im Wirkungsgrad ungünstigen Teillastbereichen sowie die Abgabe von Geräusch- und Abgasemissionen weitgehendst vermieden.
Bei verbrennungsmotorischen Betrieb kann ferner der Elektromotor in Phasen der Gangumschaltung aufgrund seiner Direktankoppelung kurzfristig zugeschaltet werden, um Zugkraftunterbrechungen zu eliminieren. Da dies Zuschaltung nur sehr kurzzeitig ist, besteht die Möglichkeit, den Elektromotor in unschädlicher Weise im Überlastbereich zu betreiben und somit auch hohe Antriebsmomente einzusteuern.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in
Fig. 1 eine Antriebsanordnung mit einer Brennkraftmaschine, einem Elektromotor und einem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe, letzteres mit einer Abtriebswelle und die Abtriebswelle mit den Gang- Zahnradsätzen verbindbaren Kupplungen; und
Fig. 2 eine Antriebsanordnung gemäß Fig. 1 , jedoch mit einer Kette als triebliche Verbindung zwischen der Abtriebswelle und einer der antreibenden Getriebewellen.
In der Fig. 1 ist mit 10 eine Brennkraftmaschine angedeutet, die über eine reibschlüssige Kupplung Li mit einer ersten Welle 12 eines Geschwindigkeits-Wechselgetriebes 14 mit vier Gang-Zahnradsätzen Zι-Z2, T-yT-Δ,, -z-T* und Z7-Z8 verbindbar ist, wobei die Zahnräder Z2, Z4, Zβ und Z8 fest auf einer zweiten Welle 16 angeordnet sind. Es versteht sich, daß die Wellen in einem nicht dargestellten Getriebegehäuse entsprechend gelagert sind. Die Gang-Zahnradsätze sind über auf der Welle 12 angeordnete, formschlüssig wirkende Synchronkupplungen Ki, K3 schaltbar, indem jeweils eines der drehbar auf der Welle 12 gelagerten Zahnräder Z1, Z3, Z5 oder Z7 mit der Welle 12 kuppelbar ist.
Auf die zweite Welle 16 des Wechselgetriebes 14 wirkt direkt der Rotor 18 eines Elektromotors 20, der z. B. ein Drehstrommotor sein kann.
Auf der Welle 12 ist ferner ein Zahnrad Z9 angeordnet, das über eine weitere Synchronkupplung K4 mit einem Zahnrad Zl0 auf einer parallel zu den Wellen 12,16 angeordneten Abtriebswelle 22 kuppelbar ist.
Desgleichen ist auf der Welle 16 ein Zahnrad Zl2 angeordnet, das mit einem weiteren Zahnrad Zu auf der Abtriebswelle 22 kämmt und über eine formschlüssige Synchronkupplung K5 mit der Welle 16 kuppelbar ist. Die Abtriebswelle 22 wirkt z.B. bei einem heckgetriebenem Kraftfahrzeug über eine nicht dargestellte Kardanwelle auf ein Hinterachs-Differential.
Die Funktion der beschriebenen Antriebsanordnung ist wie folgt:
Soll das Kraftfahrzeug angefahren werden, so sind die Kupplungen Li und K5 geöffnet und die Kupplung K4 geschlossen. Die Steuerung der Kupplungen kann manuell über einen Schalthebel oder bei automatisiertem Fahrbetrieb über entsprechende hydraulisch betätigbare Aktuatoren und ein nicht dargestelltes elektronisches Steuergerät erfolgen, welches auch die Leistungselektronik des Elektromotores 20 steuert und mit der Steuerung der Brennkraftmaschine 10 ebenfalls verbunden ist. Im folgenden wird vereinfachend ein manueller Betrieb mit Beschreibung des jeweiligen Kraftflusses in der Aπtriebsanordnung behandelt.
Wird über das nicht dargestellte Gaspedal und einem daran angeordneten elektronischen Sollwertgeber ein Anfahren des Kraftfahrzeuges gesteuert, nachdem der erste Gang (Anfahrgang) durch Verschieben der Synchronkupplung K3 auf der Zeichnung nach rechts und dementsprechendem Aktivieren des Gang-Zahnradsatzes Zβ-Z eingelegt wurde, wobei gleichzeitig durch Verschieben der Synchronkupplung K4 auf der Zeichnung nach links der elektromotorische Antrieb aktiviert wurde, so erfolgt der Kraftfluß von dem Rotor 18 des Elektromotores 20 über die Welle 16 und den Zahnradsatz Zs-Z7 auf die Welle 12, von dieser über den Stirnradsatz Z9 und Z10 mit einem definiertem Übersetzungsverhältnis auf die Abtriebswelle 22. Da dieses definierte Übersetzungsverhältnis relativ kurz ist, wird das Antriebsmoment des Elektromotores 20 entsprechend verstärkt.
So können mittels des Elektromotors 20 in Reihenfolge die Gang- Zahnradsätze Z6-Z5, Z4-Z3 und schließlich Z2-Zι durchfahren werden. Bei einer manuellen Schaltung wären dementsprechend die Gänge 1 bis 4 geschaltet worden. Der abgedeckte Geschwindigkeitsbereich des Kraftfahrzeuges kann durch entsprechende Auslegung der Übersetzungen von Anfahren bis zu 30 Kmh oder 50 Kmh liegen. Ggf. kann es auch angebracht sein, beispielsweise nur 3 Gänge bei elektromotorischem Betrieb zu nutzen.
Ist eine höhere Geschwindigkeit oder Leistung des Kraftfahrzeuges erforderlich, so kann entweder zunächst nur die Brennkraftmaschine 10 durch Schließen der Hauptkkupplung Li dazugekuppelt werden, oder es werden zusätzlich durch Umkehrung des Kraftflusses im Wechselgetriebe 14 die weiteren Gänge 5 bis 8 geschaltet.
Dazu werden mit dem Einlegen des 5. Ganges (Synchronkupplung Ki für den Gang-Zahnradsatz Zι-Z2 bereits geschlossen) die Synchronkupplungen K5, K4 (K4 auf, K5 zu) umgeschaltet und somit das Kraftfahrzeug durch die Brennkraftmaschine 10 angetrieben, wobei die Gänge 5 bis 8 in umgekehrter Kraftflußrichtung und mit längerem Übersetzungsverhältnis durchfahrbar sind.
Zur Vermeidung einer Zugkraftunterbrechung wird bei verbrennungsmotorischem Betrieb in den Gängen 5 bis 8 jeweils beim Umschalten der Erlektromotor 20 kurzzeitig mit so hohem Antriebsmoment aktiviert, daß dieser die Zugkraftunterbrechung weitgehendst eliminiert. Der Elektromotor treibt dabei direkt auf die Welle 16 und über den aktivierten Stirnradsatz Zl2-Zn auf die Abtriebswelle 22. Da die Ansteuerung des Elektromotors hier nur für den kurzen Schaltmoment erfolgt, kann zur Erzielung eines hohen Antriebsmomentes dieser unschädlich auch im Überlastbereich betrieben werden.
Bei einer hohen Leistungsanforderung durch entsprechendes Betätigen des Gaspedales des Kraftfahrzeuges kann ferner der Elektromotor 20 leistungserhöhend zugeschaltet werden. Andernfalls wird der Elektromotor 20 in an sich bekannter Weise als Generator geschaltet und liefert zumindest bei Leistungsüberschuß der Brennkraftmaschine 10 (insbesondere bei wirkungsgradungünstigem Teillastbetrieb) entsprechenden Strom in das Bordnetz bzw. die Antriebsbatterien des Kraftfahrzeuges.
In der Fig. 2 ist eine alternative Ausgestaltung der Antriebsanordnung gemäß Fig. 1 dargestellt. Funktionen gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Gemäß Fig. 2 ist die Abtriebswelle 22' über eine Kette 24 mit der Welle 12 des Wechselgetriebes 14 trieblich verbunden, wobei die Kette 24 auf entsprechenden Kettenrädern Zl3-Zl4 läuft. Die Kettenräder Zi3-Zι mit der Kette 24 ersetzen funktioneil die Stirnradstufe Z9-Z10 der Fig. 1. Die Kette 24 ermöglicht eine räumliche Anordnung der Getriebewellen 12, 14, 22 'derart, daß ein in das Wechselgetriebe 14 integriertes Differential 26, z.B. für den Frontantrieb eines Kraftfahrzeuges, unterbringbar ist. Das Differential wird mittels dem auf der Abtriebswelle 22' befestigten Zahnritzel Z15 angetrieben. Ggf. kann das andere Ende der Abtriebswelle 22' für einen Hinterradantrieb angezapft werden (für Allradantrieb).
Aufgrund der Anwendung der Kette 24 ist die Antriebsverbindung zwischen der Abtriebswelle 22' und der Welle 16 so, daß das Zahnrad Z8 der entsprechenden Gang-Zahnradstufe Z7- Z8 zusätzlich in Eingriff mit dem Zahnrad Zu der Abtriebswelle 22' ist, während das Zahnrad Zl2 entfallen kann. Es wäre jedoch auch die Verwendung eines Zwischenzahnrades am Kettentrieb oder am Stirnradsatz Zu- Zι2 gemäß Fig. 1 anwendbar.
Die Funktion der Antriebsanordnung ist im übrigen wie zur Fig. 1 beschrieben.
Die vorbeschriebenen Antriebsanordnungen sind nur skizzenhaft dargestellt. Gehäuse, Wellenlagerungen, etc. können bekannter Getriebetechnik entsprechen. Der Rückwärtsfahrbetrieb des Kraftfahrzeuges kann durch entsprechende Umpolung des Elektromotors 20 gesteuert werden, wobei ein nicht dargestellter Schalthebel oder Schalter vorzusehen ist. Die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges im Rückwärtsfahrbetrieb kann über des elektronische Steuergerät auf z.B. 15 km/h begrenzt sein. Anstelle einer manuellen Schaltung kann auch ein automatisierter Fahrbetrieb mit entsprechender elektronischer Steuerung und hydraulisch und/oder elektrisch betätigten Aktuatoren vorgesehen sein. Anstelle der beschriebenen Synchronkupplungen können ferner auch reibschlüssige Kupplungen, insbesondere Lamellenkupplungen verwendet werden; insbesondere für die Kupplungen K4, K5 auf der Abtriebswelle 22 würde dies eine Zugkraft unterbrechungsfreie Umschaltung z. B. vom 4. Gang auf den 5. Gang gemäß Ausführungsbeispiel ermöglichen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Antriebsanordnung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer ersten Antriebsquelle, insbesondere einer Brennkraftmaschine, und einer zweiten Antriebsquelle, insbesondere einem Elektromotor, die auf ein Schaltgetriebe mit mehreren Gang-Zahnradsätzen als Geschwindigkeitswandler wirken, wobei die erste Antriebsquelle über eine Kupplung auf die erste Welle und die zweite Antriebsquelle direkt auf die zweite Welle des Schaltgetriebes geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine separate Abtriebswelle (22) vorgesehen ist, die wahlweise mit der ersten Welle (12) oder der zweiten Welle (16) des Schaltgetriebes (14) derart kuppelbar ist, daß die Zahnradstufen des Schaltgetriebes (14) in jeweils anderer Kraftflußrichtung Drehmoment übertragen.
2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (22) über kuppelbare Zahnräder (Zio.Zn) mit der ersten Welle (12) oder der zweiten Welle (16) trieblich verbindbar ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungen (K4 K5) der kuppelbaren Zahnräder (Zl0,Zn) auf der Abtriebswelle (22) angeordnet sind.
4. Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Kupplungen (K , K5) im Kraftfluß zur Abtriebswelle (22) reibschlüssige Kupplungen sind.
5. Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gang-Zahnradsätze (Zι-Z2, Zyl , Z5- ∑6, Z7-Z8) über formschlüssig wirkende Synchronkupplungen (K1, K3) schaltbar sind.
6. Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzungsverhältnisse der Gang-Zahnradsätze (Zι-Z2, Z3-Z4, Zs-Z6, Z7-Z8) und der Abtriebs- Stirnradsätze (Zg-Z10 und. Zn-Z12 bzw. Zs-Zπ und Z13-Z14) so ausgelegt sind, daß bei Antrieb über den Elektromotor (20) ein Anfahrgang und ein niedrigerer Geschwindigkeitsbereich (kurze Übersetzung) und bei Antrieb über den Verbrennungsmotor (10) ein höherer Geschwindigkeitsbereich bis zu Overdrive-Betrieb (längere Übersetzung) abgedeckt ist.
7. Antriebsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der anderen Welle (16) kuppelbare Zahnrad (Zu) auf der Abtriebswelle (22') unmittelbar mit einem Festzahnrad (Z8) eines der Gang-Zahnradsätze (Z1-Z2, Z3-Z4, Zs-Z6, Z7-Z8) in Eingriff ist.
8. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges mit einer Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betrieb mit der ersten Antriebsquelle bzw. der Brennkraftmaschine (10) beim Umschalten von einer Gangstufe zur nächsten die zweite Antriebsquelle bzw. der Elektromotor (20) auf Leistung gesteuert wird, um Zugkraftunterbrechungen zu eliminieren.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (20) im Moment des Gangwechsels auf Überlast zur Abgabe erhöhter Leistung gesteuert wird.
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